一种水力机械切割钻具组合优化方法技术

本发明专利技术公开了一种水力机械切割钻具组合优化方法。包括：第一步、测量刀片轴部距活塞距离l、刀片轴部距目标管柱内壁的距离L、刀片根部距刀尖的距离L0，计算刀片轴部最大夹角a；第二步、测量目标管柱内径R、割刀外径r、刀片轴部距目标管柱内壁的距离L，计算刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b；第三步、测量切割压力P、割刀活塞直径d1、活塞水眼的直径d2，计算活塞作用在刀片根部的力f；第四步、计算刀尖作用在目标管柱内壁的支持力F；第五步、测量井斜θ钻铤重量线密度G，根据刀片与目标管柱内壁之间的支持力F和钻铤长度之间关系，求得钻铤长度H。本发明专利技术的有益效果是：计算不同井斜下刀尖受力，确定钻铤长度。确定钻铤长度。确定钻铤长度。

【技术实现步骤摘要】
一种水力机械切割钻具组合优化方法


[0001]本专利技术涉及石油化工
，特别涉及一种水力机械切割钻具组合优化方法。

技术介绍

[0002]目前海上油田切割工艺技术主要有电缆输送切割、连续油管输送切割和水力机械切割。由于前两种切割工艺对井斜、井身结构以及井眼清洁程度要求较高，故在涉及油管、筛盲管以及套管等管状类目标管柱的切割作业时，常选择水力机械切割。如图1所示,实际切割作业过程中，受井斜影响，割刀在目标管柱120内实际上处于“平躺”状态，在水力作用下，若刀尖131受到的支持力不足以将割刀130及其上部的钻铤支撑起来，使得切割过程中刀片不能完全撑开从而进行“偏心”切割，造成目标管柱120的目标管柱高边C1切割不彻底、目标管柱低边C2割透甚至伤害外层管柱110的现象。
[0003]由于作业现场常常难以量化割刀上部钻铤的长度，导致实际切割过程多为偏心切割，增加了刀片崩损的风险，同时大幅降低了切割成功率。找出井斜、切割压力与刀尖支持力、割刀上部钻铤长度的关系，对降低现场作业风险、提高作业时效具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水力机械切割钻具组合优化方法，其能够计算不同井斜条件下刀尖受力，进而确定钻具组合中的钻铤长度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤：
[0006]第一步、如图2所示，测量刀片轴部距活塞的距离l、刀片轴部距目标管柱内壁的距离L和刀片根部距刀尖的距离L0，然后计算刀片轴部最大夹角a；
[0007]刀片轴部最大夹角a的计算公式为：
[0008][0009]式中：a——刀片轴部最大夹角，度；
[0010]l——刀片轴部距活塞的距离，mm；
[0011]L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；
[0012]L0——刀片根部距刀尖的距离，mm；
[0013]第二步、测量目标管柱内径R、割刀外径r和刀片轴部距目标管柱内壁的距离L，然后计算刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b；
[0014]刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b的计算公式为：
[0015][0016]式中：
[0017]b——刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角，度；
[0018]L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；
[0019]R、r——目标管柱内径、割刀外径，mm；
[0020]第三步、测量切割压力P、割刀活塞直径d1、活塞水眼的直径d2，然后计算活塞作用在刀片根部的力f；
[0021]活塞作用在刀片根部的力f的计算公式为：
[0022][0023]式中：f——活塞作用在刀片根部的力，N；
[0024]d1、d2——割刀活塞直径、活塞水眼的直径，mm；
[0025]P——切割压力，MPa；
[0026]第四步、计算刀尖作用在目标管柱内壁的支持力F；
[0027]刀尖作用在目标管柱内壁的支持力F的计算公式为：
[0028][0029]式中：a——刀片轴部最大夹角，度；
[0030]b——刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角，度；
[0031]F——刀尖作用在目标管柱内壁的支持力,N；
[0032]f——活塞作用在刀片根部的力，N；
[0033]l——刀片轴部距活塞的距离，mm；
[0034]L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；
[0035]第五步、测量井斜θ和钻铤重量的线密度G，根据刀片与目标管柱内壁之间的支持力F和钻铤长度之间的关系：
[0036][0037]求得，钻铤长度H:
[0038][0039]式中，F——刀尖作用在目标管柱内壁的支持力,N；
[0040]G——钻铤重量的线密度，N/m；
[0041]H——钻铤长度，m；
[0042]θ——井斜，度。
[0043]优选的是，所述井斜θ的范围为5～60
°
。
[0044]优选的是，所述切割压力P的范围为6～10MPa。
[0045]本专利技术的有益效果是：能够计算不同井斜条件下刀尖受力，进而确定钻具组合中的钻铤长度。
附图说明
[0046]图1为水力机械割刀偏心切割示意图
[0047]图2为刀片受力示意图。
[0048]图3为切割压力7.0MPa时刀尖支持力随井斜和钻铤长度变化示意图。
[0049]图4为切割压力9.0MPa时刀尖支持力随井斜和钻铤长度变化示意图。
具体实施方式
[0050]下面结合附图对专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0051]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或其它元件或其组合的存在或添加。
[0052]本专利技术的一种实现形式，为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括：
[0053]实施例1
[0054]第一步、测量刀片轴部距活塞的距离l＝36mm、刀片轴部距目标管柱内壁的距离L＝68mm和刀片根部距刀尖的距离L0＝97mm，然后计算刀片轴部最大夹角a；
[0055]刀片轴部最大夹角a的计算公式为：
[0056][0057]式中：a——刀片轴部最大夹角，度；
[0058]l——刀片轴部距活塞的距离，mm；
[0059]L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；
[0060]L0——刀片根部距刀尖的距离，mm；
[0061]第二步、测量目标管柱内径R＝101.6mm、割刀外径r＝79.38mm和刀片轴部距目标管柱内壁的距离L＝68mm，然后计算刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b；
[0062]刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b的计算公式为：
[0063][0064]式中：
[0065]b——刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角，度；
[0066][0067]L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；
[0068]R、r——目标管柱内径、割刀外径，mm；
[0069]第三步、如图3，测量切割压力P＝7.0MPa、割刀活塞直径d1＝60mm、活塞水眼的直径d2＝15.88mm，然后计算活塞作用在刀片根部的力f；
[0070]活塞作用在刀片根部的力f的计算公式为：
[0071][0072]式中：f——活塞作用在刀片根部的力，N；
[0073]d1、d2——割刀活塞直径、活塞水眼的直径，mm；
[0074]P——切割压力，MPa；
[0075]第四步、计算刀尖作用在目标管柱内壁的支持力F；
[0076]刀尖作用在目标管柱内壁的支持力F的计算公式为：
[0077][0078]式中：a——刀片轴部最大夹角，度；
[0079]b——本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水力机械切割钻具组合优化方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、测量刀片轴部距活塞的距离l、刀片轴部距目标管柱内壁的距离L和刀片根部距刀尖的距离L0，然后计算刀片轴部最大夹角a；刀片轴部最大夹角a的计算公式为：式中：a——刀片轴部最大夹角，度；l——刀片轴部距活塞的距离，mm；L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；L0——刀片根部距刀尖的距离，mm；第二步、测量目标管柱内径R、割刀外径r和刀片轴部距目标管柱内壁的距离L，然后计算刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b；刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角b的计算公式为：式中：b——刀片轴部距目标管柱内壁的距离在垂直方向上的夹角，度；L——刀片轴部距目标管柱内壁的距离，mm；R、r——目标管柱内径、割刀外径，mm；第三步、测量切割压力P、割刀活塞直径d1、活塞水眼的直径d2，然后计算活塞作用在刀片根部的力f；活塞作用在刀片根部的力f的计算公式为：式中：f——活塞作用在刀片根部的力，N；d1、d2—...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晋阳，余涵，许清海，安文目，董兴，万祥，宋尹东，王成，王杰，宋涛，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：