论文摘要
针对大位移井钻井工艺难点之——剖面优化设计,进行了大位移井剖面优化设计方法研究,把非线性数学规划理论引入到大位移井剖面的优化设计中,提出了以井眼长度最短为目标函数的大位移井剖面优化设计数学方法;利用该方法分别建立了圆弧曲线、悬链线、侧位悬链线、修正悬链线、侧位修正悬链线轨道的优化设计模型。根据最速降线原理,提出了一种新的轨道剖面—摆线轨道,并给出了优化模型和设计方法。对比分析表明,当水平位移较大时,摆线轨道具有井身长度短、摩阻和摩扭小的特点。根据不同轨道井眼内钻柱的摩阻和摩扭计算结果及分析表明,在大位移井中,稳斜段摩阻在总摩阻中占据主要部分。当弯曲井段钻柱受压时,钻柱与井壁接触力增大,将导致总滑动摩阻大幅度增加。因此,从降低滑动摩阻角度出发,以防止弯曲段钻柱受压为依据,提出了临界稳斜角的概念。临界稳斜角概念的提出,为大位移井剖面设计时确定稳斜角这一关键参数提供了理论依据和选择区间。综合所提出的井眼长度优化设计方法、摩阻摩扭分析结果以及临界稳斜角的概念,本文建立了一套二维大位移井轨道优化设计的方法和步骤。利用该方法进行大位移井剖面设计,具有轨道长度短、摩阻摩扭小、设计计算简便的优点。
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