井下闭环可变径稳定器

井下闭环可变径稳定器以钻井液压力作为驱动力，在测控系统的控制下，通过调整可变径稳定器中稳定块径向伸缩量，可实现不起钻情况下的无极变径，从而改变底部钻具组合，实现增斜、稳斜和降斜的目的。该可变径稳定器具有井下闭环控制的特点，如果实钻轨迹与设计轨迹不一致，井下闭环可变径稳定器可以自动调节钻进方位。井下闭环可变径稳定器物理样机经过室内性能试验和现场应用试验，其性能达到钻井工艺的要求。     

井眼轨道控制系统中可变径稳定器的发展概况

对可变径稳定器作了初步分析。指出井眼轨道控制系统执行机构设计的理论基础是井下控制机构设计学。针对可变径稳定器类执行机构 ,按照控制形式、控制信号和结构形式作了分类阐述 ,从控制论的观点给出两种控制形式的定义 ,总结出目前用于变径稳定器中的几种控制信号。对所介绍的 3种典型的变径稳定器的控制原理、结构特征作了分析比较。还对可变径稳定器的设计及今后的发展方向提出几点建议 ,认为应研制开发适合我国油田现场需求的机液型开环遥控和闭环自控变径稳定器 ,同时要加强对井下各种控制信号的理论研究     

井下闭环可变径稳定器的工作原理及应用研究

井眼轨迹井下闭环控制技术是当前国内外石油钻井的前沿技术,将该技术与随钻测井技术结合,能实现地质导向技术.钻成大位移井必须依靠井眼轨迹控制技术,研制的井下闭环可变径稳定器是实现该项技术的关键.本文着重论述了井下闭环可变径稳定器的结构、工作原理及其控制井眼轨迹的方法.井下闭环可变径稳定器的研制及现场的初步试验成功,为解决我国大位移井问题,特别是为滩海油气勘探、提高钻井机械钻速、降低钻井成本提供了一条有效的途径.     

井下机液控制变径稳定器的设计与改进

根据井眼轨道控制理论,改变稳定器的位置和外径,可改变井底钻具组合的类型,从而达到稳斜、降斜或增斜的工艺目的。可变径稳定器作为一类重要的定向工具,尤其应用于现代钻井过程中。文中介绍了一种机液控制变径稳定器（自动井斜角控制器）的结构和工作原理,分析了可变径稳定器执行机构的特点,认为正确分析其主要部件—主轴（主活塞）在井下的受力状况,是变径稳定器执行机构设计的关键环节。以自动井斜角控制器为例,通过实际计算,改进了主轴（主活塞）及其复位装置的结构方案,为井下工具的设计提供了借鉴。     

KWQ-216型地面可控井下变径稳定器

地面可控井下变径稳定器可以对井眼轨迹进行有效的控制与调整,以其成本低、控制效果好等特点在国外已规模应用,国内已有成功应用案例,但远未普及。介绍了地面可控井下变径稳定器工具的结构组成和工作原理,利用CAE技术对KWQ-216变径稳定器的壳体和弹簧座销等易失效部件进行了安全性分析,工具的工作安全性较高。介绍了与该工具配套使用的钻具组合。该工具通过地面开停泵液压式控制和井下机械式机构锁紧,变径准确可靠,操作简单方便,科学使用可变径稳定器可以经济、精确地控制井斜角和方位角,提高井身质量,缩短钻井周期。     

可变径稳定器在定向钻井中的有效应用

介绍一种能够有效应用于大位移定向钻井的新型可变径稳定器。这是一种液力推动三位井下可变径稳定器，其三位是：设计成在中部位置为稳斜，而在其余两位置时则具有增斜或降斜能力的装置。该工具可根据施工时的技术要求，通过钻井液排量大小变化来完成稳定器的直径改变，达到井斜控制之目的。通过在北海油田的三次典型应用实例说明变径稳定器控制井斜的有效性。     

自动垂直钻井工具的设计及自动控制方法

设计了一种井下闭环自动垂直钻井工具。该自动垂直钻井工具包含井下微处理器、井斜角测量传感器及井下可控稳定器等。可控稳定器周围均布有四个可独立伸缩的导向块,它们受到内部液压系统的驱动,当井斜角偏离垂直方向时,井下微处理器会自动调整可控稳定器的工作状态,使可控稳定器上位于井眼高边的导向块伸出,顶向井眼高边,使钻头上产生一个降斜力,最后使井眼回到垂直轨道。本文详细介绍了这种自动垂直钻井工具的工作原理及结构组成;对工具内部的液压控制原理及控制回路进行了研究和设计;讨论并设计了对工具进行井下闭环自动控制的原理及具体方法;最后利用纵横弯曲法对包含有该工具的井下钻具组合的降斜能力进行了数值模拟分析,说明该自动垂直钻井工具将能够在地层造斜力很大的高陡构造中高效快速地完成垂直钻井的工作。     

大位移井钻井技术研究及在渤海油田的应用

针对渤海油田钻4000m水平位移井遇到的技术难题,进行了摩阻扭矩预测及评价、井眼净化计算、井壁稳定计算,设计了软件集成平台,研制了可变径稳定器及井下闭环可变径同心稳定器,开发了用于大位移井的水基泥浆。这些技术及设备在渤海秦皇岛326等油田6口大位移井中应用,均取得了良好的效果。     

大位移井钻井技术研究及在渤海 应用

针对渤海油田钻4000m水平位移井遇到的技术难题，进行了摩阻－扭矩预测及评价、井眼净化计算、井壁稳定计算，设计了软件集成平台，研制了可变径稳定器吸井下闭环可变径同心稳定器，开发了用于大位移井的水基泥浆。这些技术及设备在潜海秦皇岛32－6等油田6口大位移井中应用，均取得了良好的效果。     

地面连续可控变径稳定器的设计研究

变径稳定器是一种新型的井下控制工具,在水平井、定向井、大位移钻井中广泛应用。本文提出了一种地面连续可控变径稳定器的设计,该稳定器结构简单,能够实现钻井过程中的増斜、降斜和稳斜等操作。     

用井下闭环可变径稳定器控制大位移井的井眼轨迹方法研究

简要地介绍了可变径稳定器的结构及工作原理,在对带有可变经稳定器的钻具组合进行力学分析的基础上,着重论述了控制井眼轨迹的方法,该工具的解决我国大位移井,特别是滩海油气勘探,提高钻井机械钻速,降低钻井成本提供了一条有效的途径。     

带可控偏心稳定器的下部钻具组合力学特性计算分析

大位移井井眼轨迹的自动控制十分重要,为此国内外都在研究各种井下自动可控的导向工具,可控偏心稳定器就是其中之一。在国内有关理论的基础上,对带可控偏心稳定器的下部钻具组合的力学特性进行了研究。结果表明,当偏心稳定器伸缩块的伸出量随意可控时,钻头上的造斜力随偏心距的增加而增加,随偏心稳定器安装位置的上移而减小,方位力则相反。造斜力随偏心方位角的变化规律近似为半正弦函数,而方位力的变化规律则近似为正弦函数。     

井下闭环可变径稳定器本体有限元分析

采用高级计算机辅助设计 (CAD)软件UG ,建立了便于计算的本体三维实体模型 ,通过MSC/NASTRAN有限元计算程序 ,对新型井下闭环可变径稳定器本体进行了强度计算 ,通过有限元分析对本体结构的合理性进行了验证 ,根据有限元计算的结果 ,在各种载荷组合作用工况下 ,可变径稳定器本体的最大应力为 5 6 38MPa时 ,小于许用应力 ,满足强度要求 ,并且有一定的强度储备。可变径稳定器本体的薄弱环节主要集中在槽底两端与筒体连接部位 ,有必要进行局部工艺处理。有限元分析结果为进一步改进可变径稳定器的结构设计提供了理论依据     

KJW—310型钻井可控变径稳定器

KJW—310型钻井可控变径稳定器通过井口投球、开泵憋压,产生压降,驱使钢球带动整个活塞向前运动,同时活塞上的螺旋斜形槽驱动柱销,推动外壳中的伸缩棱块伸缩,实现在不起下钻情况下扩径和缩径,从而改变底部钻具组合。该型变径稳定器具有整体直棱伸缩、液力驱动、机械锁定、结构简单、操作方便和适用性强等特点。使用这种变径稳定器能减少起下钻次数,缩短钻井周期,还能提高井眼轨迹的控制精度,增加剖面符合率,减少井下事故的发生。     

ˮ����б���ߵ��о���Ӧ��

井斜控制一直是受钻井界长期关注的问题，为了防止井斜，钻井工作者对防斜工具和工艺做了大量的研究工作，研制出了一些与工艺相配套的防斜钻具组合和井下防斜工具。在实际应用中，防斜除了采用常规的防斜钻具组合外，就是使用井下防斜工具，如偏重钻铤、偏心防斜接头等，而这些防斜方法都不同程度地以降低机械钻速或增加钻具的磨损为代价的。但利用钻井液定向射流来控制井斜方面的研究几乎未见报道。在钻井过程中，钻井液定向射流在井底形成不对称流场，这将有利于净化井底，提高机械钻速，改善钻井经济技术指标。文中提出了利用钻井液定向射流来防止井斜的新型井下工具———流场变向器，对它的防斜机理和结构作了简要介绍，现场应用结果证明该工具具有良好的防斜、稳斜和稳方位性能，提高了机械钻速，获得了明显的技术和经济效益。     

井下增压装置提高钻速机理与适用性

利用井 下增压装置产生高压射流辅助钻头机械破岩是提高机械钻速的有效手段之一,现有井下增压装置可分为利用钻井液水力能量和钻柱振动能量2种增压方式。针对不同地层对井下增压装置输出压力要求和不同增压方式适用井深条件等问题,通过数值模拟和现场试验分析等手段,研究了地层岩石力学参数对增压射流破岩的压力要求,探讨了2种井下增压方式的适用条件。结果表明,在地层岩石的摩擦角为20°~50°、内聚力小于60 MPa、当井下增压装置输出射流压力达到100 MPa以上、喷距不超过10倍当量喷嘴直径时,增压射流具备直接破岩能力。钻柱减振增压集钻柱减振和井底钻井液增压为一体设计新思路,装 置活动部件少,受井深、钻井液性能参数等影响小,井下最长工作时间已达230 h以上,比利用钻井液水力能量的增压方式具有更宽的适用范围。     

可更换钻头套管钻井工具及工艺研究

采用常规钻机、利用转盘驱动的简易套管钻井技术由于受钻头寿命的限制，只能用于一只钻头钻至设计井深的情况，为此，研制开发了转盘驱动的可更换钻头套管钻井系统。该系统由起下工具、井下锁定工具串及坐底套管3部分组成。进行套管钻进时，井下锁定工具串锁定在坐底套管上，需更换钻头或井下锁定工具串时，往套管内部下入起下工具并解锁锁定装置，起出井下锁定工具串，更换完毕后，再将井下锁定工具串从套管内送入井底，锁定在套管柱末端的坐底套管上，起下过程中可保持钻井液的循环和钻柱的转动。该系统在吉林油田2口井上进行了试验，井下锁定工具串的下入成功率达到100％，并实现了套管正常钻进，但由于打捞矛无法进入到井下锁定工具串的打捞孔中，致使2口井都没有正常起出井下锁定工具串。详细介绍了可更换钻头套管钻井系统的组成、原理、施工工艺及现场试验情况。     

钻井双壁钻具研制与应用

为解决在充气钻井液欠平衡压力钻井时，使用常规井下动力钻具和随钻测量仪器进行井眼轨迹控制中遇到的技术难题，研制了双壁钻具。详细介绍了合理解决双壁钻具高压钻井液流道直径、气道直径和钻具强度等问题的方法，根据具体情况制定了特定的扣型，确定了双壁钻具的具体参数。现场试验表明，使用充气钻井液进行欠平衡钻井时，应用双壁钻具可使井下动力钻具和随钻仪器的性能不受影响，能进行正常的井眼轨迹控制。