[发明专利]预弯曲动力学防斜打快钻井方法

权利要求书

1.一种预弯曲动力学防斜打快钻井方法，其特征在于采用带预弯曲结构的钻具组合，以地面驱动的方式，从钻头的防斜力和变化规律分析出发，确定钻具组合、工艺操作规程、安全性分析和检测，实现防斜打快钻井；具体步骤如下：

a.根据待钻地层的井斜特征情况和实际经验初步确定一套钻具组合，并确定其静态防斜力大小；

b.在固定其它参数情况下，改变任一结构参数，确定对应的静态防斜力大小，并找出最大静态防斜力对应的结构参数；结构参数是指稳定器外径、稳定器位置、弯角大小和位置；

c.根据具有最大静态防斜力的结构参数和井场现有工具储备，确定钻具组合；

d.针对确定的钻具组合，计算在不同钻压和转速时的动态防斜力，并找出具有最大动态防斜力时的施工参数，即钻压和转速；

e.根据动态防斜力值和实际钻井条件，确定合理施工参数，即钻压、转速；

f.确定防斜打快作业操作规程。

2.根据权利要求1所述的预弯曲动力学防斜打快钻井方法，其特征在于所述的带预弯曲结构钻具组合是：一个钻头(1)连接一个下稳定器(2)，下稳定器(2)连接一个预弯短节(3)，预弯短节(3)通过一根短钻铤(4)与一个上稳定器(5)连接，上稳定器(5)通过钻铤(6)与上部钻柱连接。

3.根据权利要求1所述的预弯曲动力学防斜打快钻井方法，其特征在于所述的步骤1中的确定其静态防斜力大小，由下列公式(1)～(5)计算。

下部钻具组合三维小扰度静力分析微分方程组为：

E_iI_iU″″_i＝-M_tiV″′_i+(q_ilcosα_i-B_i)U″_i+q_iU′_icosα_i+q_isinα_i  (1)

E_iI_iV″″_i＝M_tiU″′_i+(q_ilcosα_i-B_i)V″_i+q_iV′_icosα_i            (2)

钻头旋转过程中某一瞬时的侧向力计算模型为：

S_x1＝E₁I₁U″′₁(0)+M_tiV″₁(0)+B₁U′₁(0)                          (3)

S_y1＝-E₁I₁V″′₁(0)+M_tiU″₁(0)-B₁V′₁(0)                         (4)

钻头旋转一周的合导向力为：

Fs=1nEsα2+Fsφ2---(5)]]>

公式(1)～(5)中的参数含义为：

式中：( )′=d()dl,]]>( )′′=d2()dl2,]]>( )′′′=d3()dl3,]]>( )′′′′=d4()dl4]]>

Bi=B1-Σj=1i-1(qjLjcosαj-Njfa)]]>

Mti=Mt1-ftDw2Σj=1i-1Nj]]>

fa=2v4v2+(wDw)2f]]>

ft=wDW4v2+(wDw)2f]]>

l-------沿钻柱轴线的曲线坐标，以i段钻柱的底端为起点；

E_i------i段钻柱的弹性模量；

I_i------i段钻柱的截面惯矩；

M_ti-----i段钻柱所受扭矩，i＝1时为钻头扭矩；

q_i------i段钻柱在钻井液中的线重度；

α_i------i段钻柱所在井段的井斜角；

U_i------i段钻柱在x方向的位移或坐标；

V_i------i段钻柱在y方向的位移或坐标；

B_i------i段钻柱下部z方向的压力，压为正，i＝1时为钻压；

L_j------j段钻柱的长度；

N_j------j个稳定器与井壁的接触压力；

f-------稳定器与井壁的摩擦系数；

v-------钻速；

w-------钻柱自转角速度；

D_w------井径。