本文公開了用于確定偏斜井下井組件的制造參數或操作參數的系統和方法，所述方法包括：將管柱表示為通過段分離的節點；確定用于根據ith-1節點的狀態向量確定ith節點的狀態向量的轉移矩陣；以及定義參考節點的初始狀態向量值。所述節點可從1至N計算，其中初始機械受限參考節點可以i＝0來表示，并且每個節點均與描述對應節點位置和所述節點處所呈現的一個或多個力的狀態向量相關。所述方法進一步包括應用所述轉移矩陣以獲得所述狀態向量值中的每一個；根據所述狀態向量中的至少一個來推導所述組件的參數值；以及指定具有所述參數值的組件。所述參數值可包括定心器或穩定器的組成、制造尺寸或位置。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】確定偏斜井下井組件的制造參數和操作參數的方法和系統 相關申請的交叉引用 本申請要求標題為"MethodsandSystemsforModelingaDeviatedDownhole WellComponent"且由RobelloSamuel和Zhen}dngWang在 2013 年 6 月 21 日提交的臨時 美國申請序號61/837, 986的優先權，所述申請W引用的方式并入本文。
技術介紹
隨著世界對石油化工產品的需求持續增長，石油和天然氣公司不得不把他們的勘 探和開采努力擴展到開發越來越深的井。因此，被構造成形成井的運些結構必須能夠在與 先前相比更大的負荷和應力下進行操作。因為失敗可能會造成代價高的后果，因此重要的 是將所有井設計成具有適當的安全裕度。 運種結構的一個實例為井套管。井套管為一般由鋼管制成的管狀結構，所述鋼管 被混凝±層環繞，所述混凝±層使鋼管固定到周圍地層上，因而界定井的外壁。混凝±為鋼 管W及地層與在套管內流動的流體之間的附加隔離層提供支撐。為了確定各種套管組件的 恰當材料和尺寸，工程師通常執行計算機模擬W便在所模擬的井下條件下對各種套管構造 建模。所述模擬為工程師提供關于套管可能遭受的各種負荷和應力的信息，并且使得能夠 評估潛在的設計。 陽〇化]但套管設計僅僅和基礎的模擬模型不相上下。雖然垂直井中的單節套管的模擬一 般很好理解并且產生精確的結果，但錐形套管、偏斜套管和具有流體流動限制的套管表示 不確定的復雜機械系統，所述系統對于使用現有技術建模來說可能是非常困難或不切實際 的。雖然確實存在多種方法，其中將運些更為復雜的系統建模為更加簡單的單節垂直井，其 中將運些結果調整為包含附加的安全裕度，但考慮到缺乏用W支撐所選擇裕度的可量化數 據，此類方法可能引發顯著的風險。【附圖說明】 當結合附圖來考慮W下【具體實施方式】時，可更好地理解各種所公開的實施方案， 在附圖中： 圖1示出具有使用所公開系統和方法所建模的井套管的說明性井下井。 圖2示出描述作用于說明性井套管柱段的力的各種參數。 圖3示出適于執行所公開方法的說明性計算機系統。 圖4示出所公開方法的說明性實例。 應當理解，附圖和對應【具體實施方式】并不限制本公開，相反，它們為理解隨附權利 要求范圍內的所有修改、等同物和替代提供了基礎。【具體實施方式】 W下段落描述用于確定偏斜井下井組件的制造參數或操作參數的說明性系統和 方法。提供了在錐形偏斜井套管范圍內的實例，所述井套管在相對端機械受限。闡述并說 明了運種套管的機械學，并且呈現了在數學上描述沿套管在各個點作用的已知力和未知力 的矩陣。最后，描述將各種矩陣組合起來W計算沿套管所呈現的力的方法和系統。 當在說明性使用情況下描述時，可最好地理解所公開的系統和方法。因此，圖1示 出了說明性鉆井環境。鉆井平臺2支撐井架4,所述井架具有游車6,用于升高和降低鉆柱 8進入井眼30中。當鉆柱8降低通過井口 12時，頂部驅動器10支撐并旋轉鉆柱8。累20 使鉆井流體循環通過進料管22到達頂部驅動器10,井下通過鉆柱8的內部，通過井下工具 (未示出）中的孔口，通過鉆柱8周圍的環形物返回到地面，并且進入保存坑24。鉆井流體 幫助維持井眼的完整性。 因為井眼通常被鉆到一萬英尺或更深的深度并且可W在水平方向上控制成可能 是所述距離的兩倍，因此將套管柱插入井眼中并且粘合到井眼壁W便為井眼提供支撐W及 在地層與在井套管柱內流動的流體之間提供隔離。在圖1的實例中，井套管柱14的上端被 附接到套管懸掛器15并且由套管懸掛器15機械地限制，所述套管懸掛器位于套管接頭11 的端部。當井套管柱14井下延伸時，所述井套管柱可為錐形W便在套管柱與井眼壁之間提 供附加支撐并且減少所述柱的總體重量。例如，圖1的井套管柱14包括錐形減少部13和 15。井套管柱14還彎曲W符合所示偏斜井的形狀。使承板16定位在井套管柱14的端部， 其中承板16和穩定器18使井套管柱14的下端固定并機械地限制在井眼30內。[001引如在圖1的說明性實例中可W看出，在粘合到井眼壁之前，使井套管柱14由井套 管柱的任一端處的僅兩個點支撐和機械地限制。井套管柱的偏斜W及井套管柱在減少部的 橫截面積的減小產生作用于井的復雜Ξ維力。所得使用負荷在井套管柱上的分布導致所述 柱成為靜態復雜的不確定機械系統。作用于套管內的柱塞（例如，固井柱塞）的活塞力還 產生與減少部處的力類似的力，從而使得所述系統進一步復雜化。 在至少一些說明性實施方案中，通過將所述系統分成N個子系統系列來對作用于 上述井套管柱的力建模，所述子系統各自僅與相鄰子系統相互作用，然后依次確定作用于 每個子系統的力。圖2示出說明性井套管柱子系統，所述子系統識別為由兩個節點204和 206界定的段202。通過狀態向量來描述每個節點，所述狀態向量包括關于節點相對于參考 節點的位置的信息，并且還包括描述了節點處所呈現的力的信息。將每個說明性狀態向量 定義為，(1) 陽01引其中， Ui為節點i相對于參考節點的真實垂直深度燈VD); Vi為節點i離參考節點的水平距離； 曰1為節點i處的套管段的傾角； Fxi為節點i處所呈現的垂直力； Fhi為節點i處所呈現的水平力；W及 Ml為節點i處所呈現的彎曲力矩。使說明性實例的參考節點定位在套管懸掛器處并且命名為節點0,并且將位于井 套管柱的相對端并且離節點0最遠的節點命名為節點N。 在將說明性井套管柱分成多個段后，通過在位于第一段的一端的參考節點處開始 (其中狀態向量的所有元素均已知）并且確定位于所述段的相對端的下一個節點的狀態向 量來確定作用于每一段的井下節點的未知力。通過計算轉移距陣與參考節點的狀態向量的 交叉乘積來確定第一段的井下節點的狀態向量。基于井下節點的狀態向量、前一個節點的 狀態向量和/或參考節點的狀態向量的已知元素來定義運個轉移矩陣。對于第一段來說， 前一個節點也為參考節點（即，i-1 = 0)。在至少一些說明性實施方案中，使用已知的狀態 向量元素將在節點i與i-1之間所界定的井套管柱段的轉移矩陣Ti描述為，陽02引其中， 皆為水平距離，定義為（Vi-Vi1); f為垂直距離，定義為相-Ui1); 陽03U 么媒；為ith- 1節點處的傾角變化，定義為（α1 1 -曰。）； 陽0巧 益皆為i*節點處的傾角變化，定義為（α1-α。）； (ΕΙ) 1為ith節點處的組件的楊氏模量與慣性力矩的乘積；W及 (EA) 1為ith節點處的組件的楊氏模量與橫截面積的乘積。 對于第一節點來說，將i= 1和狀態向量Vi表述為， Vi=TiXVo 做。 方程式（3)將狀態向量Vi表述為井套管段的約束線性方程組，可求解所述約束線 性方程組W確定節點1處所呈現的未知力。對于隨后每一個節點i來說，將節點的轉移矩 陣與參考節點的狀態向量的交叉乘積與當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于確定偏斜井下井組件的制造參數或操作參數的方法，所述方法包括：將管柱表示為通過段分離的節點序列，所述節點可從i＝1至N計算，其中初始的機械受限參考節點可以i＝0來表示，并且每個節點均與描述對應節點的位置以及所述對應節點處所呈現的一個或多個力的狀態向量相關；確定能夠根據ith?1節點的狀態向量確定ith節點的狀態向量的轉移矩陣序列；定義所述參考節點的初始狀態向量的值；應用所述轉移矩陣以獲得所述狀態向量中的每一個的值；根據所述狀態向量中的至少一者推導出所述組件的參數值，所述參數值處于由組成、制造尺寸和定心器或穩定器的位置組成的集合中；以及指定具有所述參數值的組件。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅貝洛·塞繆爾，王珍瑩，
申請(專利權)人：蘭德馬克繪圖國際公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。