非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套標(biāo)準(zhǔn)宣貫多媒體(編輯修改稿)
2025-02-07 19:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ， ：單元桿柱上下端的拉力， N； ， ：單元桿柱在鉆井液中的重力分布和正 壓力分布， N/m； ：單元桿柱上摩擦力分布， N/m。 iLiF1?ignn?f圖 B1 管柱微單元受力示意圖 三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 釋義：標(biāo)準(zhǔn)中給出的載荷算法，為資料性附錄。勝利油田有自己的計(jì)算方法。 ?主要參考了西南石油學(xué)院施太和、付建紅等人提出的大位移井摩阻扭矩力學(xué)模型。 ?這種方法在計(jì)算定向井摩阻大小和定向井設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用，通過實(shí)際驗(yàn)證該方法的精度可 以滿足實(shí)際鉆井需要。 井壁和鉆井液的摩擦力 根據(jù)基本假設(shè)，它位于空間斜平面上，為了便于分析分別以集中力代替分布力，并以單元桿柱的中點(diǎn)為原點(diǎn)建立迪卡爾坐標(biāo)系 —— xyz坐標(biāo)系，如圖 B2所示， x軸為切線方向， xy平面與平面重合，z軸與平面垂直向下。在 xyz坐標(biāo)系中，根據(jù)力平衡原理有如下方程： ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????00101zzgyyyyxxxxNNNNFFFNFFgiigii ? (B5) 圖 B2 單元桿柱迪卡爾坐標(biāo)系 三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 在大地坐標(biāo)系中，向量 、 可分別表示為： iF1?i ? ?iiiiiiiii FFFF ????? cos,cossin,sinsin ?? ? ?111111111 cos,cossin,sinsin ????????? ?? iiiiiiiii FFF ?????1, ?ii ??1, ?ii ?? ?2 ：第 i單元段上端和下端井斜角； ：第 i單元段上端和下端方位角； 利用余弦定理，以上兩向量的夾角 可表示為 ???????????????????????????1211arccos2222iiiiiiFFFFFF?三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 ???????????????????????????????????iigiigiigFFNFFNFFN1211arcco s2222?????????????????0sincos0cossinsinsinsincoscoscos11?????????? ?NNNNFFFNFFggiigiiiR? ii FF ??1gN斜平面 的傾角 為合向量 與向量 的夾角，可由下式求解： 方程 (B5)可以表示為： (B7) (B8) 三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 為正壓力 N與 y軸的夾角，將 (B6)式代入 (B7)式可消去 ，由此可得單元管柱軸向載荷的求解模型： ?? ? ??????????????????????SdmgggiigiiLqNNFNNNFFFNFF?????????????/10cossinsinsinsincoscoscos2211(B9) 式中： —— 管柱摩擦系數(shù)，無因次單位； —— 計(jì)算單元段在空氣中的單位重量， N； —— 計(jì)算單元段的長度， m； —— 重力分量 在 平面上的投影與 x軸的夾角， rad； ?mqL?? gNiR ? ????? sincosarccos??三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 摩擦系數(shù)的確定 由公式（ B9）可知，摩擦系數(shù) 是計(jì)算軸向載荷的重要參數(shù)，確定摩擦系數(shù)的方法主要有兩種：一是試驗(yàn)方法，應(yīng)用摩擦學(xué)理論，研究摩擦系數(shù)的非線性問題，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究不同類型的摩擦副，如鋼對鋼、鋼對不同類型的巖石在不同介質(zhì)中的摩擦特性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出規(guī)律以此來確定摩擦系數(shù)；二是現(xiàn)場實(shí)測資料反推法，根據(jù)實(shí)測的摩擦阻力、井眼軌跡、管柱組合等參數(shù)反推出摩擦系數(shù)。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場實(shí)鉆數(shù)據(jù)，不同工況和鉆井液類型所對應(yīng)的摩擦系數(shù)取值可參考表 B1。 ?三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 表 B1 摩擦系數(shù)取值參考數(shù)據(jù)表 由于摩阻系數(shù)是一個與地層、井眼軌跡、鉆具組合、井深等有關(guān)的參數(shù)，在不同地區(qū)、不同井段摩阻系數(shù)取值不相同，同時也不可能用一個摩擦系數(shù)來描述和計(jì)算全井的摩阻，因此，表 B1中提供的數(shù)據(jù)只供參考，各油田應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)情況和已鉆井摩阻分析來確定摩阻系數(shù)。 三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 最大工作鉤載的求解 起鉆和下套管工況下，管柱底部邊界條件為： （ B10） 由公式（ B9）可知，當(dāng)已知單元桿柱下端的軸向力 時，則由方程組（ B9）可求出單元桿柱上端的軸向力 ，因此，采用有限差分方法，從井底 開始，通過有限次的迭代計(jì)算，即可求得井口處管柱受到的軸向載荷 ，鉆井作業(yè)過程中的鉆機(jī)所承受的最大工作鉤載 為： +懸吊系統(tǒng)的重量 （ B11） 00 ?F 1?iFiF0F FMaxT FTMax ?三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 提 綱 二、標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容 三、標(biāo)準(zhǔn)條文釋義 四、需要說明的問題 一、標(biāo)準(zhǔn)的概況 41 由于 由于是第一次編制非常規(guī)鉆機(jī)選型與配套方面的標(biāo)準(zhǔn)，一是沒有國外非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范做參考。二是國內(nèi)在非常規(guī)油氣井鉆井施工作業(yè)方面剛剛起步，還沒有形成成熟的關(guān)于鉆機(jī)選型與配套方面的經(jīng)驗(yàn)和做法，我們在標(biāo)準(zhǔn)中采用了較高配置。三是我們編寫組水平有限，在標(biāo)準(zhǔn)的編寫過程中還存在許多不完善或欠考慮之處，因此敬請大家在這次宣貫和使用過程中及時提出不足之處，便于在標(biāo)準(zhǔn)修訂時不斷改正與完善，使本標(biāo)準(zhǔn)更符合實(shí)際，更有指導(dǎo)和規(guī)范意義。 聯(lián)系人：張金成 石油工程技術(shù)研究院 賀 劍 勝利石油管理局黃河鉆井總公司 電 話： 01084988116 手 機(jī)： 13811486458， 13954604223 四、需要說明的問題 一、標(biāo)準(zhǔn)的概況 非常規(guī)油氣資源概況 常規(guī)油氣資源易開發(fā)只占小部分非常規(guī)資源大部分開發(fā)較困難常規(guī)資源需要新技術(shù)更高質(zhì)量的資源新技術(shù)新方法的應(yīng)用截止線是變化的（ 基于氣價(jià)的變化）非常規(guī)資源天然氣水合物與最差的資源天然氣： 煤層氣 ,
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