PDC钻头对推靠式旋转导向工具的适配性

针对使用推靠式旋转导向工具配套PDC钻头钻井过程中出现造斜率不达标的问题,进行PDC钻头切削结构对推靠式旋转导向工具适配性研究。基于纵横弯曲连续梁理论,考虑井径扩大率对工具的影响,建立推靠式旋转导向工具BHA力学分析模型,再结合PDC钻头与地层相互作用模型,提出以井斜趋势角作为评价推靠式旋转导向工具与PDC钻头适配性的指标,定量分析钻头结构参数对推靠式旋转导向工具造斜能力的影响,并进行相关试验。结果表明:随着PDC钻头内锥深度变浅、冠部高度变短,旋转导向工具造斜能力越强;PDC钻头切削齿后倾角越大、摩擦角越大,工具造斜性能越强;PDC钻头保径对工具造斜能力影响较大,钻头主动保径和被动保径面积越小,工具造斜能力越强;钻头被动保径刀翼越窄,工具造斜能力越强;当钻头保径总长一定时,随着主动保径与被动保径面积比值变小,工具造斜能力呈先增加后减小,存在最佳主动保径与被动保径比例使推靠式旋转导向工具造斜能力达到最大;模型井斜趋势角的预测值与试验值基本一致,最大误差仅为6.71%,验证了本文所建立模型的准确性。

静态推靠式旋转导向控制方案分析及优化

旋转导向钻井技术已经成为当前钻井必不可少的核心技术,主要根据静态推靠式旋转导向控制原理,结合工程实际要求,建立力学模型。根据有利区内支撑爪力最大、不利区内支撑爪力最小原则,提出120°和60°划分区域的2种控制方案,在优化数学模型的基础上,分别将各支撑爪的应力分解到偏置合力的方向和垂直于偏置合力的方向,采用力学矢量分析法,建立不同偏置合力矢量下的力学方程,求解相应的方程,得出不同划分区域下各支撑爪的应力表达式。分析对比不同划分区域下各支撑爪应力变化,比较变化趋势,优选更为稳定的控制方案,从而增加仪器使用寿命,减少钻井事故,降低成本。

推靠式旋转导向钻具力学性能研究

旋转导向钻井系统在大位移井中得到广泛的应用 ,该项技术国内正处于研究阶段。结合国家 86 3项目“旋转导向钻井系统整体方案设计及关键技术研究” ,对设计出的偏置式旋转导向钻具组合进行了力学性能的理论研究 ,介绍了理论模型的建立和力学性能研究的部分结果 ,给出了推靠式旋转导向钻具的受力状态分析、井眼曲率预测、导向稳定器运行参数、井眼曲率和方向与导向稳定器偏心距和偏心方向的关系。可以为旋转导向稳定器的设计提供理论依据。

静态推靠式旋转导向系统三支撑掌偏置机构控制方案

随着国内复杂定向井、水平井以及高难度3D井身结构井的增加,对于旋转导向钻井技术的需求也不断增加,而目前国内对静态推靠式旋转导向系统的导向机构控制方法及原理了解很少,展开相应的研究已非常必要。在外筒旋转的条件下,通过力学矢量合成原理以及数学求解分析表明,静态推靠式三液压支撑掌导向工具同时控制3个支撑掌分力的方案不可行;外筒旋转使得三液压支撑掌导向工具存在控制"死区",给出了这种偏置机构最大可使用偏置合力矢量幅值;采用了两支撑掌调整和控制合力矢量的大小和方向,剩余一个支撑掌浮动支撑,并给出了静态推靠式三液压支撑掌导向工具控制算法框图。该框图可为国内科研人员开展该种偏置机构研究提供理论依据。

推靠式旋转导向工具造斜能力影响因素

旋转导向工具相比于滑动导向工具具有机械钻速快、摩阻扭矩小、水平位移延伸能力强、井眼轨迹易调控等优点。推靠式旋转导向工具引入国内市场后,总体应用情况较好,但在部分地区也出现了工具造斜能力不足的问题。根据底部钻具组合纵横弯曲梁方法,建立了推靠式旋转导向工具变截面BHA力学模型以及井斜趋势角分析模型,并在此基础上分析了BHA结构参数、钻压、钻头各向异性和岩石可钻性对工具造斜能力的影响规律。分析结果表明,偏置力、第1跨钻柱长度及外径、第2跨钻柱外径、钻头侧向切削能力对工具造斜能力的影响较大。根据分析结果对推靠式旋转导向工具的底部钻具结构进行了优化,在塔中地区取得了较好的应用效果。

推靠式旋转导向系统推力变化平缓的控制方法

随着石油天然气开采难度越来越大,水平井、大位移井等高难度井越来越多,对旋转导向系统的需求也不断增加。目前国内推靠式旋转导向系统的控制方法比较复杂,且推力变化不平缓。针对上述情况,通过研究矢量分解以及高次谐波的作用,提出了一种简单且推力变化平缓的控制方法。该方法软件实现简单,而且由于推力变化平缓而降低了控制系统执行机构的设计难度,具有很好的工程应用价值。

静态推靠式旋转导向的导向力变化规律模拟研究

目前,国内已经研制出静态推靠式旋转导向钻井系统,为了提高井眼轨迹调控精度,需要优选出适合静态推靠式旋转导向工具的调控方式,来减小工具面调控误差。为了实现该目标,在静态推靠式旋转导向钻井模拟装置上,开发并实现了响应的模拟实验程序。通过改变钻进参数(钻压、转速)及参考工具面方向,对比分析了基础力较大、较小的两种情况下,不同参考工具面方向是导向翼肋的导向力方向、偏心位移方向,以及钻头侧向力方向随钻进参数的变化规律。研究结果表明,在水平井眼中导向合力相差不大的情况下,采用较大基础力方案可以有效增加造斜能力;偏心位移的调控机制更适合静态推靠式旋转导向,并且偏心位移的方向十分稳定,不易受到钻进参数的影响。研究成果能够为优选静态推靠式旋转导向系统的井眼轨迹调控模式、减小工具面调控误差提供支持。

旋转导向原理及应用

旋转导向钻井系统实质上是一个井下闭环变径稳定器与测量传输仪器.它完全抛开了滑动导向方式,而以旋转导向钻进方式,自动、灵活地调整井斜和方位,大大提高了钻井速度和钻转导向钻进方式,轨迹控制精度也非常高。

多分支水平井裸眼悬空侧钻技术在南海东部某油田的应用

南海东部部分老油田逐渐进入开发生产后期,亟需实施调整井以保障产量接替,而多分支水平井能够有效增大储层泄油面积,实现一孔多眼,是调整井挖潜的主要井型和重要手段。通过研究小井眼多分支水平井现场实钻案例,归纳总结小井眼多分支水平井悬空侧钻技术的难点和使用推靠式旋转导向钻具侧钻的技术特点,给出轨迹预留、侧钻安全距离、夹墙厚度等工程参数的具体经验值,以期为南海东部后续同类型分支井作业提供借鉴经验和技术参考。

Welleader在渤海旅大区块某井的悬空侧钻技术的应用

本文介绍了中海油服自主研发的推靠式旋转导向9-1/2″Welleader在渤海油田首次悬空侧钻的成功经验。通过对设计、施工要点的总结,了解影响悬空侧钻的因素,分析推靠式旋转导向悬空侧钻所需的前提条件和操作流程。

璇玑系统在南海西部油田的适用性分析

璇玑系统是中海油田服务股份有限公司研制的推靠式旋转导向钻井系统,主要技术指标接近当前国际水平。近年来南海西部油田多采用定向井、水平井进行油田开发,长期以来该领域均被国外石油公司设备垄断且租赁价格高昂,严重影响成本控制。随着国产旋转导向系统加快升级迭代,结合南海油田地质特征及工具性能,分析璇玑系统在油田各区块、层系的适用性,可指导其后续作业选择,增大一次入井成功率,进而提高国产工具市场占比。