SY/T 5619-2009 定向井下部钻具组合设计方法 SY/T5619-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 75. 020
备案号：27465—2010
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5619—2009
代替SY/T5619--1999
定向井下部钻具组合设计方法
Methods of bottom hole assembly for planning in directional wells2009—12—01发布
国家能源局
2010-05-01实施
2规范性引文件
3钻自径及长度的确定
4导向钻具介设计
5弯接头螺杆钻具纠合设计
6旋转钻钻具组合设计
7铝具内防喷1具的安装位置
8随钻震击器的使川
附录A（资料性附录）
......
织横弯曲连续梁法
SY/T 5619--2009
SY/T5619—2009
本标准修订并代替SY/T5619
1999《定向井下部钻具组合设计方法》本标准与SY/T5619—1999相比：主要变化如下：-增加了安装钻具内防喷「具的条款；-增加了随钻震击器使用的条款；-将标准的适川范囤扩人到了水平井；将儿磁钻链长度及测量仪器安装位置的确定巾原来的文字叙述收为图表形式：删除广恋接头式螺杠钻具组合预造率数据表：删除了同间双弯及异向双弯导向钻具红合形式。本标准的附录 A 为资料性附录。本标准由石油钻并工程专业标准化委员会提出并口，本标准起草单位：中国石油集团川庆钻探1.程有限公司钻采1艺技术研究院。本标准丰要起草人：谁抗逆、陈炜卿，姚振华、邹强、需楠。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：SY/T 5619—1993. SY/F56191999.Ⅱ
】范围
定向井下部钻组合设计方法
本标雁规定了定向井：水平并下部钻县组合的设计方法，本标准适用丁石油大然气钻井的钻具组台设计。2规范性引用文件
SY/T5619—2009
下列文件中的条款通过本标雅的引用而成为本标雅的条款。凡是注口期的引用文件，其随后所有的修改单（不包措勘误的内容）或修订版均不适用于本标准：然而，鼓励根据本标谁达成协的各方研究是否可使同这些文件的最新版木，凡是不法口期的引川文件，其最新版本适用于本标雅。
SY/T5051钻具愁定器
3钻链直径及长度的确定
3.1最大钻链或无磁钻链的直径
3.1.1在斜非段优先选月螺旋钻，并满足钻头加压和打捞要求，3.1.2钻头径与相应最人钻链或无磁钻链直径根期表1选择，表1钻头直径与相应的最大钻链直径钻头直径
12n.6 (43/)
149. 2-~152. 4 (5 /s ~6)
212.7~-215.9 (8/~/2)
241.3 (9)/)
244.5 (9/#)
钻链卢径
79.3 (3/a)
120.6 (4/.)
165.1 (6:/.)
177.8 (7)
203.2 (8)
钻头直径
273.1 (10/)
311.1 (121/)
406.4 (16)
444.5 (17/2)
3.1.3在人并斜或水平并条件下可用无磁承压钻缸代替无磁钻链3.2无磁钻艇的安放位置
无磁钻链的安放位置应接近钻头或接近开底动力钻其。3.3无磁钻链长度及测量仪器方位传感器在无磁钻链中的安放位置3.3.1根据地球水平磁场强度分区图确定非位所在的磁场区域，如图1所示，3.3.2根据图1确楚的磁场区域，在图2中选择机应的册线图，单位为亳米（英可）
钻链直格
203.2 (8)
203.2 (8)
228.6 (9)
228.6 (9)
3.3.3在确定的曲线图中根据井斜角和并斜方位角的正交点所在的点位，确定无磁钻链长度及测量仪器的方位传惑器在无磁钻中的安放位置。如正交点位置位丁曲线附近，则以增加根无磁钻谜为宣。
3.4钻链的长度和加重钻杆的长度钻縫的长度和加重钻杆的长度应满足钻头加压的要求，1
SY/T5619—2009
仅在下根中间
仪器距下幅3,7m
并斜方位角，
4导向钻具组合设计
南港洲
地球水平磁场强度分区示意
601摄
280270
仅器在下根中
仪帮下端3.7
280270
并斜方位鱼，
仪器在下根中间
仪在下根中间
仅器距下端3.品
图2无磁钻长度及测量仪器位置选择4.1导向钻具组合有三种形式，如图3所示。a)
并斜方位，
1-一钻头：2-单弯壳体螺杠钻具：3无磁钻链；4钻链，5欠尺寸稳起器图3导向钻具组合形式
4.2钻头直径与应的最大螺杆钻具直径根据表2选择。2
260270
280270
站头凹径
120. h (4//4)
表2螺杆钻具组合钻头直径与相应最大螺杆钻具直径螺杆钻具直径
95 (3'/4)
149. 2 ~152. 4 (57 /± ~6)
212. 7~215. 9 (8°/ ~8//2)
241.3 (/2)
244.5 (9/s)
120.7 (4/4)
172 (G/4)
196.9 (7/.)
钻头直径
273. 1 (10/4)
3i1.1 (121/)
406. 4 (16)
444.5 (1771)
4.3在人斜度井段或水平段钻进时钻具组含应满足以下要求：-无磁钻链上部接斜坡钻杆或加重钻杆，不宜使用钻链：SY/T 5619--2009
单位为毫米（英寸）
螺杆钻具直径
203.2 (8)
215. 9 (8: /2)
244.5 (9/)
244.5 (95/a)
下部钻杆承受的钻压应小丁钻杆产生届曲的临界钻压，临界钻压值按式（1）计算。F, =0. 1071X[(E - I ·g - sina)/rju.5式中：
F一--屈曲怖界钻压，单位为牛［顿]（N);H
杨氏模量，对于钢材取值2(06.85GI\a，对于铅材取值71.02GPa；I…-管的惯性矩，单位为四欲方米（m）：管柱的线重，单位为牛【顿每米（>/m）；管柱外径与井眼内径的径向间隙、单位为米（m）：并斜角，单位为度（\）。
4.4弯壳体螺杆钻具弯角应结合本地区的地质特性、钻井实践的造斜率选用。5弯接头螺杆钻具组合设计
5.1弯接头螺杆钻具组合的形式如图4所示。1—一钻头，2—螺杆钻具；3—弯接头4—钻链图4弯接头螺杆钻具组合形式
5.2变接头角度根据造斜率的需要远择，最大不宜超过3°5.3弯接头外径成与应无磁钻链外径致，螺杆钻具最人外径的确定参照表2。6旋转钻钻具组合设计
6.1稳定器的要求
6.1.1稳定器的外形结构符合SY/T50151的规定。(1)
6.1.2在软地层中，应选川支撑面宽、扶正条较长的旋稳定器；在硬地层中，应选川支撑面窄，3
SY/T 5619—2009
扶正条较短的螺旋稳定器。
6。1.3在阻卡严重的并段，可采川可变径稳定器。6.2增斜钻具组合的设计
6.2.1旋转钻增斜钻具组合有三种形式：如图5所示r
1-钻头：2稳定器；3—无磁钻链：4—普通钻链图5旋转钻增斜钻具组合基本形式6.2.2稳定器组合安放位置见表3，其算方法宜采用纵横变曲连续梁法，计算公式参见附录A。表3旋转钻增斜钻具组合稳定器安放位置增斜钻具组合基本形式
阁5b)
6.3稳斜钻具组合的设计
6.3.1旋转钻稳斜钻具组合有两种形式，如图6所示。a
稳定器安放位置
18. 0-~27. 0
9. 0 -~ 13. 0
1钻头；2一稳定器；3-短钻链：4—元磁钻链；5一短钻或无磁钻链：6一无钻链或钻链图6旋转钻稳斜钻具组合形式
单位为米
9. 0--10. 0
6.3.2稳定器组合安放位置见表4，其计算方法宦来用纵横弯曲连续梁法，计算公式参见附录A4
稳叙钻其组合形式
图6t)
图6b)
6.4降斜钻具组合的设计
表4旋转钻稳斜钻具组合稳定器的安放位稳定器安放置
1. (-~-1. 8
1. 0~-1. 8
.4.1旋转钻降斜钻具组合有两种形式，如图7所示al
1钻头2
4. 5--9. 0
通钻链：1定器
无钻运，3
旋转钻降斜钻具组合形式
SY/T E6192109bzxZ.net
单位为米
9. 1--183. 15
9. 0-~10. 11
6.4.2稳定器组合安放位置见衣5，其计算方法它采用纵横弯曲连续梁法，算公式参见附录1表5旋转钻降斜钻具组合稳定器安放位置降斜铝具组合形式
图7a)
6.5调整钻头侧向力
渊整钻头侧向力，可选用下列方：L
9. 01~27. 0
9. U-27 0
一用钻斑调整图 5、图6、图7中L. 和L2的长度;调整稳定器外格：
调整钻压，
6.下部钻具组合中增加稳定器数量及外径稳定器安效位置
下部钻具组合中增加稳定器数量及外衍，通过通井、划眼的方式逐渐增加。7钻具内防喷工具的安装位置
9. (0) --10. 1
7.1册并底动力钻具钻其组合中站具内防喷工具应直接安装在井底动力钻其之上。7.2不带井底动力销具钻具纠合中钻具内防喷工具应安装在尤磁键以下。8随钻震击器的使用
8.1在定向井、水平井钻具组合小啦加装随钻震击器。8.2随钻震击器的安装位置和操作参照产品使用说明书，单位为米
SY/T 5619—2009
A.1纵横弯曲连续梁法计算公式
附录A
(资料性附录）
纵横弯曲连续梁法
A.1.1三弯矩方程
设共有n个稳定器，那么第i（i=1，2，，n）个稳定器处的三变矩方程见式（A.1）～式(A.6):
aLm.1+2×
武中：
M+at+11
Q=ArAri- - Arit -An
u+sin(2u.)
(2u,)2
2u;·tan(2u.)
3(tanu. - u.)
第：段钻柱的轴向力，单位为牛［顿（N)；第1段钻柱的长度，单位为米（m)：钻柱的弹性模量，单位为牛顿每平方米（N/m)第:段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（m*）；纵横弯曲梁柱的稳定系数；
轴向载荷对梁端部转角的放大因子；轴向载荷对梁端部转角的放人内子；轴向载荷对梁端部转角的放人闪子：第1个稳定器与并壁间的半径差值，单位为米（m)；中问计算参数。
切点处的辅助方程
切点处的辅助方程见式（A.7)：5
E+6E·Q：
+ Yn+++ La.!
第个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为咋顿米（Am）;I.r+i-
第n+1段钻柱的长度，单位为米（m)；第n+1段钻柱的横向载荷、单位为牛［顿」每米（N/m）；钻柱的弹性模量，单位为牛［顿每平方米（N/m2）；E
I,1·第n！1段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（n）；--第\+1段钻柱轴向载荷对樂端部转角的放大因子：n+ -
第7+段钻木轴向载荷对梁端部转角的放大因子：Ar--第n个稳定器与并壁间的半径差值，单位为米（m)；rr++-
-切点处钻柱与并间的半径差值，单位为米（m），A.1.3第i个稳定器处的井壁反力方程第个稳定器处的并障反力R，的计算见式（A.8）式（A.10)：R.= R'.-R'.
R', =[0. 54 - L +M,-I -M - S,(Ar, -Ar: :)]/L,R'-[0. 5u-,+, M-.M, 1 Si+1(Ari+1 -Ar:)]/Li-1武：
第：个稳定器处的井壁反力，单位为牛［顿（N)R,
4第1段钻柱的横向载荷，单位为牛「顿］每米（N/m);-第段钻柱的长度，单位为米（m)；M.…第：个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛[顿米（N·m)；S
第:段钻柱的轴向力，单位为牛L顿}（N)：第；个总定器与并壁间的半径差值，单位为米（m）。A.1.4钻头处的侧向力方程
钻头处的侧向力P的计算见式（A，11)：P。= ~Ro - u+M -S. · Ar.)
武中：
钻头处的侧向力，单位为牛［倾二（V)；钻头处的井壁反力，单位为［顿（N)；第i段钻柱的横向载花，单位为牛「顿每米（N/m)；第；段钻托的长度，单位为米（m）：第i个稳定器处的钻往内弯矩，单位为牛【顿】米（N·m)；第：段钻柱的轴向力，单位为牛二顿」（N);第：个稳定器与并壁问的半径差值，单位为米（m）。4.1.5第i段钻柱的中点挠度方程第段钻柱的中点挠度Y的计觉见式（A.12）～式（A.16)：SY/T5619—2009
..... (A..9)
....... (A. 10)
... (A. 11)
SY/T 5619—2009
式中：
Y, =y'+y\, +yw +y\
16F·I
×2×/
-1/cosu. - 1 - ua/2
Y-384E·T
+ Ar, - Ar.-1
第i段钻柱的中点挠度，单位为米（m）；第i段钻柱上端点内弯矩在中点处产生的挠度，单位为米（m)；第i段钻柱下端点内弯矩在中点处产生的挠度，单位为来【m};第：段钻柱上的均布载荷在点处的挠度，单位为米（m）：(A.12)
第1段钻柱上、下端点处稳定器外径不同在中点处产生的挠度，单位为米（1u)；第i段钻柱的横向载荷，单位为牛［顿}每米（N/m）；第段钻机栏的长度，单位为米（m)；第：个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛「顿米（N·m);第！个魏定器与并壁间的半径差值，单位为米（m)；钻柱的弹性模量，单位为牛「顺每-方米（N/m）：第1段钻杜的惯性矩，单位为次力米（m)；纵横弯曲梁杠杉的稳定系数，
A.1.6钻头转角方程
钻头转角%的计算见式（A.17)：a+
24E，
式中：
头转角，单为孤度（rad)；
第：个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛［顿米（N·m);第段钻柱的长度，单位为米（m）；钻柱的弹性模，单位为牛［顿7每平方米（N/m2）；第i段钻柱的惯件矩，单位为四次方米（m*)，Ari一-第i个稳器与升壁问的平径差值，单位为米（m)：Q
第i段钻杜的横向载荷：单位为牛【［顿」每米（N/m；轴问向载荷对梁端部转的放大子，·轴向载荷对樂端部转角的放人闪了，A,1.7各段钻柱的横向载荷表达通式各段钻柱的横向载荷表达通式见式（A：18）：(A. 17)
q:=P,(1-pa/pe)sina
第i段钻柱的横向载荷，单位为牛［频」每米（/m)；Q
第i段钻柱在牵气中单位长度的車量，单位为：［顿每米（V/m)：P
钻并液密度，单位为克每立方匝米（/cm）：纲材密度，单位为克每立方匣米（g/cm）：α-并斜角·单位为度（)。
A.1.8各段钻柱的轴向载荷
各段销抗的轨问载荷的计算见式（A.19）：S. = S-1 -(0. 5P..: L: 1 0. 5P, -7.,)(1 h/p)coso武中：
第段钻性的射向力：单信为牛顿：）：第1段钻柱在密气中单位长度的重量，单位为牛顿独米（N/m）；T.:
-第i段钻柱的长度、单位为米（m)；钻液密度，单位为克每立方匣米（/crn)；钢材密度，单位为克每立.方用米（g/cr1\）：井斜角，单位为度（）。
A.2使用说明
SY/T 5619—2009
.(A.18)
....... (A. 19)
A.2.1采川纵横弯曲连续梁法编制的计算机程序，可以较为精确地做出井中的光钻链组合、满眼钻具组合、钟摆钻具组合，以及定向井中的旋转钻增斜钴其组合、稳斜钻兵组合、降斜钻其织合的设清计算和分析计算。
A.2.2采用计篇机程序计算的有关参数，只有在一定的井斜角及钻压范同内使所才有效，即保证稳定器之间的钻链发牛变曲变后不与并壁接触。在其他数不变的情记下，根据组合的你（增斜皮稳斜）能力，校核这套钻具组介在不与并壁接触时的允许最人并斜角A.2.3钻头侧问力等参数的计算：取决于并眼立径、稳定器的安放高度、稳定器的个数，稳定器之问的钻链直径、稳定器的直径、井斜角、钻并参数及钻并液密遵等医索。4.2.4在深用莲续梁分析下部钻具纽盒时做厂斯下假设：a）从钻头至顶部稳定器之上的10m-~20m的井段为刹并段，即井斜角-致，无方位角变化b）翻性片壁
）不考虑井壁与稳处器之间的摩樣，）不考钻柱旋转的影响，
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