本发明涉及钻井，尤其涉及一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法及装置。
背景技术：
1、在石油天然气钻井领域，垂直井段的防斜打直问题一直是难题，目前国内外的防斜打直技术可以分为主动防斜打直技术和被动防斜打直技术，主动防斜技术虽然效果好，但是由于其成本较高，严重限制了其使用范围。被动防斜打直技术又分为静力学和动力学防斜技术，静力学防斜组合通过减少钻具变形，再辅以静力学分析实现防斜目的，此类防斜打直技术在现场应用最为广泛，理论研究也较为成熟，例如满眼钻具组合和钟摆钻具组合；动力学防斜技术近些年来被广泛研究，其中预弯曲钻具组合利用预弯曲结构引导钻具组合的变形，在高转速下从而产生较大的动态防斜力，在现场已经有了很好的应用。但是目前对于预弯曲钻具组合防斜特性的评价主要还是以静力学计算为主，使用静力学对动力学防斜组合的防斜特性进行评价显然是不够准确的。虽然对预弯曲钻具组合涡动特性动力学分析的研究比较多，但是由于动力学模型的复杂性，目前的动力学计算模型只能对两个稳定器和两者间钻铤的受力情况进行建模分析，输出结果也大多为a截面处钻铤形心的涡动数据，很少有人将计算结果与钻头处的侧向力建立联系，因此无法定量评价其防斜特性，而一些将计算结果与动态侧向力相结合的模型及方法过于复杂，针对一个涡动轨迹坐标下钻头处动态侧向力的计算往往就需要很大的计算。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法及装置，其具有可操作性强，可以实现对双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性进行快速且直观评价的优点。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
2、一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，所述方法包括，
3、基于钻具组合的动力学涡动模型获取钻具组合中预设位置点的钻铤形心涡动轨迹数据；
4、基于钻具组合在预设位置点处的初始挠度和钻铤形心涡动轨迹数据，构建动态侧向力模型；
5、基于动态侧向力模型，获取动态侧向力在预设时段内的平均值、方向角和分布时程图；
6、根据平均值、方向角和分布时程图分析钻具组合的防斜特性。
7、进一步的，钻具组合在预设位置点处的初始挠度的获取，包括
8、获取所述钻具组合的第一长度、第二长度和预弯曲结构弯角，其中，第一长度是指所述钻具组合中第一稳定器和预弯曲结构弯点之间的距离，第二长度是指所述预弯曲结构弯点和所述钻具组合中第二稳定器之间的距离，预弯曲结构弯角是指所述钻具组合中预弯曲短节的弯曲角度；
9、基于所述第一长度、所述第二长度和所述预弯曲结构弯角获取所述钻具组合中第一稳定器形心和第二稳定器形心之间的直线距离；
10、基于所述第一长度、所述第二长度、所述预弯曲结构弯角和所述直线距离获取所述初始挠度。
11、进一步的，所述初始挠度的公式如下：
12、
13、其中，l为钻具组合中双稳定器的两个形心之间的直线距离；l1为第一长度；l2为第二长度；γ为预弯曲结构弯角，sp为初始挠度。
14、进一步的，所述构建动态侧向力模型，包括：
15、获取钻头动态侧向力系数；
16、基于所述初始挠度获取所述钻具组合中钻铤形心与第一稳定器形心或第二稳定器形心之间随时间变化的偏移距离；
17、基于所述偏移距离获取所述第一稳定器处产生的第一冲击力的径向分量和切向分量；
18、基于所述径向分量和所述切向分量获取所述第一冲击力；
19、基于所述第一冲击力获取所述钻头处产生的第二冲击力；
20、基于所述钻头动态侧向力系数和所述第二冲击力构建所述动态侧向力模型。
21、进一步的，根据以下公式获取所述钻头动态侧向力系数：
22、
23、其中，cb为钻头动态侧向力系数；a为力矩比例系数；l1为第一长度；l2为第二长度；l3为第三长度；
24、所述第三长度为所述钻具组合中钻头的前端和所述第一稳定器之间的距离，所述力矩比例系数为所述钻头与所述第一稳定器在预设位置点处处产生的力矩比例系数。
25、进一步的，所述第一冲击力表示为：
26、
27、其中，fk为第一冲击力；
28、所述第二冲击力表示为：
29、
30、其中，fb为第二冲击力；
31、进一步的，所述动态侧向力模型，表示为：
32、
33、其中，fby为第一分力，第一分力是指井眼高边方向的分力；fbx为第二分力，第二分力是指增方位方向的分力；q为钻铤形心偏移井眼中心的距离；cb为动态侧向力系数；k为等效抗弯刚度；θ为钻铤形心(7)以降方位方向为初始边顺时针旋转过的角度，s0为第一稳定器间隙，s1为偏移距离，φ为钻头和第一稳定器(3)处综合摩擦角。
34、进一步的，所述获取动态侧向力在预设时段内的平均值、方向角和分布时程图，包括：
35、获取第一分力和第二分力预设时段内的平均动态侧向力在x方向的分力和y方向上的分力；
36、基于所述平均动态侧向力在x方向的分力和y方向上的分力，获取动态侧向力在预设时段内的平均值、方向角和分布时程图。
37、进一步的，第一分力和第二分力预设时段内的平均动态侧向力在x方向和y方向上的分力表示为：
38、
39、式中：为平均动态侧向力在x方向上的分力；为平均动态侧向力在y方向上的分力；ts为涡动基本稳定后的计算初始时刻；td为涡动基本稳定后的结束时刻；n为拟合周期内的数据点数；fbx(i)为第i个计算点处动态侧向力在x方向上的分力；fby(i)为第i个计算点处动态侧向力在y方向上的分力；
40、所述动态侧向力在预设时段内的平均值公式表示为：
41、
42、其中，为动态侧向力在预设时段内的平均值；
43、动态侧向力在预设时段内的平均值对应的方向角：
44、
45、其中，αb为平均动态侧向力的方向角，即平均动态侧向力以高边方向为始边，顺时旋转过的角度。
46、一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析装置，所述装置包括，
47、第一获取模块，用于基于钻具组合的动力学涡动模型，获取钻具组合中预设位置点的钻铤形心涡动轨迹数据；
48、构建模块，用于基于钻具组合在预设位置点处的初始挠度和钻铤形心涡动轨迹数据构建动态侧向力模型；
49、第二获取模块，用于基于动态侧向力模型，获取动态侧向力在预设时段内的平均值、方向角和分布时程图；
50、分析模块，用于根据平均值、方向角和分布时程图分析钻具组合的防斜特性。
51、本发明的技术效果和优点：
52、本发明基于初始挠度构建动态侧向力模型，将钻铤形心涡动轨迹数据输入动态侧向力模型中，以计算钻具组合中钻头处动态侧向力分别在第一方向上的第一分力和第二方向上的第二分力；基于第一分力、第二分力获取动态侧向力在预设时段内的平均值、方向角和分布时程图；之后根据平均值、方向角和分布时程图评价钻具组合的防斜特性，实现对双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性进行快速且直观评价的优点。
53、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，钻具组合在预设位置点处的初始挠度的获取，包括获取所述钻具组合的第一长度、第二长度和预弯曲结构弯角，其中，第一长度是指所述钻具组合中第一稳定器和预弯曲结构弯点之间的距离，第二长度是指所述预弯曲结构弯点和所述钻具组合中第二稳定器之间的距离，预弯曲结构弯角是指所述钻具组合中预弯曲短节的弯曲角度；
3.根据权利要求2所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，所述初始挠度的公式如下：
4.根据权利要求2所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，所述构建动态侧向力模型，包括：
5.根据权利要求4所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，根据以下公式获取所述钻头动态侧向力系数：
6.根据权利要求5所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，所述动态侧向力模型，表示为：
8.根据权利要求7所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，所述获取动态侧向力在预设时段内的平均值、方向角和分布时程图，包括：
9.根据权利要求8所述的一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析方法，其特征在于，第一分力和第二分力预设时段内的平均动态侧向力在x方向和y方向上的分力表示为：
10.一种双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性的分析装置，其特征在于，所述装置包括，
