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定向井专用取套工具结构优化及取套能力研究

发布时间:2018-03-07 23:02

  本文选题:取套管柱 切入点:取套能力 出处:《东北石油大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:定向井取套过程中,为提高取套管柱与套管的相容性,现场研制了轴套式套铣头、轴套式扶正器和变向短接三种专用取套工具。但根据现场实践,仍存在以下问题:(1)专用取套工具结构缺少理论定量认识:过大或过小的变向短接弯曲角度会导致下切或上切套管,合理的变向短接弯曲角度取值缺乏理论定量计算;轴套内套上的扶正块与套管形成点接触而使得套管承受较大的接触应力,需要对扶正块的形状、个数等参数进行优化设计;(2)不同组配结构管柱与套损井的适应性不确定:组配有专用取套工具的工艺管柱在套损井中的极限取套深度、所适应的套损井井斜角和井眼曲率缺少理论定量计算,给现场取套管柱的优选带来较大麻烦;(3)施工参数使用不合理:不合理钻压、排量的使用导致取套速度慢、憋压等情况的发生,需要建立一套与取套管柱相匹配的施工参数方案。针对以上问题,本文在分析套管、扶正器、两扶正器间套铣筒与井壁形成新接触点以及变向短接存在对管柱轴向力传递影响的基础上,建立了表征取套管柱与套管相容性程度的变向力计算模型,通过对套铣筒-扶正块-套管组合接触应力的数值模拟,实现了确保套管不发生屈服破坏的变向短接弯曲角度优化设计。从扶正块与套管形成面接触进而减小套管所受接触应力的角度,提出弧形扶正块的构想,并依据变向力大小,进行了弧形扶正块弧形面积、弧长和对应圆心角的设计;同时,从扶正块存在能够减小修井液过流断面进而增加其喷出速度有利于提高井底岩屑的运移效率角度,通过数值模拟,分析了扶正块宽度和高度对修井液流速的影响程度,优化了扶正块高度和宽度。通过建立套管不发生屈服破坏条件下取套管柱极限深度计算模型,得出一套不同组配结构取套管柱所适应的套损井极限取套深度、井斜角和井眼曲率合理取值范围。在对定向井取套钻压、扭矩、排量和钻速计算模型研究的基础上,形成了一套与取套管柱相匹配的钻压、扭矩、钻速、排量施工参数方案。研究结果为定向井取套管柱的优选提供了重要的理论指导,对定向井安全取套作业的顺利实施具有重要意义。
[Abstract]:The set of directional wells in the process, in order to improve the compatibility of the casing and the casing, the site developed a sleeve type milling head, sleeve type centralizer and change to the short circuit of three special set of tools. But according to the practice, still exist in the following problems: (1) the lack of special set of tools structure theory quantitative understanding: too big or too small to short the bending angle will lead to cut or cut casing, reasonable to short the bending angle values of the lack of theoretical calculation; the internal sleeve, sleeve centralizer block and the casing and the casing form point contact under high contact stress, the need for centralized block the shape optimization design of a number of parameters; (2) matched string structure and casing adaptability uncertainty: group with special tool set of process pipe column in the limit of casing damage wells set depth, to adapt to the casing damage wells angle and curvature of wellbore lack theory The amount of calculation, preferably to take the field of casing in greater trouble; (3) the use of unreasonable construction parameters: unreasonable drilling pressure, displacement to set speed, pressure and other situations, the need to establish a set of matching and casing construction parameters. To solve the above problems, this paper in the analysis of casing centralizer, the formation of a new point of contact and change to the short existence on the basis of the influence of axial force on the tube mill sleeve and shaft two centralizer, established by taking casing and casing compatibility degree calculation model to force through the milling cylinder - block - centralizer numerical simulation of the contact stress of the casing, the casing does not occur to ensure the yield to the short circuit bending angle optimization design. From the centralizing block and casing surface contact and thus reduce the casing by contact stress angle, put forward the conception of arc stabilizing block, and according to the According to the turning force, the arc stabilizing block arc area, the arc length and the design of the central angle; at the same time, from the existing centralizer block can reduce workover fluid flow section in order to increase the jet velocity is beneficial to improve the efficiency of cuttings migration angle, through numerical simulation, analysis of the width and height of the centralizing block workover fluid flow influence degree, optimize the centralizing block height and width. Through the establishment of casing yield failure condition of calculating limit of casing depth, obtains a set of different combining structure of casing to casing damage wells taking limit set depth, inclination angle and curvature of wellbore reasonable range. In the directional wells set torque, drilling pressure, displacement and drilling speed calculation model based on the study of the formation of a drill press, and matching of casing drilling speed, torque, displacement parameters of construction scheme. The results for directional wells The optimization of the casing string provides important theoretical guidance, which is of great significance to the smooth implementation of the safe operation of the directional well.

【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE92

【共引文献】

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本文编号:1581328

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