巴喀地区地层自然造斜规律及防斜钻具组合研究.docx

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1、巴喀地区地层自然造斜规律及防斜钻具组合研究井斜控制是钻井过程中极其重要的因素,尤其是在地层倾角较大的高陡构造下,井斜较大会降低机械钻速,加长钻井周期以及增加钻井成本。这一点,已为广大的钻井监督及钻井技术人员所共识。所以,重新研究直井的井斜控制问题,不仅在生产实践上,而且在理论上都具有重要意义。巴喀区块整体为高陡断背斜,该区块地层倾角大(倾角10°-80°),全井易斜,井斜难以控制。从巴喀近期已钻井的资料来看,许多井井身质量超标,造成钻井周期延长以及巨大的经济损失。提高井深质量涉及到诸多方面,其中最重要的一个方

2、面就是选择适当的钻具组合。合适的钻具组合,不仅能提高机械钻速、防止井斜,同时可以减少井下事故发生,达到安全、高速、低成本钻井的目的。影响井斜的因素很多,主要可分为两大类,一类是地质的因素,一类是钻具的因素。地质导致井斜的最本质的原因是地层可钻性的各向异性和地层倾斜这两个因素,由于岩层的层理、节理、纹理、成岩状况以及岩石的结构、成分、胶结物、颗粒大小等造成岩石在不同方向上可钻性不同,一般说来,垂直层面方向的可钻性较高,平行层面方向的可钻性较低。钻具导致井斜的主要因素是钻具倾斜和弯曲。地层力是地层由于各种原因造成

3、的地层井眼偏斜的宏观力学效应的描述,对于现有的技术来说,不可能改变地层对井斜的影响,因此我们将钻具组合优化设计作为主要的研究对象和突破点。调研发现,巴喀地区常采用光钻铤和带稳定器的钟摆钻具组合,其防斜原理就是利用钻柱下部悬臂段产生的钟摆力来平衡地层造斜力,改变钻头上受到的力,从而将增斜变为降斜。产生这种改变的力就是钻具组合的钻头侧向力。目前钻柱受力分析方法有很多,如有限元法、纵横弯曲法等。其中纵横弯曲法不仅具有较大的准确性,而且计算迅速,适合现场应用。本文运用纵横弯曲法分析了钻具在井下的受力状态,建立钻具力学

4、模型,得到了纵横弯曲梁的三弯矩方程。根据钻具组合在钻井时的实际情况,在一定假设下将钻具模型进行优化得到了不同钻具结构的钻具组合的钻头侧向力计算模型。同时建立地层造斜力计算模型,应用VB6.0程序编制了井底钻具受力分析软件。该软件能够快速计算不同钻具组合在不同钻井参数下钻头侧向力以及地层造斜力。运用该软件,通过计算钻头在井底受到的钻头侧向力和地层造斜力的作用,分析井斜角的变化。通过一系列计算得知钻头上的合力与井斜角有密切关系,说明该方法与实际相符能运用于实践。通过计算软件对巴喀地区19-6井使用的钻具进行了评价

5、。计算了该井所使用的钻具组合在该井地层情况下的降斜能力,计算发现所使用的钻具不能抵消地层造斜力的影响,以至于井斜较大,究其原因是因为钻具类型选择不当,钻井参数也没有在合适的范围内。本文运用计算软件得到了钻井参数以及钻具结构对钻头侧向力的影响,在此基础上对巴喀使用的钻具进行了优化设计,最后在该地区推荐使用双稳钟摆与反钟摆钻具。通过程序计算得知推荐钻具具有良好的降斜作用。