地面可调螺杆钻具的研制

在定向井、大斜度井、水平井等特殊工艺井中,为优化井身质量,不同井段的造斜率可能会不同。而常规的弯螺杆钻具的弯角是固定的,为减少弯螺杆钻具的配备数量,设计了一种可分级调整弯度的螺杆钻具。该螺杆钻具的调弯机构由中间接头、调节花键套和弯母扣下壳体组成,可使一根钻具能得到0°-3°内13个不同的弯度。设计了一种适合地面可调螺杆钻具的球型万向轴,该万向轴采用分体式球型万向摆动的万向节和全密封式结构,克服了花瓣式万向轴的缺点,延长了螺杆钻具的使用寿命。     

绥中36-1油田调整井开窗侧钻高造斜率钻具研制及应用

绥中36-1油田地层疏松、造斜困难,常规螺杆钻具弯点距较大,钻头偏移量大,钻具组合通过套管和窗口较困难,难以完成高造斜率套管开窗侧钻作业。通过低弯点距设计、本体扶正器采用三瓣不等宽扶正带设计且低边瓣采用加宽处理,以及中低转速、高输出扭矩、等壁厚定子设计,研制了高造斜率螺杆钻具,基于电磁波的近钻头测斜信号跨传原理研制了近钻头测斜工具。所研制的高造斜率螺杆钻具和近钻头测斜工具在JJSY-4试验井取得良好测试效果,并在绥中36-1油田调整井AXX井取得成功应用,可对解决老油田低效井的开发难题提供参考。     

双弯螺杆降斜时的钻柱强度分析

在浅层水平井钻进过程中,由于油层浅,造斜段相对较短,如果实钻轨迹偏差较大,就没有了纠正的余地。因此在实际的设计或施工中,若造斜率过大,需短程反向安放双弯螺杆钻具降低造斜率。文中以固体力学有限元理论为基础,建立了弯曲井眼中,反向安装双弯螺杆钻具的有限元力学模型,用此模型分析了下部钻具组合的应力场,并对反向安装的双弯螺杆钻具组合的强度进行了评价。现场应用表明,该分析方法的结论是合理的,能够用来指导现场。     

高造斜率螺杆钻具提速技术研究与应用

针对定向井施工过程中,滑动钻进机械钻速慢、滑动进尺比例高的问题,提出了一种调整螺杆钻具弯点位置的高造斜率短弯螺杆设计思路,以降低滑动钻进比例,提高机械钻速。基于平衡趋势角法评价分析了短弯螺杆钻具的造斜能力,依据分析结果确定了短弯螺杆钻具关键结构参数,将弯点距转子输入接头端面缩短了300-400 mm,实现了短弯螺杆钻具高造斜率与结构参数设计的有机统一。涪陵页岩气田现场应用结果表明,该螺杆钻具可有效提高滑动钻进造斜率37.14以上,降低定向过程中滑动进尺比例69.61%以上,提高机械钻速37.81%。     

带扶正器弯螺杆钻具的造斜率计算及应用

介绍了单扶正器钻具组合力学模型和弯壳体螺杆钻具的理论造斜率计算方法.综合分析了带扶正器弯螺杆钻具组合的造斜率影响因素及控制井眼轨迹的方法.该方法成功应用于2根试验螺杆的设计,对现场技术服务也有指导意义.     

中短半径水平井造斜率与螺杆钻具应力研究

应用非线性有限元法，建立了中短半径水平井螺杆钻具力学模型。分析了不同井眼曲率和不同弯角下120 mm大角度单弯螺杆钻具组合应力分布情况，最大等效应力随着曲率的增加先减小后增大，随着弯角的增大而增大；采用平衡曲率法，对大角度单弯螺杆造斜率进行了计算。确定了螺杆钻具组合极限应力与造斜率的关系， 等效应力线与分界线交点的左侧随井眼曲率增加而减小、等效应力线与分界线交点的右侧随井眼曲率增加而增加。该项研究为中短半径水平井大角度单弯螺杆钻具的安全使用、轨迹控制设及螺杆钻具的改进提供了依据。     

螺杆钻具造斜能力分析及预测

为精确预测塔河油田螺杆钻具造斜能力,深入分析了螺杆本身结构对钻具组合造斜率的影响规律,研究运用几何造斜率计算方法,使用合理的计算模型对螺杆钻具理论造斜率进行了计算,并与统计的塔河油田某区块螺杆钻具实钻造斜率对比,得出了不同实钻地层所对应的螺杆钻具造斜率修正系数,用于修正理论造斜率计算模型,吻合程度较为理想.     

双弯螺杆钻具几何造斜率计算式的修正

准确地设计螺杆钻具的造斜率是实现滑动导向钻井的关键技术。鉴于此,考虑下稳定器与井壁的间隙对双弯壳体钻具几何造斜率的影响,定义了间隙影响产生的附加造斜率,改进了几何造斜率的计算公式,并用改进公式分析了影响造斜率的几个因素,同时结合现场实例对改进公式的精度进行了验证。分析结果表明:对于同向和反向双弯螺杆造斜工具,当下稳定器与井壁的间隙增加时,造斜率都呈线性减小;下弯角对造斜率的影响是上弯角的4.6倍,下弯角对造斜率的影响非常显著;无论是同向双弯还是反向双弯,都有最优的造斜率,钻井现场下稳定器至钻头的距离一般选择1.0~1.5 m为宜。所得结论可为螺杆钻具的现场应用提供指导。     

偏心垫块对螺杆钻具造斜能力影响的预测方法

钻具造斜率预测是水平井井眼轨迹控制中的关键问题之一。通过理论分析，研究了加偏心垫块对羊弯螺杆钻具造料能力的影响，推导出产生的造斜率增量表达式，并对长庆油田塞平－１水平井所用１°２５′单弯螺杆钻具加偏心垫块对造斜率的影响进行了现场预测，预测结果与实钻数据一致性较好。     

中短半径水平井弯壳螺杆钻具造斜率预测方法研究

准确的造斜率预测是侧钻中短半径水平井成功的关键。根据中短半径水平井的特点,提出了用极限曲率法和修正的三点定圆法来预测弯壳螺杆钻具的造斜能力,并对典型螺杆钻具的造斜率进行了预测和敏感性分析,以指导螺杆钻具的设计、选择和井眼轨迹控制。文中所述两种预测方法可较好地预测工具的造斜率,能满足中短半径水平井的需要,并得到了现场验证。     

小位移井反扣工艺技术

中原油田是典型的断块油田,钻调整井时对水平位移要求很严。施工中,当水平位移大,继续钻进就会超标时,就用弯接头带动力钻具进行180°扭方位(反扣技术),使调整后的井眼方位与原来的方位相反。方位调整是反扣技术的关键、反扣结束时,井斜角必须达到3.5°~5°,然后根据井斜角和剩余井段的有效长度,计算出下部井段的井斜变化率,以选择适当的钻具组合钻进,确保钻达目标点。反扣技术,实际上就是定向井技术在直井中的应用     

卡塔尔杜汉油田DK-586井钻井技术

卡塔尔杜汉油田DK - 5 86井是胜利油田定向井公司在卡塔尔承钻的 1口水平井,完钻井深 36 83m,水平位移 185 2m,水平段长 16 31.6m,垂深 1943m,是目前卡塔尔陆上油田最长的水平井之一。该井地质情况复杂,地层软,倾角大并具有较多的硬夹层,钻井液漏失严重。施工中,全井段采用MWD随钻测量,三开和增斜段采用 1.2 5°弯壳体带扶正器加长马达,水平段采用 ?12 0mm(1.5°)马达。施工时,频繁混入高粘钻井液,以减少滑动钻进长度来减小扭矩。在钻井液漏失严重,只进不出,无法处理钻井液时,靠边泵清水边钻进。通过调整钻压钻进的方式来控制井斜,尽量采用转盘钻进,减少滑动钻进,使滑动进尺仅占总进尺的 3.6 2%     

斜井潜油电泵扶正设计与冲蚀模拟

潜油电泵机组用于斜井采油时,横向力分量使电泵机组变形将改变其与套管的配合间隙甚至产生接触摩擦。鉴于此,建立了潜油电泵机组有限元模型,获得井斜度对电泵机组径向位移的影响规律。对扶正后电机外壳与套管间流场进行流体仿真分析,得到电机外壳井液速度分布规律,计算了不同含砂体积分数井液对电机外壳的冲蚀率,并预测电机使用寿命。研究结果表明:无扶正状态下电泵外壳最大径向位移随倾斜角度增大呈线性增长;设置扶正器后,最大流速有所下降,但随电泵倾角的增加而增大;井液含砂体积分数对电机壳体表面冲蚀率和寿命的影响呈线性关系。所得结论可为斜井环境中不同井斜度、多种管径配套尺寸的扶正方案及冲蚀寿命评估提供参考。     

塔里木超深井深部井斜控制技术

塔里木盆地的超深井在深井段钻井过程中井斜超标问题时有发生,影响了下部井段的安全钻进.为降低井斜超标的影响,首先从地质因素和工程因素两方面分析了超深井深部井斜的因为;结合塔里木探区超深井钻井实践,提出了井斜控制与纠斜的技术方法.对于地层比较稳定的井段,常规钟摆钻具组合配合大尺寸钻铤及合理的工艺措施,可以防止井斜;当常规防...     

短半径水平井双弯马达造斜率的研究

提出了以有限元动坐标迭代法为基础的短半径水平并双弯马达造斜率的计算方法，并给出了大曲率井眼中钻头侧向力的二重非线性数值解。探讨了提高双弯马达造斜率的途径。所得结论为我国自行完成第一口短半径水平井提供了有益的帮助。     

全旋转内置式可控弯接头运动特性

为准确了解钻井过程中导向钻井工具可控弯接头的井下运动规律,根据空间机构理论,建立了全旋转内置式可控弯接头的运动模型,采用Matlab进行模拟仿真,分析了不同工具角、不同工具面角以及不同工作状态下系统的运动规律,并通过Solidworks三维仿真验证模型的正确性。通过仿真得出了关键部件内偏心环、外偏心环、钻头的角速度和位移等运动学基本参数,揭示了可控弯接头的运动特征,研究了转速、偏心距与钻头运动轨迹的关系,求得了系统中各参数随时间变化的规律。研究结果表明,随着两个伺服电机转动角速度的变化,工具角调节速度和调节加速度呈余弦规律连续变化。研究结果为全旋转内置式可控弯接头的井眼轨迹控制提供了理论依据。     

弯螺杆钻具力学特性分析与设计

设计或选择弯螺杆钻具组合时，既要确定弯螺杆钻具的总体方案结构参数，还要预测该钻具组合的造科能力。利用结构弯角的等效角和等效横向载荷，推导了用以分析具有结构弯角的螺杆钻具组合力学特性的三弯矩方程组，并应用它确定钻具组合的平衡曲率。根据实钻结果研究了弯螺杆钻具组合造斜能力与平衡曲率间的关系，得出了平衡曲率系数的数学表达式，并将其应用于φ39．7mm套管侧钻水平井的φ89mm弯螺杆钻具总体方案设计。计算表明，这种φ89弯螺杆钻具应设计成传动轴本体上带有稳定器的单弯钻具。     

高造斜率旋转地质导向技术在哈得逊油田的应用

塔里木油田哈得逊薄油藏埋藏深、构造变化大,水平井钻井井眼轨迹控制困难,传统的旋转导向工具侧钻初期造斜率普遍不足,需使用弯螺杆马达增斜至30°左右后再更换工具,增加了钻井风险与周期。2013年,该区块应用高造斜率旋转导向工具(Power Driver Archer RSS)及新一代地质导向技术(Scope系列),从侧钻点开始旋转导向钻进,在着陆及水平段加装地质导向工具,相比2012年,水平段平均井深增加214 m,钻井周期缩短36.7 d。在介绍高造斜率旋转导向以及随钻测井技术的基础上,结合现场应用实例分析,认为在哈得逊油藏,全井段旋转导向有利于降低井眼摩阻,节约钻进周期;地层探边及储层评价技术的应用提高了水平井的储层钻遇率,有利于该油藏的规模开采。     

侧钻短半径水平井轨迹测量及控制技术

按照国家“九五”重点科技攻关项目的实施要求，根据胜利油田侧钻地层特点，建立了侧钻短半径水平井轨迹测量及控制的新模式和新技术。研究解决了原始井眼套管内的测量精度以及开窗侧钻方式、造斜井段和水平井段的随钻测量和轨迹控制等技术难题。采用了弯壳体马达钻进为主的方式进行水平段井眼轨迹控制。将研究的重点放在提高侧钻短半径水平井的井眼轨迹测量精度和控制能力上，取得了多项技术成果并创造了多项国内钻井记录