垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合的力學(xué)性能研究.pdf

1、在高陡構(gòu)造等復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)，國(guó)內(nèi)迫切需要能實(shí)時(shí)控制井斜、成本較低、效率較高的防斜打直技術(shù)。國(guó)外鉆井技術(shù)服務(wù)公司研制的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)已經(jīng)在高陡構(gòu)造等易斜地層的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。國(guó)內(nèi)處于該項(xiàng)技術(shù)的研究階段，因此開(kāi)展“自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合的力學(xué)性能研究”是十分必要的。 針對(duì)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合的不同形式，應(yīng)用縱橫彎曲法建立了普適的一維和二維力學(xué)模型?；趯?duì)鉆頭和地層各向異性的考慮，根據(jù)鉆頭和地層相互作用模型，

2、提出了理想井斜趨勢(shì)角、鉆頭異性井斜趨勢(shì)角、地層異性井斜趨勢(shì)角的概念，完善了井斜趨勢(shì)角的工程概念，在各向異性鉆頭和各向同性地層作用的二維鉆速方程的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了各向同性鉆頭和各向異性地層相互作用的二維鉆速方程及各向異性鉆頭和各向異性地層相互作用的二維鉆速方程，建立了鉆頭異性井斜趨勢(shì)角，地層異性井斜趨勢(shì)角，井斜趨勢(shì)角的計(jì)算模型，建立了一種綜合考慮鉆壓、鉆頭側(cè)向力、鉆頭轉(zhuǎn)角、井斜角、地層傾角及鉆頭和地層各向異性指數(shù)的以井斜趨勢(shì)角為指標(biāo)的鉆進(jìn)趨

3、勢(shì)預(yù)測(cè)方法。利用所建立的力學(xué)分析模型和鉆進(jìn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法，分別對(duì)自動(dòng)垂直導(dǎo)向塊和穩(wěn)定器的配合位置、井斜角、井眼擴(kuò)大率、鉆井液密度、鉆鋌剛度、鉆壓、井眼曲率等因素對(duì)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的造斜能力的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。同時(shí)依據(jù)所建立的模型和鉆進(jìn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法，編制了自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合力學(xué)分析程序，利用該程序可以對(duì)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合進(jìn)行一維和二維力學(xué)分析，計(jì)算鉆頭側(cè)向力、鉆頭轉(zhuǎn)角、井斜趨勢(shì)角，鉆具組合在一定工況下的降斜率，可以根據(jù)