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超短半径水平井导向筛管结构优化设计

机床与液压 2020年第11期48卷 62-65,75页

作者：王晶罗敏李巧珍徐亭亭东北石油大学数学与统计学院黑龙江大庆163318 东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

导向筛管是超短半径水平井柔性钻具的重要组成部分,其结构尺寸的合理性直接影响钻具的造斜能力。基于导向筛管与井眼曲率相匹配的条件,采用贝塞尔曲线拟合导向筛管运动轨迹方程,得到导向筛管单节最大长度。在满足强度和弯曲刚度条件基础... 详细信息

导向筛管是超短半径水平井柔性钻具的重要组成部分,其结构尺寸的合理性直接影响钻具的造斜能力。基于导向筛管与井眼曲率相匹配的条件,采用贝塞尔曲线拟合导向筛管运动轨迹方程,得到导向筛管单节最大长度。在满足强度和弯曲刚度条件基础上,对各结构参数进行了优化。采用有限单元法,考虑导向筛管的材料非线性及横缝之间的接触非线性,建立了导向筛管有限元模型,并给出了求解策略。对优化后的单节导向筛管进行力学分析,验证了导向筛管结构优化设计的合理性。研究成果为导向筛管开槽结构设计提供理论参考,为超短半径水平井的成功钻进提供必要的工具支持。

关键词：导向筛管井眼曲率贝塞尔曲线优化设计有限元

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基于响应面法的导向筛管结构尺寸优化

化工机械 2020年第5期47卷 652-656页

作者：王晶罗敏林志强徐亭亭东北石油大学数学与统计学院东北石油大学机械科学与工程学院

考虑导向筛管的材料非线性和横缝之间的接触非线性,采用有限单元法,建立了单节导向筛管双重非线性有限元模型。通过静力学分析,得到导向筛管应力分布状态和危险截面位置。采用响应面法对导向筛管的主要结构尺寸(横缝宽度、竖缝长度、竖... 详细信息

考虑导向筛管的材料非线性和横缝之间的接触非线性,采用有限单元法,建立了单节导向筛管双重非线性有限元模型。通过静力学分析,得到导向筛管应力分布状态和危险截面位置。采用响应面法对导向筛管的主要结构尺寸(横缝宽度、竖缝长度、竖缝宽度和两竖缝中心线的夹角)进行了优化,优化后的导向筛管强度满足要求,整体应力水平与原结构相比有所降低,转过的弧长增加了90.8%。

关键词：导向筛管响应面法结构尺寸优化有限元

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半铰接式柔性钻具多层接触力学分析

半铰接式柔性钻具多层接触力学分析

作者：董小娜东北石油大学

学位级别：硕士

国内许多老油田经过长期反复注水开采后,油井的见水面积不断扩大,裂缝两侧积攒大量未被开采的剩余油,严重影响了油井产量。为了提高采收率,很多油田开始在原有油井基础上打造超短半径水平井,以加大对剩余油的开采。与一般水平井相比,超... 详细信息

国内许多老油田经过长期反复注水开采后,油井的见水面积不断扩大,裂缝两侧积攒大量未被开采的剩余油,严重影响了油井产量。为了提高采收率,很多油田开始在原有油井基础上打造超短半径水平井,以加大对剩余油的开采。与一般水平井相比,超短半径水平井的曲率半径非常小,一般不超过4.0m。因此,普通钻具无法满足超短半径水平井的钻进要求。近年来,半铰接式柔性钻具以其易弯曲、能够控制井眼轨迹的优点,被广泛应用于超短半径水平井钻井工艺中,而确保半铰接式柔性钻具载荷与柔度传递规律的合理性是超短半径水平井钻进成功的关键。本文首先根据超短半径水平井柔性钻具的工作状态,考虑半铰接结构中的机构问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对半铰接式柔性钻具中半铰接柔性钻杆的建模方法进行研究,确定了能够合理描述半铰接柔性钻杆变形规律的力学模型;然后,建立造斜段不同柔度下导向筛管内半铰接柔性钻杆的单层接触瞬态动力学模型,并对其进行动力学分析,得到随着井深增加,半铰接柔性钻杆的扭矩减小,轴力增大;随着柔度减小,半铰接柔性钻杆井底扭矩减小,轴力增大,导向筛管与半铰接柔性钻杆的总摩阻力矩增大;当柔度相同时,随着井斜角的增加,半铰接柔性钻杆井底的扭矩减小、轴力增大、导向筛管与半铰接柔性钻杆的总摩阻力矩增大。最后,建立不同柔度下半铰接式柔性钻具的多层接触瞬态动力学模型,并对其进行动力学分析,得到随着井深增加,半铰接柔性钻杆扭矩减小、轴力增大、导向筛管轴力增大;随着柔度减小,半铰接柔性钻杆底端扭矩减小、底端轴力增大、导向筛管底端轴力增大、半铰接式柔性钻具底端总轴力增大、导向筛管与柔性钻杆的总摩阻力矩增大、导向筛管与井壁的总摩阻力增大。开展现场试验,并将总摩阻力现场试验值与数值模拟值进行对比,两者基本吻合,验证了本文所建立的半铰接式柔性钻具多层接触力学模型及分析方法的正确性。本文研究成果为超短半径水平井的现场施工提供合理的力学依据。

关键词：半铰接柔性钻杆导向筛管接触瞬态动力学

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超短半径侧钻水平井技术在外围油田的应用

石油工业技术监督 2012年第10期28卷 46-47页

作者：刘岩中国石油大庆油田有限责任公司第九采油厂工程技术大队黑龙江大庆163853

利用大修设备对超短半径侧钻水平井技术,对最初的悬挂筛管完井方式进行改进,用较简单、经济的方法实现完井管柱对钻遇泥岩段的有效封堵,解决泥岩水化产物造成的斜后泥岩层、坍塌和后续生产频繁卡泵问题,取得了较好的应用效果。

关键词：超短半径侧钻水平井柔性钻杆导向筛管