[发明专利]一种多层分注管柱通过性分析方法

摘要

本发明涉及一种多层分注管柱通过性分析方法，属油田多层注水技术领域。它由基础数据分析单元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构成。该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。解决了目前的分注管柱通过性分析集中在三层以内，而且是假设管柱是刚性的情况下进行的；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，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的问题。

主权项

1.一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；井眼轨迹是一条三维的空间曲线，采用自然坐标系描述井眼轨迹，原点位于井眼轨迹线上的任意一点，指向该点的切线方向，单位矢量为；指向该点的主法线方向，单位矢量为；指向该点的副法向方向，单位矢量为； 由微分几何可得：其中：可设Z方向的单位矢量为，则有，并且：式中：—井斜角，；—井斜方位角，；—井斜变化率，；—方位变化率，；—井眼曲率（或称全角变化率），；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；附加作用力是指管柱串在卡点位置处，沿最小曲率半径的弦高为变形量时的套管对管柱串的支反力，管柱串中对应的封隔器和配水器处的变形量分别为，多层分注管柱串由多个封隔器和配水器通过油管联接而成，将各封隔器和配水器与套管内壁看成是点接触，将整个管柱串看成是一个多点支撑的超静定梁，建立附加作用力方程式：其中：为井眼轨迹的曲线形状使管柱串变形而产生在管柱串上的附加作用力，为管柱串的变形量，为管柱串的柔度；所述的分析管柱串变形时产生的最大应力410是指由各作用力力矩图计算的各段弯矩，各段弯矩通过计算的各封隔器和配水器处的作用力，由叠加原理计算。