连续管钻井电液定向器结构设计

由于连续管在井眼中不旋转, 井下定向困难, 严重影响连续管钻井技术的应用与推广.为此, 设计了一种适用于小井眼钻井的连续管钻井电液定向器.该定向器通过控制地面泵钻井液压力及排量的大小来改变锁紧套的位置, 从而实现定向器在定向模式与锁紧模式之间的转换.对锁紧套进行了轴向受力分析, 建立了锁紧套下移及复位时的受力模型; 运用标准κ·ε 模型对钻井液流经锁紧套所形成的前后环形端面压力差进行了数值模拟.模拟结果表明, 该电液定向器定向过程中的最佳排量为9. 75～10. 90 L/ s, 锁紧过程中所需最佳排量为6. 00～8. 25 L/ s.相比于液压定向器, 电液定向器可连续旋转、双向定向, 并能够消除定向段的“鱼尾” 现象, 有利于水平段的延伸; 相比于电驱动定向器, 电液定向器可利用压差锁紧工具面, 实现工具面的精确摆放.研究结果可以为国内连续管钻井高端定向器的研究设计提供参考依据.

定向滑动钻进控制系统与控制方法研究

针对螺杆钻具在定向钻井过程中由于井眼摩阻大所导致的工具面调整困难和滑动钻进托压问题,利用顶驱精确定位和左右旋转的特点,研究开发基于顶驱可编程控制器(PLC)和传感器于一体的滑动钻进控制系统。本文深入研究和分析了钻具滑动前后摩擦力的变化规律和控制扭矩旋转钻具减小井眼摩阻的方法。通过5个传感器的实时数据采集,依据定向工程师的经验和推理方法,将其转换为计算机可以执行的控制程序,建立以PLC为核心的人机控制界面,PLC计算调整工具面所需的旋转角度,将工具面准确调整到设计的工具面角度;根据大钩悬重和压差?P判断托压,出现托压时PLC计算不改变工具面的旋转扭矩,以计算的扭矩为限值左右旋转钻具减小井眼摩阻,直到压差?P>0,解决滑动托压。研究表明,新方法能大幅减小井眼摩阻,提高机械钻速;其方法是目前解决螺杆钻具滑动钻进最有效的控制方法。