分流式自动垂直气体钻井工具设计

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1、万方数据第38卷第6期石油钻探技术V01．38No．62010年11月PETR()LEUMDRILLINGTECHNIQUESNov．，2010●“863”计划专栏◆doi：10．3969／j．issn．1001-0890．2010．06．004分流式自动垂直气体钻井工具设计赵金海1’2’3(1．中国石化石油勘探开发研究院，北京100083；2。中国石油大学(北京)石油天然气工程学院，北京昌平102249；3．中国石化石油工程技术研究院。北京100101)摘要：PowerV自动垂直钻井系统等主动防斜打直技术已在钻井液钻井中得到了广泛应用，但气体钻井过程中也容易发生井斜，由于气体钻井过程中钻柱内

2、外压差较低，无法开启现有垂直钻井工具的推靠机构，目前还没有成熟的气体钻井主动防斜打直技术。随着气体钻井技术在国内深井超深井提速中的广泛应用，急需研发适用于气体钻井的自动垂直钻井系统。根据钻井液钻井的自动垂直钻井系统基本原理，利用气体动力学特点，设计了一种分流式自动垂直钻井工具。该钻井工具基于气体动力学原理和流固耦合分析方法，利用分流气体方法，将分流喷射的反作用力用于调节钻头侧向力，实现了自动感应井斜及纠斜，达到了垂直钻井的目的。理论分析证明，利用该钻井工具可以实现气体自动垂直钻井。关键词：气体钻井；垂直钻井；物理模型；流场；压力分布中图分类号：TE242．6文献标识码：A文章编号：1001-0

3、890(2010)06-0015_05TheDesignofaLaterai-JetTypeAutomaticVerticalGasDrillingToolZhaoJinhail’2’3(PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute，Sinopec，Beijing，100083，China；Collegeo，Qil&GasEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Changping，Beijing，102249，China；3．Sin—opecResearchInstituteofPetroleumEn

4、gineering，Beijing，100101，China)Abstract：PowerVsystem，anactivecontrolautomaticverticaldrillingtechnology，iswidelyusedindrillingusingdrillingfluid，whileboreholeinclinationeasilyhappensduringgasdrillingprocess．Theside—wallcontactdevicesofverticaldrillingtoolcan’topenbecauseofthesmalldifferentialpressur

5、ebetweeninsideandoutsidedrillingstring．Thereisnoprovenactiveinclinationcontroltechnologyforgasdrillingatpresent．Withthewidelyuseofgasdrillingtechnologyindomesticultra—deepwell，automaticverticalgasdrillingsystemishighlyneeded．Accordingtothetheoryofautomaticverticaldrillingsysteminmuddrill—ingandchara

6、cteristicsofgasdynamics。alateral-jettypeautomaticverticalgasdrillingsystemisdevel-oped．Basedongasdynamicsandfluid-solidcouplinganalysis，theautomaticsensingandcorrectionwasre-alizedusingthereverseforceofgaslateraljetflow．Theautomaticverticalgasdrillingwasachieved．Theanalysisprovesthatthistoolcanbeuse

7、dforautomaticverticalgasdrilling．Keywords：gasdrilling；verticaldrilling；physicalmodel；flowfield；pressuredistribution1概述自旋转钻井发明以来，防斜打直一直是直井钻井的主要难题之一。20世纪五六十年代[1。5]，直井井斜问题受到高度重视，开始使用大尺寸钻铤和稳定器，刚性满眼钻具组合和钟摆