组合钻具定向钻井造斜及提速技术方法

结合华池地区多口井定向井钻进过程中组合钻具及随钻测井数据进行分析总结,提出提高定向井造斜精度及快速钻进的技术方法。通过钻井工艺设计优化井眼剖面,根据钻井参数优选钻具组合、钻头参数选择、螺杆钻具选用参数控制等方面进行技术剖析,井眼控制及轨迹调整思路。

机械式旋转造斜工具初步设计研究

旋转导向钻进技术以高安全、高速等优点,在超深井等复杂构造钻进中得到广泛应用。对典型旋转导向钻探系统进行比较、总结特点,并提出一种新型的机械旋转造斜器。介绍该机械旋转造斜器的定向罩、旋转控制、液压驱动等主要部件的结构与功能,分析与计算其受力状况及造斜能力。该装置结构简单,造价较低,适用于高温高压深井和复杂的油气田,有很好的应用前景。

定向造斜技术在浅层地热勘探中的应用研究——以雄安新区某工程为例

随着各大城市对可再生能源的需求不断增长,地热能作为一种清洁而持久的能源形式备受关注,而对地热能的勘探是高效利用地热能的关键步骤之一。目前,定向造斜技术主要应用于矿产资源开采等深部钻探工程,浅部进行定向造斜的施工相对较少。基于雄安新区ZG12号定向地源实验孔施工过程,深入探讨了定向造斜技术在浅层地热勘探中的应用研究,针对浅层定向井造斜施工工艺,提出施工过程中存在的技术难点,以及相应的技术措施,以期为其他类似工程提供参考。

增强造斜易控性的新型PDC钻头工作特性

为提高特殊赋存条件下的油气井定向钻进过程钻头的造斜可控性,提出一种新型的PDC钻头设计方案。综合考虑钻头心部锥角、冠部形状、过渡圆弧半径和中心线位置等因素,研究其造斜易控特性。进行了钻头的线型轮廓设计,建立了造斜段钻头的力学分析模型,并在此基础上分析了钻头破岩过程的造斜特性;根据实验测试结果,分析轮廓设计参数对钻头破岩特性的影响。研究结果表明:心部锥角和过渡圆弧半径对PDC钻头的造斜能力及造斜曲率影响较大;心部锥角太深,使钻头偏转能力下降,进而导致其造斜曲率过大;心部锥角太浅,钻头稳斜能力显著下降,使实际稳斜阶段曲线较设计曲线偏离较大;在定向井实际钻进过程中,增强造斜易控性的新型PDC钻头能较好地解决现有常规PDC钻头偏转能力弱、造斜曲率过大的缺点。建立的分析模型综合考虑了钻头在定向钻进时的复杂工况,并对相关研究进行了修正和完善;同时,通过相关参数的调整,可将分析模型应用于其他情况下的分析研究,研究结论对定向井技术的发展及钻井工具的研制具有重要参考意义。

弯壳动力钻具造斜率的几何分析与计算

根据动力钻具在水平并中的造科特性，用几何分析方法推导出不带稳定器双弯动力钻具和带稳定里双弯动力钻具造料车的计算公式。根据这些公式，可对在水平共中使用的不同结构、不同几何尺寸的双奇功力钻具的造科率进行分析预测，也可用来指导动力钻具外形结构的设计和加。。此外，还对华弯动力钻具和异向双弯动力钻具（DTU）造科率的计算公式和适用条件进行了分析讨论，并对计算的单、双弯动力钻县造科率进行了现场验证。实粘结果说明，这种计算方法有一定的实用价值。

下部钻具组合造斜能力的预测方法研究

预测下部钻具组合 ( BHA)的造斜能力对准确控制井眼轨迹十分重要。在现有 BHA造斜能力预测方法的基础上 ,探讨了一种更能为现场广泛应用的新型预测方法。通过确定一个区块不同地层中的稳斜钻具组合 ,可以求得该地层中特定条件下的平衡侧向力。以此为基础 ,可以确定给定 BHA的造斜能力。结果表明 ,这种方法既考虑了井眼轨迹、施工参数的影响 ,也能很好的考虑地层参数的影响。文中利用长庆油田某区块上的资料 ,给出了这种方法的计算实例。

普光气田地层自然造斜规律统计分析

分析和掌握地层自然造斜规律可以避免不必要的浪费和井下复杂事故的发生，对提升钻井技术水平、降低钻井成本具有非常重要的意义。运用数理统计的方法对普光气田地层自然造斜规律进行了统计分析。结果表明，普光气田的北部、中部和西部的地层自然造斜规律按照其地理位置的不同可分为3个组别。这3个组别的地层自然造斜方向虽不相同，但基本都为地层上倾方向。进一步分析表明，须家河组以上的地层自然造斜方向为300°，雷口坡组及其以下的地层自然造斜方向为170°～200°。

水平井造斜段待钻井眼轨迹设计及应用

在水平井钻井中，进行水平井造斜段实钻井眼轨迹中靶情况判别和待钻井眼轨迹的设计是非常复杂而又至关重要的问题，它们相互影响，并直接关系着水平井钻井的成败。文中揭示了实钻井眼轨迹和待钻井眼轨迹间的相互关系。首先通过实钻井眼轨迹数据和井下钻具的造斜能力来判别实钻井眼轨迹与原设计井眼轨迹的偏离情况，然后根据偏离的情况来修正待钻井段的井眼轨迹设计，并对待钻井段造斜钻具组合进行判别：当未发生偏离时，不改变原钻具组合，继续钻进；当实钻井眼与原设计轨迹发生偏离时，利用实钻中正在使用的造斜钻具另加一套稳斜钻具可准确钻达水平段的入靶点。这样可充分保证在钻达水平段入靶点时的垂深、水平位移都能达到原设计要求，为水平段在产层内准确钻进打下良好的基础。

基于概率分析的密集丛式井组造斜窗口确定方法

造斜点深度分配是决定密集丛式井组整体防碰设计效果的关键因素之一,而造斜点深度选择范围即造斜窗口是合理分配造斜点的前提。为此,从概率分析的角度,分析了南堡油田152口上直段较长井(900 m以内设计为直井段)的实钻井眼轨迹数据,得出了上直段水平位移偏差随井深的变化规律,建立了上直段水平位移偏差概率分析模型,形成了一种可以确定密集丛式井组造斜窗口的方法。通过在南堡1-3人工岛密集丛式井组设计与施工中的应用,证明该方法可以为南堡油田密集丛式井组轨道设计提供相对合理的造斜窗口。

霍10井区大倾角地层自然造斜规律探讨与防斜打快对策

新疆油田霍 10井区大倾角构造由于地层倾角大、地层各向异性强、地层自然造斜性强、井身质量差和机械钻速低是该地区钻井工程突出的问题。文章从理论上探讨了地层自然造斜力、钻具组合对井身质量的影响 ,针对霍 10井区高陡大倾角构造的地质特征 ,分析研究了可用于该研究区域的防斜打快的方法和技术 ,对霍

地层自然造斜规律在P103-2井中的应用

普光气田是中国石油化工集团公司重要的油气勘探战略接替区。该地区由于地质构造复杂,地层倾角大,地层自然造斜能力强,严重制约了该地区勘探目的的顺利实现。为了在普光气田P103-2井施工中充分利用地层自然造斜规律,在普光气田地层自然造斜规律研究的基础上,对P103-2井的钻井施工方案(如造斜点、井身剖面、钻井参数等)进行了精心优化设计。现场实钻结果表明:P103-2井根据实钻的井身轨迹合理调整造斜点、井身剖面和钻井参数,充分利用地层的自然造斜特性,尽量减少定向或扭方位等工作,从而达到了提高钻井速度的目的。

柔性短节对推靠式旋转导向底部钻具组合造斜能力的影响分析

推靠式旋转导向底部钻具组合(RSBHA)中普遍带有柔性短节结构。为准确认识柔性短节对推靠式RSBHA造斜特性的影响,进而优化柔性短节以提高推靠式RSBHA造斜能力,文章通过建立推靠式RSBHA纵横弯曲梁力学分析模型,考虑钻头的切削各项异性,给出了RSBHA造斜率预测方法,分析了柔性短节位置及长度对于推靠式旋转导向双稳定器BHA造斜能力的影响规律。结果表明,相较于无柔性短节的RSBHA,柔性短节置于下稳定器之后可以提高RSBHA的造斜能力,距下稳定器位置越近,RSBHA造斜能力越强;稳定器间距不变时,随柔性短节长度增加,RSBHA造斜能力先增加后有所降低,存在一个最优柔性短节长度使造斜能力达到最大;随着两稳定器间距的扩大,最优柔性短节长度随之增加,并与两稳定器间距呈线性变化关系;而最优柔性短节长度在不同钻压、翼肋导向力条件下保持不变。

提高定向钻孔造斜弯曲强度的技术方法

定向钻进技术中 ,按理论计算可选择的造斜强度是偏小的 ,通过采用提高钻杆柔性等技术方法 ,实际可选择的造斜强度大大提高 ,经实践证明效果显著。

偏心垫块对螺杆钻具造斜能力影响的预测方法

钻具造斜率预测是水平井井眼轨迹控制中的关键问题之一。通过理论分析，研究了加偏心垫块对羊弯螺杆钻具造料能力的影响，推导出产生的造斜率增量表达式，并对长庆油田塞平－１水平井所用１°２５′单弯螺杆钻具加偏心垫块对造斜率的影响进行了现场预测，预测结果与实钻数据一致性较好。

造斜器定向射孔技术探讨

根据油气开采需求,有时需要将多分支套管井分支井筒与主井筒沟通合并开采,对分支井套管及造斜器进行射孔作业就是一个方便快速的技术措施。与常规射孔工艺或常规定向射孔工艺相比,造斜器定向射孔工艺具有定方位要求高、定深度要求准、射孔参数严、施工工艺复杂等特点。在进行施工设计时,必须对射孔对象具体剖析并采取针对性技术措施,才能保证施工安全有效。有针对性地进行了技术探讨,提出了相应射孔技术参数及施工工艺。

弯壳体导向钻具造斜能力影响因素分析

下部钻具组合尤其导向钻具的造斜能力不但是评价工具性能的主要指标,也是井眼轨迹控制的重要依据,并且准确地设计和预测下部钻具组合的造斜能力更是实现连续导向钻井的技术关键,因此分析弯壳体导向钻具造斜能力的影响因素具有十分重要的意义。从研究导向钻具组合造斜能力的影响因素出发,应用三点定圆法预测造斜能力,重点分析影响因素对不同导向钻具造斜能力的影响,并绘制出各种影响曲线图,直观地反映出造斜能力随影响因素的变化。

井眼轨迹控制工具主轴载荷与造斜能力关系研究

井眼轨迹控制工具是随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井工具.在复杂工况下,主轴承受钻压、扭矩和偏置机构作用力等,十分复杂.在课题组前期研究的基础上,对样机主轴的力学行为开展了进一步的研究,在建立主轴静力学模型的基础上,分析了工具外壳刚度、偏置机构安装位置等因素对主轴力学行为与造斜能力的影响规律.研究发现,主轴下端偏转角、偏心机构作用力和最大截面弯矩会随着偏心位移增加呈线性增加;随着外壳刚度的增加和偏置机构安装的位置与上支撑轴承之间距离的增加,工具造斜能力也会增强;通过分析偏置机构安装位置和外壳刚度对主轴力学行为的影响规律发现,随着外壳刚度的增大和偏置机构安装位置与上支撑轴承之间距离的增大,主轴最大截面弯矩也会增大.最后,给出了最佳的外壳刚度与偏置机构安装位置建议.

地层自然造斜规律在毛坝2井设计和施工中的应用

在南方海相川东断褶带黄金口构造带,由于受多期地质构造运动和沉积条件的影响,地层倾角较大,在毛坝1井直井钻探过程中发现,大部分地质构造表现出了较强的地层自然造斜能力,防斜和打快形成了尖锐的矛盾,该地区的其它直井也面临同样的矛盾,严重制约了该地区的勘探和开发进程,急需寻找经济有效的钻井技术提高机械钻速。对此开展了该地区的地层自然造斜规律研究,利用反演法、统计法和参比法等,结合毛坝 1 井地层倾角测井解释结果和实钻数据分析,反演出了该地区的地层倾角和走向,最终得到了地层自然造斜规律,其研究结果用于指导毛坝2井的井眼轨道设计和井眼轨迹控制施工,利用地层自然造斜规律设计定向井的方位角和轨道剖面,在实际钻井过程中,充分利用地层自然造斜规律优配钻具组合和优化钻井参数以控制井眼轨迹,已取得了解放钻井参数,减少定向钻进时间,提高钻井速度的良好效果。

斜井电泵在浅造斜大斜度井上的应用

大港油田以西H3井为代表的水平井受地面村庄、水库等特殊地貌限制,钻井井眼轨迹设计多为浅造斜(300m)、大斜度,受举升工艺适应性限制,所属油田区块处于未动用阶段。为了实现浅造斜大斜度井的有效举升,对常规潜油电泵允许通过的井眼轨迹进行计算,并以西H3井为例对比分析得出结论,常规电泵难以满足该井生产需要。引进应用斜井电泵,详细介绍了斜井电泵在机组易弯曲部件、大小扁电缆保护器、电机保护器等部位进行的技术改进,通过现场应用取得良好效果,为大港油田陆地自营区浅造斜大斜度井举升提供了有效技术手段,使一些受地表环境限制无法动用的储量区块得到开发动用。

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。