单弯导向技术研究1

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1、1•加钻压之后钻头牙齿吃入地层，地层对钻头有较图1单弯钻具组合的旋转单弯滑动导向钻井的几个重要问题周继坤、王红、刘俊、冉新兰、秦利民（山东、东营257064）提要本文根据胜利油山定向井公司多年來应用单弯滑动导向钻井技术的实践经验，论述了单弯滑动导向钻井的儿个重要问题。认为单弯组合并不象有人分析的那样会导致井眼严重扩人，并从理论上分析了导致井眼扩人的条件。文章还论述了单弯滑动导向钻井的主要技术措施，以及滑动导向钻井条件下如何保证井下安全、提高钻进速度等，可供同行参考。关键词定向井水平井滑动导向快速钻进单弯导向钻具井径扩大导向钻井是定向井、水平井、大位移井等常用的一项先进技术。在导向

2、钻井条件F,如何既保证钻井安全和轨迹控制的要求，又加快钻井速度，是缩短钻井周期、降低钻井成本的重要途径。多年來，胜利汕山定向井公司在使用单弯导向组合进行滑动导向钻井方面积累了不少经验，形成了一套做法。现总结如下。一.对单弯组合导致井眼扩大的看法运用弯度较小的单弯马达结合转盘转动进行导向钻井，在国内的应用己经较普遍。关于单弯组合导致井眼扩大的问题，存在不同看法。冇人认为，单弯纽合的钻头轴线与钻具轴线的偏移角较人，钻具旋转吋会造成软地层井眼扩大⑴⑵，在便地层中会发生扭矩过人，蹩钻严重，共至扭断钻具等问题。所以不敢大胆应用，或者禁止使用。根据我们的实践体会和理论研究，上述看法是不正确的

3、。无论是软地层还是硬地层,上述问题都不存在或者并不严重。对此问题町作如下理论分析:大的径向约朿力；另外,井壁对钻头也有较大的径向约朿力，所以钻头不会产生公转现象，只有白转（有点偏转）。相反单弯钻具本身绕井眼轴线公转，在弯外売的弯Illi点绕井眼轴线公转半径R为最人，其值可用下式近似计算如图1所示。设单弯钻具的钻头至弯曲点的长度为I”,弯曲点至英上第一个切点或上稳定器的长度为L2,弯角为Y,弯外壳直径为d。则：——sinSW厶xshv胛♦厶2+厶xcosy2所以，只要RWG/2,（彷为钻头直径）就不会导致井眼扩大，也不会产牛过大的扭矩和蹩钻现彖。例如,d=172mm,LL150mm

4、,1沪500测,Y=1.5°,则R=89.02mm,对于4)244.5mm的钻头，满足RW(l)/2,不会导致井眼扩人，也不会产生过人的扭矩和蹩钻现象。国外常用一种图表可以进行查算。2.模拟实验研究：用铁丝或钢筋做一个简单的单弯模型，一端支撐于地面，另一端用手掌支撐，晃动并让其旋转，可以观察其绕两支撐点连线旋转。3•现场实践证明,在244.5mm的井眼中，用172mmxl.5。的单弯配合转盘作导向钻具加压钻进过程中，没有蹩钻现象扭矩也不大。可是，当钻具提离井底旋转时却蹩钻严重，这是因为钻头提离井底，地层対钻头的径向约束力消失，重力作用下钻具大部分躺在井眼底边,而旋转时整个钻具绕具

5、轴线旋转，而此时钻头绕钻具轴线公转，rti于钻头偏移距的存在，使钻头与井壁发生作用而蹩钻，所以不能用单弯导向钻具旋转划眼。电测井径表明，用单弯导向钻具旋转钻出的井径，即使在软地层中，与普通的旋转钻井钻出的井径没有多大区别；在硬地层屮，更是如此。从理论上讲，因为钻头有点偏转(不按钻头木身的轴线旋转)，井眼还是稍微有些扩大现彖。二、单弯滑动导向钻井的主要做法导向钻井分为滑动导向钻井和旋转导向钻井，本文重点介绍滑动导向钻井。口前常见的滑动导向钻井组合有：遥控弯接头与直马达导向钻具，单弯导向钻具(马达)(K0S),异向双弯导向钻具(DTU),可调单弯导向钻具(AK0),带偏心稳定器的直马

6、达导向钻具(EBS),水利喷射导向钻具等六种。本文重点介绍应用单弯导向钻井组合进行滑动导向钻井条件下的快速钻进技术。1.单弯组合的优缺点常见的单弯导向钻井钻具组合为：钻头+单弯导向钻具+无磁钻铤+(MWD)+钻铤1根+钻杆(配置倒装钻具时)+加重钻杆+钻杆。此类导向钻井组合可用于定向井、水平井、大位移井的连续控制井眼轨迹，也可用于测钻或钻水泥塞和套管鞋等。此类导向钻井组合优点是：应用范围广，适用性强,不论是软地层还是硬地层都适用；钻出的井眼轨迹平滑，可减少划眼作业；可连续钻进,大幅度减少起卜•钻次数；可实现连续测量;可优化钻井参数,获得高的机械钻速。根据作者体会，此类导向钻井组合

7、也存在如下一些缺点。钻具上的非偏心稳定器，限制了以定向方式钻进吋的造斜率。在硬地层屮以定向方式进入弯曲井眼继续钻进吋，较大尺寸的稳定器会造成钻貝与井壁挤挂(自锁)，致使钻头加压闲难或加不上压。目前动力钻具的使用寿命还有一定的局限性。牙轮钻头的使用寿命、PDC钻头对地层的适应性都还有局限性。单弯导向钻具的弯角是固定的,造斜率具有限制性。用于人位移延伸井钻井，由于摩阻扭矩人的问题而经常失去控制能力。单弯导向钻井技术在国内的成功应用，特别是在水平井上的应用，改变了水平井传统的设计和施工