[发明专利]一种钻杆用扶正器的布置方法及装置

权利要求书

1.一种钻杆用扶正器的布置方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S1：以三维井眼轨迹数据点为节点，将所述任意两个相邻节点之间的钻杆杆段设定为一个钻杆单元；

S2：获取所述钻杆单元对应的基本参数，包括：所述钻杆单元的曲率、长度、有效重力、横截面的惯性矩、弹性模量；所述S1设定的两个相邻节点中，第一节点的第一井斜角、第一真方位角、第二节点的第二井斜角、第二真方位角；所述井眼的摩阻系数、钻杆的钻进速度、钻井液粘度、井深以及套管内径和钻杆直径之比；

S3：根据S2中所述基本参数，利用有限差分法确定所述钻杆单元受到的侧向力；

S4：根据S3中所述钻杆单元的侧向力，确定其受到的正压力；

S5：根据S4中所述钻杆单元受到的正压力，定位所述钻杆单元上的扶正器。

2.如权利要求1所述的一种钻杆用扶正器的布置方法，其特征在于，在S1中将所述任意两个相邻节点之间的钻杆杆段设定为一个钻杆单元具体包括：

S11：当所述任意两个相邻节点之间包含所述杆段分界的上和/或下端时，在所述杆段的上和/或下端位置增加节点；

S12：重复S11过程直至任意两个相邻节点之间不包含杆段分界的上和/或下端；

S13：选取所述任意两个相邻节点之间的钻杆杆段作为一个钻杆单元。

3.如权利要求1所述的一种钻杆用扶正器的布置方法，其特征在于：S3中所述利用有限差分法确定钻杆单元侧向力的具体步骤为：

S31：根据所述钻杆单元的曲率、长度、有效重力、横截面的惯性矩、弹性模量以及第一井斜角、第二井斜角、井眼的摩阻系数、钻杆的钻进速度、钻井液粘度、井深以及套管内径和钻杆直径之比确定所述钻杆单元的第二节点的轴向力、单位长度的侧向力与第一节点的轴向力的关系，具体通过第一关系式确定：

T1=T2+Lscosθ2[qcosα‾±μ(FE+Fn)]+LsFadd]]>

其中，T₁为所述钻杆单元第一节点的轴向力，T₂为所述钻杆单元第二节点的轴向力，L_s为所述钻杆单元的长度，θ为所述钻杆单元的全角变化，q为所述钻杆单元的有效重力，α₁为所述钻杆单元对应的第一节点的第一井斜角，α₂为所述钻杆单元对应的第二节点的第二井斜角，μ为井眼的摩阻系数，F_E为所述钻杆单元变形引起的侧向力，F_n为所述钻杆单元单位长度的侧向力，F_add为钻杆加速运动和液体阻力在所述钻杆单元上产生的轴向力；

S32：根据所述钻杆单元的曲率、长度、有效重力、第一井斜角、第二井斜角、第一真方位角以及第二真方位角确定所述钻杆单元的第二节点的轴向力、第一节点的轴向力与全角平面上的总侧向力的关系，具体通过第二关系式确定：

Fndp=-(T1+T2)sinθ2+Lsq→·n→]]>

其中，F_ndp为全角平面上的总侧向力，T₁为所述钻杆单元第一节点的轴向力，T₂为所述钻杆单元第二节点的轴向力，L_s为所述钻杆单元的长度，θ为所述钻杆单元的全角变化，为所述钻杆单元的有效重力向量，为单位主法向量；

S33：利用第三关系式，根据所述钻杆单元的长度、有效重力、第一井斜角、第二井斜角、第一真方位角以及第二真方位角，确定所述钻杆单元的副法线方向上的总侧向力，所述第三关系式为：

Fnp=Lsq→·m→]]>

其中，F_np为副法线方向上的总侧向力，L_s为所述钻杆单元的长度，为所述钻杆单元的有效重力向量，为单位副法向量；

S34：利用第四关系式，根据所述全角平面的总侧向力、副法线方向上的总侧向力确定三维井眼中的所述钻杆单元单位长度的侧向力，所述第四关系式为：

Fn=Fndp2+Fnp2Ls]]>

其中，F_n为钻杆单元单位长度的侧向力，F_ndp为全角平面上的总侧向力，F_np为副法线方向上的总侧向力，L_s为所述钻杆单元的长度；

S35：根据所述第一关系式、第二关系式、第三关系式、第四关系式确定所述钻杆单元的第二节点的轴向力、第一节点的轴向力、所述钻杆单元单位长度的侧向力。