[发明专利]一种钻杆用扶正器的布置方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钻完井领域中一种钻杆的防偏磨设计，特别涉及一种钻杆用扶正器的布置方法及装置。

背景技术

在石油钻完井领域中，一般前期需要使用钻柱进行钻井。如图1所示，所述钻柱1设置于套管2中。所述钻柱1主要包括钻头11和钻杆12。所述钻杆12是由多根杆段连接而成的，在所述连接的位置通过设置接箍13连接成一整个钻杆12。通常在所述接箍13处套设有扶正器14。

当所述钻杆12在回转钻进时，特别是在钻定向井时，其井眼的轨迹是三维弯曲的，所述钻杆12受到的力也是空间三维方向的。所述空间三维力总体可分解为轴向力、侧向力及正压力。若不安装扶正器14，所述钻杆12在套管2中回转钻进时，在所述空间三维力的作用下，容易产生形变，从而不可避免地与套管2内壁间的接触和摩擦，尤其是接箍13部位与套管2接触承受着剧烈的磨料磨损。在所述摩擦作用下，久而久之，钻杆12会造成杆断、杆脱、管漏等事故，增大作业成本。因此，需要在钻杆12上安装扶正器14，发挥其扶正、分隔和减摩的作用。并且所述扶正器14的理想位置，应该位于钻杆12受力较大的位置。

现有技术中，一般是通过对钻杆12的受力进行分析，从而确定扶正器14的位置。所述对钻杆12的受力进行分析的数值方法主要有差分法。然而由于所述差分法考虑的因素比较简单，使得计算结果和实际偏差较大。因此目前还没有一种合理的布置钻杆用扶正器的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻杆用扶正器的布置方法及装置，用于合理布置所述钻杆上钻杆用扶正器，以实现钻杆的防偏磨。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下所述：

一种钻杆用扶正器的布置方法，所述方法具体包括：

S1：以三维井眼轨迹数据点为节点，将所述任意两个相邻节点之间的钻杆杆段设定为一个钻杆单元；

S2：获取所述钻杆单元对应的基本参数，包括：所述钻杆单元的曲率、长度、有效重力、横截面的惯性矩、弹性模量；所述S1设定的两个相邻节点中，第一节点的第一井斜角、第一真方位角、第二节点的第二井斜角、第二真方位角；所述井眼的摩阻系数、钻杆的钻进速度、钻井液粘度、井深以及套管内径和钻杆直径之比；

S3：根据S2中所述基本参数，利用有限差分法确定所述钻杆单元受到的侧向力；

S4：根据S3中所述钻杆单元的侧向力，确定其受到的正压力；

S5：根据S4中所述钻杆单元受到的正压力，定位所述钻杆单元上的扶正器。

在优选的实施方式中，在S1中将所述任意两个相邻节点之间的钻杆杆段设定为一个钻杆单元具体包括：

S11：当所述任意两个相邻节点之间包含所述杆段分界的上和/或下端时，在所述杆段的上和/或下端位置增加节点；

S12：重复S11过程直至任意两个相邻节点之间不包含杆段分界的上和/或下端；

S13：选取所述任意两个相邻节点之间的钻杆杆段作为一个钻杆单元。

在优选的实施方式中，S3中所述利用有限差分法确定钻杆单元侧向力的具体步骤为：

S31：根据所述钻杆单元的曲率、长度、有效重力、横截面的惯性矩、弹性模量以及第一井斜角、第二井斜角、井眼的摩阻系数、钻杆的钻进速度、钻井液粘度、井深以及套管内径和钻杆直径之比确定所述钻杆单元的第二节点的轴向力、单位长度的侧向力与第一节点的轴向力的关系，具体通过第一关系式确定：