大位移井钻柱扭矩摩阻及轴向强度分析
大位移井摩阻扭矩力学分析新模型
N 2 = [ A ( s) A ( s) + B ( s) B ( s) ]/ (1 + Cf22 )
A ( s)
=
d2 Mb ds2
-
[ kb T + kn ( kb Mt + kn Mb )
+ qn ]
B ( s)
=
d ds
(
kb
Mt
+ kn Mb )
+
kn
d Mb ds
-
qb
式中 : T 为轴向拉力 ; Mb 为弯矩 ; Mt 为扭矩 ; E I 为
(收稿日期 2006205227 编辑 钟水清)
新疆三油田今年天然气产量将突破 150 亿立方米
近期 ,中国工程院院士康玉柱表示 :到今年年底 ,新疆三大油田天然气产量将突破 150 亿立方米 。康玉柱说 ,经过 50 多年 的油气勘探 ,新疆在准噶尔 、塔里木 、吐哈等盆地已发现了 80 多个油气田 ,但勘探潜力仍然巨大 。近年来 ,新疆石油工业依靠 科学技术 ,创新发展模式 ,不断取得突破 。天然气勘探开发后来居上 ,去年塔里木油田产气 57 亿立方米 ,今年将突破 114 亿立 方米 ;克拉玛依 、吐哈油田今年的产气量也将接近 50 亿立方米 。近些年来 ,新疆每年探明油气储量 1～2 亿吨 ,原油产量每年 增加 100～200 万吨 。到目前 ,准噶尔盆地已经打了 2600 余口井 ,但勘探程度还只有 20 % ;塔里木盆地打井 690 口 ,勘探程度 只到 10 %。这充分说明 ,新疆油气资源勘探潜力大 、前景好 。康玉柱院士预测 ,根据国家和新疆经济发展的需要 “, 十一五”期 间将是新疆油气储产量快速增长时期 。塔里木 、准噶尔盆地油气勘探将会出现空前规模的大好局面 ,并成为我国石油天然气 工业生产的重要接替区 。
大位移井摩阻扭矩分析
矩 的计 算 方法 ， 为大 位移 井 技术 在现 场 的 合理 实施 提供 了理
论 基础 。
参 考文 献
［ １ ］ 闰铁 ， 张凤 民， 刘 维 凯， 邹 野， 毕雪亮． 大位 移井钻 井极
６ ００
良好 的控 制 ， 是 大位 移 井施 工成 功 与 否的 关键技 术 与难 点 问
题。 因此 ， 对 磨阻扭矩进 行预测 ， 在大位移 井的设计 以及施 工过 程 当中 ， 都 有着 特别 重要 的意义 ， 并 以及 引起 了相关技 术人 员
＝ Ｃ Ｏ Ｓ ０ ６＝ ｓ ｉ ｎ０
３ 结论
本文 通过 一 种软 模 型 ， 建立 了大位 移 井磨 阻扭 矩 的计 算
降低钻 柱摩 阻扭 矩 。 本井主要研 究如何对 轨道进行优 化设计 以
进而 通过推 导得 到 了两 种 工况条件 下 ， 大 位移井 磨 阻扭 减小磨 阻扭矩 ， 采用 的方法主要 为运用钻 柱摩阻扭矩 的相关数 模 型 ，
大位移井摩阻扭矩分析
李海 东 （ 长城 钻探 工程 公司 钻井技 术服 务 公司 ， 辽宁 盘 锦 １ ２ ４ ０ １ ０ ）
摘要 ： 大位移 水平 井钻井 工艺及 其相 关的各项技 术 ， 在全 球范 围 内的石 油勘探 开发领 域里 ， 都 具有较 为广泛 的的使 用前 景。 但 在 其具 体 实施 时， 因为会 受到 目标地 区环境 等的制约 ， 往往会造 成钻井 的效果远远 未能达到计 划的预期 。 针对这一 问题 ， 本文首先 建 立 了大位移 井磨 阻扭矩 的计算模型 ， 进 而通 过推导得 到 了各个 工况条件 下， 磨 阻扭 矩的计算 方法 ， 从计 算磨 阻扭 矩这一 问题 出发 ，
大位移井摩阻_扭矩预测计算新模型1
文章编号:1000-7393(2006)06-0001-03大位移井摩阻/扭矩预测计算新模型*宋执武1高德利1马健2(1.中国石油大学石油与天然气工程学院,北京102249;2.长庆油田公司采油一厂,陕西延安716000)摘要:井下摩阻/扭矩预测是大位移井钻井成功的关键技术之一。
常用的预测模型大都忽略了井眼的间隙,因此无法判断钻杆接头和本体与井壁的接触情况。
通过假设井壁对钻柱的支承点按一定的间隔分布,将钻柱在支承点处断开,相邻两断点间的钻柱作为一跨,根据加权余量法在每一跨内计算出钻柱的转角与弯矩的关系;根据相邻两跨在断开点处的转角相同,求出弯矩的迭代方程;再由已知的边界条件计算出各点的弯矩;进而计算出各支承点处支反力的大小和方向,根据这一方向逐渐调整钻柱在井眼中的位置;推导出一套新的没有忽略井眼间隙的摩阻与扭矩计算公式。
新模型能够计算出钻柱与井壁的接触情况,为合理的确定减扭接头或钻杆保护器等工具在钻柱上的安放位置提供更准确的依据。
关键词:大位移井;摩阻;扭矩;加权余量法中图分类号:TE22文献标识码:A大位移井具有长水平位移、大井斜角以及长裸眼稳斜段的特点。
大位移井钻井过程中的摩阻/扭矩的预测和控制是成功实施大位移井的关键和难点所在。
摩阻扭矩分析是大位移井轨道优化设计的基础,是选择合理的钻井和下套管工具的前提。
在实钻速,通过预测值和实测值的对比,可以了解井下的情况。
所以建立一个符合实际情况的,正确合理的摩阻扭矩计算模型是很有意义的。
国内外有多篇文献对摩阻/扭矩计算模型进行过研究[1-12],但这些模型大都忽略了井眼的间隙,即假设钻柱与井壁处处接触,因此无法判断钻杆的接头和本体与井壁的真实接触情况。
笔者根据加权余量法和三弯矩方程法的思想,推导出一套新的摩阻与扭矩计算公式,该套公式没有忽略井眼的间隙。
在分析中采用如下基本假设:(1)井壁对管柱呈刚性支承;(2)管柱与井壁的摩擦为滑动摩擦;(3)忽略管柱的动力效应。
钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究
钻柱旋转对大位移井和水平井的井眼清洗和摩阻压耗的影响第一篇理论模拟钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究摘要为了研究钻柱旋转对井眼净化效果的影响规律, 选择直径215.19 mm井眼及<127.10 mm钻柱作为环空尺寸, 取钻柱的偏心度为0.5, 选择20 m作为轴向长度构造物理模型。
采用欧多相流数学模型对问题进行分析处理, 内边界条件设定为旋转, 外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应) 。
数值模拟结果认为, 钻柱旋转带动液、固相做周向旋转运动, 其与轴向流动耦合使得环空内固相运动方式与钻柱无旋转时有很大的不同, 类螺旋流动是液、固相的主要运动方式, 钻柱旋转不仅能降低环空内固相含量, 而且还会使固相移动速度增加, 从而促进水平井段的井眼净化。
关键词井眼净化钻柱旋转大位移井沉积床数值模拟引言大位移井与常规井最大的区别在于其有较长的水平位移, 使得井下钻屑经过较长的时间才能到达井口, 在这个过程中固相沉积床的形成使井眼净化变得十分困难。
影响井眼净化效果的因素很多, 钻柱旋转是其中之一。
研究中考虑钻柱旋转将更加接近于大位移井钻井实际, 对旋转影响的研究有很重要的理论意义和工程价值。
1 欧拉多相流数学模型根据前人的研究成果[ 7 - 10 ]及大位移井的钻井实际情况, 笔者选择215.19 mm 井眼及127.10mm钻柱作为环空尺寸, 同时取钻柱的偏心度为0.5, 根据计算机CPU及内存的实际情况, 选择20m作为轴向长度构造物理模型。
通过理论分析、比较及对现场实际情况的调研, 笔者采用欧拉多相流数学模型对问题进行分析处理。
所建立的数学模型如下面所述。
1.1 体积分数体积分数的计算公式1.2 流体连续性方程根据实际情况，环空内液相之间没有相互的质量传递1.3 流体运动方程q相受力包括: 质量力、虚拟质量力、相间相互作用力、共有压力等q相受力包括: 质量力、虚拟质量力、相间相互作用力、共有压力等1.4 边界条件物理模型为偏心环形空间, 其一侧端面为液、固2相混合入口, 另一侧端面为液固2 相混合出口; 环空内壁为钻柱, 不考虑接头的影响, 内边界条件设定为旋转; 外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应) 。
大斜度井作业管柱摩阻力学的模型
大斜度井作业管柱摩阻力学的模型摩阻分析对水平井施工具有重要的影响,尤其对于大斜度井而言,因其具有长水平段、大井斜角等特点,摩阻的预测和控制是成功地完成大斜度井修井的关键和难点所在。
准确计算套管柱的轴向载荷,以便进行套管柱强度设计与校核。
事实上,在整个钻进、完井及修井过程中,管柱的摩阻研究都很重要,它对井眼设计,包括钻井设备选择、轨道形式与参数、钻柱设计、管柱下入,施工过程中轨道控制和井下作业等阶段都具有指导意义。
在水平井及大斜度井中,由于管柱自重及井眼弯曲等多种因素的作用,导致了较大的摩阻力。
管柱的摩阻计算虽是整个磨铣打捞管柱力学分析的一小部分,但提高其摩阻计算精度仍是完成井下作业修井工作的一个重点,这主要是因为:①精确计算出摩阻,可以预侧套管柱下入的难度,以便选择合理套管柱组合和正确的下入方法,或考虑是否需采用特殊工具;②能够准确计算套管柱的轴向载荷,以便进行套管柱强度设计与校核。
1.大斜度井三维摩阻扭矩模型国内外学者对摩阻扭矩进行了大量的研究工作,分别建立了软绳模型和刚杆模型。
两种模型各有自己的优点和适用范围,软绳模型忽略了钻柱刚度及稳定器的影响,在曲率不大的光滑井眼条件下,用来计算由刚度较小的常规钻杆组成的钻柱段的摩阻扭矩能够给出足够的精度。
因此,现在有的商业软件仍在采用,但应用在井眼曲率变化较大或钻柱刚性较大的单元,会产生明显的误差;刚杆模型在曲率较大的井眼或由刚度较大的加重钻杆组成的钻柱段条件下,其计算结果具有更高的精度,但用于曲率较小刚度较小的平滑井眼中,计算结果收敛困难,对测点数据敏感,解的稳定性较差。
1.1大斜度井三维摩阻扭矩分析刚杆模型建立如图1所示的坐标系。
N轴、E轴、H轴分别指向地理北向、地理东向、重力方向,它们相互垂直,组成固定坐标系。
、、分别是井眼轴线的切线方向、主法线方向、副法线方向的单位矢量,它们相互垂直,组成自然坐标系。
图1 三维摩阻分析的坐标系图在钻柱上取一单元段ds,通过力学分析,可得下面方程组:力学模型力学模型大斜度井摩阻其中: 大斜度井大斜度井作业管柱摩阻力学模型摩阻式中:T为轴向拉力;为弯矩;为扭矩;EI为抗弯刚度;q为钻柱单位长度有效重量;力学模型分别为管柱在井眼内的轴向和周向摩阻系数;为管柱外径;N为钻柱单位长度所受的横向支承力;分别为钻柱变形线的曲率和挠率。
石油钻井管柱摩阻扭矩计算
n Do arctan 60Va cos、 c sin a
5.3 摩阻扭矩计算的一般步骤
• 收集数据，包括：井眼轨迹测斜数据（设计轨道为分点计算数 据）、管柱组合数据（各段长度、外径、内径、接头外径、扶正 器外径、每米重量等）、泥浆密度、钻压、转速、套管下深、摩 阻系数、井眼直径等； • 将管柱组合划分为若干个微元或单元。对于软模型（或硬模型）， 可以将一个测段划成一个微元；若一个测段内管柱参数不一样， 则需要将不同的管柱分成不同的微元；对于有限元模型，需要划 分成若干个单元，单元长度不能相差太大。 • 采用摩阻扭矩递推计算公式求解，或采用有限元法求解。
T2 F W
2
5.2.4 管柱微元正压力计算
• 解上述方程组并化简，则有：
1 o R
en T1 N eb et
T2
N
Nn Nb
2
2
F
W
2 W n 2T2 W t sin W b 2
2
2
5.2.5 摩阻扭矩计算递推公式
• 按下式递推算出各段摩阻扭矩： F ：微元摩阻力，N ；
不同工况下 摩阻扭矩计算递推公式
（3）滑动钻进工况
• 管柱在井眼中仅有轴向运动，可以按下钻工况处理。
F N 最下面的单元管柱下端的轴向力T2=－WOB T1 T2 Wt F
（4）旋转钻进工况
• 管柱在井眼中有轴向运动和转动，可以按正划眼工况处理。
F a N T1 T2 Wt F M N D 2 c o
石油钻井管柱的摩阻扭矩计算
5.1 摩阻扭矩计算概述
随着水平井、大位移井等大斜度定向井的出现，摩阻扭 矩问题逐渐被人们认识和重视。 大斜度井的突出特点是水平位移较大，且大部分井段井 斜超过60°，这使得在钻进、起下钻和下套管等作业过 程中摩阻扭矩问题非常突出。
大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响_王秀亭
引
言
响, 并对模型进行了改进。 1988 年, 何华 山以大 变形为基础, 并考虑了钻柱刚度的影响 , 提出了改 进的拉力、扭矩模型。 1992 年, 杨姝提出 的修正 模型综合考虑了井眼轨道和井眼状态, 特别考虑了 钻柱的运动状态、钻井液粘滞力和结构力的影响。 美国得克萨斯大学的 Cheng Y an 博士开发了圆管的 弯曲模型 , 该模型考虑了三维实际井眼 , 以及钻柱 的刚性影响。国外的摩阻、扭矩模型大都采用了管 柱变形曲线与井眼曲线一致的假设, 基本上能够满 足工程技术的需要。 国内 对 摩阻、扭 矩 的 研 究始 于 八五 七五 和
[ 9]
1 位移为 3 000 m 大位移井钻井和下套管过程 中的摩阻分析 利用摩阻分析软件对位移为 3 000 m 大位移井 采用水基钻井液在钻井和下套管过程中的滑动钩载、 扭矩进行了分析, 计算结果如表 2 、表 3所示。
表 2 位 移为 3 000 m 大位移井钻井过程中的摩阻分析
井眼直径 311 mm 垂深 / m 井深 / m 1 000 2 659 1 500 2 821 井眼直径 216 mm
滑动 滑动 旋转钻井 旋转钻井 井深 / 钩载 / 钩载 / 扭矩 / 钩载 / 钩载 / 扭矩 / m kN ( kN m ) kN ( kN m ) kN kN 232 364 515 583 20 9 3 459 20 8 3 621 87 230 540 582 31 2 30 1
注 : 垂深为 1 500 m 时 , 用 127 mm 钻杆和 127 mm 加重钻杆 组成倒装组合; 垂深为 1 000 m 时 , 须使用钻铤才 能保证滑动钻井 时的加压 , 大斜度段必须用 139 7 mm 钻杆才能避免屈曲失稳。
基于钻柱动力学大位移井钻具接头可靠性研究
２０２４年第５３卷第２期第１页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２４，５３（２）：１９文章编号：１００１ ３４８２（２０２４）０２ ０００１ ０９基于钻柱动力学大位移井钻具接头可靠性研究沈吉阳１，孙晨皓２，王建民１，张木楠１，邹树江１，彭 勇３（１．中国石油集团海洋工程有限公司，天津３００４５１；２．中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京１０２２４９；３．中国石油集团海洋工程有限公司，北京１０００２８）①摘要：以埕海区块大位移井的钻具组合与井身结构为基础，通过钻柱动力学技术计算相同钻压、排量、转速条件下，不同井深底部钻具组合所承受的动态载荷。
结果表明：随着井深的增加，随钻测量系统ＭＷＤ承受的轴向载荷均值逐渐降低，扭矩载荷均值逐渐增大，弯矩与井眼曲率直接相关，且随着井深的增加载荷幅值在变大，并利用随钻测量数据对井眼狗腿度和钻具承受的弯矩载荷进行验证，证明了动力学计算的有效性。
从动力学计算结果中选出２个工况环境恶劣的载荷谱，并将极限载荷施加在ＭＷＤ工具接头上，分析螺纹静强度，结果表明：外螺纹应力最大位置都是位于距台肩面的第２个齿根部，内螺纹最大应力位于端面到第１个螺纹处，螺纹根部的Ｍｉｓｅｓ应力低于材料屈服强度；在交变载荷作用下分别循环作用１．０×１０７次，接头螺纹的疲劳安全系数为１．１～１．２，在井下工况复杂多变的情况下仍存在一定风险。
关键词：接头螺纹；大位移井；钻柱动力学；疲劳安全系数中图分类号：ＴＥ９２１．２０２ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２４．０２．００１犛狋狌犱狔狅狀犚犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔狅犳犇狉犻犾犾犻狀犵犜狅狅犾犑狅犻狀狋犻狀犈狓狋犲狀犱犲犱犚犲犪犮犺犠犲犾犾犅犪狊犲犱狅狀犇狉犻犾犾犛狋狉犻狀犵犇狔狀犪犿犻犮狊ＳＨＥＮＪｉｙａｎｇ１，ＳＵＮＣｈｅｎｈａｏ２，ＷＡＮＧＪｉａｎｍｉｎ１，ＺＨＡＮＧＭｕｎａｎ１，ＺＯＵＳｈｕｊｉａｎｇ１，ＰＥＮＧＹｏｎｇ３（１．犆犘犗犈，犜犻犪狀犼犻狀３００４５１，犆犺犻狀犪；２．犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿（犅犲犻犼犻狀犵），犅犲犻犼犻狀犵１０２２４９，犆犺犻狀犪；３．犆犘犗犈，犅犲犻犼犻狀犵１０００２８，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＢＨＡａｎｄｗｅｌｌｂｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅｘｔｅｎｄｅｄｒｅａｃｈｗｅｌｌｓｉｎＣｈｅｎｇｈａｉ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓａｍｅＷＯＢ，ＲＰＭ，ａｎｄｆｌｏｗｒａｔｅ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｂｏｒｎｅｂｙＢＨＡａｔｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔｗｅｌｌｄｅｐｔｈｓｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆａｘｉａｌｌｏａｄｏｎＭＷＤｄｅｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｏｒｑｕｅｌｏａｄｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｗｅｌｌ ｂｏｒｅｃｕｒｖａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｌｏａｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｗｅｌｌｄｅｐｔｈ．ＭＷＤｉｓｕｓｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｄｏｇｌｅｇｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｂｏｒｅｈｏｌｅａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｌｏａｄｂｏｒｎｅｂｙｔｈｅｄｒｉｌｌ① 收稿日期：２０２３ ０９ ０５ 基金项目：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“海洋油气开发及工程关键技术研究”（２０２１ＤＪ２５０２）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2019.05.045大位移井钻柱扭矩摩阻及轴向强度分析张燊(西安石油大学,陕西西安710065)摘要：井眼轨迹优化技术,井眼清洁技术,减小摩阻扭矩技术等都属于大位移井钻井技术。
钻井时效直接受到来自于大位移井钻井的扭矩影响,分析扭矩对把控井眼轨迹的变化大有帮助,也能减少和预防井下事故。
关键词：大位移井;钻柱;扭矩摩阻;轴向强度;中图分类号：TE243.1文献标志码：A文章编号：1004-275X（2019）05-111-03A n a l y s is o f T o rq u e F ric t io n a n d A x ia l S t re n g t h o f D rill S t ri n g i n L a rg e D is p l a c e m e n t W e llZhang Shen（Xi’an Petroleum University,Xi’an710065China）Abstract:Well trajectory optimization technology,wellbore cleaning technology,and friction reducing torque technology are all large-displacement well drilling technologies.According to the research,the drilling aging effect will be directly affected by the torque from the large displacement well drilling.The analysis of the torque will greatly help to control the change of the wellbore trajectory and also reduce and prevent downhole accidents.Key words:large displacement well;drill string;torque friction;axial strength1扭矩摩阻产生的原因及危害1.1井眼净化和泥浆不适产生的摩阻1)地层特性,由于地层的化学成分和颗粒大小等因素,不同的地层岩性具有不同的润滑特征;2)流体的黏性力会对井眼摩阻产生影响;3)下钻时由于泥浆填充钻杆产生的流体密度差;4)井眼净化不佳,由于形成的岩屑床给井眼带来了机械障碍问题,这可能会导致岩屑压实; 5)井眼稳定性差,页岩吸水后膨胀、井眼直径缩小、井壁脱落或垮塌;6)压差卡钻,这种情况是由于井内压力高于地层的孔隙压力,导致钻杆被推进井壁的泥饼;7)循环漏失可能会导致泥浆润滑性能下降。
1.2井眼轨迹造成的摩阻1)钻杆和刚硬的井底钻具组合,井底钻具组合是坚硬而不易弯曲的钻柱,扶正器会与地层相互作用或碰撞,这会产生较高的井眼摩阻,特别是当井底钻具组合处于一个高狗腿井段时; 2)钻柱的重量,使用低重量钻杆可以在超长位移井的钻井作业中发挥良好的效果;3)钻柱和套管表面的粗糙度,以及钻杆接头的影响;4)狗腿度。
1.3摩阻扭矩的危害1)起钻时钻柱承受了大量的负荷,下钻时钻头受到了较大的阻力;2)滑动钻进时钻压很小,加压受阻,钻头速度过低;3)钻柱旋转钻进时由于扭矩过大,造成强度被损坏;4)套管和钻柱之间发生摩擦作用,造成套管的磨擦损伤,严重时会被磨透;5)套管下入困难,甚至下不到底。
2钻柱软杆模型油田钻井是大风险、高投资、技术要求较高的一项工程。
根据经验分析,认为通过建立软模型实现对现场实际大位移井摩阻扭矩的计算是比较好的。
软杆模型有以下几条假设前提:1)钻柱是一条柔软的绳子,轻微的刚性,基本可忽略不计;2)钻柱的部分形态可以被忽略,比如钻杆的接头等会直接影响到摩阻扭矩;3)每当受力均衡,钻柱横截面的剪力会产生影响;4)忽略钻柱动态因素的影响。
计算简易,方法可行是软杆模型的突出特点,缺点是使用范围受到限制。
计算思路如下: 1)由井眼轨迹来测量分点的数据为对应的计算单元;111--（下转第115页）2)每个微元已知单元长度的浮重,结合轴向力可得出接触正压力和摩阻扭矩;3)最底端的微元下方轴向力即钻压,从下到上计算每个微元即可得到管柱的摩阻扭矩。
单位钻杆的受力分析如图1。
由图1可知,①管柱微元体现在斜平面上;②该平面是经过管柱微元的中点切线方向的垂直面。
管柱微元的中点是原点,以管柱微元中点的切线,主、副法线方向为坐标轴建立成微元随动坐标系。
1)分解重力,则有:W t =W cos α2+cos α12cos(γ/2)W n =W cos α2-cos α12cos(γ/2)(1)W b =W sin α1sin α2sin Δφsin γ狗腿角的计算可用鲁宾斯基公式计算:cos γ=cos α1cos α2+sin α1sin α2sin Δα(2)2)由于管柱微元的合力是零,则有:T 1cos(γ/2)=T 2cos γ/2+F +W t N n =T 1sin γ/2=T 2sin γ/2+W n (3)N n =W b上述方程中有三个独立未知数T 1,N n ,W b ,可求解。
3)求解以上方程式,管柱微元正压力可得:N n =N n 2+n b 2√=[(2T 2+W t )sin γ/2+W n ]2+W b 2√(4)在稳斜段,井眼轨迹是直线,所以此时的管柱与实际一样也是直的,狗腿角为0,管柱微元正压力是本身浮重沿着垂直接触面方向的分力。
N =W sin α(5)4)摩阻扭矩计算递推公式对于一段单元管柱来说,已知的力有T 2和W b ,当根据式(4)或者(5)求出管柱与井壁的正压力之后,就可以计算出摩阻F 和扭矩M 。
由于求得的本段T 1正是其上一段单元管柱的T 2,从最下端的单元管柱对每段求解,累计隔断摩阻力和扭矩M ,即整个摩阻扭矩。
可以看出,首先需知最下端单元管柱的T 2,不同工程的边界条件可以决定值的大小。
①起下钻工况起下钻,井眼中管柱轴向运动,此时管柱没有扭矩,摩阻为:F =N ×f T 1=T 2+W t ±F (6)式中的±,起钻的时候取正,当下钻时取负。
起下钻时,单元管柱下方的轴向力为零。
②划眼工况分解综合摩擦系数:θ=tan -1(πnD 0/60V a )f a =f cos θ(7)f c =f sin θ式中:θ为过渡参数;V a 为轴向的运动时速,m/s ;n 为转动时速,r/min ;D 0为外部直径,m ;f a 为综合摩擦系数的分量。
划眼摩阻扭矩:F =Nf aT 1=T 2+W t ±F (8)M=12Nf c D 0式中:倒划眼取正,正划眼取负,最下端的单元管柱下方的轴向力为零。
③旋转钻进工况管柱轴向运动的同时也转动,可按照正划眼分析,最下端=-WOB 。
④滑动钻进工况此时管柱只是轴向往下运动,按照下钻工况分析即可。
3修正软杆模型如果发现井眼曲率变化大,应该引起重视,由于井眼的约束产生了附加接触正压力:N g =96EI [1-cos(K ΔL )K -(D-D 0)]ΔL -3(9)式中:E 为弹性模量;I 为惯性矩;K 为井眼曲率;D 为井眼直径;D 0为钻柱的外部直径;ΔL 为附加刚性正压力的管柱长度,ΔL =[24(D-D 0)/K ]1/2。
4屈曲对钻柱摩阻扭矩的影响计算钻柱摩阻扭矩是以钻柱未发生屈曲为前提的,下部钻柱往往由于压力影响,当轴向力超出临界压力,钻柱屈曲,与此同时钻柱和井壁的凝聚力增加,钻柱摩阻扭矩也增大了。
图1单元钻柱受力分析图112--（上接第112页）4.1钻柱的屈曲临界载荷正弦屈曲和螺旋屈曲都是钻柱的屈曲变形的两种主要表现形式。
当刚开始超出临界值,首要表现为正弦屈曲;压力增加,达到另一临界值,则表现为螺旋屈曲。
4.2钻柱屈曲引起的附加接触阻力附加压力的计算,当钻柱正弦屈曲,如下:ΔN=rT28EI(10)附加压力的计算,当钻柱螺旋屈曲,如下:ΔN=rT24EI(11)式中:ΔN为附加接触压力;T为轴向力;I为惯性矩;r为井眼与钻柱直径差值的一半。
I=仔(D4-d4)32(12)得出钻柱惯性矩。
式中D4为外部直径,mm, d4为内部直径,mm。
5结论摩阻扭矩是大位移井钻井技术的核心技术。
笔者认为,在不影响工程质量和要求的情况下可以近似的运用较为简单的软杆模型来分析摩阻扭矩,刚杆模型和有限元模型不适合现场的运用,只适合在实验室中研究,而且对工作者的计算要求,数学水平有很严格的要求。
本文所总结的软杆模型适用于狗腿角变化较小,井眼轨迹较为光滑的井眼,狗腿度严重的井计算结果误差比较大。
参考文献：[1]John E.McCormick,Melissa Frilt.Torque and Drag Software Mod-el Comparsion[J].June2011.14-17.[2]丁腾飞,张海涵.大位移水平井摩阻扭矩分析计算[J].内江科技,2015,04:63-64.[3]秦光辉.大位移井磨阻扭矩研究综述[J].科技展望,2015,11: 141.[4]张杨.水平井套管摩阻计算与可下入性分析[D].西南石油大学,2015.[5]龚沛曾,杨志强,陆慰民.Visual Basic程序设计教程.高等教育出版社.2013.3.[6]黄根炉.大斜度井摩阻扭矩问题及其对策[Z].中国石油大学(华东).2014.11.收稿日期：2019-04-15作者简介：张燊,男,硕士研究生,主要从事油气田开发工作。
3植物油脂肪酸分析实验的结论通过对基于气相色谱方法的植物油脂肪酸分析实验进行研究得知,利用气相色谱方法,植物油的脂肪酸进行甲酯化处理,可以准确的判断植物油的脂肪酸种类,通过确定植物油的脂肪酸种类,计算植物油含有的脂肪酸的百分比含量,通过这次研究,加深实验人员对植物油的脂肪酸种类和植物油含有的脂肪酸的百分比含量的认识和理解。
4结语综上所述,随着我国对基于气相色谱方法的植物油脂肪酸分析工作的不断关注和重视,基于气相色谱方法的植物油脂肪酸分析实验取得了圆满的成功。
对基于气相色谱方法的植物油脂肪酸分析过程,有了更加深刻的认识和理解。
同时,对通过运用定性和定量分析、色谱柱的选择、甲酯化体系的选择、反应温度影响、精密度和稳定性实验、实际样品测定及植物油脂肪酸组成特点、聚类分析等分析方法,对基于气相色谱方法的植物油脂肪酸分析实验结果进行全面合理的分析。
除此之外,为了推广气相色谱方法的使用,越来越多的学者投入到关于“基于气相色谱方法的植物油脂肪酸分析探究”的研究中,不断提升自身的专业素养,为最大限度的发挥气相色谱方法的应用价值奠定了一定理论基础。