直井防斜钻具组合技术综述-蔡振华.doc

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1、直井防斜钻具组合技术综述蔡振华摘要：在石油及天然气钻井过程中，影响井斜的因素是多方而的，钻具组要及其操作技术对控制井斜起中至关重要的作用。随着钻具组合技术的发展，控制井斜的技术水平和能力也不断提高。文章对旋转钻井过程中，国内外一些具有代表性的直井防斜钻具组合，尤其是对国内近儿年的最新防斜钻具结构做了概要论述，并对这些防斜钻具的优缺点进行了对比分析。同时还简要介绍了国外最先进的井斜控制闭环系统及应用情况。旨在为钻井界科技人员提供此方而的技术信息，以便在实际钻井中加以利用和选择。主题词：直井；防斜装置；钻具

2、组合；技术；综述钻井理论和工程实践表明，影响井斜的因素主要有地质条件、下部钻具组合和操作技术。地质因素（地层倾角等）对井斜的影响是客观的不可控制因素，而防斜钻具组合■和操作技术则是主观的、可控制因素。因此，随着钻井工艺理论和实践应用的不断发展，直井防斜钻具组合技术方面取得了长足的进步。为了便于钻井工程技术人员在钻井施工中含理选择和应用，本文将对国内外先进的防斜钻具组合和操作技术做一概述。1钟摆防斜钻具1.1工作原理钟摆钻具是利用斜井内钻柱切点以下钻铤重量的横向分力把钻头压向井眼下方，以逐渐达到减小井斜的

3、效果。这个横向分力的作用犹如钟摆一样，故称之为钟摆力。增加钟摆力的一个办法是尽可能使用较大尺寸的钻铤，这样钻铤不容易被压弯，切点位置相对较高，利于减斜。另一个办法是在此切点略高的位置上安装稳定器，以提高切点位置，增大减斜力。同时，也能减小钻头外侧倾角（指产生增斜效果的钻头倾角）。1.2设计要点和操作要求钟摆钻具在直井内无防斜作用，但在井斜发生时却有纠斜作用。钟摆钻具使用的成功与否和钻压有直接关系。稳定器的安放位置是根据钻压确定的，超过这个钻压后，稳定器以下的钻柱就会与井壁形成新的切点，导致钟摆钻具失效，

4、所以操作中应严格控制钻压。同满眼钻具相比，钟摆钻具只能使用较小的钻压。1.3适用范围钟摆钻具是国内外石油钻井应用最为广泛的一种钻具结构，一般可用于普通地区钻井和井斜产生后的纠斜。2满眼防斜钻具2.1工作原理满眼钻具的防斜原理有二点：①能产生较小的钻头倾角（相对于钟摆钻具而言）；②利用三点（三个稳定器）直线性来保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。2.2设计要点和操作方法满眼钻具的设计要求主要有三点：①保证下部钻铤有尽可能大的刚度；②保证稳定器之间具有合适的长度；③保证稳定器与井眼之间的间隙尽可能小。满眼

5、钻具能承受较大钻压（相对于钟摆钻具）,因而能获得较高的机械钻速。但满眼钻具在发生井斜后其纠斜效果不如钟摆钻具，此时需要起下钻换钟摆钻具纠斜。2.3适用范围满眼钻具适用于不易斜或较为易斜的地区（层）。满眼钻具是在石汕及天然气钻井应用最为广泛的钻具组合之一。3柔性防斜钻具组合目前国内外有报道的柔性防斜钻具组合有多种形式。但主要可以归纳为二大类，钻杆柔性防斜钻具组合和柔性接头防斜钻具组合。2.1钻杆柔性防斜钻具很多文献都介绍了钻杆柔性防斜钻具，旦都具有类似的组合形式，即在下部钻柱中的第一稳定器以上加一根钻杆。

6、所不同的是，一些文献介绍的钻杆柔性防斜钻具组合中第一稳定器与钻头之间用一定长度的钻铤连接，因而也称为柔性钟摆钻具。而有的文献介绍将第一稳定器和钻头直接连接。（1）工作原理关于柔性钻杆防斜钻具的工作原理，备文献的解释不尽相同，但总的原则是一致的，即在第一稳定器上加一•根钻杆改善了稳定器处的内弯矩，使钻头处产生了有利于降斜的侧向力；另外，由于钻杆柔性较大，抗弯刚度小，在钟摆钻具条件下更有利于第一稳定器以下钻铤恢复到以稳定器为支点的自由悬挂状态，从而提高了钻具的钟摆力。（2）操作方法使用钻杆柔性防斜钻具即能防

7、斜又能纠斜，钻压可加至140〜160kN。使用它纠斜时需先吊打几个单根，在井眼有降斜趋势后方可加压钻进。另外，使用此种钻具组含时不可长时间加压钻进，以防稳定器之间的钻杆发生疲劳损伤。（3）应用范围有关文献建议在中等以下易斜地区使用钻杆柔性（钟摆）钻具组合。在华北、江汉、大庆等油田的较易斜地区都曾经使用过钻杆柔性防斜钻具，取得了较好的效果。2.2柔性接头防斜钻具（1）工作原理当有井斜时，受重力的作用切点以上钻柱紧贴下井壁，这时稳定器相当于一个支点，使接头偏向上井壁，在柔性接头的作用下带动钻头向下偏斜。当钻

8、柱旋转时，该变形方式保持不变,使钻头总是偏向下井壁从而实现纠斜。在没有井斜时，下部钻柱并不固定地贴在井壁的某一位置,较大的钻压引起钻柱屈曲，钻柱与井壁产生摩擦力促使钻柱涡动带动钻头转动，使井底周边受相等的切削机会，因而不会引起井斜。（2）应用条件该钻具结构可以承受较大钻压，而且钻头降斜力随钻压增大而增大，既有利于降斜，又可高速钻进，这是常规钻具组合无法实现的。现场实钻表明，这种钻具组合在垂直井眼中并不引起井斜。充分显示了该钻具组合的优越性。