钻具组合

常用钻具组合

导向钻井技术的钻具组合选择

1．单弯螺杆角度的选择，根据井眼曲率，最大井斜参数确定单弯螺杆的度数，根据经验，一般在0.75°~1.25°之间。单弯螺杆是在两种工况下使用，造斜段滑动钻进单弯螺杆不仅提供井下动力，同时其单弯部分相当于原造斜段使用的单弯接头，其单弯角度决定了造斜率的大小。复合钻进阶段单弯螺杆不仅提供井下动力和转盘一起工作提高钻头的转速，同时，其单弯部分相当于直井使用的偏轴接头，具有一定的防斜作用。单弯角度过大，会使钻具承受较大的交变应力，而遭受疲劳破坏。

常规216mm井眼钻井参数的选择

钻井方式钻压（kN）转盘转速（r）排量（L/s）立管压力（MP 钻头转速（r）复合 0~80 ≤80 28~32 8~16 转盘+螺杆

滑动 30~120 0 28~32 8~16 螺杆

2．稳定器尺寸的选择：常规钻井中，216mm井眼稳定器外径一般要大于等于210mm；在导向钻井中单弯螺杆，上下两个稳定器如果同常规井一样大小，，会使钻具承受过大的弯曲应力，通过室内分析与实践，使用范围为208~210mm。

3．钻具结构的选择：常规定向井，在不同的工况段，是通过多次改变钻具而实现的，每改变一次钻具结构，就要起下一趟钻。而导向钻井是造斜、增斜、稳斜、降斜几个工序使用一套钻具组合，而不用起下钻改变钻具结构。因此，导向钻进的钻具结构要满足定向井不同工序的要求，不仅提高钻井速度，减少起下钻次数，在控制井身质量方面，更要优于常规钻井的井身质量。“双稳定器稳斜型”：216mmPDC钻头+单弯螺杆（自带208~210mm上下扶正器）+159mm无磁钻铤+159mm钻铤15根+127mm钻杆

4．钻头类型的选择：一般使用PDC钻头。不仅速度快，在复合钻进中，也不存在掉牙轮的风险。

5．泥浆参数的选择：在滑动钻进阶段，要求摩擦阻力系数小于0.15。防止粘钻具，造成钻压加不到钻头上，影响钻进速度。使用到向钻进技术后，钻井速度明显提高，整个节奏加快，要求泥浆性能的调整满足快速钻井的需求。泥浆密度、粘度、失水要优适当的超前性，防止井下复杂，保证施工顺利。

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刚性满眼钻具

刚性满眼钻具是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的钻具组合。

1．工作原理

刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器，以扶正合钻铤；提高下部钻柱的刚度，减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜，使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力，同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的。

为了发挥满眼钻具的防斜作用，在钻具上至少要有三个稳定点，除在靠近钻头处有一个扶正器外，其上面应再安放两个扶正器才能保持有三点接触井壁。如果只有两点接触，钻柱就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。如果有三点接触，就能保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。

1）在垂直或接近垂直的井眼中钻具的防斜作用：当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作

时，它的作用是保持井眼沿直线方向加深。上扶正器能抵消由于上扶正器以上的钻柱弯曲所产生的横向力，使上扶正器以下的钻柱居中，同时也帮助下扶正器抵消地层横向力。下扶正器的作用抵消地层横向力，限制钻头的横向移动，当地层造斜力不大时，满眼钻具能保持刚直居中状态，使钻头沿铅直方向钻进。

2）增斜时钻具的防斜作用：当钻进时井斜较大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力，减小井斜的变化。在地层横向力的作用下，下扶正器和钻头靠向井壁高的一侧，抵抗地层横向力，限制钻头横向移动。同时地层横向力势必要扭弯下扶正器上的短钻铤，由于钻铤刚度大，能有力地抵抗此地层的横向力。中扶正器也帮助中扶正器以下的钻柱抵抗地层横向力。因此，限制了钻头的横向移动和侧斜。在已斜井眼内，钻具还有一个纠斜作用，这是由于上扶正器以上的钻铤因自重的作用靠在井壁低侧，并以上扶正器为支点将力下传，作用于上扶正器下的一根钻铤上有一个弯矩，此弯矩使中扶正器靠井壁高的一侧，再以中扶正器为支点将力下传使钻头趋向于井壁低的一侧，产生一个纠斜力。所以满眼钻具在增斜地层中，能限制井斜角的增大速度，可防止狗腿、键槽等现象的发生。

3）降斜时钻具的作用：如果井眼已发生了偏斜，而地层横向力又使其趋向恢复垂直状态，满眼钻具的作用是防止井斜角过快地减小。下、中扶正器将抵抗地层横向力，限制钻头向井壁下侧移动。短钻铤也抵抗其弯曲趋势，保持下扶正器趋向壁高的一侧。同时中扶正器以上的钻铤所产生的弯矩也将使中扶正器趋向井眼高的一侧，迫使下扶正器抵抗地层横向力，以减小钻头倾角。所以钻具在降斜时能有力地抗衡地层降斜力，减少井眼的降斜率，使其不致于产生狗腿、键槽等不良现象。

2．满眼钻具组合设计

1）近钻头扶正器：

近钻头扶正器应采用井底型扶正器并紧接钻头，其间不应加装配合接头或其它工具。

为了增强近钻头扶正器抗衡横向偏斜力及限制钻头横向切削的作用，在中等易斜地层应采用有效扶正长度较长的扶正器，也可以在有效扶正长度较短的近钻头扶正器上直接接一只钻柱型扶正器，在严重易斜地层则应采用有效扶正长度更长的近钻头扶正器。

2）中扶正器与上扶正器的安放高度确定：

中扶正器和上扶正器的安放高度与满眼钻具组合的使用效果有重要的关系。确定中扶正器与上扶正器理想安放高度的原则使尽量减小下部钻柱弯曲变形，从而使钻头偏斜角和作用在钻头上的弯曲偏斜力为最小值。

中扶正器的理想安放高度主要取决于钻铤尺寸，扶正器与井壁间隙值，井斜角及钻井液密度等因素。

上扶正器安放在中扶正器的上部，一般相距一根钻铤的长度约9米左右。

3．提高钻柱的弯曲刚度

为了提高钻柱组合的弯曲刚度，在上扶正器上适当位置根据需要可以再加扶正器。满眼组合部分呢的钻铤，特别是短钻铤，应采用最大外径厚壁钻铤。

4．扶正器与井壁之间的间隙控制

扶正器与径壁之间的间隙与满眼钻具组合的使用效果关系甚为重要，应当严重控制（特别是在井斜较严重的层段），一般这一间隙越小越好，尤其是近钻头扶正器和中扶正器，与井壁间的实际间隙过大往往导致满眼钻具组合失效。

控制扶正器与井壁间的间隙的措施有两条：

1）证扶正器有足够大的直径。

2）保证井眼稳定，避免井径在钻进的短时间内明显扩大。