大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响_王秀亭

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钻具摩阻与扭矩(仅供参考)

钻具摩阻与扭矩(仅供参考)

1、管柱的摩阻和扭矩钻大位移井时,由于井斜角和水平位移的增加而扭矩和摩阻增大是非常突出的问题,它可以限制位移的增加。

管柱的摩阻和扭矩是指钻进时钻柱的摩阻和扭矩,下套管时套管的摩阻和扭矩。

(1) 钻柱扭矩和摩阻力的计算为简化计算,作如下假设:* 在垂直井段,钻柱和井壁无接触;* 钻柱与钻井液之间的摩擦力忽略不计;* 在斜井段,钻柱与井壁的接触点连续,且不发生失稳弯曲。

计算时,将钻柱划分为若干个小单元,从钻柱底部的已知力开始逐步向上计算。

若要知道钻柱上某点的扭矩或摩阻力,只要把这点以下各单元的扭矩和摩阻力分别叠加,再分别加上钻柱底部的已知力。

钻柱扭矩的计算在弯曲的井段中,取一钻柱单元,如图2—1。

该单元的扭矩增量为F r R M =∆ (2—1)式中 △M — 钻柱单元的扭矩增量,N·mR — 钻柱的半径,m ;Fr — 钻柱单元与井壁间的周向摩擦力,N 。

该单元上端的扭矩为式中 M j — 从钻头算起,第j 个单元的上端的扭矩,N·m ;Mo — 钻头扭矩(起下钻时为零),N•m ,△ M I — 第I 段的扭矩增量,N.m 。

钻柱摩阻力的计算(转盘钻)转盘钻进时,钻柱既有旋转运动,又有沿井眼轴向运动,因此,钻柱表面某点的运动轨迹实为螺线运动。

在斜井段中取一钻柱单元,如图2-2。

图2中,V 为钻柱表面C 点的运动速度V t ,V r 分别为V 沿钻柱轴向和周向的速度分量;F 为C 点处钻柱 所受井壁的摩擦力,其方向与V 相反;Ft ,Fr 分别为F 沿钻柱轴向和周向的摩擦力的分量,即钻柱的轴向摩擦力和周向摩擦力。

由图2-2 V V F V F r t s t t 22/+= (2-3) V V F V F r t s r r 22/+= (2-4)F s = f N (2-5)式中 F S — 钻柱单元的静摩擦力,N ;f — 摩擦系数;N — 钻柱单元对井壁的挤压力,N 。

[])sin ()22sin (θθθφW T T N +∆+∆= (2-6)式中 T — 钻柱单元底部的轴向力,N ;W —钻柱单元在钻井液中的重量,N ;θ, △θ,Δφ—钻柱单元的井斜角,井斜角增量。

大位移井摩阻扭矩分析

大位移井摩阻扭矩分析
学模 型以及与之 配套的程序 。 ( 1 ) 起下 钻工况 在 这一施 工状 况下 , 钻柱 一般 向轴 向方 向上运 动 , 因而 钻
矩 的计 算 方法 , 为大 位移 井 技术 在现 场 的 合理 实施 提供 了理
论 基础 。
参 考文 献
[ 1 ] 闰铁 , 张凤 民, 刘 维 凯, 邹 野, 毕雪亮. 大位 移井钻 井极
6 00
良好 的控 制 , 是 大位 移 井施 工成 功 与 否的 关键技 术 与难 点 问
题。 因此 , 对 磨阻扭矩进 行预测 , 在大位移 井的设计 以及施 工过 程 当中 , 都 有着 特别 重要 的意义 , 并 以及 引起 了相关技 术人 员
= C O S 0 6= s i n0
3 结论
本文 通过 一 种软 模 型 , 建立 了大位 移 井磨 阻扭 矩 的计 算
降低钻 柱摩 阻扭 矩 。 本井主要研 究如何对 轨道进行优 化设计 以
进而 通过推 导得 到 了两 种 工况条件 下 , 大 位移井 磨 阻扭 减小磨 阻扭矩 , 采用 的方法主要 为运用钻 柱摩阻扭矩 的相关数 模 型 ,
大位移井摩阻扭矩分析
李海 东 ( 长城 钻探 工程 公司 钻井技 术服 务 公司 , 辽宁 盘 锦 1 2 4 0 1 0 )
摘要 : 大位移 水平 井钻井 工艺及 其相 关的各项技 术 , 在全 球范 围 内的石 油勘探 开发领 域里 , 都 具有较 为广泛 的的使 用前 景。 但 在 其具 体 实施 时, 因为会 受到 目标地 区环境 等的制约 , 往往会造 成钻井 的效果远远 未能达到计 划的预期 。 针对这一 问题 , 本文首先 建 立 了大位移 井磨 阻扭矩 的计算模型 , 进 而通 过推导得 到 了各个 工况条件 下, 磨 阻扭 矩的计算 方法 , 从计 算磨 阻扭 矩这一 问题 出发 ,

大位移井摩阻_扭矩预测计算新模型1

大位移井摩阻_扭矩预测计算新模型1

文章编号:1000-7393(2006)06-0001-03大位移井摩阻/扭矩预测计算新模型*宋执武1高德利1马健2(1.中国石油大学石油与天然气工程学院,北京102249;2.长庆油田公司采油一厂,陕西延安716000)摘要:井下摩阻/扭矩预测是大位移井钻井成功的关键技术之一。

常用的预测模型大都忽略了井眼的间隙,因此无法判断钻杆接头和本体与井壁的接触情况。

通过假设井壁对钻柱的支承点按一定的间隔分布,将钻柱在支承点处断开,相邻两断点间的钻柱作为一跨,根据加权余量法在每一跨内计算出钻柱的转角与弯矩的关系;根据相邻两跨在断开点处的转角相同,求出弯矩的迭代方程;再由已知的边界条件计算出各点的弯矩;进而计算出各支承点处支反力的大小和方向,根据这一方向逐渐调整钻柱在井眼中的位置;推导出一套新的没有忽略井眼间隙的摩阻与扭矩计算公式。

新模型能够计算出钻柱与井壁的接触情况,为合理的确定减扭接头或钻杆保护器等工具在钻柱上的安放位置提供更准确的依据。

关键词:大位移井;摩阻;扭矩;加权余量法中图分类号:TE22文献标识码:A大位移井具有长水平位移、大井斜角以及长裸眼稳斜段的特点。

大位移井钻井过程中的摩阻/扭矩的预测和控制是成功实施大位移井的关键和难点所在。

摩阻扭矩分析是大位移井轨道优化设计的基础,是选择合理的钻井和下套管工具的前提。

在实钻速,通过预测值和实测值的对比,可以了解井下的情况。

所以建立一个符合实际情况的,正确合理的摩阻扭矩计算模型是很有意义的。

国内外有多篇文献对摩阻/扭矩计算模型进行过研究[1-12],但这些模型大都忽略了井眼的间隙,即假设钻柱与井壁处处接触,因此无法判断钻杆的接头和本体与井壁的真实接触情况。

笔者根据加权余量法和三弯矩方程法的思想,推导出一套新的摩阻与扭矩计算公式,该套公式没有忽略井眼的间隙。

在分析中采用如下基本假设:(1)井壁对管柱呈刚性支承;(2)管柱与井壁的摩擦为滑动摩擦;(3)忽略管柱的动力效应。

大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响_王秀亭

大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响_王秀亭



响, 并对模型进行了改进。 1988 年, 何华 山以大 变形为基础, 并考虑了钻柱刚度的影响 , 提出了改 进的拉力、扭矩模型。 1992 年, 杨姝提出 的修正 模型综合考虑了井眼轨道和井眼状态, 特别考虑了 钻柱的运动状态、钻井液粘滞力和结构力的影响。 美国得克萨斯大学的 Cheng Y an 博士开发了圆管的 弯曲模型 , 该模型考虑了三维实际井眼 , 以及钻柱 的刚性影响。国外的摩阻、扭矩模型大都采用了管 柱变形曲线与井眼曲线一致的假设, 基本上能够满 足工程技术的需要。 国内 对 摩阻、扭 矩 的 研 究始 于 八五 七五 和
[ 9]
1 位移为 3 000 m 大位移井钻井和下套管过程 中的摩阻分析 利用摩阻分析软件对位移为 3 000 m 大位移井 采用水基钻井液在钻井和下套管过程中的滑动钩载、 扭矩进行了分析, 计算结果如表 2 、表 3所示。
表 2 位 移为 3 000 m 大位移井钻井过程中的摩阻分析
井眼直径 311 mm 垂深 / m 井深 / m 1 000 2 659 1 500 2 821 井眼直径 216 mm
滑动 滑动 旋转钻井 旋转钻井 井深 / 钩载 / 钩载 / 扭矩 / 钩载 / 钩载 / 扭矩 / m kN ( kN m ) kN ( kN m ) kN kN 232 364 515 583 20 9 3 459 20 8 3 621 87 230 540 582 31 2 30 1
注 : 垂深为 1 500 m 时 , 用 127 mm 钻杆和 127 mm 加重钻杆 组成倒装组合; 垂深为 1 000 m 时 , 须使用钻铤才 能保证滑动钻井 时的加压 , 大斜度段必须用 139 7 mm 钻杆才能避免屈曲失稳。

大斜度井段钻井扭矩分析及控制策略

大斜度井段钻井扭矩分析及控制策略

大斜度井段钻井扭矩分析及控制策略摘要:近年来,在国际上摩阻/扭矩问题的研究仍然受到重视。

影响摩阻/扭矩的因素按可预测的准确程度可以分为定量因素和定性因素。

目前,可以定量计算的因素为重力、摩阻系数、测斜数据和钻柱变形;而只能定性分析的因素为岩屑床厚度、井眼缩径与坍塌、棵眼井璧岩石的力学性质、泥饼厚度和压差等。

本文系统地阐述影响摩阻/扭矩的因素、预测方法和可采用的控制技术措施。

最后,给出一个工程应用实例。

关键词:大斜度井;摩阻/扭矩;定量因素;定性因素;控制措施大斜度井是最大井斜角超过55°的定向井,其长稳斜井段的安全高效钻进具有重要的经济价值。

较准确地掌握该井段钻井作业的摩阻/扭矩规律是安全高效钻进的重要前提之--,例如,能较好地解释加不上钻压(俗称托压)的原因;钻井摩阻/扭矩对断钻具事故的预报具有指导作用。

摩阻是斜井中钻柱轴向力的重要组成部分,对比实际状态和理想状态(即零摩阻状态)的轴向力,它们之差即为摩阻。

扭矩是使下部钻柱转动而需要施加的力矩,钻柱上任--点离钻头越远,则承受的扭矩越大。

因此,摩阻/扭矩要通过计算钻柱轴向力得到。

1摩阻/扭矩的影响因素分析1.1重力与摩阻系数在正常条件下,钻柱承受的重力与摩阻是产生其轴向力/扭矩的内因。

为了建立计算三维井眼中钻柱轴向力的通用模型,首先考虑两井眼轨迹测点之间的一个钻柱单元,建立轴向力和与其相关的因素之间的关系式。

在推导过程中,假设:①钻柱单元的曲率为常数;②钻柱轴线和井眼轴线重合,此假设隐含钻柱单元的曲率和井眼曲率相同;③两测点之间的井眼轨迹位于一个空间平面内;④钻柱的弯曲变形仍在弹性范围之内。

在上述假设的基础上,经过推导与合理简化,可得:(1)式中,为钻柱单元上端的轴向力,N;。

为钻柱单元下端的轴向力,N;。

为单位长度钻柱在钻井液中的重量,N/m;为平均井斜角,rad;。

为轴向的摩擦系数或摩阻系数,无量纲;为由钻具.重量轴向力、井眼弯曲、钻柱弯曲和屈曲等产生的正压力,N/m;为钻柱单元的长度,m。

垦东405-平1大位移井摩阻扭矩预测及分析研究

垦东405-平1大位移井摩阻扭矩预测及分析研究

套管 ×29 7 0 9 . 0m。实 际井 身 结 构 和套 管 层 序 为 :
导管 , 1 . 9 4 4mm 钻 头 ×2 . 0m,7 2 0mm 导管 3 8 6 .
×2 . 2 m ; 开 , 6 . 3 5 一 6 0 4 mm 钻 头 × 3 O 7 , 6.0 m + o . s 8 0mm 套 管 × 3 8 7 ; 开 , 4 . 5 . 0m 二 3 6 1mm 钻
了各 种 摩 阻扭 矩 计 算 模 型 的 优 缺 点 , 选择 了计 算 方 法 可 靠 、 合 于现 场 应 用 的软 模 型 , 考 虑 到 大 刚 度 管 柱 在 高 曲 适 但 率 井 眼 中的 摩 阻扭 矩 计 算 误 差 较 大 , 引入 了附 加 刚 性 力 的概 念 对 其 进 行 了修 正 , 过 管 柱 力 学 平 衡 方 程 建 立 了摩 通
算 , 算 方 法 复 杂 , 算 稳 定 性 也 不 够 好 , 要 专 业 计 计 需
钻头 ×18 5 3 2 3 1mm 套管 ×18 2 3 1 . 8m, 7 . 1 . 8m;
三 开 , 2 1 3 mm 钻 头 × 2 9 . 0 m , 7 . } 4 . 9 7 3 1 7 8 mm
为 : 管 , 1 . 导 9 4 4 mm 钻 头 × 2 . 0 m, 6 . O 0 7 2 0mm 导 管 × 2 . 0 m; 开 , 6 . 00 一 6 0 4 mm 钻 头 × 3 3 3 6. 8 m,s 8 0mm 套 管 × 3 2 3 ; 开 , 4 . + o . 6 . 8m 二 3 6 1mm
垦 东 4 5 平 1 是 胜 利 油 田一 口 比 较 典 型 的 海 0一 井 油 陆 采 井 ,设 计 井 深 2 9 . 0 , 钻 井 深 9 7 3 m 完 28 8 8 , 计 水 平 位 移 2 1 4 2 , 钻 水 平 8 . 6m 设 8 . 0m 实

大位移井管柱摩阻扭矩分析概述资料重点

大位移井管柱摩阻扭矩分析概述资料重点

T1
T2
sin
2
n3qLs
Fnp
Lsq m m3qLs
Fn Fn2dp Fn2p Ls
a为平均井斜角
为摩阻系数
Fndp为法线方向的正压力 Fnp为副法线方向的正压力
Fn为单位长度总正压力
FE为和管柱弯曲变形有关的正压力
n3为法向量的第三转钻进时的摩阻系数
管径 mm 158.8 127.0 127.0 127.0 127.0
接头直径 mm
158.8 165.1 165.1 165.1 165.1
线密度 kg/m 134.7 73.5 29.0 73.5 29.0
壁厚 mm 50.8 25.4 9.19 25.4 9.19
段长 m 30 70 630 180
20
XJ24-3-A22大位移井:大钩载荷计算值与实测数 据的对比(R1 WT1 Out;摩阻系数取0.29)
21
XJ24-3-A22大位移井:钻215.9 mm井眼的转盘扭 矩的计算值与实测值对比(摩阻系数取0.20)
22
XJ24-3-A22井不同方法下套管时大钩载荷与测深的关系 (阻系数取0.50)
• 钻后的摩阻和扭矩分析是优选下套管作业方案 的依据。
• 对比预测的扭矩/摩阻和实测的扭矩/摩阻,可 以监测井筒清洗程度。
3
4
直角坐标系和曲线坐标系
5
二维井眼中管柱轴向载荷的解析解
Ti1 Ti Asin i B cos i ei1i Asin i1 B cos i1
6
三维井眼中的管柱单元
t
Vt
Vm2 Vt2
a
Vm
Vm2 Vt2
Vt
2n

基于井眼清洁效果的大位移井钻井参数与钻井液性能优化方法研究与实践

基于井眼清洁效果的大位移井钻井参数与钻井液性能优化方法研究与实践

基于井眼清洁效果的大位移井钻井参数与钻井液性能优化方法
研究与实践
李根;王磊;李乾;杨雪峰
【期刊名称】《海洋石油》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】针对东海油气田大位移井在钻井过程中易形成岩屑床,井眼清洁困难,导致摩阻扭矩大甚至频繁出现憋泵憋扭矩等复杂的问题,提出了一种基于井眼清洁效果的钻井参数设计和钻井液性能优化方法。

首先,分析大位移井井眼清洁的主要影响因素,使用VIRTUALMUD软件对影响大位移井井眼清洁性能的钻井液排量、机械钻速等工程参数和钻井液6转3转读数等钻井液参数进行优化设计。

然后,通过优选合适的基础油、乳化剂和重晶石等方法对现场使用的油基钻井液进行性能改进。

在大位移井A井应用优化后的钻井参数及钻井液体系,井眼清洁效果好,钻井液携岩效率高,在作业过程中未发生憋钻卡钻等复杂情况,起下钻顺利。

现场应用情况表明,该方法具有较好的可行性和有效性,对于提高钻井效率和降低钻井成本具有重要意义。

【总页数】6页(P94-99)
【作者】李根;王磊;李乾;杨雪峰
【作者单位】中海石油(中国)有限公司上海分公司;中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE254
【相关文献】
1.大位移井井眼清洁技术研究与实践——以胜利油田庄129-1HF井为例
2.长北大井眼大斜度井段钻井液体系改进与实践
3.疏松地层大位移井钻井液性能优化技术研究
4.浅层大位移井井眼清洁效果评价及优化方法
5.考虑井眼清洁条件下的小井眼钻井液性能优化研究
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浅谈大位移井摩阻控制技术

浅谈大位移井摩阻控制技术

浅谈大位移井摩阻控制技术【摘要】摩阻与扭矩控制技术伴随着钻井技术的发展而发展,本文详细分析了摩阻扭矩影响因素,以桩106-平15井为例介绍了胜利油田大位移井摩阻与扭矩控制技术现状,最后就摩阻控制技术现状提出建议。

【关键词】胜利油田大位移井摩阻控制润滑井眼清洁固相控制大位移井在油气田勘探开发中,尤其在浅海、海洋油气田的勘探开发中显示出巨大的潜力。

大位移钻井的水平位移大、钻穿油层的井段长导致钻进过程中摩阻和扭矩较大,大位移井核心技术之一就是摩阻的控制技术。

1 摩阻影响因素摩阻是指钻柱与套管、井壁之间的接触摩擦力,摩擦力的大小与钻柱承受拉压及井眼的狗腿度、井眼井径,钻柱重量和井身轨迹有关。

其主要影响因素有:(1)剖面曲线类型的选择;(2)井眼轨迹的圆滑度;(3)钻井液的润滑性;(4)钻井液的携岩能力和井眼的清洁度等。

在设计阶段要对钻达地质目标的各种轨道进行优选,选择合理的井眼轨迹线形、稳斜角大小和造斜点深度,尽量增加井眼延伸距离减少井眼的“狗腿”。

在钻井现场控制摩阻方法是优化井身结构和增加钻井液润滑性能和清洁度。

2 摩阻控制技术2.1 钻井液润滑技术在钻井过程中如果摩阻和扭矩值超过正常递增值,则必然存在以下影响因素:(1)地层岩性发生变化。

(2)当钻遇大段泥岩,钻井液性能发生了很大的变化。

(3)泥浆润滑剂降低。

(4)钻井液没有良好的流变性等。

因此钻井液的润滑性是控制摩擦的主要因素,而它本身很大程度依靠钻井液类型和地层类型而确定。

根据井眼轨迹,针对不同的井斜,在混原油的基础上适时适量地复配石墨、极压润滑剂,能很好地解决因水平位移大、井斜角大,携岩、拖压问题突出、摩阻扭矩大、井眼清洁和防卡难度大的问题。

2.2 井眼清洁技术井眼清洁就是要保证钻井液良好的携砂效果。

要达到有效的携砂效果应从以下几个方面入手:(1)流体的类型。

在钻大位移井中,要保证钻井液流型为层流或紊流,避免使用过渡流。

特别是对于复杂的页岩层,油基或准油基钻井液同时被认为可改善井眼的稳定性、减少井眼扩大率和岩屑在井眼中的沉积。

水平井摩阻扭矩分析(第六章)

水平井摩阻扭矩分析(第六章)

第六章水平井、大位移井摩阻扭矩分析水平井、大位移井具有长水平位移、大井斜角以及长裸眼稳斜段的特点。

大位移井钻井过程中的摩阻、扭矩的预测和控制是成功地钻成大位移井的关键和难点所在。

开展摩阻、扭矩预测技术研究,在大位移井的设计(包括钻井设备选择、轨道形式与参数、钻柱设计、管柱下入设计等)、施工(轨道控制、井下作业等)阶段都具有十分重要的意义。

第一节摩阻扭矩研究及存在的问题钻井界早就认识到摩阻扭矩预测、分析和减摩技术在大位移井中的重要性。

摩阻问题贯穿从设计到完井和井下作业的全过程,其重要性为:●根据摩阻扭矩分布设计选用钻杆强度和各钻柱组件(钻杆,钻铤和加重钻杆)分布。

●地面装备(顶驱功率和扭矩,起升能力、泵功率和排量压力)需要根据摩阻扭矩预测来选用,并考虑到预测误差需留有足够的富余能力。

●钻井液设计及润滑性要求。

在某一特定地区,使用水基钻井液钻大位移井,其水平位移受摩阻扭矩限制会有一个极限长度。

超过该极限值,靠加减摩剂维持钻井会遇到技术困难,经济效益不佳或风险大。

但是,在一定的可控制的摩阻扭矩范围内,使用水基钻井液具有显著技术经济和环保效益。

●井眼轨迹的设计和轨迹控制技术往往受摩阻扭矩限制。

在当前普遍采用的旋转导向钻具控制轨迹条件下,在扭方位或以较高井眼曲率增降井斜角的井段必须放在滑动态能钻井的深度。

●充分考虑完井、井下作业或修井可行性。

如果在钻井阶段,钻柱可旋转下入或倒划眼起出,那么就需考虑套管或尾管是否需要旋转才能下入、生产油管、连续油管或其它测试管柱能否下入等问题。

从上述分析看出,摩阻、扭矩预测的准确性至关重要,但是提高摩阻扭矩预测精度仍是大位移钻井的一个难点。

1、研究现状国内外学者对定向井、水平井、大位移井的摩阻、扭矩问题进行了大量的研究,建立了对应的力学模型。

1983年,Johansick,首先提出了在定向井中预测钻柱拉力和扭矩的柔索模型,为改进井眼轨迹设计和钻柱设计、现场事故诊断和预测提供了理论依据。

冀东深层大位移井钻柱安全分析与对策

冀东深层大位移井钻柱安全分析与对策

5600
3519.00
4013.00
89.00
300
表2
冀东大位移井前期复杂情况统计
井号
复杂情况描述
井深 4282m 遇阻,下放悬重至 600kN,上提悬重最大至 2000kN。上下活动仍然无效,
转顶驱扭矩较大,
最大憋至
NPXX-1
NPXX-5
50kN·m。四开尾管下放至 4600m 后有阻卡现象
钻进期间扭矩 42~45kN·m 摩阻 600kN,钻具因疲劳破坏,发生连续 8 次钻具本体刺穿事件。井底位移大(2990m),摩
D0——钻柱外径,
m。
3
大位移井钻柱摩阻扭矩分析
以冀东典型大位移井为例,进行相关分析。该井
造斜点为 500m,技术套管下深 4203m,设计/实钻井深
为 5376m,设计剖面和实钻轨迹垂直剖面见图 1。钻井
液参数:密度 1.40g/cm3,滑动钻压 120kN,旋转钻进钻
压 60kN,钻头处扭矩 5.50kN·m。裸眼段模型系数为
阻大,
定向期间托压严重,且 PDC 定向易憋泵。尾管下入至 5250m 时有阻卡现象
NPXX-3
摩阻高达 1000~1200kN,
扭矩最高 50kN·m,
偶尔憋停顶驱;
钻具因疲劳破坏,
发生连续 8 次钻具本体刺穿事件
作业中,杆柱的横截面上不会产生太大的剪切力,对于
起下钻等钻进摩阻和扭矩计算公式:
小曲率井眼,忽略刚度的影响,在工程上可以得到足够
如井身剖面、
井眼几何特性、
明显的软地层造斜率要求低,上部造斜段长(700m 左
井眼净化、管柱结构、钻井液性能、钻遇地层性质等
[1-3]

大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析

大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析
收稿日期: 2011 - 11 - 12
一、 涉及的几个基本概念
1. 三轴应力 三轴应力通常叫做当量米塞斯应力 ( Von Mises Von Mises Equivalient ( VME ) ) 或称 Von Mises 应力, 应力不是一个存在的应力, 而是轴向、 弯曲、 扭转应 力的组合, 为钻具某一位置所受的总应力; 三轴应力 的强度分析方法, 基于 Von Mises 的畸变能密度准 “ Strain Energy Of Distortion ”, 则 不同于主应力( 抗 拉、 抗扭) 。 2. 侧向力 井壁侧向力主要由拉力和狗腿引起, 侧向力的 恶果是引起套管磨损和套管热龟裂, 严重者把套管 造 磨穿或发生热龟裂后导致无法继续钻进或卡钻 , 成钻具、 工具仪器落井等恶性井下事故, 损失巨大。 3. 屈曲分析 屈曲分析是研究钻具在轴向力的作用下是否产 生屈曲, 是否能够正常向前钻进的问题。一旦轴向 压力超过了正弦临界屈曲力, 钻柱会发生正弦屈曲
第 35 卷
Vol. 35
第1 期
No. 1




DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
· 25·
( 蛇形) 。在这个阶段, 钻柱会沿着井眼的低边如蛇 状弯曲。继续增加钻压, 将导致钻柱的轴向压力继 如果超过了螺旋临界屈曲力, 钻柱将由正弦 续增加, 弯曲过渡到螺旋弯曲, 即沿着井壁盘成螺旋状, 受力 情况如图 1 。
施工过程中, 不均匀转动和震动得到了较好的控制 , 达到了设计的预期目的。
计算结果显示, 在旋转导向系统旋转钻进的条 件下, 实际轴向载荷没有与正旋屈曲和螺旋屈曲载 荷相交, 说明不会发生正旋和螺旋屈曲, 可以确保正 也证实了没有屈曲发生。 常钻进。实际施工过程中, 2. 三轴应力校核 根据 钻 井 设 计 中 设 计 的 钻 井 参 数, 输入进 DOX2. 0 软件, 在旋转钻进条件下, 三轴应力校核结 果见图 4 。

大位移井钻井液关键技术问题

大位移井钻井液关键技术问题

大位移井钻井液关键技术问题摘要:文章以大位移井钻井液关键技术问题为研究对象,分别对其关键技术问题如钻具磨阻与扭矩控制技术问题、井壁稳定技术问题、井眼净化技术问题进行了研究分析,并提出了一些相应改进措施以供参考。

关键词:大位移井;钻井液;关键技术1 降阻与降扭矩技术1.1 科学选定钻井液体系在大位移井作业中较为常用的钻井液主要有三种,分别为合成基钻井液、油基钻井液与水基钻井液,在具体的钻井作业中,需要紧紧围绕设计情况选定最为适宜的钻井液类型。

为有效降低摩阻与扭矩,大位移井通常要运用具有良好润滑能力的钻井液,如油基钻井液与合成基钻井液。

近几年通过调查发现,世界范围内约有七成左右的大位移井都采用油基/合成基钻井液。

然而,传统意义上的钻井液主要将原油作为基础油,无法满足环保需求,而且造价很高。

目前,很多专业公司都开发出低毒性油基钻井液,改用基础油为白油,同时形成稳定的钻井液体系,如Vert-oil体系等。

1.2 钻井液性能调整对于大位移井的钻井液而言,其流动摩擦主要和黏度、流速、管壁平滑度等因素有关。

在加入适宜的润滑材料以后,可借助钻井液管道管壁进行吸附,因此提升管壁平滑度,达到降低摩阻的作用,同时也可采取性能调整策略类减少摩阻。

对钻井液的黏土实际含量进行有效控制,同时运用固控装置,减少劣质固相的含量,缩减泥饼厚度,减小钻具和泥饼之间的接触面积;合理应用调节剂,对钻井液粘滞性与流变性进行调整,进而达到提升润滑能力的目的。

1.3 润滑防卡技术大斜度大位移井由于井斜大、水平位移长,在钻井及其它作业中,钻具、测井仪器等与井壁的接触面积大,使得摩阻和扭矩增大,因此钻井液必须具有良好的润滑性能,防止托压现象和粘附卡钻事故的发生,确保钻井和完井作业的顺利进行。

2 大位移井钻井液关键技术问题2.1 钻具磨阻与扭矩控制技术问题对于大位移井来说,由于其具有井斜大,裸眼段长等特点,因此在具体进行钻井过程中,会出现钻井管柱在井眼中出现偏心问题,在较长的裸眼井段中,钻具与井壁解接触面积会更大,从而导致正常作业的钻井管柱会承受更大的摩擦阻力与扭矩,进而对大位移井延伸造成了严重的限制问题,同时对井壁稳定性也造成了不利影响。

大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析

大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析
Jan. 2012
· 26·
DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
0. 25 , 裸眼摩阻系数 0. 35 , 运行斯伦贝谢的 DOX2. 0 软件, 计算结果见图 3 。
LWD 的负面影响, 使井下工具仪器工作更加平稳, 在仪器顶部的无磁钻铤和扩眼器之间安装了一个钻 起到稳定和减少震动的目的。 由于大 柱型稳定器, 位移井井很深, 钻杆长, 柔性大, 井底钻具组合尽量 使用简单、 轻巧, 避免过长过重的井底钻具组合带来 过高的不均匀转动。 因此, 本井在震击器的上端只 接了两根加重钻杆起到过渡的作用 。在后来的实钻
图1
钻具正旋屈曲和螺旋屈曲示意图
当钻具出现正弦屈曲时, 地面钻压能够部分传 递到钻头上去, 大部分钻压消耗在井壁上成为了摩 阻; 当螺旋屈曲产生后, 钻具犹如弹簧一样, 钻压几 , 。 乎无法有效地传递到钻头 无法继续钻进 4. 不均匀转动( STICKSLIP) 在钻井作业中, 井下几千米深处的钻头不像地 面顶驱或方钻杆那样均匀转动, 而是处于不均匀转 动, 即时快时慢地转动, 这种时快时慢的转动被称为 不均匀转动。斯伦贝谢的井下仪器把井底最高转速 和最低转速测量出来, 其差值就是 STICKSLIP 的大 小。严重的不均匀转动在井下具有相当大的破坏 性, 它不但可以损坏 MWD / LWD、 减弱旋转导向系 统的造斜特性, 使 MWD / LWD 和旋转导向系统的测 还可以让钻头崩齿, 钻具倒 量结果失真或者报废, 扣、 钻 具 偏 磨, 钻 具 刺 扣 等 事 件 发 生。 有 效 控 制 STICKSLIP 可以在研磨性中硬地层或硬地层大幅度 提高钻头寿命, 减少钻具疲劳, 更重要的是可以保证 MWD / LWD 、 井下 旋转导向系统正常工作。 5. 震动( SHOCK) 在钻井过程中, 震动的定义是钻头、 钻具及井底 钻具组合( BHA) 与井壁碰撞而产生的能量突然输入 的过程。震动在钻井中对工具和仪器的损害程度是 致命的。斯伦贝谢把震动分成了三级, 最严重的第三 级震动只要持续时间在 30 min 左右, 井下仪器就会 钻压、 转速和地层密 报废。震动是与钻具组合本身、 切相关的, 钻进过程中出现震动要立即采取措施减弱 或消除, 设计阶段考虑避免引起震动的技术措施。

大位移水平井钻井技术难点及策略

大位移水平井钻井技术难点及策略

大位移水平井钻井技术难点及策略摘要:油气资源是我国社会经济发展过程中非常重要的能源。

目前,我国很多油气田的开采都已经到了后期开发阶段,石油开采量很低,开采难度较大,开采效率不高,从而影响石油开采水平的提高。

大位移水平井钻井技术是推动石油产量提升的重要方式或者途径,其对我国油气资源的开采非常有利。

在应用大位移水平井钻井技术时,影响其钻井效果的因素有很多,且在该技术应用过程中也会遇到很多的难点或者问题,加强对大位移水平井钻井技术难点的分析与策略的创新,对促进我国原油行业的快速发展非常有利。

基于此,本篇文章对大位移水平井钻井技术难点及策略进行研究,以供参考。

关键词:大位移水平井;钻井技术;难点;策略引言在大位移水平井钻井工作开展过程中容易出现很多技术难点或者问题,如井眼轨迹的控制难度较高、钻具的断裂程度较高、井下安全事故、坍塌事故等的频发,这些都是大位移水平井在钻井工作中遇到的实际技术难题。

为了能够解决这些技术问题,从控制井眼轨迹、强化钻井泥浆质量、优化钻具摩阻扭矩大等问题,促进大位移水平井钻井水平与效率的更好提高。

1大位移水平井钻井介绍大位移水平井钻施工难度大,在轨迹控制、井眼清洁、降摩减阻、单控储量大、泄油面积广及生产差压小等特点,已成为油气田高收收率和经济效益重要支柱,如今水平井钻井技术已日臻完善,但在水平井钻井方面仍存在技术难点,需要开展技术攻关研究。

2大位移水平井钻井技术难1)坍塌率较高。

应用大位移水平井钻井技术来进行钻井作业时,必须在地层中开展定向造斜作业,而这种作业容易破坏地层的土壤结构,进而诱发坍塌问题或者事故。

我国很多油气资源开采区块的土壤都比较疏松,在疏松区块的坍塌率较高。

坍塌的范围较小会直接影响钻井作业效率,如果坍塌的范围较大,那么可能会直接诱发安全事故,导致钻井作业无法正常开展与进行。

2)频发的井下事故。

岩屑床在大位移水平井钻井作业中的作用与影响很大,其会影响钻速,使钻速降低。

大位移井钻井液关键技术问题

大位移井钻井液关键技术问题

大位移井钻井液关键技术问题我国原油开发通过了长时间的发展,在现代化社会当中,大部分油田的实际开采量不断减少,如若依然使用传统开采手段,一方面难以提高其生产能力,另一方面造成其开采成本支出提高。

针对这样的情况,大位移井钻井液关键技术快速崛起。

基于此,本文就钻具磨阻与扭矩控制技术问题、井壁稳定技术问题以及井眼净化技术问题三个方面分析了大位移井钻井液关键技术,期望经过本研究为未来的有关研究提供相应参考。

标签:大位移井;钻井液;关键技术随着社会进步与经济快速发展,大部分油田所储备的原油量不断减少。

因为钻探设施设备的价格比较高,如若使用传统的钻探技术,会造成其成本支出逐步提高,这样已经没有办法和时代进步与社会发展实际需求相符。

在这样的情况下,要想有效降低原油储存量,根据实际分布情况运用先进的钻进技术。

在实际开采油田的时候,应该将大位移井钻井液关键技术充分运用其中,促进我国油田事业的健康可持续发展。

一、钻具磨阻与扭矩控制技术问题就大位移井而言,因为具备裸眼段比较长以及井斜大等特征,所以在实际钻井的时候,经常会出现井眼偏离,在这样非常长的裸眼井段当中,井壁和钻具之间的接触面在逐步增加,进而对正常作业时候钻井关注所肩负的阻力不断提高,这样会对大位移井的有效延伸起到很大程度上的制约影响。

与此同时,也会对井壁可靠性以及稳定性产生不良影响。

在这样的情况,经过完善且健全的改良钻井液体系,保证钻井液的实际润滑程度,这样能够更好的减弱钻具所具备的阻力,合理有效地拓宽大位移井具体性能。

所以要构建科学合理的钻井液体系。

现阶段,在我国大位移钻井实际开采作业的时候,经常会使用三种钻井液体系,首先,对于油基钻井液体系而言,主要将油当做是油包水乳形式的钻井液,将其所具备的抗污染作用全面发挥出来,这样可以保证井壁安全性与稳定性,也能够减少对油气层产生严重影响。

然而对此体系进行运用的时候,其成本支出比较高,难以更好的保护自然环境。

其次,对于合成基钻井液体系而言,此体系主要是在油基钻井液体系的前提下经过研究与开发得来的,此体系当中运用最为宽广钻井液主要是第二代合成基钻井液,和油基钻井液体系之间进行对比分析,此体系的环保特性非常明显。

桩斜189井磨阻扭矩控制技术探索

桩斜189井磨阻扭矩控制技术探索

68桩斜189井磨阻扭矩控制技术探索孙永浩 王东海 张 虎 胜利石油工程公司渤海钻井总公司【摘 要】在大位移井的施工中,面临的困难较多,其中岩屑床的清洁、摩阻扭矩控制、钻井液的润滑、裸眼井段的井壁稳定、钻具与地层接触面积等施工条件受轨迹和位移影响较大。

尤其是轨迹较为复杂的深层大位移井,不同于普通定向井和三段制大位移井,在施工中要面临的困难明显增加,其中高磨阻大扭矩是最突出和亟待解决的难题,它直接影响到全井轨迹的延伸、深部地层的轨迹控制、全井钻具安全、设备承担的载荷,滑动钻进托压、工具面调整费时费力、高扭矩、大摩阻、托压、钻具易粘附井壁、钻具疲劳、设备高载荷运转等一系列问题给钻井施工带来了极大的困难。

2018年施工的桩斜189井,因轨迹设计影响,直接面对了上述全部问题,该井在磨阻扭矩控制方面采取一系列探索和实验,磨阻扭矩得到了有效控制,对日后施工相似大位移井具有有较高的参考和借鉴价值。

【关键词】五段制大位移井;磨阻扭矩控制;复合润滑法;支点减磨减阻法一、基本情况简介桩斜189井构造位置位于济阳坳陷沾化凹陷长堤潜山披覆构造带桩181断块高部位,完钻层位于中生界,勘探区域位于近海海床之下,井场位于海岸滩涂,必须采用大位移井模式才能钻达设计靶点。

由于轨道设计和地层条件的复杂性,加深表层套管,二开设计技术套管,减少裸眼地层长度,以免造成键槽和钻具粘附复杂,对减少本井磨阻和扭矩较为有利。

桩斜189井设计轨迹为五段制大位移定向井,全井水平位移2118.17m。

全井轨迹基本贴合设计线施工。

二、施工中的难题及原因分析本井三开井段随着井深增加,扭矩和磨阻不断增大,甚至达到顶驱系统扭矩载荷极限,经常憋停顶驱,并最终造成顶驱损坏。

通过对磨阻和扭矩数据的研究,分析出造成本井磨阻和扭矩较大的核心原因如下:(1)五段制井身轨迹使钻具在增斜点和降斜点发生多次扭曲,同时钻具在旋转和上提下放时受到轨迹影响,轴向和径向应力效传递和释放困难,大量扭矩和磨阻积聚在钻具上难以释放;(2)全井92%的井段处于的30°~60°井斜范围,易形成岩屑床增大了钻具的摩阻与扭矩。

大位移井特点(二)

大位移井特点(二)

大位移井特点(二)
张武辇
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2007(29)4
【摘要】3大位移井扭矩和摩阻是钻井作业突出问题,扭矩摩阻大是其特点大位移井扭矩和摩阻是限制位移长度,限制滑动钻进,对设备、钻具有特殊要求的重要参数,又是井身剖面优化的评价参数。

它受钻井液润滑性影响很大,而润滑是个很复杂的问题,即使同一台仪器,同一泥浆,不同人,不同次数测出的润滑性数据都不尽相同,不同实验室用同一台仪器对同一泥浆测出的润滑性数据也不同。

加上对扭矩摩阻影响因素很多,许多还是不确定因素。

【总页数】1页(P42-42)
【关键词】大位移井;润滑性;钻井作业;滑动钻进;井身剖面;实验室用;影响因素;摩阻【作者】张武辇
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
【相关文献】
1.大斜度大位移定向井岩屑录井技术研究与应用 [J], 谢辉
2.大港油田大斜度大位移井固井技术难点及对策 [J], 张弛;赵殊勋;王雅茹;李长坤
3.大斜度大位移定向井录井方法探讨 [J], 刘西平
4.平湖PH-ZG1大位移井钻完井液技术实践 [J], 刘胜
5.对大斜度大位移定向井岩屑录井技术的相关研究 [J], 陈斌
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响, 并对模型进行了改进。 1988 年, 何华 山以大 变形为基础, 并考虑了钻柱刚度的影响 , 提出了改 进的拉力、扭矩模型。 1992 年, 杨姝提出 的修正 模型综合考虑了井眼轨道和井眼状态, 特别考虑了 钻柱的运动状态、钻井液粘滞力和结构力的影响。 美国得克萨斯大学的 Cheng Y an 博士开发了圆管的 弯曲模型 , 该模型考虑了三维实际井眼 , 以及钻柱 的刚性影响。国外的摩阻、扭矩模型大都采用了管 柱变形曲线与井眼曲线一致的假设, 基本上能够满 足工程技术的需要。 国内 对 摩阻、扭 矩 的 研 究始 于 八五 七五 和
大位移井摩阻和扭矩的预测与分析
笔者对大位移井摩阻和扭矩的预测和分析做了 如下一些工作。 ( 1) 进行了摩阻和扭矩预测理论研究, 包括三 维刚杆模型和三维软索模型。摩阻、扭矩预测模型 考虑的因素包括 : 钻具受力、屈曲、井内钻井液柱 压力与地层压力差、减摩工具等。模型的创新点在 于考虑了岩屑床对摩阻和扭矩的影响 , 并把机械和 摩擦分别考虑, 而不是按照传统的方式把二者混为 一谈。地面总扭矩由钻柱摩擦扭矩、钻头扭矩、机 械扭矩和动态扭矩组成。摩擦扭矩是由钻柱和套管 或裸眼之间的接触力产生的, 接触力的大小取决于 钻柱拉力和压力、狗腿度、钻杆和井眼尺寸、钻柱 自重及井斜角。因此 , 剖面优化和扭曲程度控制 , 是尽量减少接触力的重要措施。润滑性是控制摩擦 的一个主要因素 , 而它本身则很大程度上由钻井液 和地层类型控制。用预测钻头扭矩的方法能够确定 使用不同钻头类型的影响 , 动态扭矩也能对作业产 生巨大的影响, 因而应尽量减小。机械扭矩的来源 诸如岩屑床、裸眼台 肩和稳定器的 影响可能非常 大 , 也必须尽量减小。 ( 2) 应用摩擦学理论 , 研究了摩擦系数的非线 性问题 , 在实验室内研究了不同类型的摩擦副 , 如 钢对钢、钢对不同类型的岩石在不同介质中的摩擦 特性, 实验结果是摩擦系数的选取非常重要。结合 实验结果和现场实测数据 , 在不同井段采用较为合 理的分段摩擦系数。随井深增加, 影响摩阻的条件 在不断发生变化 , 因此不可能用同一个摩擦系数来 描述和计算全井的摩阻 , 必须随时根据施工情况 , 算出当时的摩擦系数 , 用于指导下一步施工。 ( 3) 研究了处于 水平井、斜直 井及弯曲井段 内的钻柱的屈曲变形规律 , 并推导了屈曲变形对摩 阻和扭矩影响的理论模型。大位移钻井中屈曲是一 个重要问题, 因为当 下入或滑动钻 柱和其它管柱 时 , 受到很大的压力 , 结果大位移井的许多作业都 可能导致屈曲。由于大位移井中屈曲不可避免 , 因 此扭矩和阻力预测必须考虑这些现象。 ( 4) 利用研 究的摩阻和扭矩 模型对 QK l7- 2 区块上 4 口大位移井的实测数据进行了反演, 并对 理论预测和实测摩阻扭矩数据进行了对比。大量现 场实测数据对模型的改进具有极其重要的意义。对 秦皇岛 32- 6 油田上 2 口大 位移井 QHD32- 6 -
表 3 位移为 3 000 m 大位移井下 套管 ( 尾管 ) 的摩阻分析
垂深 / m 1 000 1 500 244 5 mm 套管 下深 / m 2 640 2 820 钩载 / kN 162 364 178 mm 套管 下深 / m 3 450 3 610 钩载 / kN 18 186 178mm 尾管 下深 / m 3 450 3 610 钩载 / kN 177 418
石 6 专题研究


械 2005 年 第 33 卷 第 12 期
N ERY
大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响
王秀亭
摘要
1
*
汪海阁
2
陈祖锡
2
唐雪平
2
( 1 中国石油大学 ( 华东 ) 石油 工程学院
2 石油勘探开发研究院钻井所 )
对不同垂深、 不同位移的大位移井在钻井和下套管过程中的摩阻和扭矩分析表明, 采
相对于一般的定向井和水平井, 大位移井的一 个显著特征就是它具有很大的摩阻和扭矩。摩阻和 扭矩的增大 , 给大位移井的钻井施工以及后继工作 带来了很大的困难。大位移井钻井过程中的摩阻、 扭矩预测和控制是成功钻成大位移井的关键和难点 所在。摩阻问题贯穿从设计到完井和井下作业的全 过程, 是大位移井钻井工程的核心问题。 大位移井具有水平位移大、井斜角大以及裸眼 稳斜段长等特点 , 在井斜角很高的情况下 , 钻柱躺 在下井壁, 增加了下行阻力, 甚至不能靠自重下到 井底, 存在一临界摩 擦系数, 超过 临界摩擦系数 后 , 钻柱在井内不能靠自身重力向下滑动 , 加上管 柱的屈曲阻力, 需要下推加压才能向下滑动。 影响摩阻和扭矩预测的因素很多 , 包括井眼条 件、套管程序、钻柱组合、钻井操作参数等。国内 外学者对特殊工艺井中的摩阻和扭矩进行了大量的 研究, 并建 立了 相应 的 力学 模 型
表 4 位移为 4 000 m 大位移井钻井 中的摩阻分析 ( 油基钻井液 )
井眼直径 311 mm 垂深 / m 井眼直径 216 mm
入 244 5 mm 技术 套管; ③ 对于 216 mm 井 眼, 采用钻杆和加重钻杆的倒装钻具设计 , 垂深 1 000 m 情况, 178 mm 套管下入困难, 垂深 1 500 m 情 况下 , 178 mm 套管和尾管可正常下入; ④用水基 钻井液钻垂深为 1 500 m 位移为 4 000 m 的大位移 井在技术上是可行的, 但只能下入 178 mm 尾管, 且需用 139 7 mm 钻杆和 127 mm S 135 钻杆。 3 位移为 5 000 m 大位移井钻井和下套管过程 中的摩阻分析 利用摩阻分析软件对位移为 5 000 m 大位移井 采用油基钻井液在钻井和 下套管过程中的 滑动钩 载、扭矩进行了分析。计算结果表明: ①用油基钻 井液采用尾管完井方式 , 钻位移为 5 000 m 大位移 井是可行 的; ②对于 311 mm 井眼, 由于 斜深已 达 4 000 m 左右 , 为 满足水 力参数的 条件, 需用 139 7 mm 钻杆; ③由于 216 mm 井眼的斜深已达 5 500 m 左右 , 因此在钻柱设计中需兼顾水力参数 和给钻头加压两个方面的因素优选钻柱组合 , 原则 是在水平段加 127 mm 钻杆 , 以降低摩阻 , 在其 上的井段加 139 7 mm 钻杆 , 同时满足水 力参数 和钻柱抗屈 曲的需要。对于垂 深为 1 000 m 的情 况, 在直井段以及小井斜井段, 还需加钻铤才能满 足钻头加压的需要。 4 位移为 6 000 m 大位移井钻井和下套管过程 中的摩阻分析 利用摩阻分析软件对位移为 6 000 m 的大位移 井采用油基钻井液在钻井和下套管过程中的滑动钩 载、扭矩进行了分析。计算结果表明: ①垂深大于 1 500 m, 用油基钻井液采用尾管完井方式, 钻位 移为 6 000 m 大位移井是可行的 ; ②对于 311 mm 井眼 , 采用钻杆和加重钻杆的倒装钻具设计 , 下入 244 5 mm 技术套管要注意减阻; ③对于 216 mm 井眼 , 采用钻杆和加重钻杆的倒装钻具设计 , 垂深 为 1 000 m 米情况下 , 摩阻已成突出问题 , 体现在 244 5 mm 套管的下入和 216 mm 井眼水平段末的 滑动钻井 , 要用包括 139 7 mm 钻杆的倒装钻具, 且在直井和小井斜段加 165 mm 钻铤才能满足滑 动钻井的钻压需要; ④当量钻井液密度已经很大, 要防止井漏。 因此 , 对于 6 000 m 位移的大位移井 , 垂深为 1 500 m 时, 施工的难点在于控制好旋转钻井时的 扭矩, 如有可能, 在上部井段选高上扣极限扭矩的 127 mm 加重钻杆或大一个尺寸级别加重钻杆; 由 于钻井液当量循环密度大幅度增加, 水平段钻井时 要密切注意防漏。对于垂深为 1 000 m 的井, 必须
摩阻和扭矩对大位 移井钻井深度的影响
为计算大位移井中的摩阻和扭矩, 必须首先选 定摩擦系数。根据国外有关文献中对大量大位移井 实钻资料 的统计 , 结合国 内海洋大位移 井的经 [ 10~ 12] 验 , 选择摩擦系数如表 1 所示。
表 1 大位移井中的摩擦系 数
摩擦系数 钻井 下套管 下尾管 水基钻井液 套管内 0 35 0 40 0 30 裸眼 0 25 0 35 0 35 油基钻井液 套管内 0 20 0 30 0 20 裸眼 0 15 0 28 0 30
滑动 滑动 旋转钻井 旋转钻井 井深 / 钩载 / 钩载 / 扭矩 / 钩载 / 钩载 / 扭矩 / m kN ( kN m ) kN ( kN m ) kN kN 232 364 515 583 20 9 3 459 20 8 3 621 87 230 540 582 31 2 30 1
注 : 垂深为 1 500 m 时 , 用 127 mm 钻杆和 127 mm 加重钻杆 组成倒装组合; 垂深为 1 000 m 时 , 须使用钻铤才 能保证滑动钻井 时的加压 , 大斜度段必须用 139 7 mm 钻杆才能避免屈曲失稳。
。 1983 年 ,
Johansick 首先提出了 定向井中预测 钻柱拉力和扭 矩的柔性模型 , 为改进井眼轨道设计、钻柱设计、 现场事故诊 断和预测 提供了理 论依据。 L esage 在 Johansick 的基础上 , 分析起、下钻、旋转钻进 3个
*
基金项目 : 国家 863计划
海洋领域海底大位移井钻井技术
用水基钻井液能够钻成位移小于 3 000 m 的大位移井 , 且可以下入 178 mm 套管; 位移大于 4 000 m、 且垂深在 1 000 m 左右的大位移井 , 需要使用油基钻井液 , 且只能下入 178 mm 尾管; 位移大 于 5 000 m 的大位移井 , 必须使用油基钻井液, 178 mm 套管下入有一定难度 , 且在垂深较小时, 需要使用部分 139 7 mm 钻杆和倒装钻具 。分析了不同垂深条件下的大位移井钻井极限 , 随着井 深增加 , 制约大位移井钻井极限的因素由滑动摩阻转为钻柱强度 。 关键词 大位移井 摩阻 扭矩 钻井极限 井深 过程 , 考虑了钻柱运动状态 对摩阻扭矩模 型的影
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