气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨

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1、钻采工艺2008年11月·8·DRILLING＆PR0DUCT10NIECHN0L0GYNOV．2oo8气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨肖洲，练章华，伍贤柱，孙延宁，孟英峰，邓虎(1川庆钻探工程公司钻采工艺技术研究院2西南石油大学国家重点实验室3川庆钻探工程公司4中国海洋石油天津分公司)肖洲等．气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨．钻采工艺，2008，31(6)：8—10摘要：回顾了井斜控制技术的发展过程，总结了气体钻井井斜失控的原因及危害，探讨了空气锤钻井技术、空气螺杆钻井技术、扩眼保满防斜技术和自动防斜技术等气体钻井井斜控制新技术。空气锤钻井技术是目前最有效且可行性较高的钻井技

2、术。文章提出了空气锤钻井技术的后续研究重点是：研究该工艺方式下钻具振动机理，研究空气锤的使用寿命、内部润滑机理及其结构优化等。提出了该课题组研制的气体钻水平井、垂直井两种专用扶正器和气体钻井滚轮扶正器，解决了钻井液钻井扶正器用在气体钻井中所产生的问题。同时提出了研究气体钻井专用防斜工具和研究气体钻井钻柱系统动力学是以后井斜控制技术的研究方向。关键词：气体钻井；井斜控制；空气锤；空气螺杆；扶正器中图分类号：TE242．6文献标识码：A文章编号：1006—768X(2008)06—0008—03据不完全统计¨卜_3J，2006年国内实施的气体弯曲法对下部钻具组合进行三维分析的基本思钻井

3、中，约有30％井斜超标或严重超标。窿9井气想。高德利教授提出了利用加权余量法。体钻井井段最大井斜角24．99。；老君1井测得最大90年代以来，下部钻具组合动力学分析得到了井斜为10．5。；青西油田Q2—33井最大井斜达进一步发展，开始认识到研究全井段钻柱系统动力8．13。；清溪1井井斜最高6．3。。气体钻井井斜常导学的重要性。学者们卜1叫建立了全井段纵向振动致钻进过程摩阻增大、井眼净化不良、加剧井眼不稳力学模型、横向振动力学模型，扭转振动模型。2007定，出现井下复杂等情况，使后续气体钻井变得异常年，国内学者李子丰¨等人首次做了气体钻井中钻困难。本文在国家863重大项目“气体钻井技

4、术与柱纵横振动的分析。装备”的资助下，对气体钻井井斜控制技术的发展二、气体钻井井斜产生的原因及危害和关键技术进行了探讨，以期为气体钻井技术的发展和推广提供理论基础。1．地质条件因素影响井斜的地质因素一般包括：地层各向异性、一、井斜控制技术回顾地层倾角、岩性的软硬交错、层状结构以及断层等。20世纪50年代是井斜研究的活跃时期，A．Lu—气体钻井中液柱压力几乎为零，由于地层压力，使岩binski，H．B．Woods等提出了“二次弯曲理论”、“地石破裂，造成垂直于地层层面的可钻性远大于水平层造斜”等经典理论。6O年代到80年代初，HOCH、地层层面的可钻性，所以在相同钻具组合条件下，气B

5、．H．Walker、W．B．Bradley、K．K．Millheim、白家祉体钻井地层造斜力远大于钻井液钻井地层造斜力，等人提出了能量法、有限差分法、有限元法、纵横弯更易发生井斜，特别是在上覆地层压力和地层倾角曲连续梁理论等。以上理论的研究，使井斜控制理大的情况下。论有了空前的发展，为后面的很多钻具组合及工具由于气体钻井的负压破岩方式，在围压外推作的应用奠定了坚实的理论基础。用下，受压入和刮切作用形成的楔人坑或裂纹更易80年代中期至90年代初，钻具力学研究的一发生岩块崩落，高速气流携岩减少岩石重复破碎几个突出特点是进行三维分析。白家祉提出了用纵横率，牙齿与岩石的吃深——载荷曲线幅度

6、较钻井液收稿日期：2008—07—11基金项目：国家“十一五”863重大项目“气体钻井技术与装备”(2006AA06A103)资助。作者简介：肖洲(1981一)，助理工程师，毕业于西南石油大学，现就职于川庆钻探工程公司钻采研究院，主要从事气体钻井技术、钻柱力学等方面研究。地址：(618300)四川广汉市中山大道南二段，电话：15892465152，E—mail：xiaozhou101281@sohu．tom第31卷第6期钻采工艺Vo1．31No．6DRILLING＆PR0DUCT10NTECHNOLOGY·9·钻井有较大幅度增长，这个特性会使在陡斜构造中术和自动防斜技术的研究将气体

7、钻井井斜控制技术实施气体钻井时形成更大地层造斜力，从而更易发推上了一个新台阶。研究气体钻井钻柱动力学为气生井斜失控。体钻井井斜控制技术的发展提供了理论基础。2．下部钻具力学行为因素1．空气锤钻井技术气体钻井井筒内处于欠平衡状态，钻进过程中，空气锤钻井是靠压缩空气推动活塞上下往钻压变化和BHA所受的横向载荷会发生变化会导复运动实现对钎头的冲击，冲击加回转、静压和动致钻头转角、侧向力发生变化，下部钻具组合在钻压载、斜冲击破岩联合实现的。在钻井过程中所加钻作用下发生弯曲导致