一种深水弃井切割工具施工参数选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种参数选择方法，特别是关于一种用于深水弃井作业时可以根据现 场条件进行深水弃井切割工具施工参数选择方法。
【背景技术】
[0002] 目前我国的深水钻井作业刚刚起步，相对于近海钻井而言，深水钻井工作实践经 验要少的多。深水钻井的一些问题也有待于我们在实践中去认识，不断的总结深水钻井实 践经验、提高作业效率不但意味着节约昂贵的海上钻井费用，同时还能增强安全风险的管 控能力，这对于深水钻井工作具有十分重要的意义。
[0003] 通常深水钻井作业结束以后，作为勘探井大多数要进行弃井，并且要按照标准和 规范要求进行切割井口作业，弃井作业是海上深水钻井作业的最后一个程序。但是当弃井 作业进行到切割井口时，许多工作人员会遇到各种各样的问题，其中弃井时的套管切割工 具在使用的过程中经常会出现一些问题，从而耽误作业时间。如南海的SC井，在进行弃井 作业时因为切割工具的问题耽误了数天时间，这里面不仅有工具结构的问题，同时也有使 用的问题，因此研宄这一问题并弄清楚原因，是使今后作业更有条理、更加清晰、更高效也 更加安全所必不可少的一项工作。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于深水弃井作业时，可以根据现场条 件有效避免谐振对切割工具造成损坏的深水弃井切割工具施工参数选择方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种深水弃井切割工具施工参数选 择方法，其包括以下步骤：
[0006] 1)根据现场深水弃井切割工具的实际情况建立力学模型：
[0007] 将钻柱假设为力学模型中的一个梁，将两稳定器假设为力学模型中的两个支点A、 B，两所述稳定器之间的钻铤长度为1B;假设水力割刀在切割套管时张开角度为α，其受到 的作用力为钻压P和所述套管内壁的径向支反力Ν，二者关系式为：
【主权项】
1. 一种深水弃井切割工具施工参数选择方法，其包括w下步骤： 1) 根据现场深水弃井切割工具的实际情况建立力学模型： 将钻柱假设为力学模型中的一个梁，将两稳定器假设为力学模型中的两个支点A、B，两 所述稳定器之间的钻挺长度为1b;假设水力割刀在切割套管时张开角度为a，其受到的作 用力为钻压P和所述套管内壁的径向支反力N，二者关系式为： P N =-; tga 在径向支反力N的作用下所述支点A和所述支点B受力方程为：
式中，Ma为所述支点A处力矩、Mb为所述支点B处力矩，RA为所述支点A处支座反力、 Rb为所述支点B处支座反力，b为所述水力割刀到所述支点B的距离，d为所述水力割刀到 所述支点A的距离； 2) 根据力学模型建立平面坐标系，并确定外伸梁的变形情况： 假设所述支点A为坐标原点，所述支点B位于X轴正方向上，所述支点B的外伸端为所 述外伸梁，所述外伸梁的端点为E ;得到在受到径向支反力N的作用下所述外伸梁的变形情 况，分为W下=种情况：
式中，X为距坐标原点的距离，E为杨氏模量，J为极惯性矩，yi、72、ys为所述外伸梁的 变形量，C2、C3、〇1、〇2、为积分常数； 3) 根据现场情况，为力学模型设定边界条件，并利用边界条件确定积分常数： 其中，设定边界条件为： 当X = 0时，yi=0; 当 X = 1b时，7 2= 0 ; 当 X = 1b时，y 2'二 73'; 当 X= 1b时，y2=y3; 当 X = d 时，72' = 73'; 当 X = d 时，yi= y 2; 根据上述边界条件，即确定积分常数：
Di 二 D 2 二 D 3 二 0 ; 4) 根据上述步骤得到深水弃井切割工具在径向支反力N作用下=种情况下的提曲方 程：
5) 将各提曲方程代入瑞雷方程：
得到深水弃井切割工具的基频方程，即所述钻柱的固有频率表达式为：
式中，Wi为所述梁的重量，W 1为1B段所述梁的重量，W 2为所述外伸梁的重量，y i为所述 外伸梁的变形量，g为重力加速度； 将所述钻柱的固有频率《转换成所述钻柱的谐振转速N。： M 30似 Nn=--； 兀 6) 避开步骤5)得到的谐振转速，确定深水弃井切割工具的施工参数： 将现场实际的深水弃井切割工具施工参数代入深水弃井切割工具的基频方程和钻柱 谐振转速公式，只要能够避开步骤5)得到的谐振转速，即能够确定施工参数的选择结果。
2. 如权利要求1所述的一种深水弃井切割工具施工参数选择方法，其特征在于：所述 步骤6)中，通过选择泥浆马达的排量来避开谐振转速。
3. 如权利要求1所述的一种深水弃井切割工具施工参数选择方法，其特征在于：所述 步骤6)中，通过调整钻压来避开谐振转速。
4. 如权利要求1所述的一种深水弃井切割工具施工参数选择方法，其特征在于：所述 步骤6)中，通过改变两所述稳定器间钻柱长度来避开谐振转速。
【专利摘要】本发明涉及一种深水弃井切割工具施工参数选择方法，其包括以下步骤：1)根据现场深水弃井切割工具的实际情况建立力学模型；2)根据弃井切割工具力学模型建立平面坐标系；3)根据弃井作业现场工作情况，为弃井切割工具的力学模型设定边界条件；4)根据上述步骤所得到的方程，进一步得到弃井切割工具在受到径向支反力作用下的挠曲方程；5)在根据弃井切割工具力学模型得到的挠曲方程的基础上，采用瑞雷方法求解，得到弃井切割工具的基频方程和钻柱谐振转速；6)避开步骤5)得到的谐振转速，确定深水弃井切割工具施工参数。本发明与现有技术相比，工作中可以根据现场条件选择切割参数有效避开谐振转速，以便避免谐振对切割工具造成的损坏，有效地提高了工作效率，降低了昂贵的海上深水钻井费用。
【IPC分类】E21B29-00, G06F19-00, E21B43-01, G06F17-50
【公开号】CN104598724
【申请号】CN201410852330
【发明人】姜伟
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油研究总院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月31日