复合钻井技术研究及应用.ppt

汇报主要内容 概述 复合钻井技术优势 理论研究情况 钻具组合特性 现场应用效果 技 术 优 势 复合钻井的技术优势有： 1、实现复合钻井增斜，缩短滑动钻进井段，增斜率最高可达到5~6°/100米； 2、明显改善井身质量，不但保证中靶，而且缩小全角变化率，起下钻变得相对容易； 3、在直井防斜打快中应用，在上部或中部井段应用复合钻井技术，先期控制井眼轨迹，减少在可钻性差的地层的扭方位作业； 4、是在防碰绕障井应用，下入合适的钻具组合复合钻井，绕障时不需起下钻作业，方便准确。 技 术 优 势 5、在长稳斜井段应用复合钻井技术，利用其较好的稳斜稳方位效果，既可不下入三稳定器满眼钻具组合，还可有效控制井眼轨迹； 6、在三开井中应用复合钻井技术，既可提高机械钻速，又可减少对技术套管的磨损； 7、 减少了钻具失效：在定向井中应用提高了机械钻速，减少了钻具在弯曲井段的磨损时间，降低了转盘转数，大大减少了钻具受交变应力次数，使用螺杆配合欠尺寸的稳定器稳斜钻进，与满眼钻具相比大大减少了钻具所受扭矩，从而整体改善了钻具受力情况。 该钻具组合在非易斜地区钻进，直井段有防斜作用，可直接定向，井斜达到一定程度后复合钻井可增斜。增斜侧向力随井斜角的增加而增加。随稳定器与井壁间隙的增加降斜侧向力逐步增加，随稳定器与井底距离的增加侧向力逐渐减小。 双稳定器单弯螺杆钻具做力学分析结论如下： 1）、稳定器直接接在螺杆两端，无论是直井段还是在一定井斜情况下，钻具体现降斜特征。 2）、随近钻头稳定器距井底距离的增加，降斜侧向力逐渐减小；随两稳定器间距离的增加，降斜侧向力逐渐减小。 3）、随近钻头稳定器距井壁间隙的增加，降斜侧向力逐渐增加；随远钻头稳定器距井壁间隙的增加，降斜侧向力逐渐减小。 近钻头稳定器与井壁间隙对侧向力的影响 （小井斜） 通过对单弯螺杆钻具做力学分析得出如下结论： 1）、该钻具组合在直井段复合钻井有一定防斜作用，而井斜增加到一定程度后复合钻井可增斜，可一套组合完成上直、定向、增斜作业。 2）、降斜侧向力随井斜角的增加而减小，当井斜角增至12°以上时逐步转为增斜力，并且增斜力随井斜角的增加而增加。 3）、随近钻头稳定器与井壁的间隙的增加，侧向力由增斜转为降斜且逐渐增加。 4）、在小井斜情况下，随远钻头稳定器与井壁的间隙的增加，降斜侧向力逐步增加但总变化趋势不大；在井斜较大情况下，随远钻头稳定器与井壁的间隙的增加，增斜侧向力逐步增加。 5）、在小井斜的情况下，降斜侧向力随两稳定器间距离的增加，呈降-增-降趋势；在井斜较大的情况下，增斜侧向力随两稳定器间距离的增加，先增后降，16m时增斜侧向力最大。因此通过分析地层侧向力可优化钻具结构设计，达到一躺钻完成上直、定向、增斜作业。 1、单稳定器预弯曲钻具结构，螺杆自带近钻头稳定器 该钻具组合在直井段有防斜作用，可直接定向，井斜到一定程度后复合钻进可增斜。增斜范围3~5°/100m。针对216mm井眼，PDC钻头钻压20～40kN，牙轮钻头钻压80～100kN。 钻柱运动状态主要包括自转、纵向振动、横向振动、扭转振动、涡动等，其中涡动又可分为正向涡动和反向涡动两种。 带单弯螺杆钻具的双稳定器钻具组合受压后将发生弯曲变形。由于单弯螺杆的外壳本身具有一定的弯曲形状，因而其受力变形后的形状将具有一定的预置性。当这种钻具组合以复合钻井方式工作时，其所体现的运动特征就象是弯曲钻柱的同步涡动。这种复合钻井时的钻柱运动特征可以很好的消除钻头轴线指向的作用，而其复合钻井时钻头上的合导向力将发挥其导向作用。当合导向力为降斜力时，该钻具组合可能具有降斜效果。当这种表现为降斜力的合导向力大于地层的增斜力时，就可起到防斜打直、打快作用。 带单弯螺杆和双稳定器钻具组合防斜打快机理可以概括为两个方面：1）钻柱涡动特征为回绕井眼中心线的对称运动，这样钻头指向力就得以消除。2）钻铤振动引起钻头上的侧向力出现不平衡，从而造成降斜力，而且这种降斜力远远大于常规钟摆钻具组合的钟摆力。正是这两个因素使得这种钻具组合具有全新的降斜机理。 在实际控制井眼轨迹时，有两点必须保证：1）近钻头稳定器应略小于双稳定器外径，这一条十分重要；2）初始井斜角应尽可能控制在一度以内。 复合钻井钻具组合降斜力计算 复合钻井钻具组合降斜力计算 复合钻井钻具组合的降斜力随井斜角增加而减小，钟摆钻具的降斜力随井斜角增加而增加； 偏心距为1mm、井斜角1度时复合钻井钻具组合的降斜力是钟摆钻具降斜力的约6倍； 偏心距为1mm、井斜角2度时复合钻井钻具组合的降斜力是钟摆钻具降斜力的约2.12倍； 偏心距为2mm、井斜角1度时复合钻井钻具组合的降斜力是钟摆钻具降斜力的约17.2倍； 现场应用情况