大位移井的橫向延伸能力不斷提高,管柱力學行為更加復雜,對管柱的優(yōu)化設計提出了更高的要求。為此,綜合考慮管柱各種作業(yè)工況和約束因素的影響,構建了一種基于大位移井延伸極限的管柱分段優(yōu)化設計方法。對于大斜度段管柱采用加權目標函數法進行設計,采用先局部后整體的方法進行求解;對于上部常規(guī)段管柱采用近似延伸極限法進行設計,采用迭代法進行求解。研究結果表明,新設計方法可有效地解決大位移井管柱和接頭優(yōu)化設計問題。井眼狀況良好時,可在鉆柱上安裝減阻器,以降低管柱摩阻;井眼狀況較差時,采用小尺寸接頭鉆柱且不采用減阻接頭,以降低局部機械阻力。套管設計中建議采用兼顧套管居中和減阻的折中方案,折中方案結果相對于僅考慮套管居中或減阻的結果更加合理。研究結果可為大位移井中管柱的優(yōu)化設計提供參考。 

【文章來源】：石油機械. 2020,48(04)北大核心

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

大位移井的上部常規(guī)段和下部大井斜段

方程(7)潛在設計方案個數為NcNL,涉及局部管柱優(yōu)化設計問題(6)的次數為NcNL·NL,當Nc和NL比較大時,直接求解該模型很耗時。為解決該問題,相關研究[16]采用先局部后整體的求解方法,整體優(yōu)化設計問題(7)可轉換為從最后一段局部管柱優(yōu)化設計依次到第一段局部管柱優(yōu)化設計。然而由于該方法假定了優(yōu)化順序,所以優(yōu)化效果存在不充分等問題。

不同設計方法下的鉆柱優(yōu)化設計結果如圖3所示。初始設計全部采用?127.0 mm鉆桿,常規(guī)優(yōu)化是指在垂直段下部采用?127.0 mm加重鉆桿。由圖3可見,采用加重鉆桿后屈曲狀態(tài)沒有得到改善,垂直段和水平段上管柱屈曲問題突出(見圖3b),達到設計井深時地面大鉤處軸向力為壓力(見圖3a),代表無法安全鉆達設計井深。初始設計和常規(guī)優(yōu)化下的井眼延伸極限小于設計值(見圖3d),因此常規(guī)方法無法滿足設計要求。采用本文模型進行優(yōu)化設計,在垂直段底部采用?168.3 mm鉆桿和?127.0 mm加重鉆桿,水平開始段采用?127.0 mm鉆桿(見圖3c)。替換后的管柱具有更高的屈曲臨界載荷,因此在垂直段和水平段上管柱屈曲問題得到有效抑制(見圖3b),地面處管柱軸向力由壓力轉換為拉力(見圖3a),井眼延伸極限大幅度提高(見圖3d),達到了設計井深要求。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]旋轉鉆井機械延伸極限研究[D]. 黃文君.中國石油大學(北京) 2016



本文編號：3286469