《胜利油田定向井旋转钻井中的井斜控制技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《胜利油田定向井旋转钻井中的井斜控制技术研究（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、英文摘要S u h j e c t ：S p e c i a l i t y ：N a m e ：I n s t r u c t o r ：S h e n g l iO i l f i e l dr o t a r yd r i l l i n gd i r e c t i o n a lw e l l si nt h eh o l ed e v i a t i o nC o n t r o lT e c h n o l o g yT h ep e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n gY a nZ h i w u (
2、 s i g n a t u r e ) ! 蛆丛；型丛Z h a n gN i n g s h e n g ( s i g n aG u oJ i a n j u n ( s i g n a t u r eA B S T R A C TA c c o r d i n gt ot h eD e p a r t m e n to fu n d e r g r o u n dd i r e c t i o n a ld r i l l i n gt o o lw o r k i n gs t a t e ，t h ee s t a b l i s h m e n to fad o u b l eb
3、 o t t o mh o l en o n l i n e a rm e c h a n i c a la n a l y s i sm o d e l ，t h em o d e ls t r u c t u r ei na d d i t i o nt od r i l l ，h o l ep a t t e r n s ，a l lk i n d so fe x t e r n a ll o a da n do t h e rf a c t o r s ，a l s ot a k i n gi n t oa c c o u n tt h ei n i t i a ld r i l l
4、i n gt o o la n dw a l ls p a c ea n dr a n d o mc o n t a c tf r i c t i o n ，a n dh e l pt h e m s e l v e sB H AW O Bf r o mt h el o n g i 【t u d i n a lb e n d i n g U s i n gt h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o da n dm u l t i - b e a me l e m e n tt ot h ec o n t a c tf r i c t i o ng a pe l
5、 e m e n to ft h ed o u b l ed r i l l i n gt o o lf o rs o l v i n gn o n l i n e a rm e c h a n i c a lm o d e lf o rt h el o w e rp a r to fd r i l lm e c h a n i c a la n a l y s i sp r o v i d e sap r a c t i c a lm e t h o do fc a l c u l a t i o n , a n dt h r o u g ht h ev e c t o ro p e r a
6、 t i o n , t h ee s t a b l i s h m e n to fas i m p l ed e r i v a t i o no ft h et h r e e - d i m e n s i o n a lc a l c u l a t i o nf o r m u l as t r a t i g r a p h y ，f o rt h ed r i l l i n ga p p l i c a t i o nt h ep r o g r a mp r o v i d e sa ne f f e c t i v eb a s i s T r yt ol I s ed
7、 i f f e r e n ts t r a t i g r a p h i cs u b d i v i s i o nL a t e ra n a l y s i so f t h eB H AW e l lo b l i q u ei m p a c t ，b yS h e n g l iO i l f i e l dr o t a r yd r i l l i n gu s e di nt h eB H Ac o n d u c t e dm e c h a n i c a la n a l y s i s d a t ai n t e g r a t i o nh a sb e e
8、 ni d e n t i f i e dB H Ad r i l l i n gp a r a m e t e r s ，a n dg a v er o t a r yd r i l l i n gd i r e c t i o n a lw e l l si nt h eh o l ed e v i a t i o nc o n t r 0 1 K e y w o r d s ：S h e n g l lo i l f i e | dd i r e c t i o n a lw e l lr o t a r yd r i l l i n gd e v i a t i o nC o n t
9、r o lT h e s i s ：A p p l i e dR e s e a r c hJ l学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果：也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一F q I 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：辨日期：2 丑且致学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位
10、论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名导师签名F 1 期：兰丑! ! ! ：当日期：6 7 矿式韭鳖童孚缒第一章前言第一章前言1 1 国内外研究现状国内外有关专家和学者从钴柱力学( 特别是下部钻具组合的受力和变形分析) 、钻头与地层相互作用及井眼轨迹预测方法等方面做了大量的研究工作，取得了许多科研成果，从而使井眼轨迹控制理论和技术不断得到发展和完善。在5 0 年代和6 0 年代，人们的研究
11、是以井斜控制理论和技术为主题，以解决“防斜打直”问题为研究目标。进入7 0 年代后，随着定向井的发展，研究的重心开始移向定向井井眼轨迹控制问题。在定向井井眼轨迹控制中，既要求对井斜角进行控制，又要求对井斜方位进行严格控制。因此，定向井轨迹控制问题，是一个更为复杂的研究课题。美国专家L u b i n s k i 先生是研究井斜控制理论的著名学者。他从定量分析直井中的钻柱屈曲问题入手( 1 9 5 0 年) ，开创了钻柱力学研究的新局面。接着他与W o o d s 先生合作，首次以定量关系发表了地层的各向异性钻井理论( 后来，他们按地层的各向异性程度把地层造斜性分为2 1 级) ，并结合钻柱力学
12、分析实现了对“平衡井斜角”的定量计算：他们还制定了解决井斜问题的实用图版，并提出使用稳定器控制井斜的有效方法。在井斜控制标准方面，R o l l i n s 认为在许多情况下苛求对井斜角的严格限制是不合算的，L u b i n s k i 也主张钻井设计师应充分利用地层的造斜特性，放宽对井斜角的限制，以利解放钻压、提高钻速和降低钻井成本，同时要求对井眼曲率( 俗称“狗腿严重度”) 作出严格限制，以防钻柱的疲劳破坏，并给出了最大井眼曲率的计算模式和实用图表。H o c h 定量分析了一种“满眼”钻具组合( 含有三个稳定器) ，得到的结论是：这种钻具组合可以消除井斜变化太快的问题，同时他还对使用的
13、钻挺横向尺寸( 外径) 提出了定量限制。实践证明，尽管H o c h 的理论分析有误，但是他对控制狗腿严重度的认识和对策是正确的。另外，还有其他人所进行的应用研究。应该指出，L u b i n s k i 等人的研究始终限于两维分析，这在定向井控制中不能占优势。L u b i n s k i 等人对井斜控制理论和技术的发展作出了重要贡献，他们的科研成果对我国钻井界的影响颇大。S h e l l 公司的研究员，在L u b i n s k i 研究的基础上，也对井斜控制问题进行过许多研究。M u r p h y 分析了光钻挺钻具组合的两维受力和变形，导出了预测这种简单钻其组合造斜率的计算模式。M
14、 c l a m o r e 和B r a d l e y 先后进行了单楔齿破岩( 层状) 实验，提出了“优先成屑地层理论”( p r e f e r e dc h i pf o r m a t i o nt h e o r y ) ，他们还根据修正的M o h r - C o u l o m b 破坏准则( t h em o d i f i e dM o h r - C o u l o m bf a i l u r eC r i t e r i o n ) ，建立了一个偏斜力公式，试图对井斜现象作出定量解释。F i s h e r 采用有限差分法对平面弯曲井眼中的钻柱进行了两维静力大挠度分析
15、，编制了相应的计算机分析程序。B r a d l e y 从钻柱力学、钻头结构特性及地层特性等方面进行了系统论述，试图帮助钻井工作者较全面的认识影响井斜的重要因素。他还定量分析和阐述了在井斜控制中使用大重度高弹性模量( 如金属钨等) 钻挺的优点。B r a d l e y丙安石油大学硕士学位论文等人的研究也仅限于两维分析。W a l k e r 首先应用最小势能原理对常规下部钻具组合进行了两维分析，继而与F r i e d m a n 合作建立了钻柱静力小变形的三维控制方程，并应用变分法在计算机上对控制方程进行了近似求解。w a l k e r 把钻柱三维分析程序应用与下部钻具组合设计，从而提
16、高了钻速，降低了钻井成本。他还对影响井斜变化和方位漂移的因素进行了概括性论述。W a l k e r 的主要贡献是在钻柱力学研究方面。在井斜控制理论和技术研究方面，英国专家B r o w n 等人、法国专家A m a r a 等人，也都做了一些有益的研究工作。当然，我们还可以发现国外其他一些研究人员所做的工作，如B i r a d e s 等人的研究结果。在国内，井斜控制理论和技术的研究起步较晚。刚进入8 0 年代时的水平还相当低，理论研究工作是从唐俊才等人修改“霍奇公式”开始的。接着便是以自家祉为代表的一批专家和学者，在8 0 年代作出了巨大努力，取得了许多可喜的研究成果，为井眼轨迹控制理论和技术在国内的大发展作出了重大贡献。自家祉等人应用三弯矩方程分析下部钻具组合的受力和变形，并在L u b i n s k i 的地层各向异性钻井理论的基础上，提出了一个地层力公式；杨勋尧以主要解决井斜控制技术问题为目标，通过求解简单的力学模型，提出了设计下部钻具组合的实用方法，他为了表达地层各向异性对井斜的影响，也提出了一个地层造斜力公式；国内其他专家和学者的研究，从不同方面促
