单弯螺杆钻具组合滑动钻进造斜率预测方法

准确预测单弯螺杆钻具组合滑动钻进的造斜率有助于井眼轨道的优化设计和钻具组合的优选,提高井眼轨迹的控制质量。根据折算造斜率的定义,结合三维钻速方程,建立了单弯螺杆钻具组合滑动钻进的造斜率计算方法,分析了螺杆弯角、钻压、钻头各向性指数、井斜角等参数对滑动钻进造斜率的影响规律。结果表明,单弯螺杆钻具组合滑动钻进造斜率与钻具结构、钻头性能、钻进参数和井眼轨迹参数等因素密切有关;单弯螺杆钻具组合滑动钻进井段井斜角和方位角的变化是钻具组合在杠杆效应和钟摆效应作用下与地层相互作用的结果。本方法对井眼轨迹的控制具有重要意义。

单弯螺杆控制井斜力学特性分析及应用

针对易斜地区防斜打快问题 ,文章提出了利用单弯螺杆钻具配合转盘钻进行井斜控制的下部钻具组合设计及使用方法。采用有限元分析方法 ,建立了这种下部钻具组合的力学模型 ,利用该模型定量分析了其控制井斜的力学特性 ,从理论上分析了这种下部钻具组合控制井斜的主要影响因素 ,为优化这种钻具组合和施工参数设计提供了理论依据。在新疆油田易斜地区应用实践表明 ,这种钻具组合可在小钻压、低转速条件下有效地控制井斜 ,提高机械钻速 ,且不会影响下部钻具组合的安全 ,为在易斜地区防斜打快提供了新的方法。

单弯螺杆钻具下入套管可行性分析

为满足造斜和复合钻井的需要,常需使用单弯外壳螺杆钻具。由于套管内径较小,螺杆钻具壳体存在结构弯角,弯螺杆钻具能否顺利下入井口段套管是目前现场面临的一个重要问题。研究单弯螺杆钻具通过井口套管时的力学特性,对于指导现场合理选取螺杆钻具组合具有重要意义。采用有限元法,分析了Φ172mm单弯螺杆钻具在下入直井段Φ244mm套管时的应力分布规律,以及不同弯角大小对单弯螺杆钻具下入性的影响。结果表明,结构弯角小于2.5°时,Φ172mm单弯螺杆钻具能够依靠自重顺利下入Φ244mm套管,螺杆钻具结构弯角为2.75°时,需要额外施加外力才能将螺杆钻具强行压入套管。

单弯螺杆钻具组合造斜能力研究

为了更全面的考虑影响单弯螺杆钻具组合造斜能力的因素,对单弯螺杆钻具组合的造斜能力进行了深入研究。在平衡曲率法的基础之上,考虑地层变井斜力,建立"考虑地层作用造斜率"的计算模型,并进行实例分析。研究结果表明,某水平井造斜井段使用单弯单稳螺杆钻具组合滑动钻进,其中实际造斜率9.2(°)/30m,考虑地层作用时造斜率10.3(°)/30m,没有考虑地层作用时造斜率15.8(°)/30m。分析单弯螺杆钻具组合结构参数和钻压对造斜率的影响规律,得出考虑地层作用时造斜率随着钻头到下稳定器距离的增加而大幅减小,随着钻压的增加而减小;没有考虑地层作用时造斜率随着钻头到下稳定器距离的增加而略有减小,随着钻压的增加而增加。实例分析和规律表明:研究单弯螺杆钻具组合的造斜能力时,必须考虑地层作用,这样可以更准确地预测单弯螺杆钻具组合的造斜率;分析单弯螺杆钻具组合造斜率随结构参数和钻压变化的规律,为钻具设计和钻压优选提供依据。

单弯螺杆复合钻进力学行为数值模拟研究

通过建立底部钻具组合数值模型,改变扶正器的外径、长度和位置等结构参数,对井底钻头处的导向力方向和大小的影响进行分析。分析结果表明,单弯螺杆马达参数对于不同的钻井工艺要求均存在着最佳值。现场应用表明,采用改进结构参数设计的钻具会有更好的复合增斜效果。

单弯螺杆钻具组合非线性瞬态动力学分析

为了合理地使用螺杆钻具进行防斜打快作业,采用有限元分析方法,建立了单弯螺杆钻具组合下部结构的力学模型,并利用该模型定量分析了该钻具组合的力学特性,同时对比分析了影响该钻具组合控制井斜的主要因素。计算结果分析表明,利用单弯螺杆钻具控制井斜时,要综合考虑各种因素,对下部钻具组合进行力学计算,优选螺杆(包括弯角大小、肘点位置)、扶正器个数和安装位置以及钻进参数,以求有效控制井斜和提高机械钻速。

水平井眼中单弯螺杆钻具组合力学分析方法

单弯螺杆下部钻具组合在水平段力学分析时,如何精确处理螺杆弯角和多个变截面等问题十分困难。为此,利用微元法和连续梁理论,并综合考虑钻井参数、井眼几何参数和钻具组合结构参数等各种影响因素,建立了单弯螺杆下部钻具组合统一力学模型。以单弯单稳螺杆钻具组合和单弯双稳螺杆钻具组合为例,模拟计算了单弯螺杆下部钻具组合在水平段导向钻进时各种因素对控制井斜能力的影响规律。研究结果表明:适当增大螺杆弯角、减小肘点和稳定器距钻头的距离以及增大稳定器外径,都可以增大钻头侧向力,提高钻具的增斜效果;钻压对钻头侧向力影响不大。研究成果可为单弯螺杆下部钻具组合管柱的优化设计提供理论支撑。

单弯螺杆造斜能力预测和现场数据验证

造斜率预测是井眼轨迹控制技术的基础和重要组成部分,利用几何相似原理对具有初始结构弯角的梁柱进行了等效处理,综合考虑井眼几何参数(井斜角、井眼曲率)、钻具组合结构参数(弯角、稳定器直径和位置等)、钻井参数(钻压)等各种影响因素,运用纵横弯曲法建立单弯螺杆力学模型。以单弯螺杆单稳器钻具组合为例,分析了螺杆弯角、井眼曲率、钻压、稳定器直径等参数对侧向力和极限造斜率的影响。结合须家河组地层的特点,运用极限曲率法计算了造斜率,并结合现场数据对模型进行了验证,指导钻具组合设计。

单弯螺杆马达与液动潜孔锤复合钻具研究

为解决煤矿井下硬岩层定向钻进效率低的难题,提出将单弯螺杆马达与液动潜孔锤组合在一起,形成的复合钻具具有硬岩层中轨迹可控和钻进效率高的特点。介绍了复合钻具的组成及实现冲击回转定向钻进的原理,研究了具体实施方法,包括:钻具组合形式、工具选型、流量匹配、随钻测量系统防振以及专用钻头设计。研究结果表明:液动潜孔锤置于单弯螺杆马达与钻头之间较为合理;为满足液动潜孔锤低转速的要求和单弯螺杆马达调角的需要,定制了低转速可调弯外壳螺杆马达;随钻测量系统与钻具之间设计了双向减振短节;根据不同工具工作排量,提出了3种流量匹配的方法;基于复合钻具碎岩机理,设计了柱-片混合型钻头;最后指出了可能存在的问题,并给出了解决问题的建议。

利用修正的三点定圆法计算单弯螺杆造斜率及其应用

随着水平钻井技术的不断发展,导向钻井技术的应用也越来越广泛。单弯螺杆钻具是应用最为广泛的导向钻具。因此,准确地预测单弯螺杆钻具的造斜率显得尤为必要。本文运用修正的三点定圆法,计算了单弯螺杆钻具的造斜率,并在墨西哥EPC油田进行了现场验证分析,对墨西哥EPC油田单弯螺杆钻具的选型有指导意义。

单弯螺杆钻具组合防斜打快技术研究

针对易斜地区防斜打快问题,分析了单弯螺杆钻具组合的特点,并采用有限元分析方法对正常钻进时单弯螺杆钻具的力学特性进行了模拟。研究发现,钻头侧向力随转动按简谐规律变化,且弯角靠下井壁时钻头侧向力最大;钻头倾角呈正负交替的规律变化,因而在井斜角较大时具有较强的纠斜能力。有限元计算结果表明,改进的单弯螺杆钻具组合不会改变其在井下的应力状态,可以安全使用。

单弯螺杆+PDC钻头钻井技术在却勒103井的应用

本文阐述了单弯螺杆+PDC钻头钻井技术在直井评价井却勒103井φ311.15mm井眼段的应用情况,并在技术和效益方面对应用情况作了对比评价,认为在优化钻井参数的情况下,单弯螺杆+PDC钻头钻井技术可提高机械钻速,对今后却勒等区块高陡构造防斜打快、缩短钻井周期、降低钻井成本具有一定的借鉴意义。

单弯螺杆造斜率的研究及其应用

随着钻井技术的不断发展及激进参数下提速提效的要求逐年提高,导向钻井技术在大斜度及水平井上的应用也日趋广泛。单弯螺杆作用应用最广的导向钻具,对造斜效率的影响愈发显得关键。本文以三点定圆法为基础,从结构设计方面开展对螺杆造斜率开展理论与实际的研究。通过在陕北陇东油田的现场验证分析,为陇东区块螺杆选型和优化设计奠定指导价值。

单弯螺杆钻具在井口下入过程中坐标的转换计算

随着国内外众多大型的油田开发进入中后期,以及新勘探特殊油藏的需要,中短半径水平井应用的越来越多。由于在套管内侧钻中短水平井时的造斜率要求较高,目前通常需要使用较大结构弯角的螺杆钻具。合理建立螺杆钻具在下入前后的位置(坐标)模型对于单弯螺杆钻具在井口能否下入的后续分析模型计算显得尤为重要。试验在螺杆钻具基本组成的基础上,通过改变螺杆钻具上部无磁钻杆、加重钻杆的距离,确定下入后钻具组合在套管入口处的坐标值及其下入前的坐标值,为后续进行单弯螺杆钻具在井口的下入性分析研究的计算模型提供一定的理论基础。

轮古100-2井“单弯螺杆+PDC钻头”钻井技术应用试验

螺杆钻具是一种井下动力钻具,用好“单弯螺杆+PDC钻头”钻井技术,能发挥较好的提速提效作用。为了深化认识“单弯螺杆+PDC钻头”钻井技术,通过塔里木油田轮古100-2井钻井应用试验,初步掌握单弯螺杆对比直螺杆在钻井提速、井身质量控制的优势和需要克服的不足。对塔里木油田的钻探提速,缩短建井周期,加快油田产能建设具有较好的指导意义。

煤层气水平对接井用单弯无稳螺杆钻具组合造斜能力预测

作为煤层气开发水平对接井定向钻进最为常用的单弯无稳螺杆钻具组合,其造斜能力的预测,直接影响着井眼轨道预测及井眼轨迹控制。采用几何计算的方法,以三点定圆法为理论基础,通过分析考虑结构弯角位置影响和井径扩大影响的单弯双稳螺杆钻具组合造斜率预测的相关算法,结合三弯矩方程组的相关理论,提出单弯无稳螺杆钻具组合造斜率的预测算法,通过现场实践应用验证。该算法可用于沿煤层定向轨迹延伸钻进的井底导向钻具造斜能力预测。

弯外壳螺杆钻具在套管内通过能力的有限元分析

应用非线性有限元方法,研究了侧钻水平井钻井过程中,弯外壳螺杆钻具在套管内下入可行性的问题,计算了Φ120单弯螺杆钻具结构弯角、稳定器间隙以及井斜角对螺杆钻具下入摩阻的影响,并给出了使得螺杆顺利下入时螺杆之上钻具的长度,以此判断螺杆是否需要借助外力就能安全下入套管内。计算结果表明,结构弯角小于2.75°时,单弯螺杆钻具的能够顺利下入Φ177.8套管内,当螺杆结构弯角大于3°时,下入困难,甚至需要借助于外力才能将螺杆钻具强行压入位于井口附近的套管内。

底部钻具组合力学性能分析及优化

深井段复杂地层倾角大,井斜控制难度大,严重影响了安全钻进。为准确控制井眼轨迹,提高钻具的造斜能力,采用纵横弯曲梁法建立力学计算模型,分析井眼曲率、地层倾角、各跨长度和外径、柔性短节、稳定器外径、翼肋推力、钻压和井斜角等因素对多种底部钻具组合力学性能的影响,优化底部钻具组合。研究结果表明:弯螺杆相比于直螺杆有更好的防斜纠斜能力,更适合在深部造斜力强的地层使用;当方位角在25°与205°时地层侧向力最小;定向井段井眼曲率对2种螺杆钻具组合的导向力影响最大,井斜角次之,钻压影响较小;翼肋推力对弯螺杆推靠式旋转导向钻具组合(RSBHA)的造斜力和造斜性能影响最为显著,钻压次之,井斜角的影响较小。研究结果可为复杂地层井斜规律的研究和控制提供参考依据,钻井工具的合理组合及优化对减少井斜问题、顺利完钻起着重要作用。

对单弯壳体螺杆钻具极限造斜率计算公式的改进

目前,在造斜井段下稳定器大多是采用欠尺寸设计。应用较广的是刘修缮提出的极限造斜率公式,但是此方法存在弊端。考虑间隙情况下,设计的造斜率不符合现场实际情况。本文考虑下稳定器与井壁的间隙对工具极限造斜率的影响,对间隙影响产生的附加造斜率给出了定义,对间隙情况下的造斜率公式进行了改进。经过现场的实际数据进行验证,其相对误差比原来的公式小。分别对螺杆钻具的结构弯角γ、下稳定器与井壁的间隙σ、下稳定器至钻头的距离L_1、下稳定器与弯角点的距离L_2的敏感性进行了分析,并给出相应的结论和建议,对现场实际操作有一定的理论指导作用。

钻具稳定器结构对复合钻井导向力的影响

单弯螺杆钻具+PDC钻头复合钻井已广泛在钻井提速和井眼轨迹控制作业中应用,对该类钻具组合导向力分析也有成熟的方法,但常常忽略螺杆稳定器结构的影响。为此,基于油气田现场作业应用的直棱和螺旋棱稳定器结构,讨论了螺杆稳定器外径和支点位置变化对钻具导向力的影响,建立了稳定器实际偏心距计算模型,提出了考虑螺杆稳定器结构影响的钻具复合钻井导向力分析方法。通过对单弯螺杆单稳定器钻具组合、单弯螺杆双稳定器钻具组合复合钻井导向力的分析,结果发现:①忽略螺杆稳定器结构的复合钻井导向力分析方法计算结果与钻具导向合力差别较大;②直棱稳定器由于棱槽包角的存在,等效外径周期性变化使得钻具组合导向力发生周期性增加或降低,变化幅度最高达50%,影响钻具导向稳定性能和疲劳寿命。进而提出建议:①计算复合钻井导向力时应采用考虑螺杆稳定器结构影响的钻具复合钻井导向力分析方法;②现场复合钻井时选用带棱槽包角为零的螺旋式稳定器或选用带棱槽包角小的直棱稳定器的螺杆钻具。