导向力计算分析系统SABHA.ppt

BHA,导向力计算分析,上海大学 石油工程技术研究中心,1,、,BHA,三维力学分析模型研究,方法：三维小挠度模型的加权余量解法优点：计算速度快，计算精度高，是计算力学中针对一些特殊问题提出的一种新型解法，目前发展很快。假设：针对本项目的特点，我们共作了,13,条假设。对于位移法旋转导向系统，共有,14,条假设。模型：三维小挠度模型；弯曲平面倾角模型；复合钻井导向力计算模型；平衡侧向力法导向能力预测模型。,1,）、坐标系：,1,、三维力学模型：,1 BHA,三维,静力学,模型,带双稳定器的,BHA,控制方程,边界条件：,2,）稳定器处,3,）弯角处,4,）切点位置,利用动力学仿真结果来确定。,20,井斜角时,45,井斜角时,0,井斜角时,方程简化：,，,试函数选择：,钻头侧向力加权余量解,钻头侧向力,钻头侧向力计算模型,弯曲平面示意图：,2,弯曲平面倾角模型：,弯曲平面倾角：,井眼高边方向顺时针转到井眼弯曲方向的夹角，,变化范围为,0,360,，计算模型：,方向判定矢量：,法线矢量与井眼高边方向矢量间的夹角,：,方向判定系数,：,2,弯曲平面倾角模型：,3,复合钻井,BHA,三维,准动力学,模型,其中：,4,导向能力平衡侧向力法计算模型,平衡侧向力,:,-,稳斜钻具组合的理论侧向力,4,导向能力平衡侧向力法计算模型,钻头上的有效增井斜力：,4,导向能力平衡侧向力法计算模型,建立有效增井斜力与井眼曲率的对应关系：,钻头上的有效增井斜力为,0,时对应的井眼曲率即为,BHA,的导向能力：,举例：,令：,可得：,当：时，。,当：时，,。,当：时，,。,5,复合钻井防斜打快钻具组合三维,动力学,模型,钻铤形心涡动轨迹图,1.5,度倾斜井眼,复合钻井防斜打快钻具组合三维,动力学特性,动态侧向力相图,6,防斜打快机理研究,准动力学机理,在井斜角为,1,时：,表,1,、复合钻井防斜打快钻具组合侧向力 表,2,：钟摆钻具侧向力,(,偏心距,=1mm),(,偏心距,=2mm),由于涡动，钻具组合的统计质心偏向井眼低边一侧，引起钻头对井壁的动态冲击力体现出降斜趋势。,7,防斜打快机理研究,动力学机理,序列,稳定器,1,钻铤形心,稳定器,2,综合结果,1,0,0,0,降斜力,2,0,0,0,0,增斜力,4,0,0,增斜力,5,0,0,降斜力,6,0,0,0,降斜力,实例,1.4387,2.5391,-0.9069,-6.7426,SABHA-,Steering Ability of BHA,BHA,导向力计算分析系统,8,软件结构,SABHA,软件结构图,SABHA,计算流程图,1,）常规,BHA,导向力变化规律,9,导向力变化规律,钻压影响,L,1,影响,L,2,影响,L,2,影响,近钻头稳定器间隙影响,近钻头稳定器间隙影响,第二稳定器间隙影响,第二稳定器间隙影响,弯曲平面倾角影响,弯曲平面倾角影响,弯曲平面倾角影响,弯曲平面倾角影响,井斜角影响,井斜角影响,井眼曲率影响,井眼曲率影响,2,）复合钻井,BHA,导向力变化规律,合,导向力计算结果：,井斜角影响,井眼曲率影响,弯曲平面倾角影响,L,1,影响,导向力随,L2,的变化规律,近钻头稳定器偏心距,的影响,远,钻头稳定器偏心距,的影响,导向力随,W,的变化规律,3,）常用复合钻井防斜打快,BHA,导向力特征,444.5mm,双稳定器复合钻井防斜打快组合,444.5mm,三稳定器复合钻井防斜打快组合,311.2mm,双稳定器复合钻井防斜打快组合,311.2mm,三稳定器复合钻井防斜打快组合,251mm,双稳定器复合钻井防斜打快组合,251mm,三稳定器复合钻井防斜打快组合,215.9mm,双稳定器复合钻井防斜打快组合,215.9mm,三稳定器复合钻井防斜打快组合,4,）软件功能介绍,主界面,控制界面,参数输入界面,结构参数,参数输入,井身结构参数与施工参数,钻头侧向力计算结果,参数影响规律,钻压,参数影响规律,钻压,-,造斜力,参数影响规律,钻压,-,方位力,参数影响规律,井眼曲率,参数影响规律,弯曲平面倾角,参数影响规律,近钻头稳定器位置,参数影响规律,稳定器之间距离,参数影响规律,近钻头稳定器外径,参数影响规律,上稳定器外径,参数影响规律,井斜角,参数优化,复合钻井导向力计算,参数影响,复合钻井导向力,参数优化,复合钻井导向力,4,）常规,BHA,导向能力预测,导向钻具组合滑动导向能力预测,复合钻井平衡侧向力计算,谢谢各位专家,