井眼轨道设计与控制概要.ppt

4) 造斜点位置 5) 造斜率与最大井斜角 6) 钻井次序 7) 控制安全圆柱 8) 提高测斜仪器的精度 9) 使用电子计算机绘制井眼防碰图 4) 通过钻柱可以了解钻头工作情况、井眼状况及地层情况等； 5) 进行取心、处理井下事故与复杂情况、打捞； 6) 对地层流体及压力状况等进行测试与评价。 2）钻头直径一定，井径越大，钻柱越细、则钻铤与井眼的间隙越大，因而钻头的倾角越大、井越容易钻斜。所以从防斜角度，应选用直径大、刚性大的钻铤，并尽量减小下部钻柱与井眼的间隙，以减少钻头倾角。 （2）钻铤稳定地靠在井的低边。 （3）钻头由于受力情况不同，可自由地向任一方向切割。 1. 下部钻具力学分析 增斜钻具组合最为明显。井斜角对稳斜钻具的增斜特性无明显作用。 偏心 (偏心稳定器窄边向下) 导致增井斜力减小、降斜力增加；井径扩大或稳定器偏心使方位力有所增加，但数值很小。对于多稳定器钻具组合，近钻头稳定器与井壁的间隙对钻头侧向力影响最大，离钻头越远的稳定器的间隙对钻头侧向力的影响越小。 (8) 导向钻具弯角位置的影响 向钻具弯角的位置是导向钻具重要的结构参数之一。随着第一弯角到近钻头稳定器距离的增加，两种导向钻具的增井斜力都迅速直线下降；随着弯角间距的增加,钻具的增井斜力直线增加。 (9) 导向钻具弯角大小的影响 导向钻具弯角大小是导向钻具重要的结构参数之一。导向钻具的增井斜力随第一弯角的增加而迅速线性增加，随第二弯角的增加而迅速线性减小。 (10) 导向钻具弯角装置角的影响 弯角的装置角是导向钻具的重要结构参数之一。钻具的增井斜力与装置角有关系。 上述分析说明，地质条件对井斜角的影响，主要是通过地层作用于钻头一个横向造斜力，使钻头偏离原井眼轴线，且一般情况下是使井眼向上倾方向发生偏斜。 可以推出该地层造斜力： 讨论： 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 2、下部钻柱弯曲对井斜的影响 由于钻柱时稳而发生弯曲，钻头及相邻连接部分钻柱的中心轴线偏离井眼轴线，从而使钻头偏离一角度β （称为钻头倾角）。钻头枪械后对井底形成了不对称切削，这是产生井斜的重要因素。 β 显然： β越大，井斜越大。 讨论： 1）钻压下于发生弯曲的临界钻压时，钻柱是直的，钻铤无倾斜现象；当钻压达到弯曲临界钻压时，钻柱发生弯曲，产生钻头倾角。如果钻压继续增大、则切点下降，钻头倾角也越大。 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 二、斜井内钻柱的受力分析 斜井井眼的斜度是增大还是减小或是保持某个平衡角度，取决于钻头的受力情况。 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 假设： （1）钻头可以象球窝一样自由转动，但其横向运动受到约束。 β W α T Ff Fi Wp Fd 钻压 钟摆力 地层造斜力 作用在钻头上的力 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 1、钻压 由于钻柱弯曲，钻压不是沿着井眼轴线方向施加给钻头，而是偏离一个角度β。因此钻压可分解为与井眼轴线相平行的力Wo和与井眼相垂直的力Fi 使钻头偏离井眼，造成井斜，为增斜力 沿井眼轴向继续钻进，对井斜无影响 2、钟摆力 井内切点以下的重量Wp势必在垂直于井壁方向产生一个分力。此力与钟摆作用相似，将驱使钻头破碎井眼低侧岩石，使井眼恢复垂直状态，所以，为一减斜力。 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 3、地层造斜力 Ff取决于地层倾角和各向异性等因素，多数情况下增斜，也可以降斜（水平井）。 钻头上作用的力： 造斜力 降斜力 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 讨论： （1）当F1=Fd时，平衡，保持原井斜角α ； （2）当F1Fd时， α增大，此时， Fd也增大，达到一个新的大于平衡井斜角； （3）当F1Fd时， α减小，达到一个小于的新平衡角。 在直井防斜方面提出了： 钟摆钻具 偏重钻铤 刚性满眼钻具 第五章 第三节 井眼轨道控制理论与技术 各向异性地层中的平衡角数值主要取决于三个因素：钻压、钻铤尺寸和井眼尺寸。 三、定向井眼轨道控制理论与技术 造成井斜的原因是多方面的，如地质条件、钻具结构、钻井技术措施以及设备安装质量等。但归纳起来，主要有两方面原因：一是钻头与岩石的相互作用方面的原因，即由于所钻地层的倾斜、各向异性和非均质性使井眼轨道