柔性钟摆钻具纠斜的理论分析

在控制井斜技术中,钻头侧向力是衡量控制井斜效果的关键参数。本文利用纵横弯曲理论对柔性钟摆钻具和钟摆钻具的钻头侧向力进行计算,从理论上说明柔性钟摆钻具比钟摆钻具有更好的纠斜效果。     

柔性钟摆钻具纠斜的理论分析

在控制井斜技术中，钻头侧向力是衡量控制井斜效果的关键参数。本文利用纵横弯曲理论对柔性钟摆钻具和钟摆钻具的钻头侧向力进行计算，从理论上说明柔性钟摆钻具比钟摆钻具有更好的纠斜效果。     

柔性钟摆钻具组合的应用

在易斜地层钻进时，带扶正器的防斜钻具组合的防科效果往往不甚理想。通过不断的实践和摸索，发现柔性钟摆钻具组合可取得比较满意的效果。其特点是钟摆力强、防斜降斜效果好，而且可在常压下钻进，既保证了井身质量又提高了机械钻速。文中对其防斜、纠斜机理及应用概况作了简短的分析，并提出几点结论和建议。     

双扶正器钟摆钻具组合的优化设计

为了提高钟摆钻具的防斜侧向力,本文应用纵横弯曲连续梁理论,研究在井斜角很小的垂直井中,对双扶正器的钟摆钻具组合如何使用优化方法合理选择钻具参数。采用“对分法”和“伸缩保差法”作为搜索方法,得出防斜侧向力最大的并随着钻压增加而增大的“双扶正器柔性钻具组合”(即两扶正器之间为柔性钻杆)。又对“双扶正器刚性钻具组合”(即两扶正器之间用刚度较大的钻铤)进行优化设计,从而取得了对不同造斜地层打钻时进行参数优选的规律性。优化设计后具有双扶正器的柔性和刚性钟摆钻具可较光钻铤钻具的防斜侧向力有显著的提高(可提高40～60%)。     

解决钟摆钻具在大钻压下增斜问题的新思路

通过对钻头处受力情况的深入分析，否定了以前在分析底部钻具组合时，将钻头处的边界条件看作铰支（即弯矩为零）的一惯做法，提出了应先将这里看作是固支（即转角为零），只有当弯矩达到一定的值时，才能出现转角的新观点，并给出了计算变矩最大值的计算公式，同时利用文中的结论，对在倾斜井眼中钟摆钻具在加大钻压时会出现增斜现象给出了合理的解释，并针对其产生的原因提出相应的对策。     

大倾角地层防斜打直技术

从井斜的原因入手,分析了6种主要井斜控制技术的防斜、纠斜机理及特点;重点介绍了胜利区块大倾角地层防斜技术的研究与应用情况。     

柔性防斜纠斜钻具组合在勃参1井中的应用

介绍了柔性防斜纠斜钻具组合的防斜纠斜机理，给出了其力学模型并进行了分析，提出了其防斜纠斜钻进技术措施。在勃参一井的应用表明，该钻具组合能有效地控制井斜的增加并具有降斜的作用且能提高机械钻速，为大倾角硬地层易斜区快速防斜纠斜钻进提供了一种新的钻具组合类型。     

反钟摆防斜钻井技术的研究与应用

玉门油田部分构造属山前构造带，地质构造十分复杂，特别是逆掩推覆体地层，钻井过程中井斜非常难以控制，采取轻压吊打则严重影响机械钻速。结合现场钻探实际情况，经过近几年的攻关研究，试验应用反钟摆钻井技术并取得了较好的效果，不仅有效控制了井斜，同时还大幅度地提高了平均机械钻速，为下步加快逆掩推覆体地层钻井速度、缩短钻井周期、降低钻井成本提供了很好的借鉴。     

偏重钻具防斜机理分析及应用

介绍了胜利油田胜北断裂带和坨胜永断裂带两个地层倾角为３０°～５０°区块上的钻井情况,分析了偏重钻具的结构及防斜、纠斜原理。５口井的现场应用表明,该偏重钻具能有效地解决大倾角地层钻井中易发生井斜的问题,值得推广应用。     

钟摆钻具在苏里格区块钻井中的应用

苏里格区块上部白垩系地层倾角大、渗透性强、可钻性极好,对钻井参数非常敏感,因此上部地层500～800m井段钻井存在井斜难题,严重影响钻井井身质量和钻井速度。在常用防斜钻井技术上,结合苏里格区块低成本开发实际,优选出钟摆防斜钻具,通过稳定器安放高度和钻井参数设计,形成了该区块钟摆钻具防斜打快钻井技术,并在钻井中大量推广应用,取得了较好的效果。     

井底钻具组合受力分析方法研究与应用

石油钻井行业标准SY/T5172《直井井眼轨迹控制技术规范》推荐采用微分方程法对井底钻具组合进行受力分析.详细介绍了微分方程的建立过程、方程的解与井底钻具组合间的关系、采用该方法的实际计算步骤,并通过实际应用验证了该方法的可行性.     

钟摆钻具带偏轴钻具组合防斜技术试验研究

川渝东部沙坪场高陡构造上部地层倾角一般在50°以上,最高达85°,钻井中易塌、易漏、易斜,钻压是平缓地层的30%～50%,由于钻压受到限制,严重影响了钻井速度的提高。钟摆钻具带偏轴钻具组合在相同井斜控制的情况下,钻压可提高30%～50%,该组合应用于天东85等井,取得了较好的经济技术效益,平均机械钻速提高1倍以上。     

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。     

新型钟摆钻具组合防斜打快技术及在风城011井的应用

新疆油田准噶尔盆地西北缘地区二叠系的下乌尔禾组和夏子街组地层倾角大,最高可达60°,易井斜,地层可钻性较差。在该地区风城011井的上述2组地层,应用了带水力加压器、直螺杆和PDC钻头的新型钟摆钻具组合防斜快钻技术,该技术具有适应地层倾角范围大、防斜效果好、机械钻速和行程钻速高、钻井周期短、井下钻柱事故风险低、钻井成本低等优点。应用结果表明,与邻井乌351的同层段采用常规钟摆钻具技术相比,机械钻速提高1．90倍,行程钻速提高2．05倍,进尺工作时间减少628．85h,缩短钻井周期26．2d,节约直接成本近百万元,井身质量也得到提高,取得了显著的技术经济效益。     

卫338井纠斜打快技术

卫338井位于邢庄断层与马寨断层所夹的二台阶内,断层异常发育,构造极其复杂,且上下地层倾角变化较大,邢庄断层下降盘地层较为平缓,而钻过邢庄断层,进入上升盘地层变陡,从S3段开始地层倾角变化到30°以上,且小断层发育,同时S3中发育有厚度达280m的盐层段。在钻井过程中,应用偏轴钻具、柔性钟摆、单弯+MWD等方法进行纠斜,利用PDC钻头提高钻速。     

防斜纠斜技术在邑深1井的应用

受地质因素的影响,同样的钻具组合、相同的钻井参数在不同地区应用,防斜纠斜效果存在较大差异。针对不同区块地质特征,综合运用现有井斜控制理论,以达到单井防斜打快、降本增效的目的。邑深1井为中国石化重点预探直井,钻井过程中先后使用了常规钟摆钻具防斜技术、直螺杆复合钻进防斜技术、弯螺杆配合欠尺寸扶正器防斜技术、单弯双稳钻具防斜技术,配合使用电子多点测斜技术、机械式随钻测斜仪测斜技术及MWD测斜技术,较好地实现了对井身轨迹的控制。对各种防斜纠斜技术的应用情况及各种防斜纠斜技术原理进行了对比分析,提出该区块防斜打快、降本增效的各个开次的钻具组合,对大邑地区同类型井提供了一定的借鉴。     

以井斜趋势角为指标优化防斜钻具设计

应用钻头与地层相互作用模型，综合考虑钻头和地层各向异性、钻头侧向力及钻头转角对井斜的影响，提出了“井斜趋势角”概念。针对各向同性地层，推导了“井斜趋势角”计算公式。分析表明：进行防斜钻具设计、优选钻井参数时，综合考虑侧向力、钻头转角及钻头各向异性等因素对井斜的影响是十分必要的；与“钻头侧向力最大”或“钻头转角最小”等单一指标相比，“井斜趋势角”指标考虑因素更全面、设计(或评价)结果更可靠。     

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。     

小位移直井钻井综合防斜纠斜技术

由于小位移直井允许水平位移小、且部分井有方位限制，因此钻井难度很大，采用常规的防斜纠斜技术难以满足油田勘探开发的需要。本文介绍了一套小位移直井钻井综合防斜纠科技术，重点是地层自然造斜规律的利用、螺旋钻铤、PDC钻头、偏心接头防斜技术，以及定向纠斜技术。     

φ216mm井眼用φ197mm螺旋钻铤钟摆钻具防斜效果好

随着井网的加密,对调整井井底水平位移提出了越来越严格的要求,如某些井设计井深2 500 m,要求井底水平位移不能超过20m;有些井还规定了扇形靶区,所以防斜打直技术日益成为提高钻井速度和井身质量的主要矛盾。针对这种情况,中原油田钻井一公司采用φ216 mm钻头+φ197 mm螺旋钻铤×2