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。

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。

单弯双扶涡轮钻具造斜能力预测方法研究

针对以钻头中心点、双扶正器中心点的三点定圆法预测的单弯双扶涡轮钻具曲率而不是井眼的曲率,造斜率预测误差较大等问题,改用钻头中心点、双扶正器中心点所对应的井眼轴线上3点,利用上下扶正器位置及井壁间隙、结构角大小和位置、偏心块的位置和偏心距等影响因素建立三点坐标;根据三点定圆数学原理,建立井眼轴线三点定圆全坐标单弯双扶涡轮钻具造斜率计算模型;以3种涡轮钻具为例,计算分析结构角位置与大小、上下扶正器的位置及其与井壁之间的间隙、井眼直径、偏心块位置与偏心距的大小等因素对单弯双扶涡轮钻具造斜能力,从定性到定量影响的变化规律。由此建议将偏心块安装在靠近钻头或结构角处,增大造斜率,并对比分析确定了涡轮钻具s理论和模型预测的实际的转换系数在1.28~1.37的合理范围内,验证了模型的可行性。研究结果可为高温深井涡轮定向钻井提供参考。

PDC钻头各向异性及对钻具组合造斜特性的影响研究

钻头各向异性会影响钻具组合的造斜特性。为确保钻具组合能发挥最好的井斜控制能力,达到最优的井斜控制效果,本文研究了钻头各向异性指数对钻具组合力学特性的影响规律,提出了临界钻头各向异性指数的概念,并对常规钻头各向异性指数计算新方法进行了改进。研究结果表明:钻头各向异性随着切削齿后倾角、摩擦角、钻头尺寸的增大而增大,随着外锥高度、内锥深度、保径部分摩擦面积的增大而减小,可通过改变钻头的结构参数达到增大(减小)钻头各向异性的目的,为PDC钻头的设计提供了理论基础。为了使增斜、降斜钻具组合获得较大的造斜(增斜、降斜)能力,应尽量选择钻头各向异性指数大的PDC钻头;在使用钟摆钻具纠斜时除了要合理确定稳定器的安放位置和钻井参数外,还应该选择钻头各向异性指数较大的钻头。

连续造斜绳索取心钻具造斜机构的设计与试验

根据钻杆抗弯强度的限制，确定连续造斜绳索取心钻具的造斜能力在0．2°-0．5°／m。为满足绳索取心的要求，设计造斜机构采用偏心轴承结构。分别利用几何分析法与极限曲率法对造斜结构的造斜能力进行理论计算。实验结果表明，该造斜机构能够达到设计造斜能力，用纵横弯曲梁法的计算造斜率与实钻造斜率较为吻合。

LZ型连续造斜器在四川某铀矿区详勘中的应用

通过LZ型连续造斜器在四川某铀矿区的定向造斜施工实例,介绍在铀矿中造斜过程及所遇到的问题和解决措施。

螺杆马达驱动的连续造斜器在科钻一井中的应用

介绍了螺杆马达驱动的连续造斜器的原理和结构,以及在中国大陆科学钻探工程试验钻孔和科钻一井的生产应用情况。

地质岩心钻孔人工造斜方法实践

在岩心钻探施工过程中,钻遇岩(矿)心脱落需要补取岩心,或钻具脱落、埋钻和烧钻需要绕障时,人工造斜方法是解决问题的有效手段。钻孔较浅,造斜孔段刚好在变径后的位置,且上部孔壁稳定,易于扩孔和下套管,宜选用异径偏心楔人工造斜;钻孔较深,不能改变口径,造斜孔段岩层硬度较大,宜选用同径偏心楔人工造斜;钻孔较深,造斜孔段岩层硬度不大(如煤系地层中的煤层、泥岩等),宜选用同径自然造斜。选用偏斜楔造斜时,偏斜楔长度、偏斜角大小和导斜槽直径的合理选择,偏斜楔下入钻孔过程中的正确操作;选用同径自然造斜,水泥浆灌注孔段位置确定、水泥浆凝固后达到一定的强度和造斜过程中合理的钻进参数,是造斜成功的关键。

DQ-76型连续造斜绳索取心钻具的研制及应用

介绍了DQ-76型连续造斜绳索取心钻具的结构特点、工作原理及造斜率预测方法,作者采用纵横弯曲法计算该取心钻具的造斜能力,并对其造斜率进行预测。该钻具由打捞机构、仪器管、分动机构、卡固机构、造斜机构、传扭管、取心管、扩孔器以及取心钻头等部分组成。该钻具的造斜强度在地面进行调节,通过泵压控制分动机构和卡固机构的运动,保证造斜过程中钻具在井底的有效卡固。通过该钻具在云南某煤矿3口井的现场应用,分别调节钻具造斜机构的偏心距为0.5mm、1.0mm及1.5mm来试验钻具的实际造斜能力及取心参数,结果证明:①试验钻具能满足连续造斜的同时实现绳索取心;②钻具造斜强度能够通过更换偏心套来改变;③利用纵横弯曲法预测极限造斜率时,修正系数可取0.7～0.93。

一种侧钻水平井造斜率的计算公式

在定性分析影响造斜率的基本因素的基础上,利用定量分析方法,导出了一含有多因素的造斜率计算公式,并对其进行了分析.影响造斜率的基本因素有:井底钻具组合结构参数、井眼几何参数、钻井工艺参数、地层特性参数和钻头特性参数.利用该公式可预测特定钻具组合的造斜率大小,也可根据设定的造斜率大小来设计钻具结构.

山东莱州西岭勘查区ZK8819深孔同径造斜绕障工艺

山东莱州西岭勘查区ZK8819号钻孔设计孔深2500 m,2016年12月开孔,于孔深2034 m处发生烧钻事故,处理孔底钻具时再次发生烧钻事故,导致2套钻具及2套内管总成滞留孔底;2017年8月,受划定环境保护区的影响,中断施工,直至2020年3月恢复施工,继续处理孔内事故难度很大;经过多次论证,应用了深孔同径造斜绕障技术,包括设计了造斜偏心楔、造斜钻头以及研发了偏心楔固定技术等,成功绕过事故段,恢复钻进。

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。

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

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°。

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。

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。

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。

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。

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。