一种评价弯螺杆钻具组合动态钻进趋势的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种评价弯螺杆钻具组合动态钻进趋势的方法及系统，该方法通过等效设置步骤基于目标弯螺杆钻具组合设计对应的等效原则，确定等效实现钻进效果的直梁钻具组合，进而通过离散处理和综合钻柱刚度、钻柱质量、钻柱阻尼及等效载荷因素的集合处理得到直梁钻具组合的动力学模型，计算各个钻柱单元的位移矢量，并采用设定策略修正等效载荷向量直至相同约束结点的位移矢量满足设定条件；最终求解钻柱的动力学模型得到钻头动态侧向力和钻头动态转角，综合钻头切削指数建立钻进趋势角计算模型。上述方案兼顾多因素对钻进趋势的影响，同时适用于长稳斜段和水平段，能够有效指导钻具组合优化、钻压转速等钻进参数的优选。钻压转速等钻进参数的优选。钻压转速等钻进参数的优选。

【技术实现步骤摘要】
一种评价弯螺杆钻具组合动态钻进趋势的方法及系统


[0001]本专利技术涉及油气钻井优化
，尤其涉及一种评价弯螺杆钻具组合动态钻进趋势的方法及系统。

技术介绍

[0002]由于油气开发领域中藏储油气的开采难度日益加剧，大斜度井以及水平井的需求日益呈现，旋转导向钻井技术具有摩阻扭矩小、位移延伸能力强、井眼轨迹平滑易调控等优点，在大斜度井长稳斜段以及水平井水平段钻进中具有较好的技术优势，但其结构复杂、制造成本高，工具现场服务费用高昂。相比之下，带弯螺杆的钻具组合是一种结构简单、使用成本低的长稳斜、水平段实现方式。弯螺杆的结构特点是螺杆壳体弯曲，按照井眼轨迹控制要求，弯螺杆通常有不同的弯曲角度，并与扶正器、钻铤等组成弯螺杆钻具组合。在稳斜段、水平段复合钻进时，为使钻具组合稳斜钻进，多用小角度的单弯螺杆钻具组合。
[0003]本专利技术研究人员考虑到弯螺杆钻具组合在使用过程中，在不同的钻压、转速条件下，钻具组合的钻进趋势往往发生较大改变。当井斜变化较大时，为保证井眼轨迹质量，需要采用滑动定向方式来满足井眼轨迹控制要求。但随着水平井段的延长，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评价弯螺杆钻具组合动态钻进趋势的方法，其特征在于，所述方法包括：等效设置步骤、分析目标弯螺杆钻具组合的结构特性和运行原理设计对应的等效原则，并基于所述等效原则确定能够精确替代目标弯螺杆钻具组合实现预期钻进效果的直梁钻具组合，作为等效评价钻具组合；动力学模型建立步骤、对所述等效评价钻具组合进行离散处理后，根据动态问题的变分原理，推导得到钻柱单元的动力学控制方程，进而综合钻柱刚度因素、钻柱质量因素、钻柱阻尼因素和等效载荷因素得到整体钻具组合的动力学模型；运算优化步骤、求解等效评价钻具组合的动力学模型计算钻柱单元位移矢量，并基于其修正等效载荷向量，直至相同钻柱单元结点的位移矢量满足设定条件；评价模型构建步骤、利用等效评价钻具组合中钻柱的动力学模型求解得到钻头动态侧向力和钻头动态转角，综合钻头切削指数建立等效评价钻具组合的钻进趋势角计算模型，以等效评价目标弯螺杆钻具组合的动态钻进趋势。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效设置步骤中包括以下操作：分析在等效评价钻具组合中施加集中载荷的等效位置，以使集中载荷作用后的等效评价钻具组合精确体现目标弯螺杆钻具组合弯角的受力状态；分别建立目标弯螺杆钻具组合的力学模型和在目标等效位置处施加载荷后等效评价钻具组合的力学模型，根据建立的模型分别计算弯角处的弯矩和等效位置处的弯矩，进而基于计算结果决策需施加的等效集中载荷值；根据弯点两侧钻具形成的离心作用力之和与等效评价钻具组合等效质量偏心距形成的离心力相等的原则，推导等效评价钻具组合的等效质量偏心距。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在等效设置步骤中，根据弯螺杆钻具组合中弯点的位置，在等效替代的直梁钻具组合中选取相同位置处作为施加横向集中载荷的目标等效位置。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在等效设置步骤中，包括：采用纵横弯曲梁法建立目标弯螺杆钻具组合的力学模型并确定弯角处的弯矩，在目标等效位置处施加第一集中载荷后，采用纵横弯曲梁法建立等效评价钻具组合的力学模型并计算等效位置处的弯矩，若不相等，调整施加的载荷值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，孙明光，王磊，张进双，臧艳彬，孙连忠，张辉，柯珂，吴超，张洪宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：