柔性短节对推靠式旋转导向底部钻具组合造斜能力的影响分析

推靠式旋转导向底部钻具组合（ＲＳＢＨＡ）中普遍带有柔性短节结构。为准确认识柔性短节对推靠式ＲＳＢＨＡ造斜特性的影响,进而优化柔性短节以提高推靠式 ＲＳＢＨＡ造斜能力,文章通过建立推靠式 ＲＳＢＨＡ纵横弯曲梁力学分析模型,考虑钻头的切削各项异性,给出了 ＲＳＢＨＡ造斜率预测方法,分析了柔性短节位置及长度对于推靠式旋转导向双稳定器 ＢＨＡ造斜能力的影响规律。结果表明,相较于无柔性短节的 ＲＳＢＨＡ,柔性短节置于下稳定器之后可以提高 ＲＳＢＨＡ的造斜能力,距下稳定器位置越近,ＲＳＢＨＡ造斜能力越强;稳定器间距不变时,随柔性短节长度增加,ＲＳＢＨＡ造斜能力先增加后有所降低,存在一个最优柔性短节长度使造斜能力达到最大;随着两稳定器间距的扩大,最优柔性短节长度随之增加,并与两稳定器间距呈线性变化关系;而最优柔性短节长度在不同钻压、翼肋导向力条件下保持不变。     

异向双弯钻具组合设计与防斜应用

井斜一直是常规钻井中的一大难题，之前以钻柱静力学分析为基础提出的防斜钻具组合虽取得了“防斜钻直”的效果，但需要降低钻压来保证防斜效果。为此，通过对异向双弯钻具防斜机理和侧向力模拟分析，评价了其防斜打快性能：随着弯接头偏心角、钻压和扶正器的高度的增大，防斜效果越明显；随着端部和中部直壳体的长度增加，造斜率有所下降，且稳定性会更好。进而提出并设计了新型异向双弯防斜钻具组合，优化改进了异向双弯钻具的弯接头、短节和单边扶正器等关键部件的技术参数，从而保证了该钻具组合具有较好的防斜效果并能够施加足够的钻压来提高机械钻速。经过2口井的现场试验证明，平均钻速提高了73.93%，井斜角控制在10°以内，实现了复杂井段的防斜打快，取得了良好的经济效益。     

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%。     

双水平井随钻磁导向系统井下磁源设计

井下磁源作为双水平井随钻磁导向系统的信号源,是该系统的核心部件之一。基于RMRS磁短节的原理,通过增加单位长度上安装的永磁圆柱体个数,设计了长度更短的井下磁源。利用有限差分法,计算分析了井下磁源和RMRS磁短节对底部钻具组合造斜能力的影响,同时通过试验,对比了井下磁源和RMRS磁短节的磁场强度,并且利用有限元软件,计算分析了井下磁源和RMRS磁短节的机械强度。计算和试验结果表明,与RMRS磁短节相比,在保持磁场强度基本相同的情况下,设计的井下磁源减小了对底部钻具组合造斜能力的影响,更有利于对井眼轨迹的控制。该产品的设计对于双水平井钻井技术的现场应用有重要意义。     

预测弯外壳导向钻具钻井造斜技术

预测弯外壳导向钻具钻井造斜率，合理控制井身轨迹，在定向钻井施工中非常重要，掌握导向钻具的结构参数和造斜能力，是定向钻井成败的重要因素。文中分析了单弯单稳定器导向钻具和同向双弯单稳定器导向钻具的钻井施工设计原理，指出为提高弯外壳导向钻具钻进时的“自由状态”造斜率，应增大弯角与缩短拐点至钻头底面距离，设计中应考虑钻头长度，增大拐点上部稳定器位置和建议把弯外壳单稳定器导向钻具设计成对称状态等。     

定向井过环空产出剖面测井工艺研究与应用

针对过环空产出剖面测井仪器在定向井造斜点处经常遇阻、遇卡的问题,提出改进测井工艺的方法。包括改进加重杆结构,改进的鞭式加重杆和短加重杆的应用,增大了仪器与造斜段的夹角,使其可以变换弯曲角度,适应造斜段井眼角度的变化;将8mm电缆改为12.7 mm的电缆,增大电缆自重以使挠性增强、通过能力增强;制造减震器,将其连接在仪器与加重杆之间,保证仪器在受到较大冲击时不受损伤;仪器串各短节采用软连接,使仪器串能在下井过程中随弯就势地顺利通过造斜点。经过现场108井次测井试验,结果表明,改进的定向井过环空产出剖面测井仪器工艺合理可行,能解决斜度小于32°的定向井产出剖面测井施工遇到的技术难题。     

长庆油田“四合一”钻具组合轨迹控制能力力学分析

"四合一钻具"是把PDC钻头、单弯螺杆、短钻铤和稳定器四种工具合并运用的一种钻具结构。该钻具结构既利用了单弯螺杆的滑动可调能力,又实现了双稳定器刚性钻具结构的稳方位效果,还充分发挥了PDC钻头的快速钻进优势,能够满足直井段防斜、定向造斜、复合调整和稳斜稳方位的轨迹控制要求。它的应用打破了以往定向后强增斜的轨迹控制思路,达到了减少起下钻和滑动调整、提高机械钻速、降低井下风险的效果。     

铰接式动力钻具在短半径水平井中的应用

介绍了适用于短半径水平井钻井的铰接动力钻具的结构及性能。结合胜利油田４口侧钻短半径水平井的试验情况，着重分析了其造斜能力及出现的问题，并提出了几点设计思路。     

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。     

遥控变径稳定器安放位置的优化与应用

史南油田长稳斜井段采用常规“单弯双稳”螺杆钻具组合控制方式，普遍存在滑动进尺比例高、钻进效率低、起下钻趟数多等问题。为此，通过分析长稳斜段轨迹控制效率偏低的原因，以及KB型遥控变径稳定器的工作原理和技术特点，基于“平衡趋势法”造斜率预测理论和纵横弯曲连续梁理论，建立“单弯双稳”螺杆钻具造斜率预测方法，分析活塞伸出和收回时复合钻进的造斜规律。研究结果表明：史南油田长稳斜段钻进期间变径稳定器宜安放在距螺杆本体扶正块小于8.20 m的位置。通过在史3-斜A井开展现场应用，一趟钻完成了二开长稳斜段的施工，平均机械钻速13.44 m/h,进尺1 153.00 m,复合钻进尺比例高达98.05%,井斜变化幅度仅为2.80°,大幅提高了长稳斜段的轨迹控制效率和井眼质量。研究结果可为史南油田长稳斜井段的钻井提速提效提供有益指导。     

铰接式动力钻具有短半径水平井中的应用

介绍了适用于短半径水平井钻井的铰接动力钻具的结构及性能，结合胜利油田４ 口侧钻短半径水平井的试验情况，着重分析了其造斜能力及出现的问题，并提出了几点设思路。     

弯壳动力钻具造斜率的几何分析与计算

根据动力钻具在水平井中的造斜特性,用几何分析方法推导出不带稳定器双弯动力钻具和带稳定里双弯动力钻具造斜率的计算公式。根据这些公式,可对在水平井中使用的不同结构、不同几何尺寸的双弯动力钻具的造斜率进行分析预测,也可用来指导动力钻具外形结构的设计和加工。此外,还对单弯动力钻具和异向双弯动力钻具(DTU)造斜率的计算公式和适用条件进行了分析讨论,并对计算的单、双弯动力钻具造斜率进行了现场验证。实钻结果说明,这种计算方法有一定的实用价值。     

弯外壳涡轮钻具改善了硬地层的定向钻井

现场试验表明：Ｎｅｙｒｆｏｒ Ｗｅｉｒ有限公司研制的弯外壳涡轮钻具由于采用了推力平衡筒、高效的泥浆润滑轴承，取消了橡胶元件及设计可与弯外壳涡轮钻具配合使用的高速、高强度柔性联轴节，有效地解决了在北海油田的南部地区镁灰岩统地层钻定向井时造斜困难的难题，改善了在这一地区的定向钻井。     

YZQ-198型遥控可变角造斜器的研究与应用

介绍了ＹＺＱ－１９８型遥控可变角度造斜器的运动原理、工作原理、结构设计以及试验情况。该造斜器与目前定向井施工中使用的固定角度弯接头的最大区别在于直线状态起下钻；在需要变角度时，增大钻井液排量即可实施遥控变角度。既减少了起下钻次数，节约钻井成本，又使得井眼轨迹更加规则，减少或避免事故的发生     

小井眼旋转导向系统的广泛应用

介绍Ａｍｏｃｏ公司开发的小井眼旋转导向钻井系统。该系统可用于短半径及中径水平井，并且随着进一步的开发，也可以用于常规的定向井。本文着重介绍该系统的造斜部分，主要包括造斜组合的基本特性、地层效应、可控性以及系统的操作、系统工作过程的地面监测，井下监测，实验结果等。     

捷联式自动垂直钻井系统

针对高陡构造及大倾角地层的防斜打快难题,成功研制了具有自主知识产权的捷联式自动垂直钻井系统。该系统采用动态推靠方式实现钻进中的主动防斜和纠斜,主要由捷联式稳定平台和防斜纠斜执行机构组成,其中由基于旋转基座的测控短节、电源短节、伺服短节组成的捷联式稳定平台是捷联式自动垂直钻井系统的核心。在稳定平台的控制下,伺服短节驱动防斜纠斜执行机构中的盘阀对过流的钻井液进行控制,利用活塞驱动翼肋推靠井壁,产生具有纠斜作用的侧向推靠力,以实现有效的防斜、纠斜功能。通过捷联式稳定平台地面联调试验和现场试验,初步验证了系统工具的可行性、稳定性和可靠性,为工具进一步改进和现场试验提供了技术支撑。     

井眼轨迹连续控制钻井技术研究与应用

为提高井眼轨迹的控制能力,缩短钻井周期,节约钻井成本,从井眼轨迹连续控制钻井技术原理和钻具组合2个方面进行了研究,实现了通过采用高效优质钻头配合单弯螺杆造斜钻具,并根据钻具结构的受力分析情况和施工技术要求,合理优选单弯螺杆的弯曲度数及上下稳定器的尺寸,匹配合适的钻井参数,仅一套钻具结构依次完成直井段、造斜段、稳斜段、降斜段等全井段的井眼轨迹控制过程的钻井技术方法。并通过实例分析,证明应用该技术可大幅度地提高钻井效率,可进一步推广应用。     

YZQ—198型遥控可变角度造斜器研究与应用

介绍了ＹＺＱ－１９８遥控可变角度造斜器的运动原理、工作原理、结构设计以及试验情况。该造斜器与目前定向井施工中使用的固定角度弯砂的最大区别在于直线状态起下钴；在需要变角度时，增大钻井液排量即可实施遥控变角度。既减少了起下钴次数，节约蝇成本，又使得井 迹更加规则，减少或避免事故的发生。     

VTK垂直钻井技术在海拉尔油田的应用

海拉尔油田地层倾角大、地下断层多、自然造斜能力强,采用轻压吊打或弯螺杆纠斜方法,不能解决井斜等问题。为此,引进了贝克休斯的VTK垂直钻井系统,同时优选了与其相适应的钻头、钻具组合及钻井液体系。该技术现场应用15口井表明,在易斜地层,可以有效控制井斜、解放钻压,全面提高机械钻速。     

长庆油田短靶前距水平井钻井关键技术

短靶前距水平井钻井技术在井眼轨道优化设计、下部钻具组合造斜能力预测等方面存在着难以准确预测最大造斜率和恒定曲率等技术难点。针对这些难点进行了分析,明确关键技术攻关方向为井眼轨道设计中靶前距与造斜率对摩阻扭矩的影响分析及下部钻具组合造斜能力预测方法的优选,提出了短靶前距水平井井眼轨道设计的主要思路,即采用单增剖面,考虑稳定器与结构弯角、井眼扩径、钻压等因素建立了基于平恒曲率法的下部钻具组合造斜能力预测方法,结合实例,论证了上述关键技术的可行性,证明所建立的预测方法能够有效地指导实钻条件下对下部钻具组合造斜能力的要求。