[发明专利]一种多层分注管柱通过性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田定向井多层分注时的多层分注管柱通过性分析方法，属油田多层注水技术领域。

背景技术

随着油田开发进入中后期，储层原始压力逐渐下降、产量逐渐降低，为了提高原油采收率，大多数油田均会采用驱油效率高、易控制、好调整、经济效益高的注水开采、增产增注技术。目前的多层注水、分阶段逐步综合调整非常适合于我国陆相油田非均质严重、层系多的特点。

分注管柱是保证注水、增产、增注工作顺利进行的重要工具，受到充满井液的狭长井眼约束，在定向井中承受着拉、压、弯、扭、流体压力等多种载荷作用，再加上封隔器、配水或配注器等井下工具的约束，使得分注管柱的受力、变形及运动状态十分复杂。如在二层的分注中就需要3个封隔器、2个配水或配注器共五个工具组成的分注管柱串。随着多层细分注工艺技术的实施，分注的层数在逐渐增加，如进行五层分注，至少需要10个工具组成的分注管柱串进行施工。因此多层分注管柱串的通过性分析，是施工过程中确保油井安全、防止管柱失效的主要问题，也严重影响到井下分注工艺的成功实施。

目前的分注管柱通过性分析集中在三层以内，而且假设管柱是刚性；而对于超过四层、五层及以上的分注，由于井眼轨迹、卡距密封性、分注有效期、测调效率、测试资料误差等各种因素的影响，还没有切实可行、成熟的多层分注管柱串通过性分析方法或分析理论。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种定向井的多层分注管柱通过性分析方法，能在多分注工具的条件下，分析多层分注管柱的通过性。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种多层分注管柱通过性分析方法，其特征在于，它包括基础数据分析单元100、一级基础通过性分析单元200、二级变形通过性分析单元300和三级可靠性分析模型单元400；

基础数据分析单元100用于收集、分析并处理得到目标井井深、井斜角、方位角、井径、目标层深度、工具型号、下入深度、工具外径、工具长度、连接油管外径、工具材质、油管密度资料；

一级基础通过性分析单元200用于利用基础数据分析单元100的基础资料确定目标井卡点位置210，分析确定卡点处最小曲率半径，判断下入工具的最大刚性可下入长度220；

二级变形通过性分析单元300用于根据一级基础通过性分析单元200的目标井卡点位置210推断出卡点处最小曲率半径，在不考虑分注工具变形的情况下分析分注管柱串整体的变形情况310，由管柱变形情况推导出管柱串整体受力模型320，分析整体下入阻力与下入力之间的关系330，判断管柱串整体的通过性340；

三级可靠性分析模型单元400。根据二级变形通过性分析单元300的管柱串整体变形情况310和管柱串整体受力320，分析管柱串变形时产生的最大应力410，考虑安全系数，判断管柱串是否会因变形而发生失效；

 所述的目标卡点位置210为多层分注管柱串最难通过的位置，即三维井眼轨迹的最大曲率处，通过计算井眼轨迹的最小曲率半径所在的位置确定管柱串的卡点位置；

                                                 

 带入井眼轨迹参数，可计算出每个测点曲率半径，通过比较可获得井眼轨迹中曲率半径最小的位置，即卡点位置；

所述的判断下入工具的最大刚性可下入长度220是指在分注工具不发生变形的情况下依据几何条件计算出的最大长度，其计算公式为：

 其中，Rmin 为设井眼曲率半径，为井眼直径，为分注工具外径, L为分注工具长度；

 所述的管柱串整体受力模型320为在通过卡点时管柱串受力模型，检测多层分注管柱串在通过造斜段和稳斜段时产生的摩擦阻力；

所述的分析整体下入阻力与下入力之间的关系330是指在下入过程中，多层分注管柱串在造斜和稳斜段的受力可以简化为：①、管柱串沿着井眼轨迹变形所产生的附加力，②、上端油管传递给管柱串的轴向力，③、管柱串自身重力，④、以及管柱串向下运动产生的摩擦阻力，如果合力小于零时，管柱串就可以通过，反之则不能通过；

 所述的分注管柱串整体的变形情况310是指在卡点处分注管柱串随井眼轨迹的变化而变化产生的变形，用附加作用力求得；