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斜井旋转钻进中,井斜控制主要由稳定器与钻铤组成的增斜、降斜、稳斜钻具来实施。文中通过下部钻具力学分析,应用近期研制的“井下稳定器安放位置调节器”组配的钻具组合,在正常钻井时,稳定器到钻头距离保持不变,钻具井斜性能相对稳定;停钻后,通过地面调整泵压或钻压来改变调节器伸缩量,使井下稳定器到钻头距离和钻具井斜性能发生变化。经现场应用表明,这种调节器能够由地面简单操作改变井下稳定器的安放位置和钻具井斜性能,避免起下钻重新组配钻具组合,可实现斜井旋转钻时的井斜连续控制。     

气体钻井双稳定器钟摆钻具的模拟仿真分析

针对气体钻直井的井斜控制问题,设计了一套气体钻井专用稳定器,用有限元仿真软件对气体钻井专用双稳定器钟摆钻具的力学特性进行模拟分析。从钻具本身的结构参数、井眼参数以及钻井参数等方面考虑,分别讨论了上下稳定器间距、下稳定器与钻头的距离、钻压、井斜角以及上下稳定器尺寸与钻具钟摆力的关系,分析了各个参数对钻具钟摆力的影响程度。计算结果与相同条件下纵横弯曲梁理论得出的结果相对比,两者基本吻合。通过分析可知,使用该专用稳定器的钟摆钻具组合在用气体钻井时具有较强的防斜纠斜能力,能够有效地控制气体钻井井斜问题。     

井下稳定器安放位置调节器的研制与应用

井下稳定器安放位置调节器是斜井旋转钻井时实施井斜连续控制的专用工具, 安装在钻头与钻铤之间。正常钻进时, 稳定器至钻头的距离保持不变, 钻具造斜性能相对稳定; 停钻后,通过调整泵压可使稳定器至钻头的距离变长, 也可通过调整钻压使稳定器至钻头的距离缩短, 此伸缩值可由井口测出。现场应用情况表明, 这种调节器能够由地面简单操作改变井下稳定器的安放位置, 使下部钻具结构和造斜性能发生变化, 从而实现井斜连续控制, 避免了反复起下钻和重新组配钻具组合, 具有良好的推广应用前景。     

垂直钻井系统配合单稳定器力学性能研究

国内外研发的垂直钻井系统在防斜快速钻进过程中表现出良好的优越性,在高陡构造地层得到了越来越广泛的应用。在充分调研垂直钻井系统配合单稳定器钻具组合的结构特征和工作原理的基础上,应用三弯矩方法建立了垂直钻井系统配合单稳定器钻具组合的力学模型,推导出钻头侧向力和钻头转角的计算公式,编制了计算程序,采用宣页1井的现场施工数据进行数值求解,分析了垂直钻井系统导向块与稳定器配合位置、井斜角、井眼扩大率、钻井液密度、稳定器外径、钻压、井眼曲率等因素对垂直钻井系统配合单稳定器钻具组合造斜特性的影响规律,并以井斜趋势角为衡量参数,讨论了主动力与最大钻压的关系。     

弯螺杆钻具水平段导向钻进稳斜能力分析

理论研究和现场实践表明,提高弯螺杆钻具组合在水平段旋转钻进时的稳斜能力有助于增加旋转钻进井段的比例、提高水平段钻井速度并降低施工风险。考虑弯螺杆钻具公转产生的离心力影响,应用纵横弯曲连续梁方法和达朗伯原理,建立了单弯双稳导向钻具组合旋转钻进条件下的力学特性分析模型。以吉林油田长深气田水平井钻井实践为例,选择典型的单弯双稳钻具组合及钻进参数配合,模拟分析了钻具结构(包括螺杆钻具的弯角度数、稳定器直径、上稳定器的直径和位置)和钻进参数(包括钻压和转盘转速)对水平段旋转钻进稳斜能力的影响规律,并以提高水平井眼旋转钻进稳斜效果为目标,推荐了单弯双稳钻具组合优化和钻进参数优选方案。     

闭环导向新系统

直井是指设计井斜为 0°,无人为造斜的井。但是 ,这些直井通常井斜并不为 0°,一方面是由于地层倾向的影响 ,一方面是旋转钻具钻进盐层时产生的一些不可预测的影响。在盐层、断层或倾斜地层钻直井 ,一般采用钟摆钻具组合、满眼钻具组合和ＭＷＤ/可转向马达 ,但这些方法都存在延长钻井时间的不足。ＢａｋｅｒＨｕｇｈｅｓＩＮＴＥＱ的新型ＶｅｒｔｉＴｒａｋ直井钻井装置 ,采用井下井斜传感器及用以抵消地层自然造斜力的膨胀式稳定器极板 ,实行闭环导向。该系统包含一套导向装置、一台高性能马达和一个能测量0 .1°井斜的近钻头ＭＷＤ井斜传…     

钟摆钻具在东湾l井大尺寸井眼的应用

东湾1井是准噶尔盆地南缘地区一口重点预探井，其上部地层第四系长段砾石层井斜控制难度大，钻速慢是该井段钻井施工的技术难点。通过系统地分析地层特点及防斜工作原理，优选钟摆钻具组合控制井斜。讨论了稳定器的安放高度对钟摆钻具的影响，并结合本井提出了钻压、井斜角、井眼大小对钟摆钻具使用的影响及相关的技术措施。实践证明东湾1井使用双稳定器钟摆钻具组合成功地解决了大尺寸长段砾石层的防斜问题，并能加大钻压，提高机械钻速。     

偏重偏心防斜钻具的研究与应用

大庆油田海拉尔、延吉、汤原等新探区地层倾角大,井外控制困难,严重影响了钻井速度并增加了钻井成本、研制的偏重偏心防斜钻具,经理论分析和现场试验证明,该钻具在井下旋转过程中所产生的离心力使其偏重段重边的稳定器始终贴向井壁,使钻具产生公转特性,有效地克服钻头自转引起的井斜,其离心力与转速平方成正比,转速越高产生的离心降斜力越大。该钻具能防斜、稳斜和降斜,其结构简单,安装方便,能较好地解决钻定向丛式井直井段的防碰技术难题。该钻具还适应地层倾角大的软到中硬地层,其偏心距的确定、优化组合钻具结构以及合理地选择钻压和转速,对防斜钻井及提高钻速均具有十分重要的作用。在12口井的现场试验中,井斜角均控制在1°以内,满足了钻定向丛式井造斜点井斜角小于1°的要求。     

单稳定器钻具组合特性分析及应用

运用纵横弯曲理论对定向井中单稳定器钻具组合的力学特性进行了分析,根据分析结果优选了单稳定器增斜、稳斜、降斜钻具组合。从4个方面论述了单稳定器钻具组合的特性,阐明了稳定器外径、钻压、井斜角与钻头井斜力的关系,分析了钻铤对稳定器钻具组合的影响。通过在陇东、陕北地区200余口定向井、丛式井的应用,取得了较好的使用效果,既满足了定向井轨迹控制的需要,又达到了快速、安全钻井的目的。     

反钟摆防斜打快技术在江苏油田的应用

江苏油田属于复杂小断块油田,在直井段存在打不直、机械钻速慢的现象。常规钟摆钻具组合以牺牲钻井速度和钻井效益为代价来防斜。介绍反钟摆钻具组合防斜打快机理及其钻柱受力分析的影响因素,反钟摆钻具组合受稳定器位置和尺寸的影响。通过江苏油田现场应用情况分析,并与同一区块邻井相同井段没有使用该钻具组合的钻进效果情况对比,实践表明,反钟摆钻具组合解决了防斜打快的瓶颈问题,由于解放了钻压,充分发挥钻头的攻击性,提高了作业效率,缩短钻井周期,使钻直与钻快统一起来。对控制井斜,提高井身质量具有一定的指导意义。     

单弯双稳导向钻具组合复合钻进稳斜能力分析与优化

为解决单弯双稳导向钻具组合长时间复合钻进时实钻井眼轨迹偏离设计井眼轨道的问题,对单弯双稳导向钻具组合的稳斜能力及其影响因素进行了分析。根据底部钻具组合复合钻进导向力的拟动态计算模型,编制了相应的计算机程序,模拟计算了钻具组合结构参数、井斜角和钻压对单弯双稳导向钻具组合复合钻进稳斜能力的影响规律。结果表明:第一稳定器如果外径过小,在复合钻进中将处于悬空状态,失去支撑井壁的作用;随着第二稳定器外径的增大,单弯双稳导向钻具组合复合钻进的钻头井斜力减小;螺杆弯角、井斜角和钻压对单弯双稳导向钻具组合复合钻进的钻头井斜力影响均不显著。根据模拟计算结果,对南堡13-斜1025井稳斜段所用单弯双稳导向钻具组合进行了优化设计。实钻结果表明,采用优化设计的钻具组合复合钻进时稳斜效果很好,井斜变化率只有0.18°/30m。这说明,根据各因素对复合钻进稳斜能力的影响规律,对单弯双稳导向钻具组合进行优化设计,可以提高其稳斜能力。      

临盘油田PDC钻头防斜打快钻具组合优化及应用

临盘油田地层软硬交错频繁,直井井斜问题突出、钻井效率低。为了充分发挥PDC钻头在软到中硬地层中钻速和进尺方面的优势,在提高钻速的同时确保直井防斜打直,应用钻头与地层相互作用模型,以钻进方向角作为钻进趋势判别指标,模拟分析了稳定器位置和钻压对钻进趋势的影响规律,优化设计出了适用于临盘油田直井的PDC钻头防斜打快钻具组合,并对钻压及钻头转速进行了优选,钻压优选为50~70 kN,钻头转速优选为100 r/min以上。PDC钻头防斜打快钻具组合在临盘油田7口井进行了现场应用,结果表明,该钻具组合防斜打直效果好、钻进速度快、起下钻次数少、钻井成本低,能够满足临盘油田直井或定向井直井段防斜打快的要求。      

水平井眼中双稳定器钻具组合的力学特性分析

目前国内以旋转导向螺杆钻具组合为主的长水平段钻进后期存在滑动摩阻大、纯钻时效低和单趟钻进尺较少等问题,造成非常规油气藏的勘探开发成本普遍较高。鉴于此,利用井斜趋势角的概念,对常规双稳定器钻具组合钻进长水平段时各种因素对井斜趋势的影响规律进行分析,设计了一套适合胜利油田樊154区块长水平段稳斜钻进的双稳定器常规钻具组合。研究结果表明,采用双稳定器钻具组合钻进水平段时,稳定器位置、直径、钻压以及井径扩大率等是影响井眼轨迹控制效果的关键参数;在其他参数不变时,随着第1稳定器外径的减小或第2稳定器外径的增大以及钻压的减小,双稳定器钻具组合的增斜趋势将逐渐减弱、降斜趋势逐渐增强。     

旋转导向偏心稳定器力学特性研究

基于悬臂梁模型,建立了旋转导向偏心稳定器在提离井底条件下的力学模型,分析了偏心稳定器产生的造斜力与钻具横向均布载荷、井斜角、钻具长度、偏心位移以及钻具抗弯刚度等参数的关系,其结果可以为旋转导向钻井工具的设计和钻具组合的选配提供依据.     

渤海油田探井非常规井眼防斜打快组合技术

对非常规?241.3 mm井眼在渤海地区的应用进行了钻具组合防斜打快分析。通过建立非常规井眼的BHA控制方程,使用有限差分方法分析了?241.3 mm井眼钻具组合降斜能力随钻压和稳定器位置变化的规律,得出单稳定器钻具组合的稳定器放置位置应该距钻头18 m以上,钻压应在150 kN以下;双稳定器钻具组合下稳定器位置距钻头18 m左右,可以在较大钻压范围内控制井斜。双稳定器防斜效果优于单稳定器。对比分析了?241.3 mm和?311.2 mm井眼的机械钻速和井下复杂情况预测结果,得出?241.3 mm井眼钻速优于?311.2 mm井眼,复杂情况也少于?311.2 mm井眼。     

扩眼型稳定器的设计及防斜性能分析

直井钻井过程中的井斜问题一直没有较好的解决,传统的方法效率低下,而先进的自动垂钻工具成本又过高。对双稳钻具组合的力学性能进行了分析,通过设计具有切削功能的扩眼稳定器,并优化各稳定器的位置,提出了带有扩眼稳定器的双稳防斜钻具组合。经过试验测试,设计的扩眼稳定器在扩眼钻进过程中运行良好。理论分析表明,这种由小钻头、扩眼稳定器以及普通稳定器组成的扩眼稳定器防斜组合利用弯矩降斜原理,可以产生比常规钟摆钻具组合大数倍的降斜力,因此可以在较大钻压下达到防斜打快的目的。     

普光3井防斜打直技术

普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,蹩跳钻严重,上部地层防斜打直是施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大直径钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应 用效果表明,钟摆钻具组合在表层钻进时,要防斜打直要求钻压很小,这样制约了钻井速度;大直径钻铤塔式钻具组合防斜效果较好,且匹配好合适的钻井参数并优选好钻头,能有效提高钻井速度;上螺杆扭方位钻具组合是一种较积极的防斜打直措施,有必要进一步探索。     

液力井斜控制-减振-推进器

为便于控制井眼轨道、延长钻具的使用寿命和简化钻进操作，提出了液力井斜控制－减振－推进器，该钻具具有井斜控制、减振和推进三大功能。通过调节钻压与泵压的关系，工具可实现伸出和缩进，从而调节稳定器之间和稳定器与钻头之间的距离，改变钻具组合的造斜特性，达到不起下钻就可改变下部钻具造斜特性的目的。此外，在钻进时还可根据需要，通过钻具的液力推进功能使钻头钻进，而不必由地面连续送钻。在此过程中，钻头的纵向振动主要传递给钻井液，而传递到上部钻具的纵向振动很小，具有良好的减振作用。     

预弯曲钻具组合特性分析及其应用

为提高定向井的钻井速度,减少频繁起下钻次数,通常采用预弯曲钻具组合进行造斜、稳斜钻进。对预弯曲钻具组合的特性进行了分析归纳,并对稳定器与井眼的间隙、稳定器与井底的距离,井斜角等因素对钻具组合特性的影响,做了详细的分析。在理论分析的指导下,对长庆油田西峰地区、华池地区的合侧向力进行了计算,得出相应的预弯曲钻具组合,完成了3口井的钻进试验,试验井段平均提高钻速43%~55.9%,取得了预期效果。     

单稳定器组合气体钻水平段轨迹控制效果分析

针对气体钻水平井技术存在的问题,以单稳定器钻具组合结合转盘钻进方式解决气体条件下的水平段稳斜钻进问题,结合现场试验进行理论模拟分析,为该技术的进一步研究奠定了基础。依据现场试验条件,应用纵横弯曲连续梁理论,分析了单稳定器组合气体钻水平段时,稳定器位置、稳定器直径、井眼直径以及钻压参数等对井眼钻进趋势的影响。分析表明,在气体钻井条件下,采用单稳定器钻具组合钻进水平段,稳定器位置及直径、钻压以及井眼扩大率等是影响井眼轨迹控制的敏感参数。在现有技术装备条件下,采用单稳定器钻具组合实施气体钻水平段可以实现井眼轨迹的有效控制。针对具体应用条件下的钻具组合钻进趋势模拟分析是有效应用这一技术的基础。