大位移钻井技术.pptVIP

1、减小管柱的摩阻摩扭 在大位移井钻井过程中，由于钻具与井壁的摩擦产生摩阻，使井眼沿水平方向的位移受到限制，这种摩阻是钻具的静重与起下钻动载荷的差值，而我们所说的扭矩是转盘施加的扭矩与钻头扭矩的差值。钻井过程中摩阻和扭矩往往同时存在，所以克服摩阻和扭矩成为钻大位移井的关键。 (1). 管柱的摩阻摩扭问题 管柱的摩阻摩扭问题是大位移井技术的头号问题。给钻井带来的问题： ①钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大； ②滑动钻进时加不上钻压，钻速很低； ③旋转钻进时扭矩很大，导致钻柱强度破坏； ④钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至磨穿； ⑤套管下入困难，甚至下不到底； ⑥导致严重的粘滑振动(Stick/Slip Vibration); (1). 管柱的摩阻摩扭问题 解决起下钻摩阻问题的方法： 使用顶部驱动，起下钻时可适当旋转钻柱，改变摩阻方向(倒划眼时要特别谨慎)； 改善泥浆的润滑性 优化井眼轨道形状，减小摩阻； 国外用悬链线轨道或准悬链线； 提高造斜点，降低造斜率； 控制稳斜角：αK=ATN(1/μ) ； 大位移井轨道设计问题 大位移井轨道形状选择： 原则：消耗较少垂深，得到较多位移； 三段式形状最适合； 轨道优化设计原则： 摩阻、摩扭最小； 井段长度最小； 考虑最难度最大的工况； 大位移井的轨道设计 大位移井轨道设计研究，国内外都很重视。 英国BP 公司在Wytch Farm油田上用悬链线或准悬链线。 设计方法：增斜段的曲率是变化的，开始的曲率1～1.5°/30米，最后增到2.5°/30米。曲率增加的方式是连续的，每400米曲率增加0.5°/30米。 据说这种曲线可使套管可下重量增加25～27%。 这实际上是一种恒变增曲率曲线。 大位移井轨道设计 增斜段曲线形状： 曲率不变：圆弧曲线； 曲率由小变大： 二次抛物线； 悬链线； 修正悬链线； 恒增变曲率曲线 椭圆曲线 曲率由大变小： 侧位二次抛物线； 侧位悬链线； 侧位修正悬链线； 恒降变曲率曲线； 椭圆曲线； 摆线 大位移井轨道设计 正位悬链线 侧位悬链线 大位移井轨道设计问题（悬链线轨道） 给定设计条件： 目标点t 的垂深 D 目标点t 的水平位移 S 造斜点垂深 Da 解决滑动钻进加不上钻压问题 采用滑动导向钻井系统，尽可能旋转钻柱。 需要定向时用滑动钻进方式； 不需要定向时用旋转钻进方式； 采用动力钻具压差载荷加压； 采用液力加压器加压； 开发先进的旋转导向钻井系统，彻底抛弃滑动钻进方式； （2）管柱的扭矩变化 在旋转条件下，随着井斜角的增大，钻柱的拉力将减小，而扭矩将增大。 （2） 管柱的扭矩变化 实现钻杆接头的应力平衡： 以NC-50 为例，当公接头内径为3-3/4“时， 若上扣扭矩为30千磅英尺，则承拉能力为200千磅； 若上扣扭矩为25千磅英尺，则承拉能力为450千磅； 扭矩增大抗拉强度降低。 解决钻柱旋转扭矩主要方法： 提高钻杆的抗扭能力。 使用高抗扭的螺纹脂；据说可提高抗扭27%； 采用高扭矩的螺纹联接 多级螺纹或多级台肩，可增大扭矩； 采用高强度钻杆： 铝合金、钛合金钻杆等，重量小，强度高； 实现钻杆接头的应力平衡： 高强度钻杆的接头抗扭强度，低于管体；采取增大上扣扭矩，牺牲抗拉强度，增大抗扭强度，使钻杆适应高扭矩的需要。 （3）管柱的摩损 解决套管磨损问题 一种方法是在钻杆上带胶皮护箍 据说在大位移井中，橡胶护箍很快就被破坏； 改变钻杆接头表面上的铠装材料，既有较高的耐磨性，又可减小对套管的磨损； 在钻杆上加非旋转钻杆保护器 象个扶正器，不随钻杆旋转。与套管之间不旋转，所以不磨套管；但与钻杆之间有相对旋转； 这是目前最有效的方法。 XJ24-3-a14井对 套管磨损问题的解决 特别在弯曲井段，钻柱以很大的正压力作用于套管壁，在旋转时引起套管磨损。 采用了“非旋转钻杆保护器”（NRDPP – Non-Rotating Drill Pipe Protector）。在套管保护段，每根钻杆单根加一个。这样在NRDPP与套管之间是不旋转的，代之以NRDPP与钻杆之间的旋转。 未使用NRDPP时，泥浆出口捞出大量铁屑，而且逐日增加。（三天，150克，270克，750克）据说最多一天可捞出3.7公斤。使用NRDPP之后，铁屑大量减少。（三天，260克，85克，65克）。而且，钻柱的摩扭大大减小。在可比的情况下，使用前摩扭为22000英尺磅，使用后为12000～17000英尺磅。 （4