《管柱在井下实际长度的计算.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管柱在井下实际长度的计算.pdf（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 6 钻柱的伸长 计算 钻柱的伸长 计算 为什么要计算钻柱的伸长 为什么要计算钻柱的伸长 实际井深与测量井深 实际井深与测量井深 实际井深的意义 油层和其他地层位置的标志 实际井深的意义 油层和其他地层位置的标志 测量井深与实际井深的差别 测量井深与实际井深的差别 测量井深的基准零点是钻井期间的转盘平面 在非钻井 期间 需要进行换算 测量井深的基准零点是钻井期间的转盘平面 在非钻井 期间 需要进行换算 钻柱或电缆的直径不可能与井眼直径相等 所以钻柱或 电缆的轴线不可能与井眼轴线完全重合 所以难以测得 井眼的实际长度 钻柱或电缆的直径不可能与井眼直径相等 所以钻柱或 电缆的轴线不可能与井眼轴线
2、完全重合 所以难以测得 井眼的实际长度 测量井深是根据钻柱或电缆在地面上丈量的长度计算的 没有考虑钻柱或电缆在井下的伸长量 测量井深是根据钻柱或电缆在地面上丈量的长度计算的 没有考虑钻柱或电缆在井下的伸长量 计算钻柱伸长 可使测量井深与实际井深更接近 计算钻柱伸长 可使测量井深与实际井深更接近 测量井深测量井深 的测量方法的测量方法 钻柱长度的变化 钻柱长度的变化 上提钻柱 轴向摩阻将增大钻柱伸长量 上提钻柱 轴向摩阻将增大钻柱伸长量 下放钻柱 轴向摩阻将减小钻柱伸长量 下放钻柱 轴向摩阻将减小钻柱伸长量 高速旋转 由于离心力原因和钻柱与井壁的摩阻和碰撞 钻 柱将出现公转或 高速旋转 由于离心
3、力原因和钻柱与井壁的摩阻和碰撞 钻 柱将出现公转或 涡动涡动 钻柱轴向长度将会缩短 钻柱轴向长度将会缩短 上述钻柱伸长量的变化 难以计算 所以要寻找容易计算的 工况条件 上述钻柱伸长量的变化 难以计算 所以要寻找容易计算的 工况条件 离底旋转离底旋转 是最恰当的测量是最恰当的测量 测量井深测量井深 的工况 的工况 慢速慢速 避免出现公转和涡动避免出现公转和涡动 旋转旋转 保证轴向没有摩阻保证轴向没有摩阻 钻柱钻柱 50 60rpm 慢速将钻柱上提 当钻头刚刚离开井底慢速将钻柱上提 当钻头刚刚离开井底 钻压等于零钻压等于零 的时候 的时候 此时的钻柱长度 就是我们要测的测量井深 此时的钻柱长度
4、就是我们要测的测量井深 钻柱伸长计算钻柱伸长计算 垂直井眼内钻柱的伸长 公式推导不考虑 钻压和摩阻 垂直井眼内钻柱的伸长 公式推导不考虑 钻压和摩阻 单一管柱 单一泥浆密度 单一管柱 单一泥浆密度 井内没有泥浆 井内没有泥浆 井内有泥浆 井内有泥浆 多段复合管柱 单一泥浆密度 多段复合管柱 单一泥浆密度 多段复合管柱 管内外多段液体密度不同 多段复合管柱 管内外多段液体密度不同 定向井内钻柱的伸长 定向井内钻柱的伸长 多段复合管柱 管内外多段液体密度不同 井 眼轨迹三维变化 还要考虑摩阻 等 多段复合管柱 管内外多段液体密度不同 井 眼轨迹三维变化 还要考虑摩阻 等 钻柱伸长计算公式钻柱伸长计
5、算公式 美国钻井手册上有一个计算钻柱在井下 伸长量的公式 美国钻井手册上有一个计算钻柱在井下 伸长量的公式 1 2 2 2 mc E L L 此式怎么来的 适用性如何 此式怎么来的 适用性如何 一 简单条件下的钻柱伸长 一 简单条件下的钻柱伸长 1 单一钻柱在空井中的伸长单一钻柱在空井中的伸长 取微段取微段dx 则 则 x A Ax c c x dx E dx x E L dx E x dx E dxL c L c L x 2 2 00 全段钻柱的伸长为 全段钻柱的伸长为 dx在 在 x的作用下伸长 的作用下伸长 dx 一 简单条件下的钻柱伸长 一 简单条件下的钻柱伸长 1 单一钻柱在空井中的
6、伸长单一钻柱在空井中的伸长 可见 重力作用下的伸长 与钻柱径 向尺寸无关 只与钻柱的长度有关 可见 重力作用下的伸长 与钻柱径 向尺寸无关 只与钻柱的长度有关 式中 式中 A 钻柱截面积 钻柱截面积 C 钻柱钢材的重率 钻柱钢材的重率 E 钢材的杨氏模量 钢材的杨氏模量 E L dx E x dx E dxL c L c L x 2 2 00 E L L c 2 2 一一 简单条件下的钻柱伸长 简单条件下的钻柱伸长 2 2 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 钻柱在泥浆中的伸长 由三 部分组成 钻柱在泥浆中的伸长 由三 部分组成 钻柱重力引起的伸长 钻柱重力引起的伸长 L1
7、 钻柱底面液压引起的伸长 钻柱底面液压引起的伸长 L2 钻注侧壁液压引起的伸长 钻注侧壁液压引起的伸长 L3 L1的计算 的计算 E L L c 2 2 1 一一 简单条件下的钻柱伸长 简单条件下的钻柱伸长 2 2 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 L2的计算 底面压力 的计算 底面压力 z Pz m L 式中 式中 m为泥浆重率 为泥浆重率 Pz为钻柱底端面的泥浆压 力 为钻柱底端面的泥浆压 力 E L L E L mz 2 2 一一 简单条件下的钻柱伸长 简单条件下的钻柱伸长 2 2 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 L3的计算 在的计算 在x深
8、度处取截面 在该断面上取一应力单元进行分 析 深度处取截面 在该断面上取一应力单元进行分 析 考虑管内外泥浆密度相同考虑管内外泥浆密度相同 最简 单的情况 最简 单的情况 222 22 22 22 1 ddd ppdd dd pdpd io oiio io ooii r 222 22 22 22 1 ddd ppdd dd pdpd io oiio io ooii t 一一 简单条件下的钻柱伸长 简单条件下的钻柱伸长 2 2 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 由于管内外泥浆重率相等 所以 管内外压力相等 即 由于管内外泥浆重率相等 所以 管内外压力相等 即 Po Pi P
9、x 则 则 r t Px m x E x E P EE mxrt 22 2 dx E x dxdx m 2 2 E L dx E x L m L m 2 0 3 2 一一 简单条件下的钻柱伸长 简单条件下的钻柱伸长 2 2 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 钻柱总伸长 钻柱总伸长 L L1 L2 L3 E L L c 2 2 1 E L L m 2 2 E L L m 2 3 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2222 mc m c mm cmmc E L L E L L E L E L E L E L L 一一 简单条件下的钻柱伸长 简单条件下的钻柱伸长 2 2 单一
10、钻柱在单一泥浆中的伸长 单一钻柱在单一泥浆中的伸长 钻柱总伸长钻柱总伸长 L L1 L2 L3 E L L mc 12 2 2 此式即为美国此式即为美国API钻井手册上的计算钻柱伸长的公 式 钻井手册上的计算钻柱伸长的公 式 美国人给出的仅仅是单一钻柱在管内外泥浆密 度相同条件下的伸长计算公式 美国人给出的仅仅是单一钻柱在管内外泥浆密 度相同条件下的伸长计算公式 2 7 102 4 1 2 LL mc 式中单位 长度 式中单位 长度 米 泥浆密度 米 泥浆密度 公斤公斤 升 波松比 升 波松比 0 28 二二 多段复合钻 柱的伸长 多段复合钻 柱的伸长 1 管内外泥浆相等管内外泥浆相等 采用压
11、力面积法推导公式 推导过程很麻烦 设共有 采用压力面积法推导公式 推导过程很麻烦 设共有N 段钻柱 下面有四套公式可 供使用 段钻柱 下面有四套公式可 供使用 1986年推导 年推导 1992年推导 年推导 1996年推导 年推导 1999年推导 年推导 二二 多段复合钻柱的伸长 多段复合钻柱的伸长 1 管内外泥浆密度相等管内外泥浆密度相等 2 0 111 2 2 1 L Eq q ll E K fLll E L m N i N ij i j ii fc N i kiii c 2 0 2 1 11 1 11 2 1 2 1 Lfllfql q l flf E L k N i i j jik N
12、 i N i N ij ii i i kik c N i N i N ij N i N ik kkikii i i kik c Lfllfql q l flf E L 11111 2 0 2 1 2 1 N i i m N j jj N i i imc N i i mc l E ql q l E l E L 1121 2 2 1 2 L0为钻柱在地面上的长度 为钻柱在地面上的长度 Kf为泥浆浮重系数 为泥浆浮重系数 fK 1 Kf 二二 多段复合钻 柱的伸长 多段复合钻 柱的伸长 1 管内外泥浆相等管内外泥浆相等 对同一例题 这四个公式计 算结果完全相同 对同一例题 这四个公式计 算结果完全相
13、同 还存在以下主要问题 还存在以下主要问题 不能计算不能计算钻杆接头的影响钻杆接头的影响 不能计算不能计算管内外泥浆密度不同 管内外泥浆密度不同 下的钻柱伸长 下的钻柱伸长 更不能计算更不能计算管内外多段泥浆密 度不同 管内外多段泥浆密 度不同下的伸长 下的伸长 共有共有N段钻柱 现规定以下符号 段钻柱 现规定以下符号 各段钻柱的长度 各段钻柱的长度 l1 l2 li lN 各段底端的深度 各段底端的深度 L1 L2 Li LN 各段的平均深度 各段的平均深度 各段的外圆面积 各段的外圆面积 Ao1 Ao2 Aoi AoN 各段的内圆面积 各段的内圆面积 Ai1 Ai2 Aii AiN 各段钻
14、柱截面积 各段钻柱截面积 A1 A2 Ai AN 各段钻柱的空重 各段钻柱的空重 q1 q2 qi qN 各段钻柱的浮重 各段钻柱的浮重 qm1 qm2 qmi qmN 各段外泥浆重率 各段外泥浆重率 o1 o2 oi oN 各段内泥浆重率 各段内泥浆重率 i1 i2 ii iN 各段钻柱浮重率 各段钻柱浮重率 1 2 i N 各段的线重系数 各段的线重系数 K1 K2 Ki KN 1 L 2 L i LN L 二二 多段复合钻柱 管内外泥浆密度多段复合钻柱 管内外泥浆密度多段不相等多段不相等 二二 多段复合钻柱的伸长 多段复合钻柱的伸长 2 管内外多段泥浆密度不相等管内外多段泥浆密度不相等
15、ci iiiioioi fi A AA K 1 ici K iimi Kqq ci iiiioioi Ki A AA f 钻柱浮密度钻柱浮密度 钻柱线浮重钻柱线浮重 浮重系数浮重系数 浮力系数浮力系数 有关符号的规定 有关符号的规定 ici Aq 钻柱线重钻柱线重 LL 5 0L 1iii 1iii LLl 段长段长 平均深度平均深度 二二 多段复合钻柱的伸长 多段复合钻柱的伸长 2 管内外多段泥浆密度不相等管内外多段泥浆密度不相等 钻柱受力 有效应力和无效应力两部分 钻柱受力 有效应力和无效应力两部分 钻柱的伸长 有效应力引起的伸长和无效应力引起的伸长 两部分组成 钻柱的伸长 有效应力引起的
16、伸长和无效应力引起的伸长 两部分组成 有效应力引起的伸长 即有效应力引起的伸长 即浮重浮重 有效轴向应力有效轴向应力 引起的伸长 引起的伸长 无效应力引起的伸长即无效应力引起的伸长即三向等值压应力三向等值压应力引起的伸长 引起的伸长 二二 多段复合钻柱的伸长 多段复合钻柱的伸长 2 管内外多段泥浆密度不相等管内外多段泥浆密度不相等 任意段 有效应力引起的该段伸长 等于该 任意段 有效应力引起的该段伸长 等于该 段浮重引起的伸长段浮重引起的伸长 再加上再加上该段以下所有各 段的浮重对该段引起的伸长 该段以下所有各 段的浮重对该段引起的伸长 作用于钻柱断面上的虚应力 即三向等值压 应力 是随着断面所在的深度不同而变化 的 所以 虚应力在该段引起的伸长 需要 采用微段法或积分法来计算 作用于钻柱断面上的虚应力 即三向等值压 应力 是随着断面所在的深度不同而变化 的 所以 虚应力在该段引起的伸长 需要 采用微段法或积分法来计算 二二 多段复合钻柱的伸长 多段复合钻柱的伸长 2 管内外多段泥浆密度不相等管内外多段泥浆密度不相等 最后得到的公式为 最后得到的公式为 这个公式就要简单的多 当这个公式
