水平井完井管柱可下入性分析研究

论文摘要

随着水平井技术的发展,水平井完井管柱的下入性问题及强度校核问题越来越受到人们的重视。本文首先采用最小二乘法,三次样条插值方法对实测井身轨迹数据进行拟合。其次,通过对完井管柱下放过程的受力分析,根据拟合出的井身轨迹,建立了完井管柱二维“软杆”,二维“刚杆”及三维“软杆”三种摩阻预测分析数学模型,并利用建立的三种模型分析比较了实际井筒内完井管柱下入时的摩阻值,同时建立了强度校核力学模型,对各种力的计算做了分析研究。在理论研究的基础上,论文推出了摩阻预测分析数学模型的求解方法。为方便计算分析,用Visual Basic语言编写出了水平井完井管柱可下入性分析软件。软件还具有三维井眼轨迹绘制和管柱最大下入深度及摩阻计算功能。论文还应用有限元分析软件“ANSYS”对设计完毕的水平井完井管柱在弯曲段的下井过程进行了模拟计算,求解出了下放过程中管柱的应力状态及所需轴向力,判断出了管柱的可下入性,并反映出管柱在下入时与井壁套管的实际接触情况。通过工程实例验证,本文自主开发的水平井完井管柱可下入性分析软件以及利用ANSYS有限元分析两种方法,都能够较为准确地对水平井管柱的可下入性进行判断分析,可为完井工艺的安全实施提供重要的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水平井完井方法描述
• 1.2.1 水平井完井工艺技术
• 1.2.2 水平井完井技术发展趋势
• 1.3 管柱下入性分析的研究意义及研究现状
• 1.3.1 管柱下入性分析的研究意义
• 1.3.2 国内外研究现状
• 1.4 课题的研究内容
• 第二章 水平井完井管柱摩阻力学模型的建立
• 2.1 井眼轨迹的描述与计算
• 2.1.1 井眼轨迹的描述方法
• 2.1.2 井眼轨迹数值模拟方法
• 2.2 完井管柱摩阻力学模型的建立
• 2.2.1 二维软杆模型的建立
• 2.2.2 二维刚杆模型的建立
• 2.2.3 三维软杆模型的建立
• 2.2.4 三种计算模型的适用条件
• 2.3 水平井完井管柱强度校核
• 第三章 水平井完井管柱可下入性分析软件的设计与开发
• 3.1 软件开发语言及适用环境
• 3.1.1 Visual Basic 编程语言
• 3.1.2 软件适用环境
• 3.2 水平井完井管柱可下入性分析软件实现的功能
• 3.3 软件操作步骤
• 3.4 水平井完井管柱可下入性分析软件模块描述
• 3.4.1 数据输入模块
• 3.4.2 前处理模块
• 3.4.3 可下入性分析模块
• 3.4.4 强度校核模块
• 3.4.5 视图模块
• 3.4.6 其他辅助功能模块
• 第四章 完井管柱可下入性分析研究
• 4.1 可下入性分析中的主要问题及判断方法
• 4.2 水平井完井管柱可下入性分析软件应用
• 4.3 完井管柱可下入性有限元分析
• 4.3.1 问题描述及模型简化
• 4.3.2 应力场瞬态分析
• 第五章 工程实例分析
• 5.1 东54-2 水平井完井管柱下入性分析
• 5.2 永1- 平1 水平井完井管柱下入性分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢