底部钻具组合设计

底部钻具组合设计一、直井防斜钻具组合设计二、定向井底部钻具组合设计三、大位移井钻具组合设计四、复合钻进钻具组合设计底部钻具组合设计一、直井防斜钻具组合设计底部钻具组合设计井斜原因地层原因：层状沉积地层存在地层倾角和地层不均质性•垂直地层层面切削作用•“小造斜器”作用•其它地层因素：岩性软硬交替、地层各向异性、断层底部钻具组合设计井斜原因小台肩井眼底部钻具组合设计钻具因素钻柱弯曲钻柱运动状态井斜原因MαPφFpFmFzW底部钻具组合设计防斜钻具•刚性满眼钻具组合防斜技术•钟摆力纠斜技术•离心力防斜、纠斜技术•导向钻井防斜、纠斜技术•井下专用工具防斜、纠斜技术•动力学防斜技术底部钻具组合设计防斜钻具刚性满眼钻具：•原理：提高底部钻具组合的刚度，以防止其弯曲•主要包括：满眼钻具组合、方钻铤•特点：结构原理简单，现场易操作强造斜趋势地层难以控制井斜无纠斜能力对井壁要求严格底部钻具组合设计防斜钻具钟摆钻具：•原理是：使用钟摆底部钻具组合，靠钟摆降斜力纠斜•主要包括：塔式钻具组合、钟摆钻具组合•特点：结构原理简单，现场易操作强造斜趋势地层难以纠斜需减压吊打，影响钻井效率与钻头匹配问题底部钻具组合设计防斜钻具底部钻具组合设计防斜钻具离心力防斜钻具：•原理是：靠离心力使底部钻具产生公转，使φ和Fb的方向同步变化以防斜；钟摆力纠斜•主要包括：偏重钻铤、弯接头、偏轴钻具组合•特点：不需要减压吊打切点高，纠斜能力好于钟摆钻具不能从根本上解决井斜问题容易引起跳钻现象底部钻具组合设计防斜钻具导向工具防斜：•原理：离心公转防斜，滑动钻进方式纠斜•主要包括：直马达或小度数弯外壳马达复合导向钻井•特点：目前：马达寿命短，不经济纠斜时需滑动钻进，影响钻井效率和井身质量底部钻具组合设计防斜钻具自动控制垂孔钻进KTB主孔施工采用自动垂钻系统，在7000米内将孔斜控制在1度左右底部钻具组合设计防斜钻具自自动动垂垂孔孔钻钻进进系系统统底部钻具组合设计钻铤测控装置井下马达偏置装置10米8米异径接头稳定器钻头钻头小刚度钻铤轴向滑动配合面中心管外壳勘探院研制的国内首台空气锤底部钻具组合设计底部钻具组合设计ABB'动力学防斜C底部钻具组合设计动力学防斜有井斜时：•BHA贴下井壁时轴向力小；•BHA靠上井壁时轴向力大；•受力不均匀，切削不均匀。W底部钻具组合设计A动力学防斜上切点：靠轴向力平衡重力分量BCB'下切点：靠井壁平衡重力分量防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术一开:(~500m)刚性满眼钻具组合：φ444.5mm(17-1/2)钻头(PDC)+φ444mm扶正器1+φ228.6mm(9)钻铤1根+φ444mm扶正器2+φ228.6mm(9)钻铤2根+φ444mm扶正器3+φ203.2mm(8)钻铤6柱+φ127mm加重钻杆5柱+φ127mm钻杆底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术一开：钻井参数：钻压160～200kN转速55～65rpm排量45L/s钻井液密度1.1～1.2g/cm粘度35～45″泵压15MPa井斜情况全井段井斜均为0°底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术一开：钻具分析这种钻具组合的结构特点是刚性、满眼。要求扶正器外径接近井眼尺寸，使钻具在井眼内居中，能抵抗地层造斜力的影响。即使钻压在较大范围内变化，钻头侧向力基本不变，不致引起井斜。其刚性特点可以保证井眼曲率变化很小，起到稳斜作用。这种钻具组合具有如下弱点：（1）要求扶正器外径接近井眼尺寸。国内外对新装配的满眼钻具，要求扶正器与井眼直径间隙为0.8～1.6mm，间隙超过4.8mm时，就要换扶正器，否则会引起井斜增加。（2）一旦存在井斜，不能纠斜，而且还可能引起井斜慢慢增加。（3）存在卡钻危险。底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术二开:(~1951m)钻具组合12-1/4钻头+12-1/4扶正器1+8钻铤6米+12-1/4扶正器2+8钻铤18米+12-1/4扶正器3+8钻铤140米+…钻井参数钻压10～22吨转速60～65转/分泥浆密度1.09～1.2克/立方厘米底部钻具组合设计井斜（度）防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术二开实钻井斜变化井深（米）底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术1951～2194米纠斜钻进分析钻具组合12-1/4钻头+8钻铤18米+12-1/4扶正器+8钻铤9米+12-1/4扶正器+8钻铤130.77米+…钻井参数钻压4～10吨转速60～80转/分泥浆密度1.25克/立方厘米底部钻具组合设计井斜（度）防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术1951～2194米纠斜实际情况井深（米）底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术1951～2194米纠斜失败原因纠斜钻头轮廓底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术1951～2194米纠斜失败原因牙轮钻头轮廓例底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术1951～2194米纠斜失败原因PDC钻头轮廓例底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术2194～2347米井段纠斜情况钻具组合12-1/4钻头+8钻铤18米+12-1/4扶正器+5加重钻杆+…钻井参数钻压2～3吨转速85转/分泥浆密度1.3克/立方厘米底部钻具组合设计井斜（）度防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术2194～2347米井斜变化井深（米）底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术2348米以后塔式钻具组合防斜钻进钻具组合12-1/2钻头+9钻铤2柱+8钻铤3柱+7钻铤4柱+5加重钻杆+…钻井参数钻压26～28吨转速85转/分泥浆密度1.32克/立方厘米底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术回填吊打侧钻钻具组合12-1/4钻头+8钻铤18米+12-1/4扶正器+5加重钻杆+…钻井参数从井深1298米开始吊打侧钻新井眼。使用0.5吨钻压钻进13米，然后用1吨钻压钻进8.76米，然后用2吨钻压钻进16.69米。吊打至井深1336.45米，用3700测井仪进行电测，测得井斜由1298米处的3.4°降到1336米处的1.7°,吊打侧钻非常成功。底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术新井眼形成到二开结束从1336米开始使用塔式钻具，钻压从5吨逐渐增加到20吨以上，一直打到3671.81米。从3671.81米到4403.5米二开结束，使用光钻铤。由于使用的钻具组合和钻井参数得当，这段井的井斜基本在3°以下，而且越往下打井斜越小，很好地控制了井斜，为三开钻进奠定了基础。底部钻具组合设计防斜钻具实例1-棋北三井防斜打直技术三开钻进（1）钻具组合一：8-1/2钻头+6-1/4钻铤18m+8-1/2扶正器+6-1/4钻铤9m+8-1/2扶正器+6-1/4钻铤135.34m+……使用井段：4409.46～4437.46m，4494.8～4580.51m，4649.68～6106.16m。（2）钻具组合二：8-1/2PDC钻头+涡轮16.37m+8-1/2扶正器+6-1/4钻铤9m+8-1/2扶正器+6-1/4钻铤108.56m+……使用井段：4437.46～4494.8m，4580.51～4649.68m。（3）钻具组合三：8-1/2钻头+6-1/4钻铤18根+……使用井段：6106.16m以后。底部钻具组合设计二、定向井底部钻具组合设计二、定向井底部钻具组合设计增斜钻具底部钻具组合设计二、定向井底部钻具组合设计增斜钻具底部钻具组合设计钻具增斜能力与井斜角的关系单位：°/25m2°10°40°90°1#5.205.31225.64786.02662#11.811.92110.7611.683#0.0095-0.0671-0.5274-1.0974#-0.2181.05433.94184.20465#0.09770.14150.19480.1286#-0.0067-0.0039-0.0159-0.0347二、定向井底部钻具组合设计增斜钻具底部钻具组合设计二、定向井底部钻具组合设计底部钻具组合设计增斜钻具实例-长庆小井眼定向钻具：6（或6-1/2）钻头+4-3/4（1°单弯螺杆）+4-3/4无磁钻铤1根+4-3/4钻铤12根+3-1/2钻杆Φ158.75SH22R0.2+330X310X0.6m+Φ120螺杆3.33m+1.5°弯接头331X310X0.355m+Φ120钻铤15根二、定向井底部钻具组合设计底部钻具组合设计增斜钻具实例-长庆小井眼5LZ120-7.0螺杆钻具外径钻头水眼压降适合井眼尺寸马达流量钻头转速马达压降额定工作扭矩最大扭矩推荐钻压最大钻压钻具全长1201.4-7.0150-2005.78-15.870-2002.51300227555724.8mmMPammL/Sr/minMPaN·mN·mkNkNml1I二、定向井底部钻具组合设计底部钻具组合设计增斜钻具实例-长庆小井眼反扭角计算定点造斜时的反扭角计算公式+p1l2Ip2180MG=二、定向井底部钻具组合设计底部钻具组合设计增斜钻具实例-长庆小井眼变径扶正器增斜:165bit*0.18+311*310*0.42+变径扶正器*1.17+121DC*125.44+311*310*0.35+88.9DP钻压80kN，转速90rpm单弯螺杆增斜:165bit*0.18+311*310*0.36+121单弯螺杆*4.8+121NDC+121DC*18+88.9DP钻压80kN，转速90rpm二、定向井底部钻具组合设计底部钻具组合设计稳、降斜钻具实例-长庆小井眼稳斜钻进:165bit*0.18+311*310*0.56+163变径扶正器*1.17+(121NDC+121DC)*125.44+311*310*0.35+88.9DP钻压80kN，转速90rpm降斜钻进:165bit*0.18+(121NDC+121DC)*125.44+88.9DP钻压：50KN转速：90rpm三、大位移井钻具组合设计三、大位移井钻具组合设计底部钻具组合设计大位移井关键技术10项关键技术:扭矩/摩阻、钻柱设计、井壁稳定、井眼净化、泥浆和固控、套管作业、定向钻井优化、测量、钻柱振动及钻机设备。大位移井钻井工艺的难点和重点集中在:扭矩/摩阻、井眼净化、井壁稳定、井身剖面和钻柱设计、套管作业等方面。三、大位移井钻具组合设计底部钻具组合设计大位移井配套工具国外主要配套工具：高扭矩顶驱、高抗扭钻杆、加长马达、可变径扶正器、旋转导向工具、MWD、LWD、PWD、高精度陀螺测斜仪、水力加压器、不旋转钻杆护箍、减扭接箍、漂浮套管接箍、滚轮扶正器、可切削式套管鞋。国内主要配套工具：顶驱、MWD、LWD、可变径扶正器、滚轮扶正器、漂浮接箍、灌浆解卡装置、减扭接箍三、大位移井钻具组合设计底部钻具组合设计大位移井钻具组合设计实例-西江井眼轨迹垂直投影图三、大位移井钻具组合设计底部钻具组合设计大位移井钻具组合设计实例-西江钻井液密度：1.03g/cm3（海水）井眼直径：215.9mm摩擦系数：在裸眼井段为取0.3，套管段取0.25.抗拉安全系数2.5；抗扭安全系数2.5；抗挤安全系数1.5；拉力余量200kN；综合安全系数2.5；井段(m)钻柱段长(m)井斜(°)最大拉力(kN)扭矩(kN.m)抗拉安全系数抗扭安全系数0~468139.7S135钻杆4680908.627.84.45.0~1036139.7S135钻杆56883.77761.827.85.25.0~4278139.7S135钻杆324283.77455.323.18.76.0~5272127S135钻杆9949092.15.434.418.6~5363127加重钻杆919014.60.9321182.5三、大位移井钻具组合设计底部钻具组合设计大位移井钻具组合设计实例-西江注：此表为算例，不作为工程依据西江大位移井定向控制方法西江24-1油田钻成的五口大位移井，井眼轨迹定向控制方法归纳为：1）井下导向马达的滑动导向；2）井下导向马达的旋转导向或复合