空气钻井钻具组合动力学特征及井斜机理研究

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1、第29卷第6朗石油学报Vol_29No．6ACTAPETROlElSINICANov．200820()8年I1月文章编号：0253—2697(2008)0609I7-05空气钻井钻具组合动力学特征及井斜机理研究狄勤丰朱卫平姚建林赵业荣雷桐张汉林。(、l悔大学I海应用数学和j学研究所上海20(}072；2中石油长庆石油勘探局陕西西安710061)摘要：研究了用牙轮钻头进行空气钻井时光钻铤钻具组合动力学特征及井斜机理，建立了光钻铤钻具组合的转子动力学模型，分析了空气钻井与泥浆钻井时屯钻铤钻具组台动力学特征的区别。结果表明高碰摩系数使空气钻井

2、时钻具组合反向涡动，空气的低阻力使空气钻井的涡动速度增大。泥浆钻井则相反，钻具组合以较低的涡动速度向前涡动。这些特征的综合作用使得空气钻井时钻头上的降斜力小于泥浆钻井，戎勾引起空气钻斗井眼易斜的主要原因之一。关键词：空气钻井；钻具组；斗斜机理；动力学模型；涡动中图分类号：TE242文献标识码：ADynamicfeaturesofbottomholeassemblyandboreholedeviationmechanisminairdrillingDIQinfengZHUWeipingYA()JianlinZHA()YerongLEITo

3、ng。ZHANGHanlin。(1．ShangkaiIntituleoJApplied2v{atkemati~andMechani~，NhanghaiUniuersity，Shang^ai200072，China；2．PetroCkina(TkangqingPetroleumE~rplorationBureau，Xi’aH6l0072，China)Abstract：Thedynamicfeaturesofbottomholeassembly(BHA)andmechanismofboreholedeviationinairdrilling

4、werestudiedusingslickdrillcollar．ThedynamicmodelforrotorofslickBHAwasestablished．ThedynamicfeaturesofBHAunderthecondi—ti。f]fnUdfluidwcrec0mparedtothoseofairdrillingTheresultsshowthatthehigherfrictioncoefficientsofboreholewallcanresuitinabackwardwhirlingmotionoftheBHAandl

5、owerdampingcoefficientofairmakeslhewhirlingspeedhigherinairdrilling．ThcBHAinmudfluiddrillingcanwhirlforwardatalowerspeed，duetothelowerfrictioncoefficientsinthewallofboreholeandhigherdampingcocf“dent。{mu(1．Thecomprehensive{unctionofthesedynamicfeaturesmadeasmallerdeviatio

6、ndropping0nbitinairdrillingtt1anthatinFfluddrilling，whichleadstothedeviationofdrilledboreholeinairdrilling．Keywords：airdrilling；bottomholeassembly；boreholedeviationmechanism；dynamicmodel；whirl为了降低钻井液对储层的伤害及提高钻井速度，1空气钻井钻具组合及井斜的控制情况国内许多油田都采用丫空气钻=牛技术，并取得了较好的经济效益。随着这种技术应用范围的

7、不断拓宽，在长庆油田苏38—19井、苏39144井和苏6-11_8空气钻井直井易斜问题越来越明显。原来用泥浆井进行空气钻井时，为了减少卡钻的现象，采用了光钻钻井基本不斜的区块，采用空气钻井后，出现了较严重铤钻具组合。其结构为：155．6mlTl钻头+120．7iTIFD_的井斜问题；或是窄气钻井的井斜已卜分严重的井被钻铤(内径为50．8ram)x81rn+88．9ITIII1钻杆(内径转换成泥浆钻井后，井斜很快变小。引起空气钻井井为50．8mm)。转速为60r／min，井下空气密度为斜的原因很多，如：钻头与地层相互作用规律的改变；35k

8、g／rn。。钻具组合在井眼中运动特征的变化；地层出水的影响在苏39—14-4井和苏38—19井采用了较大的钻压，等。对泥浆钻井巾井斜问题的研究已有较长历史]，最大井斜角分别达到38。和37．73。。这两口井