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大位移井摩阻扭矩分析与应用研究

专 业: 石油与天然气工程
关键词: 大位移井 摩阻扭矩 钻柱力学 摩擦系数 涡动 钻井液粘滞力
分类号: TE21
形 态: 共 160 页 约 104,800 个字 约 5.013 M内容
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内容摘要


该文作为国家863项目海底大位移井钻井技术的子研究课题摩阻、扭矩预测及井眼轨道优化技术研究的部分研究内容,对大位移井摩阻扭矩问题从模型建立、影响因素分析以及摩阻扭矩具体应用等方面展开研究。

论文研究的主要内容有:1、大位移井摩阻扭矩综合力学模型研制,采用三种力学模型软杆模型、刚杆模型和连续梁模型描述大位移井不同钻柱结构和不同井段的摩阻扭矩预测与计算,同时采用空间斜平面假设建立了大位移井摩阻扭矩的软杆模型和连续梁模型;2、建立了适合大于位移井摩阻扭矩力学分析的钻柱屈曲计算模式,建立了的弹性铰支模型具有普适性,是诸多文献推导的钻柱屈曲计算公式的普遍形式;3、全面分析了钻井液粘滞力的影响,推导了钻井液粘滞力的计算方法以及钻井液粘滞力影响下附加摩阻扭矩计算公式;4、对钻柱在大位移井中的涡动特性进行了探讨和研究,分析了钻柱涡动对摩阻扭矩的影响,建立了钻柱中央电视台动影响下扭矩计算模式;5、在室内实验的基础上分析了钻柱与井壁,钻柱与套管的摩擦机理,给出了不同钻井液体系下摩擦系数的范围;6、分析和探讨了摩阻扭矩模型在井眼轨道设计、钻柱优化设计、漂浮下套管分析、摩阻扭矩的实时监测分析、以及环空井眼净化等方面的具体应用……

全文目录


文摘
英文文摘
1绪论
1.1大位移井钻井技术
1.1.1大位移井主要特点及用途1
1.1.2国内外大位移井发展状况
1.1.3摩阻扭矩是大位移井钻井工程的核心2161718
1.2摩阻扭矩研究现状
1.2.1国外摩阻扭矩研究历程
1.2.2国内摩阻扭矩研究状况
1.2.3大位移井摩阻扭矩研究状况
1.3存在的问题及本文研究的主要内容
1.3.1存在的问题
1.3.2本文研究的主要内容及创新设计
1.4论文提到的几个基本概念的释义
2大位移井摩阻扭矩力学模型
2.1引言
2.2摩阻扭矩软杆模型
2.2.1基本假设条件
2.2.2摩阻扭矩软杆模型建立
2.2.3摩擦系数的分解
2.3摩阻扭矩刚杆模型
2.3.1基本假设条件
2.3.2刚杆模型的建立
2.4摩阻扭矩连续梁模型
2.4.1连续梁基本理论
2.4.2钻头侧向力与稳定器侧压力的求解
2.4.3摩阻扭矩计算
2.5模型计算机求解
2.5.1边界条件
2.5.2基本数据
2.5.3程序设计框图
2.6本章小结
3钻柱屈曲对摩阻扭矩影响研究
3.1引言
3.2钻柱屈曲的研究现状
3.3单元杆柱的屈曲问题
3.3.1单元杆柱的弹性铰支模型
3.3.2基本假设
3.4水平井段单元杆柱临界屈曲载荷计算
3.4.1水平井段临界载荷屈曲模型
3.4.2模型讨论
3.4.3稳定器影响下的临界弯曲载荷
3.4.4水平井段钻柱螺旋弯曲临界载荷
3.5倾斜井段临界屈曲载荷计算
3.6垂直井段的临界载荷计算
3.7弯曲井段临界载荷计算
3.8屈曲井段摩阻分析
3.8.1屈曲井段钻柱与井壁的附加接触力
3.8.2钻柱屈曲影响下摩阻模型的修正
3.8.3管柱屈曲影响的实例分析
3.9本章小结
4钻井液粘滞力对摩阻扭矩影响分析
4.1引言
4.2流体流动基本规律与理论
4.2.1钻井液基本流型110
4.2.2非牛顿流体力学基本方程112113
4.2.3起下钻时流体在环空中的层流流动
4.2.4起下钻时圆管中的层流流动
4.2.5钻进过程中流体的层流规律
4.3钻井液粘滞力计算
4.3.1起下钻时钻井液摩阻力的计算
4.3.2钻柱旋转时扭矩
4.3.3钻井液紊流情况下的摩阻力计算
4.4粘滞力模型敏感性分析
4.5本章小结
5钻柱涡动特性及其对摩阻扭矩影响分析
5.1问题的提出
5.2涡动的基本理论及其对摩阻扭矩影响的机理
5.2.1涡动的成因及涡动状态描述
5.2.2涡动对摩阻扭矩的影响机理
5.2.3涡动产生的条件
5.3直井钻柱涡动的发展变化过程分析
5.4倾斜井段中钻柱涡动特性分析
5.5钻柱与井壁接触状态分析
5.6钻柱涡动时的扭矩计算
5.7钻柱偏心距h对涡动和扭矩的影响
5.8本章小结
6摩擦系数分析与实验研究
6.1摩擦系数分析和研究研究的必要性
6.2摩擦的基本理论
6.2.1古典摩擦定律及其局限性127
6.2.2滑动摩擦的分子机械理论128
6.3摩擦副表面几何特性
6.3.1摩擦副表面几何特性描述127128
6.3.2摩擦副表面粗糙度对摩擦系数的影响
6.4边界润滑
6.4.1润滑剂的润滑性与边界润滑现象128
6.4.2边界润滑机理128
6.4.3边界润滑的影响因素
6.4 4边界膜的强度计算127
6.5摩擦系数的合理确定
6.6本章小结
7 摩阻扭矩分析的应用研究
7.1井眼轨道优化设计
7.1.1优化设计基本原则
7.1.2摩阻扭矩优化评价模型
7.1.3用于降低摩阻扭矩的几种常用井眼轨道设计
7.1.4多目标优选模型应用过程
7.1.5几点认识
7.2钻柱优化设计
7.2.1摩阻扭矩作用下的钻柱强度
7.2.2降低摩阻扭矩的钻柱组合设计
7.2.3随钻震击器安放位置优化设计
7.2.4震击器安放位置优化设计过程
7.3漂浮下套管技术
7.3.1套管漂浮基本原理
7.3.2套管漂浮长度优选模型
7.3.3漂浮下套管摩阻分析
7.3.4套管漂浮长度优选应用实例
7.4摩阻扣矩实时监测分析
7.4.1实时监测系统的建立
7.4.2摩阻扭矩实时监测分析系统应用软件
7.4.3秦皇岛32-6平台的摩阻扭矩实时监测分析
7.5环空井眼净化监测
7.5.1环空监测神经网络模型建立的重要意义
7.5.2BP神经网络基本理论
7.5.3环空井眼净化监测的BP网络模型
7.5.4环空井眼净化BP神经网络模型的应用
7.5.5几点认识
8结论与建议
8.1主要结论
8.2建议
8.3论文的主要工作及创新点
参考文献
附录A摩擦系数实验
附录B歧口17-2平台摩阻扭矩对比分析

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中图分类: > TE21 > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 钻井理论

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