川渝地区三维水平井钻柱力学模型研究

摘要

近年来川渝地区的水平井多设计为三维水平井,特别是页岩气井多设计为丛式三维水平井井组.三维水平井大幅度扭方位后均不同程度地出现摩阻、扭矩增大、钻具偏磨、定向托压等,严重影响了钻井安全和钻井速度.为此,在调研分析国外钻柱力学试验数据的基础上,研究三维水平井整体钻柱三维力学模型,结合有限元理论对钻柱受力力学分析方法,考虑井眼几何形状、钻柱屈曲、钻柱刚性对钻柱力学的影响,提出了三维空间中的整体钻柱与井壁接触力、摩擦力分布的计算方法,采用MATLAB编制了相应的计算机软件,在国内首次实现了三维水平井钻柱力学三维仿真.使现场施工人员能够根据钻柱力学仿真数据及时了解井下钻柱形态与受力状态,及时调整施工参数,避免井下复杂情况的产生.