CN110513102B - 一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法，包括：S1：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₁；在钻台面以上高度h处钻柱部位做一标记a；S2：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₂；在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第二个标记b；S3：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₃；S4：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₂，在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第三个标记c；S5：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₁，同样在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第四个标记d；S6：分别测量ab间的距离、ac间的距离和ad间的距离的差值；S7：计算卡点的深度L。本发明的方法可以消除摩阻对卡点深度计算的影响，该方法方便施工人员操作、效率高、准确率高。

Description

一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法

技术领域

本发明属于油气资源勘探技术领域，具体涉及一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法。

背景技术

石油开发过程中，井壁坍塌、钻头泥包、落物入井等多种原因均能造成卡钻事故，卡钻后需要迅速解卡，避免出现更复杂的井下事故。处理各种卡钻事故，首先需要确定卡点深度，相对准确的方法是利用测卡仪测量。但因使用仪器存在需专业技术人员配合、费用高、受地磁影响等限制条件，目前现场作业时多采用提拉法来测卡点的位置。

提拉法的原理依据据材料力学中胡克定律，自由钻柱(卡点以上钻柱)的伸长量与拉力成正比，与自由钻柱的长度成正比，与钻柱的横截面积成反比，与钢材的弹性系数成反比，因此现有技术中常用的卡点测点方法是；首先缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₁；其中，G＜F₁，在钻台面以上高度h处钻柱部位做一标记a；然后缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₂；其中，G＜F₁＜F₂F_{最大许用拉力}；在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第二个标记b，记录两次上提钻柱伸长量差值ΔL_1-2，最后根据胡克定律计算卡点深度，计算公式如式1：

其中：

F₁、F₂，超过自由钻柱悬重G且小于钻柱抗拉强度的任意拉力，F₁＜F₂；

ΔL₁、ΔL₂，采用F₁、F₂轴向拉力上提钻柱时钻柱的伸长量；

Δf＝F₂-F₁，两次轴向拉力差值；

ΔL_1-2＝ΔL₁-ΔL₂，两次上提钻柱伸长量差值；

E，弹性模量；

A，钻柱横截面积。

目前，利用传统提拉法计算卡点深度时，提拉方法和实施步骤的不同及钻柱伸长量取值不同，导致利用胡克定律进行卡点深度计算的结果不准确，而摩阻的存在加大了计算结果的误差，并且随着摩阻的增加误差也相应的加大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法，该方法简单有效、实用价值高。

本发明的技术方案是：

一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法，所述方法包括以下几个步骤：

S1：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₁；其中，G＜F₁；在钻台面以上高度h处钻柱部位做一标记a；

S2：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₂；其中，G＜F₁＜F₂＜F_{最大许用拉力}；在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第二个标记b；

S3：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₃；其中，F₂＜F₃＜F_{最大许用拉力}；

S4：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₂，在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第三个标记c；

S5：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₁，同样在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第四个标记d；

S6：分别测量ab间的距离ΔL_1-2、ac间的距离和ad间的距离的差值ΔL_2-1；

S7：计算卡点的深度L；

其中：

其中，F₁、F₂、F₃，超过自由钻柱悬重G且小于钻柱抗拉强度的任意拉力；

Δf＝F₂-F₁，两次轴向拉力差值；

E，弹性模量；

A，钻柱横截面积。

本发明的有益效果是：本发明的卡点测定方法利用钻柱上提下放过程中，相同钩载条件下钻柱所受摩擦阻力大小基本相等、方向相反的特点，通过本发明的实施步骤和拉力的取值大小，使得本发明的方法可以消除摩阻对卡点深度计算的影响，该方法方便施工人员操作、效率高、准确率也高，显著提高了作业效率。

附图说明

图1是本发明的实施方法步骤图；

图2a是本发明的上提钻柱拉伸状态受力示意图；

图2b是本发明的下放钻柱拉伸状态受力示意图。

具体实施方式

一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：

S1：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₁；其中，G＜F₁；在钻台面以上高度h处钻柱部位做一标记a；

S2：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₂；其中，G＜F₁＜F₂＜F_{最大许用拉力}；在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第二个标记b；

S3：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₃；其中，F₂＜F₃＜F_{最大许用拉力}；

S4：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₂，在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第三个标记c；

S5：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₁，同样在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第四个标记d；

S6：分别测量ab间的距离ΔL_1-2、ac间的距离和ad间的距离的差值ΔL_2-1；

S7：计算卡点的深度L；

其中，F₁、F₂、F₃，超过自由钻柱悬重G且小于钻柱抗拉强度的任意拉力；

Δf＝F₂-F₁，两次轴向拉力差值；

E，弹性模量；

A、钻柱横截面积。

下面详细描述利用本发明专利的方法测定卡点深度的准确性。

图2a为上提钻柱保持拉伸状态时的受力示意图，如图2a所示，上提钻柱时，接触点i的摩擦阻力方向沿切线向下，设卡点以上钻柱与井壁接触点i的摩擦系数为μ_i，井斜角为θ，若采用F₁轴向提升钻柱时i点的摩擦力f₁＝F₁sinθμ_i，则摩擦力f₁在F₁轴向上的分力为f₁cosθ；若采用F₂轴向提升钻柱时i点的摩擦力f₂＝F₂sinθμ_i，则摩擦力f₂在F₂轴向上的分力为f₂cosθ，则分别缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₁、F₂，考虑摩阻的情况下，

则

图2b为下放钻柱保持拉伸状态时的受力示意图，如图2b所示，下放钻柱时，接触点i的摩擦阻力方向沿切线向上，则卡点以上钻柱与井壁接触点i的摩擦系数仍为μ_i，井斜角为θ，则采用F₁轴向下方钻柱时i点的摩擦力f₃＝F₁sinθμ_i则摩擦力f₃在F₁轴向上的分力为f₃cosθ；则采用F₂轴向下方钻柱时i点的摩擦力f₄＝F₂sinθμ_i，则摩擦力f₄在F₂轴向上的分力为f₄cosθ，由于在上提和下方过程中所使用的力相同的情况下，卡点的位置也是相同的，且摩擦系数也相同，因此使用同样的力上提钻柱或下方钻柱的摩擦力是相同的，即f₁＝f₃，f₂＝f₄，进而f₃₁ cosθ＝f₃ cosθ，f₂ cosθ＝f₄ cosθ。则分别缓慢连续下方钻柱到钩载等于F₁、F₂，考虑摩阻的情况下，

由式5和式6得：

((ΔL₂-ΔL₁)+(ΔL₄-ΔL₃))AE=2(F₂-F₁)L  (式6)

其中，ΔL₁、ΔL₂，采用F₁、F₂轴向拉力上提钻柱时钻柱的伸长量；

ΔL₃、ΔL₄，采用F₁、F₂轴向拉力下放钻柱时钻柱的伸长量；

Δf＝F₂-F₁，两次轴向拉力差值；

令ΔL₂-ΔL₁=ΔL_1-2；(ΔL₄-ΔL₃)=ΔL_2-1；

则

需要说明的是，在油气资源勘探开发过程使用本发明的卡点测定方法进行测定卡点时，需要尽量保持钻柱缓慢连续上提或下放，这样能减小同一拉力下上提和下方钻柱时接触点i的摩擦力波动。经实际现场使用，利用本发明专利的方法测定卡点位置准确率高且速度快。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (1)

1.一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：

S1：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₁；其中，G＜F₁；在钻台面以上高度h处钻柱部位做一标记a；

S2：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₂；其中，G＜F₁＜F₂＜F_{最大许用拉力}；在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第二个标记b；

S3：缓慢连续上提钻柱到钩载等于F₃；其中，F₂＜F₃＜F_{最大许用拉力}；

S4：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₂，在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第三个标记c；

S5：缓慢连续下放钻柱减小钻柱钩载至F₁，同样在钻台面以上高度h处的钻柱部位做第四个标记d；

S6：分别测量ab间的距离ΔL_1-2、ac间的距离和ad间的距离的差值ΔL_2-1；

S7：计算卡点的深度L；

其中：

其中，F₁、F₂、F₃，超过自由钻柱悬重G且小于钻柱抗拉强度的任意拉力；

Δf＝F₂-F₁，两次轴向拉力差值；

E，弹性模量；

A，钻柱横截面积。

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