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考虑侧钻水平井率径大、环空间隙小等特征,建立下部钻具力学分析和钻具造斜率计算方法,通过垫块厚度、安放位置以及井眼曲率对螺杆钻具造斜率的影响规律分析,设计了侧钻水平井造斜钻具组合。经大庆油田２口侧钻水平井应用表明,设计的螺杆钻具造斜率与实钻造斜率十分吻合,不仅满足了井眼轨道控制需要,还应用垫块取代了稳定器,为侧钻水平井设计造斜率高、井眼环空间隙大的动力钻具提供了一种新途径。     

下部钻具刚度与井眼相容性分析

本文讨论了水平井钻井作业中螺杆钻具与井眼的相容性问题和带稳定器旋转钻下部钻具组合与井眼相容性问题，并在文章最后给出了五条结论。     

φ177.8 mm套管内大角度单弯螺杆下入阻力分析

钻中短半径水平井,在采用弯角较大的单弯螺杆钻具以满足高造斜率的需要时,由于套管内径较小,螺杆钻具钻头处位移比较大,螺杆钻具能否顺利通过直井段是钻中短半径水平井面临的一个重要问题。研究大角度螺杆钻具通过直井段时的力学特性对于合理选取螺杆钻具组合具有重要意义。文章采用有限元方法,以φ177.8 mm(7英寸)套管内单弯螺杆钻具为例,分析了单弯螺杆通过直井段时的应力分布规律及不同弯角大小对单弯螺杆通过直井段的影响。     

考虑钻头与地层相互作用的侧钻水平井轨迹预测方法

在侧钻水平井钻井过程中，由于造斜率高，从造斜点到半点之间的井段长度有限，给侧钻井的井眼轨迹控制带来较大的挑战。考虑钻头与地层之间相互作用、钻头切削各向异性以及钻头侧向力等因素的影响，建立了侧钻水平井造斜井段采用弯外壳螺杆钻具滑动钻进时的轨迹预测模型，并用现场实钻数据对理论模型进行了验证，为侧钻水平井井眼轨迹预测及井眼轨迹控制提供了一种行之有效的方法。     

φ139.7套管内侧钻水平井弯螺杆钻具通过能力分析

考虑φ139．7套管内侧钻水平井环空间隙小，基率大等因素，应用间隙元法对下部钻具组合进行非线性静力学分析，求得钻具的变形，应力，摩阻力的接触力，结合φ139．7套管内弯螺杆钻具的提放试验结果，建立了弯螺杆钻具组合通过能力的判定条件和计算公式，并在大庆油田侧钻水平井中得到应用和验证。     

侧钻水平井井眼轨迹控制技术

井眼轨迹控制是侧盐水平井钻井施工的关键技术，是决定侧盐水平井钻井成败、钻井费用及生产能力的重要因素。与常规水平井相比，侧盐水平井由于井眼曲率大、钻具刚度低、中靶要求高，因此要求井眼轨迹控制不仅要有较高的控制精度和预测准确度，还应对油层垂深误差、工具造斜率误差、井底参数预测误差具有较强的适应能力。本文介绍了φ139．7mm套管开窗侧钻水平井井眼轨迹设计、钻具组合设计与井眼轨迹控制施工工艺，包括初始造斜侧钻、井眼轨迹测量、井眼轨迹控制软件及造斜段、水平段轨迹控制方案。     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。     

侧钻水平井钻柱动力学几个关键问题研究

通过对实际钻井经验总结和钻柱动力学研究现状分析,认为反转运动是钻柱疲劳失效的一个主要原因,侧钻水平井钻柱的反转运动尤其需要进一步研究.钻柱的接触摩擦影响到井身剖面、钻柱及下部钻具组合的优化设计.目前对钻柱动态摩阻和大变形后摩阻问题研究不足,井眼中固体、流体耦合关联,钻井液阻尼对钻柱动态影响不能忽略,钻柱内钻井液可处理为附加质量,但外部钻井液则应考虑为阻尼.为了实现依据钻柱动力学的井眼轨迹控制,应特别重视钻柱振动特性与钻头受力状况的相互影响.     

5LZ95×7.0同体双弯螺杆钻具研制

侧钻中短半径水平井钻井技术是国家"九五"期间的攻关研究项目。螺杆钻具是其中的一项关键技术,其主要目的是研制满足侧钻中短半径水平井需要的小尺寸高造斜率的弯外壳螺杆钻具。文中从双弯与单弯螺杆钻具的结构等效关系等多方面进行了探讨,根据油田需要设计和制造了5LZ95×7.0同体双弯螺杆钻具,在油田得到了现场验证,受到了使用单位的好评,为我国水平井钻井技术增添了一种新型实用工具。     

弯外壳螺杆钻具窗口通过能力有限元分析

大弯角螺杆钻具组合能否通过开窗侧钻窗口是决定工程顺利作业的关键因素。基于此,开展了弯外壳螺杆钻具窗口通过能力有限元分析。根据SY-4试验井相关参数,考虑下部螺杆钻具刚度、马达弯角、斜向器角度、重力和扶正器等参数的影响,建立了螺杆钻具动态下入套管开窗段力学模型,利用有限元法进行模拟计算。计算结果表明:螺杆钻具强度、接触力和摩阻力均满足要求,结果与SY-4试验井非常接近。研究结果对侧钻水平井套管开窗后螺杆钻具下入通过能力分析具有理论指导作用。