3造斜工具及造斜率分析课案.ppt

造斜工具的原理及影响造斜率的因素 石油大学（华东） 韩志勇 定向井轨迹控制基本概念 1. 要求：在实钻过程中，设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。 2. 实质：井眼轨迹控制，的实质，就是不断地控制井眼的前进方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角来表示的。 3. 井眼方向控制内容： 井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜； 井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位； 定向井轨迹控制基本概念 4. 井眼方向变化的基本原理： 钻头对井底的不对称切削 近钻头钻柱的弯曲和倾斜。 在某个时刻，钻头轴线与井眼轴线是重合的。但当钻头前进时，钻头轴线总是与原井眼轴线不重合。钻头前进方向总在变化。 这就使钻头对井底的切削，一边钻速快，一边钻速慢。钻出的井眼发生弯曲了。 定向井轨迹控制基本概念 4. 井眼方向变化的基本原理： 钻头对井底的不对称切削 偏喷嘴的作用 最典型的是射流钻头，三个喷嘴中，有一个特别大，另两个是比较小的。在定向喷射钻进时，大喷嘴一边井底冲蚀快，形成偏窝。在旋转钻进，即可钻出弯曲井眼。 定向井轨迹控制基本概念 4. 井眼方向变化的基本原理： 钻头对井底的不对称切削 地层因素 最地层倾斜及可钻性的各向异性； 地层可钻性的纵向变化； 地层可钻性的横向变化： 岩性变化； 溶洞的存在； 破碎带； 定向井轨迹控制基本概念 4. 井眼方向变化的基本原理： 钻头对井壁的侧向切削 侧向切削的根本原因，是在钻头上存在一个侧向力。钻头上的侧向力与很多因素有关： 钻压； 钻柱重力： 钟摆力； 杠杆力； 钻柱弹性力； 井眼约束条件； 特殊结构力： 水力喷射横向力； 定向支撑横向力； 造斜工具简介动力钻具造斜工具 动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。常用前两种。 位置：在钻铤和钻头之间。钻井液循环驱动。 动力钻具以上整个钻柱都不旋转，对定向造斜非常有利。 结构由三种: 动力钻具带弯接头； 弯外壳动力钻具； 动力钻具带偏心垫块； 造斜工具简介动力钻具造斜工具 影响造斜工具造斜率的因素分析： 1. 造斜钻具结构性能的影响： PX 与工具的弯曲角γ1 成正变关系； PX 与弯曲点以上钻柱的刚度EJ成正比关系； PX 与动力钻具长度LT 成反比关系； 造斜工具简介动力钻具造斜工具 影响造斜工具造斜率的因素分析： 2. 钻进速度的影响： K与侧向钻速VC 成正比； K与机械钻速Vt 成反比； K与动力钻具直径和井径之差(DW-DT) 成正比； 动力钻具长度影响很大，采用短动力钻具可显著增大造斜率； 造斜工具简介动力钻具造斜工具 造斜率的简易计算法 —几何定圆法 国外流行三点定圆法： 上页公式可得： 造斜工具简介动力钻具造斜工具 造斜率的简易计算法 —几何定圆法 单弯组合的几何定圆法： 联立三式，求出γ、β、R ： 求得R后，可求得造斜率K: 造斜工具简介动力钻具造斜工具 造斜率的简易计算法 —几何定圆法 双弯组合的几何定圆法： 由下式可计算出R： 在求造斜率K： 造斜工具简介转盘钻造斜工具 射流钻头： 工作三部曲： 定向喷射，大水眼冲出“斜窝”；适当加压使钻头进入“窝”内，继续喷射； 边喷射，上下活动钻柱，扩大“斜窝”，并对井底造成冲击； 旋转钻进，钻出弯曲井眼； 适用地层：软地层； 需要给大水眼喷嘴定向。 造斜工具简介转盘钻造斜工具 槽式变向器： 造斜过程： 定向安置槽式变向器； 加压剪断销钉，旋转钻进钻出导眼； 起钻并起出槽式变向器； 更换扩眼钻头，扩大导眼； 每安置一次，只能使井斜增加一个导斜角大小的角度。 造斜工具简介转盘钻造斜工具 对抗器： 作用：可在小范围内改变井斜方位 结构： 体部为一根短钻铤；形状如图； 上下两个瓦片，用小轴相连，并被固定在体部的纵向沟槽内。 改变瓦片宽度，可以实现增方位或减方位； 造斜工具简介转盘钻造斜工具 套筒形变向器： 只能在小范围内改变井眼方位。 结构： 心轴与钻头、钻铤连接； 心轴外有套筒；套筒与心轴用小轴连接； 套筒外有上下两个“瓦片”； 改变上下瓦片的位置，可以实现增方位或减方位； * * 定向井轨迹控制的基本概念； 造斜工具简介； 增斜 增方位 稳方位 降方位 稳斜 降斜 (九种组合) 求得R后，再求K: *