塔河油田小角度单弯螺杆钻具组合防斜效果分析

针对聚晶金刚石复合片钻头(PDC)+直螺杆钟摆钻具组合存在的PDC钻头在高转速下工作稳定性差,井斜难于控制和钻开下部地层时加压,在钻头处产生侧向力,导致井斜增加等问题,开展了改进应用单弯螺杆钻具组合受力分析,优选出PDC+单弯螺杆钻具组合螺杆钻具组合工艺。对比了两种工艺防斜效果,井斜角明显变小。现场应用17口井,单弯螺杆在直井段具有较好的防阻卡及防斜功能,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。

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。

φ139.7套管内侧钻水平井弯螺杆钻具通过能力分析

考虑 139.7套管内侧钻水平井环空间隙小、曲率大等因素 ,应用间隙元法对下部钻具组合进行非线性静力学分析 ,求得钻具的变形、应力、摩阻力和接触力 ,结合 139.7套管内弯螺杆钻具的提放试验结果 ,建立了弯螺杆钻具组合通过能力的判定条件和计算公式 ,并在大庆油田侧钻水平井中得到应用和验证。

双弯螺杆降斜时的钻柱强度分析

在浅层水平井钻进过程中，由于油层浅，造斜段相对较短，如果实钻轨迹偏差较大，就没有了纠正的余地。因此在实际的设计或施工中，若造斜率过大，需短程反向安放双弯螺杆钻具降低造斜率。文中以固体力学有限元理论为基础，建立了弯曲井眼中，反向安装双弯螺杆钻具的有限元力学模型，用此模型分析了下部钻具组合的应力场，并对反向安装的双弯螺杆钻具组合的强度进行了评价。现场应用表明，该分析方法的结论是合理的，能够用来指导现场。

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。

塔深1井超深井段弯螺杆钻具MWD定向纠斜技术

塔深1井五开从6800m钻进到完钻井深8408m,所钻油藏岩性以白云岩为主,岩性复杂,给井斜控制带来了极大困难,曾多次采用各种常规的防斜打直技术,都没有取得成功。后使用弯螺杆动力钻具MWD随钻测斜纠斜技术,通过控制钻压、螺杆弯度、工具面,定向与复合钻进来对井斜进行控制,用正确方法精心调整反扭角、选用抗高温高压MWD和动力钻具、下钻分段循环降温等措施克服了超深井段给工具使用带来的问题,有效地控制住了井斜,优质高效地完成了钻井任务。应用结果表明,MWD加弯螺杆动力钻具纠斜是一种高效、安全、简单实用的纠斜方法,不仅在井斜控制困难时有使用价值,在常规钻井中推广使用也能有效提高效率和控制井斜。

弯螺杆钻具力学特性分析与设计

设计或选择弯螺杆钻具组合时，既要确定弯螺杆钻具的总体方案结构参数，还要预测该钻具组合的造科能力。利用结构弯角的等效角和等效横向载荷，推导了用以分析具有结构弯角的螺杆钻具组合力学特性的三弯矩方程组，并应用它确定钻具组合的平衡曲率。根据实钻结果研究了弯螺杆钻具组合造斜能力与平衡曲率间的关系，得出了平衡曲率系数的数学表达式，并将其应用于φ39．7mm套管侧钻水平井的φ89mm弯螺杆钻具总体方案设计。计算表明，这种φ89弯螺杆钻具应设计成传动轴本体上带有稳定器的单弯钻具。

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。

中短半径双弯螺杆钻具在套管内的通过能力分析

套管内侧钻中短半径水平井,由于造斜率比常规的中半径水平井要高得多,结构弯角必然较大,因此提出了这种钻具在套管内能否顺利下入的问题。采用纵横弯曲法,对在139.7mm套管内带垫块的双弯螺杆钻具组合建立了受力与变形分析模型,重点分析了双弯螺杆参数对底部钻具组合与套管壁摩擦力的影响,由实例数据计算出此钻具组合在套管内的摩擦阻力,分析了螺杆钻具在套管内下入的可行性。结果表明,双弯螺杆钻具在139.7mm套管内能顺利下入。

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。

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。

求解中短半径弯螺杆钻具的纵横弯曲法

介绍了一种求解中短半径(K=1°/m～3°/m)弯螺杆钻具的纵横弯曲法,以指导弯螺杆钻具的设计和使用.采用变刚度梁柱理论,并应用等效载荷法对具有初始结构弯角的梁柱进行等效处理,根据钻具组合支座连续条件及边界条件建立了中短半径水平井造斜螺杆钻具组合的力学模型,进而求得钻头侧向力,依此预测弯螺杆钻具的造斜能力.这种分析方法得到了成功应用.

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。

扶正器加弯螺杆钻具防斜原理及应用

弯螺杆旋转钻进,带动钻头自转同时绕井眼轴线公转,对钻头前进方向增加了约束条件,具有运动学稳定性。扶正器的作用是产生钟摆降斜力,其钟摆降斜力与扶正器的安放高度有关。现场实践证明,扶正器加弯螺杆钻具结构有良好的防斜、降斜效果。

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。

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。

无扶弯螺杆纠斜技术在十屋15井的应用

梨树断陷是东北油气分公司油气勘探开发的主要区域。但在钻井过程中斜坡带易发生井斜,常规钟摆、满眼等钻具组合无法实现降斜效果。在已完钻3000m以上中深探井中,有多口井进行了纠斜施工,严重影响钻井速度。本文介绍了本井区基本地质情况,根据各种防斜钻具组合对比分析,提出了梨树断陷防斜打直技术方案,并在十屋15井应用了无扶单弯螺杆纠斜技术,现场应用效果良好,满足梨树断陷斜坡带防斜打快的技术要求。