大位移井轨道设计中关键参数的确定

造斜点深度和稳斜角大小是大位移井轨道设计中两个关键参数。从大位移井圆弧轨道设计出发，对钻柱的摩阻、摩扭随造斜点深度和稳斜角大小的变化规律进行了分析。研究发现，在大位移井中，稳斜井段摩阻在总摩阻中占主要部分，但当弯曲井段钻柱受压时，将导致总滑动摩阻增加。从降低滑动摩阻角度出发．以防止弯曲段钻柱受压为依据．提出了稳斜角的确定方法。     

高效降摩减扭工具的研制及现场试验

针对冀东油田大斜度井、大位移井在钻井过程中存在的摩阻扭矩大和套管易磨损等问题,在分析国内外降摩减扭工具优缺点的基础上,设计了一种由分体式结构的橡胶外套、低阻耐磨陶瓷涂层轴套和主轴组成的高效降摩减扭工具。基于三维井眼中钻柱受力分析计算模型,结合常用钻杆抗拉强度、抗扭强度和顶驱钻机最大连续工作扭矩,确定了工具主轴的抗拉、抗扭技术参数;并根据井眼轨迹、钻机设备的施工能力和现场施工情况,确定高效降摩减扭工具的安装位置及数量。室内测试结果表明,工具主轴抗拉强度、抗扭强度满足现场钻井安全要求。高效降摩减扭工具在冀东油田5口水平位移均超过2 000.00 m的大斜度井进行了现场试验,结果表明,钻进时的扭矩平均降低15%以上,并减少了钻具对套管的磨损,取得了良好的应用效果。高效降摩减扭工具为降低大斜度井、大位移井钻井中的扭矩及保护套管提供了一种新的技术手段。      

伊拉克鲁迈拉油田S形定向井降摩减扭技术

鲁迈拉油田S形定向井钻井过程中摩阻扭矩大,部分井出现扭矩超出顶驱扭矩额定上限的问题,严重影响了钻井速度,导致钻井周期延长、钻井成本增加。为此,从井眼轨道优化、试验应用旋转导向系统和水力振荡器、优选钻井液润滑剂等方面开展了降摩减扭技术研究,形成了适合鲁迈拉油田S形定向井钻井需求的降摩减扭技术:采用S形井眼轨道,最优井眼曲率为（2.85°~3.00°）/30m,最大井斜角为30°;优选应用加量均为3%的液体润滑剂RH3和固体润滑剂超细膨化石墨;水平位移大于500.00 m或定向施工须进入Mishrif层的定向井应用旋转导向系统,其余定向井应用水力振荡器,以提高机械钻速,降低扭矩。该降阻减扭技术在鲁迈拉油田13口S形定向井进行了应用,扭矩降低30%以上,机械钻速提高37.7%,较好地解决了该油田S形定向井钻井摩阻扭矩大的问题。      

侧位抛物线大位移井轨道设计

优选井眼轨道是大位移井获得成功的关键之一。由于大位移井轨道的自身特点，进行轨道设计时，不仅要考虑摩阻和摩扭的大小，而且要考虑套管磨损和井眼长度以及施工的难易程度。提出了一种新的大位移井轨道即侧位抛物线轨道及其设计方法。计算分析表明侧位抛物线大位移井轨道井眼长度、摩阻和摩扭均小于同条件下的二次抛物线和悬链线轨道，而且不需要圆弧过渡段，给设计和施工带来了方便，因此，侧位抛物线轨道要优于二次抛物线和悬链线轨道。与圆弧形轨道相比，侧位抛物线轨道的旋转钻进摩扭稍大，但其起钻摩阻和滑动钻进摩阻均小于圆弧形轨道，而且井眼长度比圆弧形轨道小得多；因此，侧位抛物线优于圆弧形轨道。除给出侧位抛物线大位移井轨道设计全部计算公式外，还给出了计算实例，对现场设计施工具有一定的指导意义。     

一种新的大位移井轨道设计方法

摩阻和摩扭是限制大位移井水平位移的关键问题,优选造斜段曲线可以减小摩阻和摩扭。研究了造斜段曲线的优选问题。提出了一种新的大位移井轨道,即侧位悬链线轨道及其设计方法。计算分析表明:与圆弧、抛物线和悬链线轨道相比,侧位悬链线轨道井眼长度最短,摩阻、摩扭最小,而且不需要圆弧过渡段,给设计和施工带来了方便。文中不仅给出全部计算公式,而且给出计算实例.对现场设计施工具有一定的指导意义。     

大庆油田致密油平台三维水平井钻柱摩阻分析

平台水平井是大庆油田致密油开发的主要形式,平台布井的方式导致部分水平井轨道出现三维井段。钻井施工中三维水平井较二维水平井钻柱摩阻更大,限制着水平井的延伸极限。在软杆理论模型的基础上,通过分析三维井段钻柱与井壁的接触形式,给出钻柱挫动的计算模型,采用Landmark软件模拟与实际施工情况相结合的方法进行了验证。模拟结果表明,三维井段钻柱与井壁的接触面积大于二维井段,扭方位时的井斜角大小与钻柱摩阻正相关,三维水平井整体摩阻系数达到0.4以上。钻井设计和施工过程中应根据三维井段钻柱摩阻规律,优化设计水平井轨道和井身结构、合理分配钻具组合中加重钻杆位置、提高钻井液润滑性、采用降摩减阻工具等方式降低钻柱摩阻,提高平台水平井的延伸长度,以保证致密油平台的高效开发。     

径向振动对旋转钻柱摩阻扭矩的影响

大位移井已被广泛应用于非常规油气资源的勘探开发当中，但在大位移井大斜度稳斜段钻进过程中，如果扭矩过大易造成钻柱失效，而目前关于水平段径向振动对于旋转钻柱摩阻扭矩影响规律的研究则较少，并且多集中于产生径向振动工具研制和摩擦系数测量等方面。为此，在分析径向振动对于旋转钻柱摩阻扭矩影响原理的基础上，设计了不同型号截面外形为椭圆形的钻杆减磨接头模型；采用自行研制的减摩降扭工具性能试验装置，对不同钻速、转速条件下安装有不同钻杆接头模型的水平旋转钻柱进行扭矩测试；进而探究了径向振动对钻柱摩阻扭矩的影响规律。研究结果表明：①随钻杆接头椭圆截面长短轴半径比的增大，扭矩均值和扭矩波动最大幅值均先减小后增大，长短轴半径比为1.065时，扭矩的均值和最大幅值均明显降低，可以起到减摩降扭的作用；②减小钻速和转速，可以降低扭矩均值；③转速超过45 r/min后，扭矩最大幅值随转速的增加变化不大；④扭矩波动基频与转速呈近似线性关系，与钻速和长短轴半径比无关。结论认为，该研究成果可以为大位移井水平井钻柱接头设计与应用提供帮助。     

大位移井减扭阻工具的研制

井下的摩阻和扭矩是大位移井设计和施工的两个关键因素,文章针对古巴大位移井的现状,研制了机械式减扭阻工具来减低摩阻和扭矩,提高钻具的使用寿命,提高大位移井的施工质量,完善大位移井钻井工艺技术。详细介绍了机械式减扭阻工具的结构和室内Landmark软件对工具性能的模拟,通过大量的试验数据表明机械式减扭阻工具的使用可以有效地降低钻具的扭矩和摩阻,对钻具受力有着良好的改善功能。     

二维井眼轨迹摩阻扭矩的影响因素分析

结合典型案例,应用二维轨迹摩阻扭矩算法分析了井身剖面、造斜段造斜率、方位突变等因素对
摩阻扭矩的影响,建立适合水平位移小于１４００ｍ定向井的“直－增－稳－微降”三段制剖面几何模型及其约
束方程,提出了降低摩阻扭矩的井眼轨迹控制要点。研究认为,造斜段造斜率过高会导致摩阻扭矩过大;降斜
段降斜率增大、降斜段位置提前,均会造成后期钻进扭矩急剧上升;上部井段方位突变形成“拐点”会造成钻
进摩阻扭矩过大;采用“直－增－稳－微降”剖面,控制增斜段增斜率≤２．５°／３０ｍ、降斜段降斜率≤１．５°／３０
ｍ、上部井段无“拐点”,摩阻扭矩可控制在安全作业范围。     

三维长水平段钻井中的钻柱摩阻扭矩分析

根据固平24-23井现场实际,通过数据分析和模拟计算钻柱的摩阻扭矩,得出钻柱的摩阻和扭矩随井斜角的增大、水平段长度的增加,钻柱与井壁(套管)的接触面积增大而增大。并提出了降低摩阻,实现三维水平井长水平段的施工措施。     

摩擦系数与摩阻系数及其控制方法探讨

大位移井井下管柱的摩阻和扭矩一直是限制大位移井延伸的主要因素。"摩擦系数"和"摩阻系数"是两个不同的概念,这两个概念对大位移井钻进和下套管时的摩阻计算至关重要。摩擦系数,在大位移井中,是指管柱下入过程中与井下已有套管的内壁或者与裸眼地层之间接触,钻井液作为界面产生的一个系数,分为动摩擦系数和静摩擦系数两种;摩阻系数则是一个综合性系数,它包含摩擦系数以及所有如"键槽"、"缩径"等附加阻力引起的等效摩擦系数。在计算摩阻时应该采用摩阻系数而非摩擦系数,而摩阻系数受井眼状况等因素的影响在管柱不同位置都不同,难以准确确定。阐述了目前大位移井摩阻系数的确定方法,以及钻进和下套管过程中常用的降摩手段。文章的探讨结果对大位移井的设计和施工有一定的指导意义。     

冀东油田高效降摩减扭工具现场试验成功

<正>2015年5月,冀东南堡油田13-1155大位移井顺利完钻,标志着冀东油田钻采工艺研究院自主研制的高效降摩减扭工具在现场试验中取得成功。近年来,随着冀东油田大位移井的逐年增多,高摩阻、大扭矩已经成为制约大位移井井眼延伸的技术瓶颈。为此,冀东油田钻采工艺研究院通过对比分析国内、外降摩减扭工具的优缺点,结合影响油田大位移井钻井施工过程中摩阻扭矩大     

大位移井轨道设计方法综述及曲线优选

井眼轨道设计是大位移井的关键技术之一。在总结前人工作的基础上．推导出了圆弧、摆线、悬链线、修正悬链线、拟悬链线、侧位悬链线、抛物线的统一计算公式。对于相同的目标点，计算出了这些曲线的井眼长度、最大造斜率、造斜段长度、下钻摩阻、起钻摩阻、滑动钻进摩阻和旋转钻进摩扭，通过赋给这些项不同的权值，然后用权值乘以各项的值与最小值的比值，最后累加，比较累加后值的大小，即可优选出最佳井眼曲线。     

定向井中的摩阻与扭矩解析计算分析

在定向井中 ,选择最佳的井眼轨迹设计、计算旋转钻进的摩擦扭矩受到了人们的关注。对于摩阻和扭矩的计算 ,有些方程都是以滑动摩擦产生的摩阻和扭矩为假设 ,取管柱微元段作为增量方程计算 ,可能存在一定的欠妥。本文是以三种弯曲井段导出的微分方程为基础 ,对假设的井斜角θ和方位角α没有同时变化的理论公式和近似公式以代数方程导出 ,将其增量方程变为微分方程。其优点是在轨迹上下端点中 ,用变量值 (井斜角 ,方位角 )通过代数式和应用程序来计算摩阻与扭矩 ,发现与增量方程迭代而得出的结果是一致的。该方法对井眼轨迹的设计和应用都具有实用价值 ,可供国内研究者参考     

大位移井摩阻扭矩监测方法

对于井下摩阻扭矩的监测和控制是事关大位移井钻井成败的关键,但目前对摩阻扭矩的分析还停留在预测阶段,而随钻过程中对其的实时监测和分析尚不成熟。为此,在摩阻扭矩预测分析的基础上,开展了摩阻扭矩的实时监测方法研究:钻进过程中,连续记录接立柱时上提钻具、下放钻具和旋转提离井底时的大钩载荷,记录不同井深条件下复合钻进扭矩值和旋转提离井底扭矩值;将所记录的值标注于摩阻扭矩监测图版上,形成实时监测数据与理论计算数据的对比曲线,并将其用于评价井眼清洗程度、井眼缩径、垮塌等井下情况,及时地掌握钻井液性能变化、井眼轨迹光滑度、减摩降扭工具的使用情况。桩129-1HF井现场监测试验结果表明,在摩阻扭矩较大的井段及时采取循环钻井液、短起下钻、调整钻井液性能、增加润滑剂含量、优化钻具组合等措施,控制摩阻扭矩效果良好,保证了该井安全顺利完钻。结论认为,所建立的摩阻扭矩实时监测方法可为大位移井安全优质高效钻进提供有力的技术支撑。     

深层页岩气水平井钻柱动态摩阻扭矩分析

为了研究钻柱接触和钻柱振动对动态摩阻扭矩的影响，建立了实钻井眼轨迹的三维全井钻柱系统动力学数值仿真模型，针对深层页岩气水平井摩阻扭矩大的问题，分析钻进过程钻柱系统摩阻扭矩、应力分布及振动情况。研究结果表明：钻柱所受平均摩阻扭矩在增斜段处激增达到极大值，而进入水平段后，摩阻扭矩急剧减小，最后趋于稳定；水平段的平均摩阻扭矩略大于调整段，且摩阻扭矩的数值分布趋势与接触力、钻柱所受应力的分布趋势相同；钻柱所受的摩阻扭矩除了增斜段是连续分布的以外，水平段和调整段都是间歇性分布，但水平段比调整段分布更密集，同时钻柱接触力在水平段和增斜段都为低边接触；每当钻柱因井斜角、方位角变化而弯曲时，其所受应力、接触力和摩阻扭矩都会明显增加，且增加快慢与钻柱的弯曲程度呈正相关。所得结论可为深层页岩气水平井钻井参数优选及提速方案制定提供理论依据。     

鲁迈拉S 型定向井降摩减扭技术

为降低鲁迈拉S 型定向井摩阻扭矩,针对鲁迈拉地质特点和钻井难点,建立了井眼轨道曲线计算模型,并开展了三项提速技术试验。从而确定了轨道剖面为五段制,最优井眼曲率为2.85~3（°）/30 m、最大井斜角为30°。对于水平位移大于500 m 或Mishrif 层定向钻进的S 型定向井采用旋转导向系统钻进可缩短钻井周期3 d 以上,而其余的井则推荐采用常规定向+ 水力震荡器组合方式,可提高机械钻速35% 以上,缩短钻井周期1 d 以上。通过3 种液体润滑剂和超细石墨固体润滑剂的优选复配与应用,裸眼内摩阻因数由0.52 降至0.35,套管内摩阻因数由0.35 降至0.28。通过上述技术的综合研究与应用,鲁迈拉S 型定向井实际顶驱扭矩降低30% 以上,尤其是随着井深和水平位移的不断增加,部分井扭矩降低近150%,机械钻速提高37.73%。     

南海东部惠州油田大位移井减摩减阻技术浅析

大位移井具有水平段长、井斜角大及裸眼稳斜段长的特点,钻井过程中井下钻柱承受的摩阻扭矩远高于常规的直井和定向井.因此,钻井过程中控制摩阻、扭矩在合理的范围是成功地钻成大位移井的关键点.分析了南海东部惠州油田大位移井钻完井作业中的减摩减阻技术在现场的应用效果,结果表明该减摩减阻技术能显著降低大位移井钻完井过程中的摩阻与扭矩...     

钻进扭矩与摩阻分析及减扭措施

详细分析了大斜度定向井和水平井钻进过程中摩阻和扭矩较大的原因,并从井眼轨迹优化、钻具组合优化设计、钻井液设计、减扭工具的研制与应用四方面给出了减扭措施,在大港油田张巨河地区、港东地区的应用表明,该减扭措施能提高有效破岩扭矩,加快钻进速度。     

塔中862H超深水平井摩阻扭矩分析

钻成1 500 m水平段的超深井,是开发塔中上奥陶统良里塔格组灰岩油气的关键钻井技术,针对斜深超过8 000 m塔中862H井起下钻、旋转钻井中各井段摩阻扭矩变化的特点,在水平井段优化钻具组合使用水力振荡器,使钻柱在复合钻进、滑动钻进作业中大幅降低扭矩与摩阻。通过对此井长直段、增斜段、水平井段的摩阻扭矩进行数据分析研究,找出了此类超深水平井的各井段摩阻扭矩变化规律,并提出产生附加扭矩的钻柱临界钻压的计算方法,该研究成果对国内超深水平井大规模实施具有指导性意义。