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1、第卷第期石油钻探技术,年月毛丁飞二黑弈叫钻井与完井卜现代垂直钻井技术的新进展及发展方向‘‘杨春旭韩来聚步玉环赵金海中国石油大学华东石油工程学院,山东东营胜利石油管理局钻井一艺研究院山东东营摘要直井段的防抖打直、打快对于提高深探井、超深井及各种复杂结构井的机械钻速、保证井下安全具有重,、,。、“‘要的作用而随着深井超深井的不断增多垂直钻井技术得到了快速的发展和应用介绍了偏轴组合偏心刚柔”钻具组合、导向钻具、反钟摆钻具、预弯曲动力学等防斜打快技术的作用原理,重点介绍了、及、,三种自动垂直钻井系统的结构
2、组成工作原理及现场应用情况简单列举了其他自动垂直钻井系统展望。了现代垂直钻井技术的发展方向关键词垂直钻井井斜控制钻具组合发展趋势一一一中图分类号文献标识码文章编号垂直钻井关键在于钻一个能最大限度地减小钻柱具川钻头朝向上井壁带来的增斜效果。再者,由于钻扭矩和摩阻的最优轨迹的井眼。根据力一位移模型,柱变形使上切点值高于常规钟摆钻具从而又产生降斜、,垂直钻井还可定义为钻头在钻具组合重力钻压和分量从而在一定程度上可抵消一部分地层变井斜斜地,层力的联合作用下位移连续不断地向垂直方向力如图所示力一位移模型中的
3、方向钻进的过程匕’一。该技术属于井眼轨迹控制范畴。影响井眼轨迹的主要因素有底部钻具组合的结构、钻井一「艺参数、井身几何形状、地层特性等。近年来,随着导向钻井技术的快速发展与应用,垂直钻井技术在传统的防斜打快理论和技术基础上也取得了较大进展。图偏轴钻具组合工作原理现代垂直钻井技术的新进展“”偏心刚柔钻具组合防斜打快技术川,“”偏轴钻具组合防斜打快技术〔〕研究表明刚柔钻具组合可在一定程度上防,“”,当施加较大钻压时,偏轴钻具组合因其中安装有止井斜和提高钻井效率但是缺少动力学效应,,导,当在高陡构造等易
4、斜地层中进行垂直钻井时往往达偏轴接头致在偏轴接头处产生一弯矩作用从而。“”使钻具组合产生如图所示的弯曲变形。转盘带动钻不到理想的防斜打快效果故在刚柔钻具组合的,,,柱使偏轴钻具组合产生公转即弓形回旋,一方而基础卜通过偏心控制设计安放偏心控制器形成“”,因其陀螺效应,具有稳斜作用而不易增加井斜另一了偏心刚柔钻具组合其基本形式为钻头“”“”一方面,因钻头均匀切削井壁四周,克服了常规钟摆钻刚性钻挺偏心控制器十柔性钻挺或加重钻杆全尺寸稳定器普通钻挺。一般有如下规律在一一一一收稿日期。。改回日期。〔“”“”
5、基金项目国家项目自动垂直钻井系统研制编号部分内容,男年毕业于作者简介杨春旭石油大学,口华东石油工程专业在读硕士研究生图偏轴钻具组合示意联系电话©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第卷第期杨春旭等现代垂直钻井技术的新进展及发展方向钻压相同及井斜角不变的情况下,随着钻具组合柔度现场也急需这种技术。的增加,下稳定器处的弯矩在减小,降斜力在增加。自动垂直钻井
6、系统,“”理」论分析和现场实践表明偏心刚柔钻具组合既自动垂直钻井系统“”。保持了刚柔钻具组合的所有优点又增加了动力学结构组成与工作原理效应,是一种比较理想的防斜打快新技术,已经展现自动垂直钻井系统用于年联邦德国的。了良好的应用前景大陆超深井科学钻探计划计划中,由德国导向钻具防斜打快技术’国家能源部委托美国公司研制。以第三代产品一随着导向钻具在水平井和更多的定向井上的成功川为例介绍其主要结构组,,,。应用将这一技术应用于直井可以做到开转盘钻直成其主要结构如图所示钻井液脉冲阀把井下的井稳斜和定向纠斜。
7、导向钻具是带有单弯或双弯信息传递到地面传感器及控制器测量与决定工具的壳体及稳定器的井下动力钻具组合。当转盘转速较小导向方向液压导向系统产生降斜力,纠正井斜。时,钻头的实际转速为螺杆钻具输出转速与转盘转速之和,这时可钻出稳斜井段一旦发生井斜需要纠斜,。钻井液脉冲阀时可以定向方式进行作业由于导向钻进时钻头转速高于转盘转速,因而钻进速度较快同时因螺杆钻电子控制系统具一,般加钻压较小地层力相对较小而不致引起过大。,,国井斜据相关资料介绍该技术在国外比较普遍井下马达内有所应用,并得到了预期的技术效果。反钟摆
8、钻具组合防斜打快技术川液压导向系统偏轴钻具因其机理所限,主要是一种稳斜工具,驱动轴及钻头降斜特性是第二位的,另外它要达到预期变形要求有图的主要结构组成足,够的变形空间因此在小井眼中其防斜特性大大下一,。,属于外导向垂直钻井系统它的外导向降在这样一种技术需求下反钟摆钻具组合防斜技。,结构如图所示它的导向套上带有四个靠液压驱动术应运而生它一方面表现出足够强的降斜能力另,“”。。的棱块该导向系统采用了负液压导向就是当一方面在小井眼中应用仍有很好的降斜效果,四个棱块都受到钻工具在完全垂直的
