不倒翁式偏心防斜钻具的设计

目前所使用的各种钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。据此,设计了一种不倒翁式偏心防斜钻具。该钻具有1段钻铤,钻铤的两端各有1个偏心稳定器,钻铤外表面有一半圆形的偏心块,在钻铤和偏心块之间有轴承结构。利用不倒翁原理,当井斜超过一定值时,偏心块会在重力作用下自动停留在井眼低边,这样就可以将此处的钻柱顶到井眼的高边上去,从而产生一个很大的降斜力,使井斜得以有效控制。     

俄罗斯防斜钻具组合研究与应用

俄罗斯防斜钻具组合研究与应用宋玉玲，李玉梅（黑龙江大庆１６３４１３）一、前言防止井斜是钻井中的一项关键技术。由于影响并斜的因素很多且相互关系复杂，因而，多年来世界各国钻井界已将钻井防斜作为一项重要课题进行研究。无论是防斜基础理论还是现场应用，都已取得...     

双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性动力学评价方法

直井的防斜打快一直以来都是钻井领域的难题.预弯曲底部钻具组合防斜打直技术利用预弯曲结构引导钻具组合变形产生较大的动态降斜力,可实现动力学防斜打快目的.然而预弯曲钻具组合防斜特性的动力学定量评价仍是难题.针对双稳定器预弯曲底部钻具组合,笔者在Jansen建立的动力学模型的基础上建立钻头处动态侧向力模型,将仿真得出的A截面...     

应用钻头与地层相互作用模型优化防斜钻具组合设计

应用钻头与地层相互作用模型，综合考虑钻头和地层各向异性、钻头侧向力及钻头转角对井斜的影响，提出了“井斜趋势角”概念。针对各向同性地层，推导了简单实用的“井斜趋势角”计算公式。分析表明，进行防斜钻具设计、优选钻井参数时，综合考虑上述诸因素对井斜的影响是十分必要的；与“钻头侧向力最大”或“钻头转角最小”等单一指标相比，“井斜趋势角”指标考虑因素更全面、设计（或评价）结果更可靠。     

钟摆钻具带偏轴钻具组合防斜技术试验研究

川渝东部沙坪场高陡构造上部地层倾角一般在50°以上,最高达85°,钻井中易塌、易漏、易斜,钻压是平缓地层的30%～50%,由于钻压受到限制,严重影响了钻井速度的提高。钟摆钻具带偏轴钻具组合在相同井斜控制的情况下,钻压可提高30%～50%,该组合应用于天东85等井,取得了较好的经济技术效益,平均机械钻速提高1倍以上。     

柔性钟摆钻具纠斜的理论分析

在井斜控制技术中，钻头侧向力是衡量井斜控制效果的关键参数。本文利用纵横弯曲理论对柔性钟摆钻具和钟摆钻具的钻头侧向力进行计算，从理论上说明柔性钟摆钻具比钟摆钻具具有更好的纠斜效果。     

预弯曲动力学防斜打快钻具组合动力学模型

建立了预弯曲动力学防斜打快钻具组合的动力学模型,对其动力学特性进行的仿真研究。结果表明,这种模型可以较好地反映出钻具组合在井下的涡动轨迹、涡动速度和涡动方向,同时能近似地计算出这种钻具组合的动态相对防斜力大小。钻具组合的涡动使得钻头对下井壁的动态侧向冲击力明显大于对上井壁的动态冲击力,从而使钻头具有较大的动态防斜力。通过合理设计结构参数和施工参数,可以有效地改善预弯曲动力学防斜打快钻具组合的涡动特征,从而使这种钻具组合具有较好的防斜效果。预弯曲动力学防斜打快技术的使用钻压比钟摆极限钻压提高50%以上,相应地提高了机械钻速。     

偏重偏心防斜钻具的研究与应用

大庆油田海拉尔、延吉、汤原等新探区地层倾角大,井外控制困难,严重影响了钻井速度并增加了钻井成本、研制的偏重偏心防斜钻具,经理论分析和现场试验证明,该钻具在井下旋转过程中所产生的离心力使其偏重段重边的稳定器始终贴向井壁,使钻具产生公转特性,有效地克服钻头自转引起的井斜,其离心力与转速平方成正比,转速越高产生的离心降斜力越大。该钻具能防斜、稳斜和降斜,其结构简单,安装方便,能较好地解决钻定向丛式井直井段的防碰技术难题。该钻具还适应地层倾角大的软到中硬地层,其偏心距的确定、优化组合钻具结构以及合理地选择钻压和转速,对防斜钻井及提高钻速均具有十分重要的作用。在12口井的现场试验中,井斜角均控制在1°以内,满足了钻定向丛式井造斜点井斜角小于1°的要求。     

以井斜趋势角为指标优化防斜钻具设计

应用钻头与地层相互作用模型，综合考虑钻头和地层各向异性、钻头侧向力及钻头转角对井斜的影响，提出了“井斜趋势角”概念。针对各向同性地层，推导了“井斜趋势角”计算公式。分析表明：进行防斜钻具设计、优选钻井参数时，综合考虑侧向力、钻头转角及钻头各向异性等因素对井斜的影响是十分必要的；与“钻头侧向力最大”或“钻头转角最小”等单一指标相比，“井斜趋势角”指标考虑因素更全面、设计(或评价)结果更可靠。     

底部钻具组合的井底实际钻压分析

将弯曲井眼中的底部钻具组合作为空间梁处理 ,采用两个力学过程模拟指重表所示的指示钻压。利用“施加”与“放松”约束的方法求解钻柱与井壁间的接触摩擦非线性问题 ,并考虑了钻柱与井壁之间摩擦力的影响。在此基础上 ,建立了对弯曲井眼中的钻柱进行井底实际钻压分析的基本方程及相应的迭代求解格式。通过数值算例和工程算例得出结论 :(1 )由于钻柱与井壁之间存在摩擦 ,井底实际钻压比指示钻压小 ,在工作钻压较大时实际钻压比指示钻压小 1 5%～4 0 % ;(2 )井眼曲率对井底实际钻压的影响较小 ,而钻柱与井壁之间的摩擦系数对实际钻压影响较大 ,因此改善钻井液性能 ,降低摩擦系数十分重要 ;(3 )随着井深的增加 ,井底实际钻压与指示钻压的差值增大 ;若井眼曲率增大 ,实际钻压减小 ,指示钻压越大 ,其减小趋势越大 ;随着摩擦系数增大 ,实际钻压减小的趋势增大。     

地层自然造斜参数计算模型及其应用

为了解决吐哈盆地台北凹陷温吉桑构造带和丘陵构造止直井容易打斜和定向井的井眼轨迹不易控制的问题，建立了地层自然造斜参数计算模型，包括井眼轨迹预测模型，结合该地区测井和地质资料，应用模型计算了有关地层造斜参数，提出了合理的钻具组合，并对下部井眼轨迹做出了合理的预测。     

底部钻具组合力学行为的钻头边界效应研究

通过对钻头处受力情况的深入分析,否定了以前在分析底部钻具组合时,将钻头处的边界条件看作铰支 (即弯矩为零)的一惯做法,提出了应先将钻头处看作是固支 (即转角为零),只有当弯矩达到一定值时,才能出现转角的新观点,并给出了计算弯矩最大值的公式,通过算例对比了 2种处理方法的差别。     

单弯动力钻具滑动导向组合的实践研究

导向钻进技术在特殊工艺井施工中的应用越来越广泛,对导向钻具组合复合钻进中的复合转速、井径及导向能力等几个问题进行了分析,结合单弯单稳导向组合在胜利油田2口分支水平井中的应用实践,对影响导向组合导向能力的因素和复合钻进中应注意的问题进行了分析。     

小井眼钻具非线性力学分析及应用

考虑钻具沿井深和井眼圆周方向的随机接触摩擦以及钻具在钻压、自重作用下的纵向弯曲,建立起小井眼下部钻具双重非线性力学分析模型,运用空间梁单元和多向接触摩擦间隙元进行求解。经现场试验表明:用该理论方法所设计组配的三稳定器和四稳定器防斜钻具组合起到了良好的防斜效果,机械钻速得到明显提高,为小井眼钻具设计提供了一种实用的计算方法。     

易斜地层防斜打快钻井理论与技术探讨

在高陡构造等易斜地层进行垂直钻井时，如何实现防斜打快的理想目标，是目前石油工程领域的重大技术难题之一。简要讨论了传统静力学防斜理论和技术的局限性，进而阐明了动力学防斜打快理论的基本概念与技术要点。在此基础上，较详细地讨论了光钻铤大钻压、偏心“刚柔”钻具组合等动力学防斜打快技术理论及其应用情况，同时分析了井下动力钻具复合旋转钻井方式的优越性，并简要介绍了国外自动垂直钻井系统的发展概况。     

单稳定器钻具组合特性分析及应用

运用纵横弯曲理论对定向井中单稳定器钻具组合的力学特性进行了分析,根据分析结果优选了单稳定器增斜、稳斜、降斜钻具组合。从4个方面论述了单稳定器钻具组合的特性,阐明了稳定器外径、钻压、井斜角与钻头井斜力的关系,分析了钻铤对稳定器钻具组合的影响。通过在陇东、陕北地区200余口定向井、丛式井的应用,取得了较好的使用效果,既满足了定向井轨迹控制的需要,又达到了快速、安全钻井的目的。     

新型钻直井的钻具组合及油田试验结果分析

分析了控制钻头侧向力的有效技术途径,阐明了设计钻具组合的基本方法,为钻县组合的综合提供了理论依据。针对钟摆钻具和满眼钻具在防斜纠斜过程中的不足,设计了新型钻直井的柔性防斜纠料钻具,并用纵横弯曲法分析了其力学特性,说明了该钻具的施工工艺特点。试验表明,该钻具能有效地控制井斜,提高机械钻速6倍多。     

可回收式井下钻具组合在套管钻井中的应用

套管钻井技术的核心是可回收式井下钻具组合。介绍了Tesco公司和Sperry-Sun公司研制的可回收式井下钻具组合的结构原理及其工作过程,现场应用结果表明,可回收式井下钻具组合的下入成功率已达100%,但平均回收率仅为70%左右。总结了可回收钻具组合在起下过程中的经验和教训,并提出了合理化建议。     

气体钻井钻具组合瞬态动力学特性初探

钻柱转动时切向摩擦力会引起钻柱侧向位移,但采用钻井液钻井时其摩擦系数较小,因此该位移常被忽略不记。但在气体钻井时,其摩擦系数增大,该部分位移则不得不考虑。以弹性力学、材料力学为基础,考虑切向摩擦力对钻柱变形的影响,建立了转动钻柱在斜直井中三维瞬态动力学模型及力学方程,并采用龙格-库塔法求解方程数值,分析了钻井参数、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数及井眼结构参数等对下部钻具组合变形的影响。分析结果表明:钻压增大,钻柱的变形量加大,钻柱变形节距减小,钻柱振动加剧,但对下部钻具的摩擦扭矩影响不大;井斜角增大,钻柱与井壁的接触力及摩擦扭矩增大,钻柱的变形节距减小;环空间隙减小,钻柱变形角增大,钻柱变形节距减小;钻井流体的密度越大,下部钻柱变形角越小;井斜角增大,不仅影响下部钻柱变形的大小,而且影响着变形方向。