石油钻井钻具组合类型及选用

钻具组合

一、钻柱组合

1、钻具组合(钻具配合)：指组成一口井钻柱的各钻井工具的选择和连接。

2、下部钻具组合：指最下部一段钻柱的组成。

3、钻柱：是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、扶正器等钻具所组成。

4、倒换钻具：下钻时，改变部分立根原先的下入顺序，以改变钻具的受力情况。

5、井下三器：指扶正器、减振器和震击器。

6、钻柱中和点：钻柱的总重量减去给钻头加压所用的那部分钻柱的重量，而形成一个即不受拉又不受压的位置，就叫钻柱的中和点。二、主要钻具组合类型

钻柱是联通地面与井下的枢纽。不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。

①(刚性)满眼钻具：由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。用于防斜稳斜。

②塔式钻具：由直径不同的几种钻铤组成的上小下大的下部钻具组合。用于防止井斜。

③钟摆钻具：在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。用于防斜和纠斜。

三、增、降、稳斜钻具组合

1、降斜组合:

类型L1 L2 强降斜组合9-27 /

弱降斜组合0.8 18-27

2、增斜组合：

类型L1 L2 L3 强增斜组合 1.0-1.8 / /

中增斜组合 1.0-1.8 18-27 /

弱增斜组合 1.0-1.8 9-18 9

3、稳斜组合:

类型L1 L2 L3 L4 L5

强稳斜组合0.8-1.2 4.5-6.0 9 9 9

中稳斜组合 1.0-1.8 3-6 9-18 9-27 /

弱稳斜组合 1.0-1.8 4.5 9 / /

稳定器在钻具组合中的安放位置不同，钻具组合所表现的性质就不同，一般地将，近钻头稳定器离钻头越近，钻头的增斜力就越大，反之钻头的增斜力则越小。对于用两只以上稳定器的钻具组合来讲，一号稳定器和二号稳定器之间的距离在有效范围内越大，钻头的增斜力越大，反之钻头的增斜力越小。

四、满眼钻具组合

1、满眼钻具组合控制井斜的原理是什么？能减小井斜角吗？

产生井斜的原因归结有三：1钻头对井底的不对称切削；2钻头轴线相对于井眼轴线发生倾斜；3钻头上侧向力导致对井底的侧向切削。满眼钻具组合就是为克服上述三个原因而设计出来的。在已发生井斜的井内使用满眼钻具组合并不能减小井斜角，只能做到使井斜的变化很小或是不变化。所以满眼钻具组合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。

2、满眼钻具组合的使用要注意以下问题：

①在已经发生井斜的井内使用满眼钻具并不能减小井斜角，只能做到使井斜角的变化（增斜或降斜）很小或不变化。所以满眼钻具组合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。

②使用满眼钻具组合的关键在于一个“满”字，即扶正器与井眼的间隙对满眼钻具组合的性能影响非常显著。在使用中应使间隙尽

可能小。设计间隙一般为Δd=dh-ds=0.8～1.6mm。在使用中，因扶正器的磨损，间隙将增大。当间隙Δd达到或超过两倍的设计值时，应及时更换或修复扶正器。

③保持“满”的另一个关键在于井径不得扩大。这要求有好的钻井液护壁技术。但即使钻井液护壁技术不好，井径的扩大总要经过一定的时间才会发生。只要抢在井径扩大以前钻出新的井眼，则仍可保持“满”的效果。这就要求加快钻速。我国现场技术人员将此概念总结为“以快保满，以满保直”。

④在钻进软硬交错，或倾角较大的地层时，要注意适当减小钻压，并要勤划眼，以便消除可能出现的“狗腿”。

3、、使用满眼扶正器（稳定器）的下部结构带来的“满眼”问题：

①下钻易发生遇阻，螺旋稳定器还会在小井眼段造成钻柱的“旋转”。不严重的阻卡往往可以通过有控制的“下砸”和“提放”通过。

②起钻易带来抽吸（拔活塞）问题：由于“满眼”，在易吸水膨胀井段起钻拔活塞，胜利油田曾发生在斜井中拔活塞引起的气层井喷失控，教训是惨痛的。正因为这样，要求斜井泥浆抑制性要好，井壁泥饼要薄，操作中要十分小心拔活塞的发生，并正确处理。

③弯曲井眼对钻具刚度变化的敏感问题：已钻过的弯曲井眼曲率是一定的。当钻具组合同轨迹控制需要刚性变大时（增加扶正器只数和缩短扶正器同隔），易遇阻遇卡，下钻要专利格外小心，划眼是必要的。

特别值得提醒的是，定向或调整完方位后，先用较“软”的转盘钻具组合通井，十分必要。

五、钟摆钻具组合

1、钟摆钻具组合控制井斜的原理是什么？为什么使用它钻速很慢？

当钟摆摆过一定的角度时，在钟摆上会产生一个向回摆的力。如果在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就好像一个钟摆，也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使新钻的井眼不断降斜。

钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。钻压加大，则增斜力增大，钟摆力减小。钻压再增大，还会将扶正器以下的钻柱压弯，甚至出现新的接触点，从而完全失去钟摆组合的作用。所以钟摆钻具组合在使用中必须严格控制钻压。在井未斜或井斜很小时，要想防斜必须减小钻压进行“吊打”，所以钻速很慢。

2、钟摆钻具组合的使用

①钟摆钻具组合的钟摆力随井斜角的大小而变化。井斜角大则钟摆力大，井斜角等于零，则钟摆力也等于零。所以，钟摆钻具组合多数用于对井斜角已经较大的井进行纠斜。

②钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。钻压加大，则增斜力增大，钟摆力减小。钻压再增大，还会将扶正器以下的钻柱压弯，甚至出现新的接触点，从而完全失去钟摆组合的作用。所以钟摆钻具组合在使用中必须严格控制钻压。

③在井尚未斜或井斜角很小时，要想继续钻进而保持不斜，只能减小钻压进行“吊打”。由于“吊打”钻速很慢，所以这时多使用满眼钻具组合，仅在对轨迹要求特别严的直井（段）中，才使用钟摆钻具组合进行“吊打”。

④扶正器与井眼间的间隙对钟摆钻具组合性能的影响特别明显，当扶正器直径因磨损而减小时应及时更换或修复。