“单弯双稳”钻具组合的受力分析与现场应用.pdfVIP

石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2010年 12月 第32卷 第6期 JournalofOilandGasTechnology (J．JPI) Dee．2010 Vo1．32 No．6 “单弯双稳”钻具组合的受力分析与现场应用 游云武 (江汉石油管理局钻井工程公司，湖北潜江433121) [摘要]为 了提高机械钻速 ，降低钻井综合成本 ，现场常使用 “单弯双稳”钻具组合防斜打快。利用纵横 弯 曲法对 “单弯双稳”钻具组合进行 了受力分析，研 究了不 同因素对 “单弯双稳”钻具组合钻头侧 向力 的影响。结合 “单弯双稳”钻具组合在江汉油田部分 区块 的成功应用 ，说 明该钻具组合 能够很好地控制 井斜，有效地提高机械钻速。同时介绍了该钻具的应用实例，为其他油田选择合理的防斜打快钻具组合 提供 了依据 。 [关键词]防斜打快；钻头侧 向力；纵横弯曲法；单弯双稳钻具组合 [中图分类号]TE921．02 [文献标识码]A [文章编号]1000—9752(2010)06—0498—04 “优质快速”钻井一直是油气钻井施工所追求的 目标 。随着钻探开发不断向复杂地层发展 ，这个问 题显得越来越突出。通过改进钻具组合结构 ，使之适应地层特性 以达到 “优质快速”钻井的目的，是一 种可行且可靠的方法。 江汉油 田所属作业 区地层复杂 ，井眼轨迹控制难度大 ，严重影响了钻井速度的提高和钻井作业综合 成本 的控制。 目前 ，采用的井眼轨迹控制钻具组合及技术 ，包括满眼钻具、塔式钻具、钟摆钻具和垂直 钻井技术，从应用情况来看，各有其优点和局限性。其中，最为常见的钻具组合是满眼钻具组合 ，主要 结构为 “钻头+近钻头稳定器+短钻铤+稳定器+钻铤+稳定器+钻铤+钻杆”。由于其对地层适应性 广及方便现场施工 ，所以应用广泛 。但是在地层倾角较大的易斜地层 ，满眼钻具容易失去稳斜、降斜作 用 ，且 当钻压超过临界钻压时，变成增斜钻具 ，其应用范围受到了限制 。笔者介绍一种新的稳斜钻具组 合—— “单弯双稳”螺杆钻具 ，在现场又简称 “单弯双稳”钻具 ，该钻具组合主要通过滑动钻进与复合 钻进相结合 的方式 ，待增到最大井斜角后 ，强化钻压进行稳斜钻进。既可以提高机械钻速 ，又能达到稳 斜 目的。 1 “单弯双稳”钻具的防斜机理 “单弯双稳”钻具 由于其 自身结构特征 ，其控制井斜 比传统钻具具有更强的优势 ，主要体现在如下 两个方面 ：①增加了钻头侧向力 。 “单弯双稳”钻具 由于结构弯角的存在，肘点附近的部分 ，其质量中 心偏离轴线 ，螺杆旋转时会产生离心力。该钻具组合就是靠这个离心力来增大其防斜纠斜效果的。②增 加了单位进尺钻头横向切削次数 。转盘与螺杆钻具进行联合钻进 ，可明显提高钻头转速 口。钻进相 同的 单位进尺 ，PDC钻头切削下井壁次数是普通钟摆钻具的2～4倍 ，增加了钻头切削下井壁的次数 ，增 强了钻具纠斜的能力。 2 “单弯双稳”钻具力学分析 2．1 力学模型的建立 在特定的地层条件及钻进参数下 ，钻具会受到不同力的作用 ，最终会导致钻头沿着作用力的方 向线 [收稿日期]2010—08—20 [作者简介]游云武 (1963一)，男，1983年西南石油学院毕业 ，工程硕士，高级工程师，现主要从事钻井技术研究和管理工作 。 第 32卷第 6期 游云武 ： 单弯双稳 钻具组合的受力分析与现场应用 前进，形成不同形状的井眼轨迹 。因此 ，评价 某种钻具的使用效果 ，可以通过计算钻头侧 向 (图中，nll为钻头到 力来进行分析。 第 一个扶正器的距 为了简化计算，在二维情况 下， “单弯双 离：m2为第一个扶正 稳”钻具的结构简图如图 1所示。将钻具考虑 器到单弯点的距离 ；