气体钻井预弯曲钟摆钻具控斜的动力学行为

论文摘要

井斜控制困难一直都是制约气体钻井技术发展的难题之一。为此,在研究带预弯结构的井底光钻铤钻具组合(BHA)动力学行为的基础上,基于拉格朗日方程建立了预弯钟摆BHA的非线性动力学模型,由简支梁静态模型求取钻头上的动态侧向力,进而设计、评价不同结构的预弯钟摆BHA在气体钻井中的控斜能力,并进行了现场验证。研究结果表明:(1)合理的预弯钟摆BHA在气体钻井中可以提供较大的动态降斜力,从而发挥出很好的降斜效果,当预弯短接弯角为0.75°时,BHA形心运动的最大半径较小,说明0.75°的弯角时BHA具有最佳的稳定性;(2)当钻头与近钻头稳定器之间为两根钻铤时,BHA的运动稳定性大幅提高,基本上处于井眼中心,这对于井眼质量控制十分有益;(3)所设计的预弯钟摆BHA在现场应用中能够较好的控制气体钻井井斜。结论认为,预弯钟摆BHA的动力学控制方程能够很好地描述预弯结构的运动特征,所设计的预弯钟摆BHA不仅适用于常规地层,而且在非均质性较强的砾石层钻井中控斜效果也同样显著;该研究成果对于气体钻井低成本控斜技术发展具有很好的推动作用。

论文目录

• 0 引言
• 1 预弯钟摆BHA的三维动力学模型
• 2 气体钻井控斜技术的应用研究
•   2.1 预弯钟摆BHA控斜技术的理论依据
•   2.2 弯角对钻头侧向力的影响
•   2.3 钻头与近钻头稳定器距离对钻头侧向力的影响
• 3 现场试验
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 狄勤丰,胡菲菲,周波,王春生,李宁,娄尔标,王文昌

关键词: 预弯短接,钟摆,钻铤,气体钻井,非线性动力学,动态载荷,井斜控制

来源: 天然气工业 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 上海大学力学与工程科学学院,上海市应用数学和力学研究所,中国石油塔里木油田公司

基金: 国家自然科学基金联合基金重点支持项目“超深井钻柱非线性动力学及动态安全性基础理论研究”(编号:U1663205),国家自然科学基金青年基金项目“气体钻井中预弯底部钻具组合控斜的非线性动力学机制”(编号:51704191),上海市重点学科建设项目(编号:S30106)

分类号: TE242

页码: 94-98

总页数: 5

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