第十二章 套管居中设计
套管居中设计模型是用于计算套管串中扶正器间距，以提供套管柱与井壁之间有足够的间距的精准的工程程序。
套管居中对于完成好的固井作业是非常重要的。在倾斜的井段套管串弯向井壁，甚至在垂直的井眼中也会这样，这是由于沿着套管的自重和轴向拉力引起的。设计的套管居中为用户在套管串设计时预防套管与井壁接触，同时为套管与井壁之间提供了足够的间隙，以至于在固井操作中水泥浆能够很好驱替井眼环空中的钻井液。套管居中程序能帮助钻井工程师设计最有效的间距和套管扶正。
这个程序描述了管柱在三维弯曲井眼中的复杂概念。这个数学模型由管柱的弯曲分析和扶正器安放位置的计算所组成。这个模型适合海洋和陆地的三维井眼(垂直、倾斜、水平)。他同样可以计算套管下入井眼的可行性。这个程序允许用户选择端点固定或者链接端点模型来分析套管的变形。
这个程序同样允许您选择等间距或者最小间距设计。弹性扶正器和刚性扶正器可以结合起来使用。程序可以为等间距模型设计预测套管和井壁之间的实际间隔，并且可以为最小间隔设计预测所需的间隔值。他同样可以预测下套管至井内的大钩载荷。他同样也为井眼的垂直和弯曲部分提出单跨度的套管分析。单跨度分析介绍了套管变形、扶正器间隔、套管与井壁之间间距、轴向拉力和在套管间距中的流体的密度产生的影响的一系列概念。
12.1输入页面
12.1.1项目页面
套管居中设计模型的输入页面与典型的DrillNET程序页面相同。
12.1.2轨迹数据页面
套管居中设计模型中的轨迹数据页面与典型的DrillNET程序的轨迹数据页面非常类似。
12.1.3管柱数据页面
套管居中设计模型的管柱数据输入页面与典型的DrillNET管柱数据页面非常类似。
管柱的下方输入的数据可以是套管串和任何钻柱，例如尾管悬挂在当前套管的某部份或者是在海洋平台上，钻杆把尾管送入海底的悬挂器上。如果套管延伸到地面，管柱正好包含是会使用这一部分。“说明”这列，虽然是可选填的，但是他可以帮助区分输入窗口中不同的套管柱。
12.1.4井身数据页面
套管居中设计模型的井身数据输入页面与典型的DrillNET井身输入页面类似。
此外，这里的选项中还包括了摩擦系数的值。沿着井眼的摩擦力必须被指定，这样就可以计算扭矩和摩阻的大小。对于表中的每一部分都要求有内径和摩擦系数值。如果摩擦系数未知，在井身数据页面中右击，摩擦系数选项可以从操作列表中进行选择。
为评估一定条件范围的摩擦系数提供了一个参考窗口。浏览表中的出现的值。依据操作的区域和预期的现场条件选择最合适的值。“实际的摩擦系数”是服务商和运营商在实际钻井作业中得出的报告。“预测的摩擦系数”已经增长到去考虑在光滑、设计的井眼轨迹中预测摩擦系数和在实际井眼中观察的来的摩擦系数之间的不同。在设计阶段应用预测的摩擦系数，而他仅仅在设计的井眼轨道中被使用。
12.1.5作业页面
1)套管偏转模块。为套管变形选择二选一的模型。这两个模型之间最主要的差别是扶正器/套管接触的边界条件的不同。Lee.Smith和Tighe模型是第一个被开发的数学解释模型，他是基于套管/扶正器支撑点表现的像一个铰链点的简单假设。没有弯矩传递给套管柱两端的支撑点。套管的刚度在扶正器上被假设成没有作用。虽然这一假设简化了数学计算，但是弯矩还是能在实际的套管上传递。Juvkam-Wold和Wu模型是后来开发的用于处理套管串被扶正器固定，并且弯矩传递到地面上。
Lee.Smith和Tighe是一个简单的模型，并且他会产生很保守的结果。而Juvkam-Wold和Wu模型被认为更精确。
2)扶正器。如果您想要计算扶正器需要的间隔，来保持套管沿着整个套管柱大于您设置的限制值，那么请选择选项“最小偏移间隙”。
如果您想要为扶正器间隔输入值，然后确定套管由这项设计导致了偏移的效果，请选择“等扶正器间距”选项。
扶正器数据表，指定他是否存在管柱的每一部分。在其存在的部分，从提供的下拉列表中选择扶正器的类型。扶正器可以是弹性的扶正器也可以是刚性的扶正器。
如果在管柱某部分没有使用扶正器的话，请选择无。
选择弹性扶正器：
如果扶正器是坚固的结构固定在套管上，那么请选择刚性扶正器。
对应上述的每一个操作，相对应的参数将会被激活(他们的背景会变成灰色或者白色)。
输入两个扶正器间的间距，恢复力，他是扶正器可以提供将套管抬起偏离井壁最大弹簧弹力。需要的起始力是开始移动井眼中的扶正器，并且他需要刚性扶正器叶片的外径值。
偏心率是选择了最小偏移间隙后要求填入的。计算出的偏移距的比率是与完全居中的套管相比较得出的。偏心率100%表示套管已经居中了；偏心率0%表示套管已经贴于井壁了。在这个表格中输入最小的您可以接受的值。一个典型的值是70%。
内部和外部流体一般会是钻井液或者泥浆作为内部的流体，而水泥浆作为外部的流体。
3)弯曲刚度 选择是否在扭矩和摩阻计算中包含弯曲刚度的影响。这个影响通常情况下是非常小并且可以被忽略的。在一些应用中，他对于比较扭矩和摩阻有没有弯曲刚度的结构是非常有用的。他可以衡量缩径管的刚度是否对减小扭矩和摩阻起作用。
在数据输入完成后，只要所有的标签项图标都是绿色的，点击查看输出图标来处理数据，随后生成输出图形和表格。
12.2输出页面
套管居中设计模型的输出界面包含两个结果标签项：
小结---显示输入的参数。
图形/表格---一个典型的DrillNET多功能显示界面，允许选择一个或者多个图形，显示出数据的表单。
输出演示文稿时，当“最小偏移间隙”被选择，计算的模型包括：
1、扶正器间距图。这幅图为整个套管显示了推荐扶正器间距的曲线图(注意：零间距表示不需要扶正器)。
2、下套管时大钩载荷。当套管的底部是沿着井眼的每一个MD值下入时，这幅图显示了地面大钩载荷动态的曲线图。
3、注水泥时钻柱承受的载荷。此图显示的是固井过程中，沿着套管柱轴向载荷的快照曲线图。
4、扶正器间隔随测深的变化表格。这个表格显示图1中的曲线数据。
5、大钩载荷随套管底的测深的变化。这个表格显示图2中曲线的数据。
6、钻柱承受的载荷随测深的变化表格。这张表显示图形3中的曲线数据。
当“等扶正器间距”被选择的计算模式，图1图像改变成扶正器的偏心率。
12.3敏感性分析窗口
敏感性分析窗口是用来分析个别参数改变而其他参数仍保持不变时的相对影响的次级输出窗口。这种分析的类型对于确定哪些参数在一个特定的操作中是非常关键、重要的，以至于要求仔细的监测他们，需要获得更精准的测量，等等，来保证设计区域操作的成功。相反，其他参数可以发现没有什么影响，而不需要他们做严格的优化处理。通过点击
图标来访问这个窗体。
1)敏感度分析。选择一个可变的参数，而其他参数保持常量。在表单中输入您感兴趣的参数他的变化范围(如：范围低端和范围高端的白色单元格)。对于其他参数这些基本常量分配给默认值，而这些值可以在当前的项目文件中指定。您可以在这个窗口中改变任何参数的值，而不会影响到主输入窗口中项目的数据。
2)图形类型选项。选择一个图形类型选项：(1)当BHA在某一您感兴趣的井深，系统绘制出大钩载荷的静态快照曲线图。(2)当BHA在井底时，在他自身的范围内动态的改变被选择参数的值。
3)灵敏度输出表格和图形。当进行敏感度分析时，所考虑的参数在其范围内以10%的增量增长，并且在每一步完成一次计算。每一步的结果被记录在输出表格的第11行中。敏感性分析结果同样用两副图形中进行总结，一幅图是当前情况，而另一幅是以前的情况。
4)流体密度、摩擦系数和调整密度提示。这个下拉列表框召回并且为每井眼的每一个指定部分填写参数。如果您在下拉列表框中点击已列出井眼的任何部分，相应的参数将会从主要的输入窗口复制到敏感度参数输入表格中。
在选择的输入数据中，点击【计算】按钮来执行计算操作，并且点击【打印】按钮来打印输入、输出结果和图形。
《本章结束》