CN116257727A - 井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法 - Google Patents

井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及测井作业技术领域，特别涉及一种井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法。该方法步骤如下：步骤一：根据钻井数据确定每n米井段全角变化率最大值K最大，通过公式一计算出全角变化率最大时井筒曲率半径Ra；步骤二：通过公式二计算出井筒允许仪器串通过的最大刚性长度L最大。本发明实现了能够通过已知现有钻井数据推算出井筒允许仪器串通过最大刚性长度，大大降低复杂井仪器串在井筒内遇卡风险。

Description

井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法
技术领域：
本发明涉及测井作业技术领域，特别涉及一种井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法。
背景技术：
近年来，数控测井地面系统，利用先进的技术重新设计，具有实时性更高、扩展性更好、兼容性更广泛、作业能力更强的特点，可以将不同种仪器组合成一串仪器一次完成测井，水平井测井由钻具输送为了提高时效更需要一串完成测井；复杂井测井作业仪器串井筒内遇卡、放射源落井的重大事故频发，仪器遇卡落井后需打捞下钻，损失巨大；发生仪器串遇卡事故的根本原因是仪器串刚性长度大造成的。
通常认为井斜角大于35°或全角变化率超过6°/30m的定向井、水平井或实施钻进时与原设计发生较大变化的井称为复杂井。复杂井带有放射源的测井施工作业过程中存在重大安全环保隐患。仪器串长，扶正器、护套、推靠器、极板、探头增大仪器外径，钻井速度快井身轨迹差等不利因素均增加了仪器串遇卡风险。如能够根据现有已知钻井数据推算出井筒允许仪器串通过最大刚性长度，再将仪器串按照最大刚性长度布置，相邻两个刚性仪器串之间柔性连接，可以大大降低复杂井仪器串在井筒内遇卡风险。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法，该方法实现了能够通过已知现有钻井数据推算出井筒允许仪器串通过最大刚性长度，大大降低复杂井仪器串在井筒内遇卡风险。克服了现有复杂井仪器串在井筒内易发生遇卡、放射源落井情况的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法，该方法步骤如下：
步骤一：根据钻井数据确定每n米井段全角变化率最大值K最大，通过如下公式一计算出全角变化率最大时井筒曲率半径Ra；
公式一：Ra＝(180°÷π)×(n÷K最大)；
上述公式一中：Ra为全角变化率最大时井筒曲率半径，单位米；
π为圆周率；
K最大为每n米井段全角变化率最大值，单位度；
步骤二：通过如下公式二计算出井筒允许仪器串通过的最大刚性长度L最大；公式二：L最大＝2[(Ra+Bit)2-(Ra+OD)2]1/2
上述公式二中：L最大为井筒允许仪器串通过的最大刚性长度，单位米；
Ra为公式一计算出的全角变化率最大时井筒曲率半径，单位米；
Bit为钻头外径，单位米；
OD为仪器串最大外径，单位米。
进一步地，所述K最大为每30米井段全角变化率最大值。
本发明的有益效果是：本发明实现了能够通过已知现有测井数据推算出井筒允许仪器串通过最大刚性长度，大大降低复杂井仪器串在井筒内遇卡风险。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的示意图。
具体实施方式：
如图1所示，井筒允许通过的最大刚性长度的仪器串2置于全角变化率最大时的井筒1内。
全角变化率(又称狗腿度或者井眼曲率用K表示)是钻井单位井的专有名词，在SY/T5313-93《钻井工程术语》标准10.43条款中，对全角变化率定义为"单位井段长度井眼轴线在三维空间的角度变化"，而单位井段长度取决于生产实际中测斜需要，国内钻井中单位井段长度一般采用30米。
每30米全角变化率K的最大值是评定井身结构复杂与否的重要依据，也是钻井行业标准。
对于一口完钻的水平井其钻孔的井眼曲率是确定的，否则将改变井的类别即大曲率半径水平井变小曲率半径水平井。通常钻井队提供K/30m的值，由30米井眼曲率决定水平井分类：
(1)大曲率半径水平井的全角变化率小于10°/30m；曲率半径大于170m。
(2)中曲率半径水平井的全角变化率为11°～23°/30m；曲率半径160m-75m。
(3)小曲率半径水平井的全角变化率大于23°/30m；曲率半径小于75m。
通过全角变化率的定义可知，全角变化率最大的井段即为弯曲度最大的井段，能够在该井段允许仪器串通过最大刚性长度即为整个井筒允许仪器串通过最大刚性长度。
因而，此时仪器串2的长度BC就是要计算出的井筒允许仪器串通过的最大刚性长度L最大。如图1所示，在直角三角形ABD中AO＝Ra,根据勾股定理(AB)2＝(BD)2+(AD)2；BD长度是BC长度的一半，AD＝Ra+OD，AB＝Ra+Bit，BC是井筒允许仪器串通过的最大刚性长度L最大，因而推导出公式二：L最大＝2[(Ra+Bit)2-(Ra+OD)2]1/2。
上述公式二中：L最大为井筒允许仪器串通过的最大刚性长度，单位米；
Ra为全角变化率最大时井筒曲率半径，单位米；
Bit为钻头外径，单位米；
OD为仪器串最大外径，单位米。
通过全角变化率的定义可知，单位井段长度为弧长，全角变化率K为单位弧长对应的角度。
已知单位弧长n、单位弧长对应的角度K，通过公式可计算出该单位井段的半径，即井筒曲率半径R，井筒曲率半径R计算公式如下：
R＝(180°÷π)×(n÷K)。
根据钻井数据确定每30米井筒全角变化率最大值K最大，进而计算出全角变化率最大时井筒曲率半径Ra；
公式一：Ra＝(180°÷π)×(30÷K最大)；
上述公式一中：Ra为全角变化率最大时井筒曲率半径，单位米；
π为圆周率；
K最大为每30米井筒全角变化率最大值，单位度；
通过公式一计算出Ra，通过公式二计算得出井筒允许仪器串通过的最大刚性长度L最大。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种井筒允许仪器串通过最大刚性长度计算方法，其特征在于：该方法步骤如下：
步骤一：根据钻井数据确定每n米井段全角变化率最大值K最大，通过如下公式一计算出全角变化率最大时井筒曲率半径Ra；
公式一：Ra＝(180°÷π)×(n÷K最大)；
上述公式一中：Ra为全角变化率最大时井筒曲率半径，单位米；
π为圆周率；
K最大为每n米井段全角变化率最大值，单位度；
步骤二：通过如下公式二计算出井筒允许仪器串通过的最大刚性长度L最大；
公式二：L最大＝2[(Ra+Bit)2-(Ra+OD)2]1/2
上述公式二中：L最大为井筒允许仪器串通过的最大刚性长度，单位米；
Ra为公式一计算出的全角变化率最大时井筒曲率半径，单位米；
Bit为钻头外径，单位米；
OD为仪器串最大外径，单位米。
2.按照权利要求1所述的井筒允许仪器串最大刚性长度计算方法，其特征在于：所述K最大为每30米井段全角变化率最大值。
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