[发明专利]一种弯曲水平井眼中屈曲管柱钻进的评价方法

权利要求书

1.一种弯曲水平井眼中屈曲管柱钻进的评价方法，其特征在于，包括：

步骤一：搭建用于评价屈曲管柱的性能参数的模拟系统；

步骤二：获取模拟系统进行第一次测试的初始参数信息；

步骤三：根据所述初始参数信息，启动模拟系统中的动力装置，实时获取模拟系统中屈曲管柱随时间变化的的第一姿态信息和屈曲管柱连接的钻头在水平钻进过程中的第二姿态信息；

步骤四：经过初始参数信息中的预设时间段后，关闭所述动力装置，获取第一次测试的结束参数信息；

步骤五：调整所述初始参数信息，获取用于第n次测试的初始参数信息，根据第n次测试的初始参数信息重复步骤三和步骤四，获取n次初始参数信息、第一姿态信息、第二姿态信息和结束参数信息；n大于等于2；

步骤六：根据n次初始参数信息、第一姿态信息、第二姿态信息和结束参数信息，获取屈曲管柱的评价信息，包括：

根据下述公式获取屈曲管柱的螺旋屈曲临界载荷；

其中，F_h为屈曲管柱每一次试验的螺旋屈曲临界载荷，EI为屈曲管柱的抗弯刚度，r为屈曲管柱与井眼的径向间隙、ω为屈曲管柱的线性重量，θ为井斜角；

根据下述公式获取屈曲管柱的正弦屈曲临界载荷；

其中，F_c为屈曲管柱每一次试验的螺旋屈曲临界载荷；

根据下述公式获取模拟井眼的摩擦阻力：

其中，W为摩擦阻力，r为屈曲管柱与模拟井眼的径向间隙，F为动力装置为模拟管柱增加的实际轴向载荷，L为屈曲管柱的长度，EI为屈曲管柱的抗弯刚度。

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述模拟系统包括：动力装置(1)、位于模拟井眼(3)中的屈曲管柱(2)、钻杆(5)、至少一个姿态获取设备(6)、钻头(7)、位于所述模拟井眼底部的且固定在底座(9)上的待钻进的岩板(8)、安装在支撑结构的机架上的控制装置(11)；

所述动力装置与屈曲管柱的一端固定连接，用于为屈曲管柱在模拟井眼中钻进提供动力，所述屈曲管柱的另一端借助于钻杆(5)固定钻头(7)；所述钻头用于在所述岩板(8)上钻进；所述至少一个姿态获取设备用于获取钻进过程中屈曲管柱的姿态信息和钻头的姿态信息，并与所述控制装置(11)通信连接，将获取的姿态信息实时传输所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述模拟系统还包括：设置在所述模拟井眼外侧的井眼套管弯曲器(4)，所述井眼套管弯曲器(4)与所述控制装置连接，所述控制装置通过所述井眼套管弯曲器(4)模拟井眼的弯曲度。

4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述模拟系统还包括：多个固定装置，所述模拟井眼部分区域通过所述固定装置固定在所述机架上。

5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，每一次测试的初始参数信息包括下述的一项或多项：模拟井眼所属井筒的弯曲度信息、动力装置运行的预设时间段、预先设定的屈曲管柱的水平方向应力和屈曲管柱在所述井筒中的旋转转速、钻杆信息、钻头信息、屈曲管柱的抗弯刚度、屈曲管柱的重量、钻杆的重量、动力装置增加的实际轴向载荷；

每一次测试的结束参数信息包括下述的一项或多项：所述岩板的钻入深度、钻头的钻速、钻杆的上提信息、钻头的钻压信息；

第一姿态信息包括：屈曲管柱的水平方向应力、旋转转速和屈曲状态信息、屈曲管柱每一完全区域与井眼的径向间隙中的至少一项；

第二姿态信息包括：钻头水平钻进过程中的运动状态信息和屈曲状态信息、扭矩中的至少一项。

6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述步骤四中的获取第一次测试结束参数信息包括下述的多项：

钻头的钻速、钻杆的上提信息、钻头的钻压信息和井眼的深度。

7.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，所述步骤五中的调整所述初始参数信息，包括：

周期性增大或减少弯曲水平井眼的弯曲度；

和/或，

周期性调整钻杆重量信息、钻头重量信息、钻头结构信息。