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《等曲率井眼中钻柱与井壁间接触力分析_闫相祯.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007年第31卷中国石油大学学报(自然科学版)Vol.31No.1第1期JournalofChinaUniversityofPetroleumFeb.2007文章编号:167325005(2007)0120091204等曲率井眼中钻柱与井壁间接触力分析1112闫相祯,李茂生,杨秀娟,高德利(1.中国石油大学储运与建筑工程学院,山东东营257061;2.中国石油大学石油天然气工程学院,北京102249)摘要:建立了等曲率井眼中考虑轴向力和重力的钻柱平衡方程式,采用理论和非线性有限元的方法分析了等曲率井眼中钻柱与井壁之间
2、的接触力。采用牛顿-拉普森方法对非线性有限元方程进行了迭代求解。要保证理论分析的精度,同样需要考虑边界条件。计算结果表明,由于外力的作用,钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁间的接触力无影响,此时,井眼曲率越大,钻柱与井壁之间的接触力越大。当外力不足以使钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁之间的接触力有影响。与理论分析相比,非线性有限元方法应用范围更广,解的精度更高。关键词:钻柱;井壁;接触力;理论分析;非线性有限元;曲率中图分类号:TE242文献标识码:AStudyofcontactforcebe
3、tweendrillstringandboreholewallinconstant2curvaturewellbores1112YANXiang2zhen,LIMao2sheng,YANGXiu2juan,GAODe2li(1.CollegeofTransport&StorageandCivilEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Dongying257061,ShandongProvince,China;2.FacultyofPetroleumEngineeringinChi
4、naUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)Abstract:Theequilibriumequationsofdrillstringconsideringweightandaxialforceinconstant2curvaturewellborewerede2rived.Thecontactforcebetweendrillstringandboreholewallwasanalyzedusingnonlinearfiniteelementandtheoryanalysi
5、smethod.NonlinearfiniteelementequilibriumsweresolvedbyNewton2Raphsonmethod.Boundaryconditionswereconsideredtomaketheresultaccuracy.Theresultsshowthatthestiffnessofdrillstringisirrelativewiththecontactforcewhentheforcecancontactdrillstringwithonesideoftheborehole
6、wall,andthemorecurvatureofhole,themorethecontactforceis.Whentheforcecannotcontactdrillstringwithonesideoftheboreholewall,thestiffnessofdrillstringcaninfluencethecontactforce.Comparedwiththeoryanalysis,nonlinearfiniteelementcanbeusedwidely,andtheprecisionishigher
7、.Keywords:drillstring;boreholewall;contactforce;theoryanalysis;nonlinearfiniteelement;curvature目前大斜度井、水平钻井日益普遍,在水平井和研究未见报道。为此,笔者采用等曲率井眼中钻柱大斜度井的弯曲井段,钻柱存在较严重的磨损。钻的理论和有限元分析方法,对实际井眼条件下的钻柱的磨损与钻柱与井壁或套管间的接触力密切相柱受力进行分析计算。关,有必要从理论和有限元的角度对钻柱与井壁间[1]1钻柱与井壁间接触力的理论分析的接触力进行分析。
8、于永南等提到了钻柱和井壁的接触力问题。陈浩等认为钻柱与井壁之间的接111钻柱的分析模型[2]触力是造成套管磨损的重要原因之一。但有关取井眼内一段钻柱为研究对象,其上作用有均弯曲井眼中钻柱和井壁的接触力与哪些因素有关的布的重力,假设在钻柱的端部作用有轴向力,在重力收稿日期:2006-12-06基金项目:国家自然科学基金项目(5023
