超深水平井鉆柱動力學研究及強度校核

作者：鐘文建,李雙貴,熊宇樓,付建紅,蘇昱

摘要：超深井鉆井過程中鉆具失效事故頻繁發生,鉆柱動力學特性研究對增加鉆具安全性具有重要作用。考慮真實井眼軌跡、鉆頭與地層相互作用、鉆柱與井壁接觸及鉆井液黏滯作用等因素的影響,建立了全井鉆柱動力學特性仿真模型,模擬了不同鉆壓及轉速下鉆柱不同截面軸向力、扭矩、位移及等效應力等隨時間的變化,采用第四強度理論計算了井口鉆具的安全系數,校核了超深水平井鉆具強度。分析結果表明,井口軸向力和等效應力表現為低頻變化,MWD處等效應力和加速度表現為高頻振動且其橫向振動比軸向振動更加劇烈;在鉆壓和轉速較小的情況下,鉆壓和轉速對井口軸向載荷、井口扭矩、井口等效應力及井口安全系數影響不大;MWD處等效應力隨鉆壓的增加而增大,其橫向加速度隨轉速的增加幅值顯著增大;對于井深超過8000 m、井眼尺寸φ120.65 mm及φ114.3 mm的G105鉆桿,動力學分析得到的井口安全系數大部分時間內在1.2附近波動,鉆具總體是安全的。

發文機構：中國石化西北油田分公司石油工程技術研究院 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室·西南石油大學

關鍵詞：超深水平井鉆具失效鉆柱動力學強度校核安全系數ultra-deep horizontal welldrilling tool failuredrilling string dynamicsstrength checkassurance coefficient

分類號： TE243[石油與天然氣工程—油氣井工程]