[发明专利]确定钻井过程中严重沉砂段的方法和装置

权利要求书

1、一种确定钻井过程中严重沉砂段的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)测量钻井的参数，包括钻柱总长度(L)，全井井深(L_max)，井眼直径(D_hole)，钻柱内径(d_rod)，钻柱外径(D_rod)，套管内径(d_case)，套管外径(D_case)，钻井液密度(G_density)，井眼轨迹参数，其中井眼轨迹参数包括井眼轨迹各点的井深(L_depth)、井斜角(α)、方位角(β)；

(2)将钻柱分为多个单元，该单元的两端为结点；

(3)找出钻柱各结点与井壁的接触点；

(4)确定严重沉砂井段。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述将钻柱分为多个单元的步骤包括以下步骤：

(1)根据下式将钻柱分为多个单元： L = Σ i = 1 n l i ]]>

其中L钻柱总长度，l_i为第i个单元的钻柱长度，n为全部钻柱所划分的单元总数；

(2)建立钻柱及井眼实体：利用所述测量钻井的参数步骤所测量的参数，包括钻柱总长度(L)，全井井深(L_max)，井眼直径(D_hole)，钻柱内径(d_rod)，钻柱外径(D_rod)，套管内径(d_case)，套管外径(D_case)，钻井液密度(G_density)，井眼轨迹各点的井深(L_depth)、井斜角(α)、方位角(β)，使钻柱及井眼成为具备三维空间各项物理参数的实际物体，用于建立一个虚拟的钻柱形态及井眼轨迹；

(3)建立单元平衡方程：

           [k]{q}＝{f}

其中：

[k]为单元非线性刚度矩阵；{q}为单元结点位移向量；{f}为单元结点力向量；

单元结点位移向量为

{q}＝[q_i，q_j]^T＝

   ＝[u_i，v_i，w_i，θ_xi，θ_yi，θ_zi，u_j，v_j，w_j，θ_xj，θ_yj，θ_zj]^T其中，u_i为单元i结点的X轴向位移；v_i为单元i结点的Y方向位移，w_i为单元i结点的Z方向位移，θ_xi为单元i结点绕X轴的转角，θ_yi为单元i结点绕Y轴的转角，θ_zi为单元i结点绕Z轴的转角；u_j为单元j结点的X轴向位移；v_j为单元j结点的Y方向位移，w_j为单元j结点的Z方向位移，θ_xj为单元j结点绕X轴的转角，θ_yj为单元j结点绕Y轴的转角，θ_zj为单元j结点绕Z轴的转角；

单元的结点力向量为{f}＝[f_i，f_j]^T＝[n_xi，p_yi，p_zi，m_xi，m_yi，m_zi，n_xj，p_yj，p_zj，m_xj，m_yj，m_zj]^T

其中，n_xi为单元i结点的X轴向力；p_yi为单元i结点的Y方向分力，p_zi为单元i结点的Z方向分力，m_xj为单元i结点绕X轴的扭矩，m_yi为单元i结点绕Y轴的弯矩，m_zi为单元i结点绕Z轴的弯矩；n_xj为单元j结点的X轴向力；p_yj为单元j结点的Y方向分力，p_zj为单元j结点的Z方向的分力，m_xj为单元j结点绕X轴的扭矩，m_yj为单元j结点绕Y轴的弯矩，m_zj为单元j结点绕Z轴的弯矩；

(4)建立整体平衡方程：

           [K]{Q}＝{F}

其中：

[K]为整体非线性刚度矩阵；{Q}为整体结点位移向量；{F}为整体结点力向量。