超短半径水平井柔性壳力学分析及强度评价

罗敏，赵厦，吕丰，李艳秋

（1.东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆 163318；2.大庆油田有限责任公司井下作业分公司，黑龙江大庆 163453）①

超短半径水平井是钻井领域最新发展的技术之一，是指在半径小于5 m的垂直井段中，完成从垂直转向水平的钻井技术，避免用常规的大曲率半径、中曲率半径和短曲率半径方法钻水平井所需要的频繁造斜、定向和复杂的井眼轨迹控制等工艺过程，保证水平井准确地进入目的层，具有定向工艺简单，方向和位置准确的特点［1］。国内外许多学者对钻柱摩阻问题开展了大量研究，采用的模型主要有柔性钻柱模型［2］、刚性钻柱模型［3］和混合钻柱模型［4］。国外早已开展了超短半径水平井柔性钻具钻井的试验和理论研究［5］；国内对超短半径水平井柔性钻具也开展了一些室内试验［6］和现场试验［7－8］的研究，已经成功钻进几口试验井，但对于开槽结构的细长柔性钻具的数值模拟研究较少［9］。实现超短半径水平井钻井的关键是其工具具有柔性且能传递轴向力，柔性壳是超短半径水平井钻井工具中重要组成部件之一，柔性壳内有铰接结构，为了能够通过较短的曲率半径，其表面要开槽，开槽部位必然存在应力集中，其强度直接影响到超短半径水平井钻井的成功率，因此开展柔性壳强度研究具有重要的意义。柔性壳属于变截面细长梁，它与井壁产生接触且柔性壳割缝处闭合时也要考虑接触，研究具有一定的难度。……