水平井钻具设计VIP免费

1 水平井钻具设计对设计一口水平井来说在确定了最优的造斜曲率剖面设计以后，下一个要解决的问题是水平井段能够钻多长，这个问题涉及到阻力和扭矩。在一个给定的井眼条件下，当钻进到已经不能再转动钻具而且钻压已不能连续维持钻进时，所能钻达的即为最大水平段长度。如果要达到或超过这个长度，设计者首先必须弄清的是扭矩和阻力问题，其次是钻具的弯曲问题，再者是钻具设计中的一些考虑。这三方面的考虑就是钻具的设计内容。1.磨 擦扭矩和阻力许多作业者第一步所采取的方法是划定水平段的长度范围，他们的概念是水平段长度为500ft 最稳妥， 1000ft 为最合适， 2000ft 为雄心勃勃， 4000ft 相当于创记录。如果水平井段长度达到1000ft 未必真正是阻力和扭矩的限制。在这个长度内与阻力、扭矩有关的作业问题还可以是其他问题，如岩屑的沉淀或井壁的粘卡等。当我们在作一口水平井的最优化费用预算时，必须掌握实际的限制因素。影响扭矩和阻力限制的因素有以下几点：1.水 平段的长度；2.钻 具设计；i)加重钻杆ii)在水平段的钻杆iii)所需钻压3.磨 擦系数，钻井液类型；4.钻 井设备的能力；i)扭矩ii)提升能力iii)顶部驱动5．水平井钻井工艺；i)地面旋转ii)可控马达系统如果设计的水平段长度为2000ft ，则需要考虑磨擦扭矩和阻力对钻进的影响，扭矩阻的力分析必须包括预测钻具未接触井底旋转时的阻力和磨擦扭矩，及地面旋转钻井， 可控马达钻进和起下钻时的阻力因素，而且还要知道钻具的各部分在井眼弯曲段由于弯曲负荷产生的应力。1)磨擦扭矩和弯曲符合计算有效重量的分析图1 物理量关系式如下：式中FC—接触力。 lb; FA—轴向力， lb; W m—在泥浆中的重量，lb; θ —倾斜角。（1）不带工具接头的管材在倾斜井中临界弯曲力的计算sinmCWFcosmAWFθWm FA FC 图 1 2 其计算如下：式中 Fc—临界弯曲力，lb；E—杨氏模量， 30*106psi (钢材 )；I— 管体的惯性矩， in4；W m—管体在钻井液中的重量，lb/in ；R—管体与井眼的径向间隙，in ；θ —井眼的倾角。（2）带工具接头的管材在倾斜井中的临界弯曲力的计算其计算如下：式中 Fc—临界弯曲力，lb；W A —管材在空气中的重量，lb/ft ；I— 管材的惯性矩， in4；A s—管材的横截面积，in2；M w—泥浆比重， lb/gal ；DH—井眼直径， in；DTj—工具接头外径，in；θ —井眼倾斜角。（3）磨擦扭矩估算钻具在井眼的斜直部分：钻具在水平井段：钻具在 90...