刘 源，赵 厦，姬 风，梁 晟

(甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，兰州 730070)①

超短半径水平井柔性壳仿真模拟

刘 源，赵 厦，姬 风，梁 晟

(甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，兰州 730070)①

柔性壳在超短半径水平井中具有导向作用，其强度直接影响超短半径水平井的钻井成功率。由于柔性壳是开槽的细长形结构，选择整体模型进行有限元分析和室内仿真试验都具有一定的难度。建立了局部柔性壳三维接触非线性有限元模型，得到柔性壳在开槽部位的闭合顺序及与其相对应的压力，并对柔性壳进行室内压缩试验，将试验值和数值模拟结果进行对比，验证模型的合理性，并为超短半径水平井安全施工提供合理的参数。

水平井；柔性壳；有限元；仿真模拟

超短半径水平井钻井技术是指在半径小于5 m的垂直井段中，完成从垂直转向水平的钻井技术，具有定向工艺简单，方向和位置准确的特点[1]，避免了频繁造斜、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。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[2]；国内对超短半径水平井柔性钻具也开展了一些室内试验[3]和现场试验[4-5]研究，已经成功钻进了几口试验井，但对于开槽结构的细长柔性钻具的数值模拟研究较少[6]。

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。为了能通过较短的曲率半径，提高超短半径水平井的造斜率，柔性壳表面需要开槽，而每个开槽的部位都相当于一个铰接结构，所以这种柔性壳具有导向作用，是超短半径水平井钻井工具中重要组成部件之一[7]。……