石油钻井造斜工具及造斜率分析(换底)

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：
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转盘钻造斜工具
• 射流钻头：
– 工作三部曲： • 1.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； • 2.边喷射，上下活动钻柱， 扩大“斜窝”，并对井底 造成冲击； • 3.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
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；
造斜工具的原理及影 响造斜率的因素
1. 定向井轨迹控制的基本概念；
2. 造斜工具简介；
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；
增斜 稳斜 增方位 稳方位
(九种组合)
降斜
降方位
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。
造斜工具简介
动力钻具造斜工具
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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：
6 EJ 1 PX 1 PT sin LT L 2
• 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；
– 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；
• 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；
造斜工具简介动力钻具造斜工具
• 影响造斜工具造斜率的因素分析： DW DT 2Vc K – 2. 钻进速度的影响： 2 l l Vt • 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；