高抗扭双台肩钻铤在长庆天然气钻井的配套与应用

为了减少钻井施工中钻铤的早期失效,长庆管具公司研发、推广了具有自主知识产权的双台肩螺纹钻具;根据钻具在井下的受力状况和钻铤的弯曲比数据,通过给钻铤增加一个受力台阶减小了钻铤的弯曲应力,同时也降低了钻具在井下自动上扣对钻具螺纹造成的损伤;2008年长庆钻井在陕北气田靖中东、靖南区块、苏里格的7个钻井队推广了双台阶螺纹结构的钻铤,全年共钻井20口,进尺54539m,未发生一次钻具失效。从使用的效果证明,双台肩螺纹结构钻铤对降低钻铤的失效效果显著,有极高的推广价值。     

同向双弯钻铤短节

同向双弯钻铤短节是配合井底动力钻具在井下造斜的工具，它优于普通弯接头钻铤短节，提高效率４５％，对付软地层造斜稳定，造斜率高。文中对其设计及工作原理及现场应用情况作了介绍。     

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斜井旋转钻进中,井斜控制主要由稳定器与钻铤组成的增斜、降斜、稳斜钻具来实施。文中通过下部钻具力学分析,应用近期研制的“井下稳定器安放位置调节器”组配的钻具组合,在正常钻井时,稳定器到钻头距离保持不变,钻具井斜性能相对稳定;停钻后,通过地面调整泵压或钻压来改变调节器伸缩量,使井下稳定器到钻头距离和钻具井斜性能发生变化。经现场应用表明,这种调节器能够由地面简单操作改变井下稳定器的安放位置和钻具井斜性能,避免起下钻重新组配钻具组合,可实现斜井旋转钻时的井斜连续控制。     

塔深1井井斜控制技术

塔深1井设计井深为8 000 m，后加深至8 400 m，完钻井深为8 408 m，垂直钻井进尺为目前亚洲第一。该井在6 200 m钻遇裂缝性软硬交错地层，加之井下温度高、井眼小，井斜控制难度增大。为解决以上难题，提出采用优化钻井参数，实钻过程中采用塔式钻具、柔性钟摆钻具、井下动力钻具等进行井斜控制技术措施。并指出在深部小井眼裂缝性地层采用光钻铤配合高钻压不能实现纠斜；使用单稳钟摆钻具组合受钻铤尺寸的限制不能起到良好的纠斜效果；采用抗高温弯螺杆和MWD随钻监测技术，能取得明显的纠斜效果和较高的机械钻速。     

弯外壳动力钻具力学性能分析

弯外壳动力钻具能提高增斜率,但钻具轴线不在一条直线上。本文用有限元基本理论,分析了弯外壳动力钻具的力学材性,着重讨论了弯外壳动力钻具的结构弯角、井斜角、稳定器间隙及钻铤刚度对弯外壳动力钻具增斜特性的影响。认为弯外壳动力钻具的增斜率随结构弯角增大而明显增加;工况相同时,双弯动力钻具增斜率比单弯动力钻具高约50%。井斜角小于60°时,随井斜角增加弯外壳动力钻具的增斜率明显增加;大于60°时,增斜率增加趋势减弱,甚至下降。稳定器间隙增加,弯外壳动力钻具的增斜率下降。动力钻具上面钻铤的刚度越小,增斜率越高。     

井底光钻铤钻具组合旋转及钻压波动规律模拟研究

利用根据相似理论设计出的底部钻柱动力学研究试验装置,进行了井底光钻铤钻具在不同钻压、转速条件下旋转及钻压波动规律的试验研究.试验结果表明:光钻铤钻具组合在井底的旋转大部分为正向涡动及谐波振动,要想使其产生反向涡动必须合理选择钻进参数;使用光钻铤钻具组合时井底钻压振动幅度较大;单从减轻钻柱振动危害方面讲,不建议采用光钻铤钻具组合,但从利用井下钻柱纵向振动能量提高深井机械钻速的角度看,该钻具值得推荐;光钻铤钻具组合的防斜机理有待于进一步研究.     

谈谈加重钻杆的使用问题

<正> 到现在为止,在我国石油钻井的钻具组合中还未使用加重钻杆。不论是用转盘还是用井下动力钻具钻进直井或定向井,发生钻杆损坏的事故都比较多。早在六十年代初期,国外就在钻具组合中使用了加重钻杆。从现场使用情况来看,不仅联接在钻铤上的加重钻杆没有发生疲劳损坏现象,同时还延长了所有钻杆和钻铤的使用寿命。     

深井中钻柱动力学机理研究

为合理设计深井中的钻柱结构，提高钻具寿命，防止井下断钻具事故，讨论了钻柱的纵向振动、横向振动、扭转振动及进动之间的相互耦合关系，并指出了钻柱振动的危害和减少振动的现场措施。介绍了两种研究钻柱振动动力学的方法──有限元法和机械阻抗法。经举例说明深井中大井眼小钻铤的危害性，认为大井眼小钻铤的环空较大，钻铤的刚度较弱，在轴向力作用下易屈曲，激发横向振动，且钻铤的横向变形较大，因振动引起的交变应力也较大；纵向振动易出现动力失稳而诱发横向振动，横向振动又易诱发扭转振动。建议使用大井眼大钻铤设计方案。     

加长方钻杆在随钻中的应用

在推广复合导向钻井技术及新型PDC钻头施工过程中,常常出现动力钻具产生的反扭矩带动钻具逆时针旋转现象,使钻机大绳打扭,将水龙带、有线随钻电缆等缠绕在一起,导致电缆损坏,耽误生产以及导致井下复杂情况发生等严重后果。通过在有线随钻中利用方钻杆柱的方法,即在有线随钻中,根据井架类型,选择2根或3根自加工的方钻杆连接在一起,通过方钻杆和转盘的相互作用,控制螺杆钻具产生的反扭矩,从而避免钻具突然逆时针旋转情况的发生,较好地解决了上述难题,通过在冀中地区的推广应用,使得钻井速度大幅度提高,钻井事故相应地减少,实现了安全、高效钻进,获得了可观的经济效益。     

气体钻井钟摆钻具组合的有限元分析法

在现行的钟摆钻具设计过程中,将第一个稳定器及其以下钻铤简化为简支梁进行计算。常规钻井液钻井时,钻压常远远大于稳定器以下钻铤浮重,忽略钻柱自身重力对轴向力的影响;而气体钻井时,钻压小,钻铤浮重大,此时钻铤自身重力的影响不得不考虑。以管单元模拟钻具的物理及几何特性,以间隙单元模拟钻具与井壁接触,采用有限元法,对气体钻井过程中下部钻具组合受力及变形进行了动态数值模拟,对单稳定器及双稳定器钟摆钻具组合进行了分析。该有限元模型不仅考虑了钻铤自身重力的影响,而且考虑了钻铤自转对其变形的影响,为钻柱力学分析提供了一种有效的手段,也为气体钻井防斜打直提供了理论依据。     

井下稳定器安放位置调节器的研制与应用

井下稳定器安放位置调节器是斜井旋转钻井时实施井斜连续控制的专用工具, 安装在钻头与钻铤之间。正常钻进时, 稳定器至钻头的距离保持不变, 钻具造斜性能相对稳定; 停钻后,通过调整泵压可使稳定器至钻头的距离变长, 也可通过调整钻压使稳定器至钻头的距离缩短, 此伸缩值可由井口测出。现场应用情况表明, 这种调节器能够由地面简单操作改变井下稳定器的安放位置, 使下部钻具结构和造斜性能发生变化, 从而实现井斜连续控制, 避免了反复起下钻和重新组配钻具组合, 具有良好的推广应用前景。     

大庆油田深井钻具失效原因与预防

对１９２起钻具失效事故的统计分析后得出：钻具失效主要发生在泉头组，登娄库组和侏罗系地层，占总事故的９０％以上。钻铤柱失效占８８．４％，而４０ｍ以下钻铤柱失效占５３．３％。失效的主要原因是地层含有大量砾石层，引起钻具振动导致钻具疲劳破坏；钻具连接螺纹扣型不合理；钻具加工质量和材质不合格。通过分析和现场试验，建议φ１７８ｍｍ钻铤用Ｎｃ５０扣，φ１５９ｍｍ钻铤用Ｎｃ４６扣，采用φ１５９ｍｍ钻铤满眼钻具组     

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。     

渤海油田大斜度井减阻降压技术探讨及减阻工具在钻井中的应用

井下动力钻具进行水平井、大斜度井滑动钻井过程中,遇到最大的难题是钻具在井下摩阻很大,严重制约钻井周期,增加钻井成本,甚至还可能造成卡钻等事故,造成严重的后果.水力振荡器是通过自身产生的轴向振动来提高钻进过程中钻压传递的有效性,并减少底部钻具与井眼之间的摩擦阻力,可以应用在各种钻进模式中来提高机械钻速.岩屑床破坏器可以将...     

关于“快速起下钻铤”的探讨

1.国内外起下钻铤的现状传统钻井工程的钻具起下钻,最繁琐的是钻铤起下操作,起下时要在井口使用卡瓦和安全卡瓦以防钻铤掉入井中,同时还需要用提升短节相配合才能起出钻铤,因此起下钻铤既费工又费时。     

事故井裸眼侧钻技术实践

本文根据钻直井的纠斜技术和定向井侧钻技术，研究、总结了在裸眼井中的三种侧钻形式，即钟摆钻具侧钻、磨铣落鱼侧钻、井下动力钻具侧钻技术。运用这些技术成功地在四川气田Ｓ２４井、Ｗ２井、Ｚ４井进行了侧钻实践，解除了这些井的井下事故。     

井下动力钻具动力特性的分析和对比

定向井、水平井钻井工艺的飞速发展以及套管开窗侧钻修井技术的推广应用,对井下动力钻具的动力特性提出了各种不同的要求,利用M/n,M/L和Nb/Fwf等3个评价准数,分析对比了目前具有工业实用价值的3种井下动力钻具－螺杆钻具,涡轮钻具和电动钻具的动力特性,分析表明,累杆钻具具很高的M／n和M／L准数,从而保证了其动力持性的刚性,井下工作的稳定性和很强的造斜能力,多线螺杆钻具比单线螺杆钻具具有良好的动力特性,特别是当其运动比值i为5：6－9：10时,因而在钻定向井,水平井,深井,超深井,小井径井以及修井和其他特殊作业中具有强大的生命力。     

套管钻井技术简介

套管钻井技术是由德士古公司研究成功的 ,其目的是降低钻井成本 ,提高钻井效率以及用随时下套管方式把井眼问题控制到最低程度。所谓套管钻井技术是指用套管代替钻杆向钻头传递水力和机械能量 ,对钻头施加扭矩和钻压 ,实现钻头的旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等 ,钻头是利用钢丝绳投捞 ,在套管内实现钻头升降 ,即实现不起钻更换钻头。该技术减少了起下钻、井喷和卡钻等井下事故 ,提高了钻井安全性 ,降低了钻井成本 [1] 。它是用一种可回收式和重新下入井中的纲丝绳井下钻具组合进行钻进 ,起下钻不需要起下套管。井下钻具组合…     

井下动力钻具在现代钻井工程中的作用

本文通过实际数据说明:国外井下动力钻具近年来获得了飞速发展,现在井下动力钻具不仅可打定向井、丛式井及处理事故等特殊作业,面且还可打地热井、直井。同时通过实例表明,在许多情况下,使用井下动力钻具打直井可比转盘钻更经济,因而正在现代钻井工程中发挥着愈来愈大的作用。本文还探讨了近年来井下动力钻具获得迅速发展的主要原因,简要说明了近年来国外在涡轮钻具结构上的几个改进方面及由此而取得了其性能、寿命上的重大突破,例如平均寿命超过100小时。此外,对单头单螺杆钻具和多头单螺杆钻具的性能进行了对比分析,指出近年来国外单头单螺杆钻具比多头单螺杆钻具发展要快,同时还对比了螺杆钻具与涡轮钻具的特点。最后,根据国外经验,结合我国国情,在继续发展转盘钻井技术的同时,必须大力提倡发展井下动力钻具。认为我国目前应优先发展带支承节的高速涡轮钻具、单头单螺杆钻具以及井下减速器、高速金刚石钻头。     

钻具组合对扩眼器振动的影响

已有研究表明扩眼器的横向振动是引起扩眼钻具失效的主要原因,而合理的扩眼器与领眼钻头的钻压分配与井下钻具组合则可以改善扩眼器的横向振动。以前在计算钻头与扩眼器的钻压比时常采用几何面积法,但这种方法影响因素单一。在PDC单齿受力模型的基础上,通过求出每个齿的受力,进而求出领眼钻头和扩眼器所受的钻压,再求得钻压比; 通过有限元仿真,分析了钻具组合对扩眼器振动的影响。结果表明:领扩眼钻具间的距离对扩眼器的振动有一定的影响,适当的距离可以有效降低扩眼器钻进时振动强度; 在本文工况下,领扩眼钻具间钻铤数量为2根时振动最小; 稳定器数量的增加可以减缓扩眼器的振动强度。研究结果可为随钻扩眼作业的提速提效给予技术支持。