[发明专利]一种钻具造斜率的确定方法和装置

权利要求书

1.一种钻具造斜率的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标钻具的影响因子，其中，所述影响因子包括以下至少之一：钻具长度、井眼视半径、钻井参数、钻具弯度、预设井眼曲率；

根据目标钻具中导向钻具组合与井壁的接触状态，建立基于所述影响因子的钻具受力刚度方程；

根据所述目标钻具钻头处的弯矩求解所述刚度方程，得到待定系数和上切段长度；

根据所述待定系数和所述上切段长度，计算得到输出参数，其中，所述输出参数包括以下至少之一：钻头侧向力、钻头转角、钻具的支反力、偏心距；

将所述输出参数代入钻速方程，求得第一造斜率；

根据第一造斜率和预设的折算系数，得到所述目标钻具的折算造斜率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标钻具中导向钻具组合与井壁的接触状态，建立基于所述影响因子的钻具受力刚度方程，包括：

根据目标钻具中导向钻具组合与井壁的接触状态，建立多类基于所述影响因子的单元矩阵方程；

对所述多类基于所述影响因子的单元矩阵方程进行融合，得到钻具受力刚度方程；

其中，所述多类基于所述影响因子的单元矩阵方程包括以下至少之一：距钻头最近一跨的钻具节点接触井壁的矩阵方程、距钻头最近一跨的钻具节点不接触井壁的矩阵方程、最后一跨钻具端部接触井壁的矩阵方程、最后一跨钻具端部不接触井壁的矩阵方程、两跨端部钻具节点接触井壁的矩阵方程、两跨端部钻具节点不接触井壁的矩阵方程、前一跨端部节点接触井壁后一跨端部节点不接触井壁的矩阵方程、前一跨端部节点不接触井壁后一跨端部节点接触井壁的矩阵方程。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，钻具受力刚度方程表示为：

其中，M_k表示单元矩阵方程，1表示第一跨钻具节点，N表示最后一跨钻具节点，k＝1表示井斜平面，k＝2表示方位平面，C_k,j＝[C_k,1,j C_k,2,j C_k,3,j C_k,4,j C_k,5,j]^T表示待定系数，D表示单元矩阵方程的计算结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述待定系数和所述上切段长度，计算得到输出参数，包括：

按照如下公式计算钻头侧向力和钻头转角：

按照如下公式计算钻具的支反力：

N_sk,j＝-EI_j(24L_k,jC_k,1,j+6C_k,2,j)+6EI_j+1C_k,2,j+1

按照如下公式计算偏心距：

G_k,j＝[u_k,j(L_k,j/a)-e_k]/cosψ_k,j

其中，F_b,k表示钻头侧向力在井斜平面和方位平面上的分量，单位为kN，θ_b,k为钻头转角在井斜平面和方位平面上的分量，单位为rad；W_b为钻压，单位为kN，C_k表示待定系数，EI表示的抗弯刚度，单位为kN·m²，N_sk,j表示支反力，单位为kN，L_k,j表示每跨钻具的长度，单位为m，G_k,j表示偏心距，a为管柱任意跨所占的比例系数，无因次，e_k为井眼偏心时管柱在井斜平面和方位平面投影，单位为m，ψ_k,j表示每跨管柱的井眼曲率，单位为rad，u_k表示管柱在井斜平面和方位平面上的挠度。