5种常规钻具组合的不同特点
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油田技术-定向井工程师序列培训讲义(T3-21)――――――定向井常用钻具组合第一部分定向井常用钻具组合的分类一、常规钻具组合1、造斜钻具组合1)斜向器(也叫变向器)造斜2)井下马达造斜2、增斜钻具组合3、稳斜钻具组合4、降斜钻具组合二、导向钻具组合三、旋转导向钻具组合第二部分定向井常规钻具组合一、造斜钻具组合1、斜向器(也叫变向器)造斜斜向器的结构如图所示。
这是最早使用的造斜工具,由于工艺繁杂,现在仅用于套管内开窗侧钻,或不适宜用井下马达造斜的井段。
2、井下马达造斜目前,我国海洋定向井一般采用井下马达造斜,常用造斜钻具组合为:钻头十井下马达十定向弯接头(或:弯接头+定向接头)十非磁钻铤十普通钻铤(0~30 米)十挠性接头十震击器十配合接头+加重钻杆+钻杆。
这种造斜钻具组合是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩,迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削,使钻出的新井眼偏离原井眼轴线,达到定向造斜或扭方位的目的。
造斜钻具的造斜能力主要与弯接头的弯角和动力钻具的长度有关。
弯接头的弯角越大,动力钻具长度越短,造斜率也越高。
弯接头的弯角应根据井眼大小、井下动力钻具的规格和要求造斜率的大小选择。
现场常用弯接头的弯角为1.5~2.5 度,一般不大于2.5 度。
常用弯接头的造斜率预测见表1-2:造斜钻具组合使用的井下动力钻具型号应根据造斜井段或扭方位井段的井眼尺寸和井深及井温来选择。
使用井段在2000 米以内或井温在125°C以内,一般采用普通螺杆钻具,深井或井温超过125°C的井段造斜或扭方位应使用耐高温的多头螺杆钻具。
钻井参数和钻头水眼应根据厂家推荐的钻井参数设计。
由于井下动力钻具的转速高,因此,使用的牙轮钻头应选用适应高转速的金属密封滚动轴承钻头,在浅层、可钻性好的软地层应使用铣齿钻头或合适的PDC 钻头。
根据测斜仪器的种类不同,分为五种定向方式:1.单点定向此方法只适用造斜点较浅的情况,通常井深小于1000 米。
常用钻具组合集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#一、常规钻井(直井)钻具组合:BIT钻头;DC钻铤;SDC 螺旋钻铤;LZ螺杆钻具;SJ双向减震器;DP钻杆;HWOP加重钻杆;STB或LF钻具稳定器;LB随钻打捞杯;DJ震击器;1、塔式钻具组合:Φ×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54.51m+ΦΦ×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165mmDC×81.83m+ΦФ×0.32m+Ф×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.8 3m+ФΦ×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m+Ф165m mDC×81.83m+Ф钻头FX1951X0.44 m(Φ311.1mm)+ 6A10/630×0.61 m+9″钻铤×52.17m(6根)+6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m(9根)+410/5A11×0.49 m+61/2″钻铤×79.88m (9根)+51/2″HWOP×141.88m(15根)+51/2″钻杆(**根)+顶驱Φ×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165mmDJ×8.81m+411/4 A10+61/2″钻铤×79.88m(9根)+51/2″HWOP×141.88m(15根)+51/2″钻杆(**根)+顶驱2、钟摆钻具组合:Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/NC61公+26″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203 mmDC×94.94m+410/NC56公+Φ+顶驱Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m+171/2″LF+Φ22 9mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203mmDC×9.10m+Φ308 mmLF×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ+顶驱Φ×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56公/ NC61母+Φ229mm SDC×9.24m +NC61公/NC56母+121/4″L F+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 121/4″LF ++Φ229mm SDC ×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ214mmS TB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ×141.94m +Φ+顶驱3、满眼钻具组合:Φ×0.30m+121/4″LF +NC56公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24m+NC61公/NC56母+121/4″L F+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф165mm SDC ×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm DC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08 m+Ф165mm DC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ214mmLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф165mmDC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.25m+Φ214mmSTB×1.50m+Ф165mmSDC×1.38m+Φ214mmSTB ×1.40m+Ф165mmDC×8.81m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm SJ×6.11m+Ф165mmDC×229.2 2m+Φ×141.94m +Φ+顶驱二、定向井(水平井)钻具组合:1、直井段钻具组合:采用塔式钻具组合、钟摆钻具组合、满眼钻具组合。
对于定向井常规钻具组合1、增斜钻具(一般增斜率6゜/100m)增斜钻具组合一般采用双稳定器组合。
是利用杠杆原理设计的,它有一个近钻头足稳定器作为支点,第二个稳定器与近钻头稳定器之间的距离应根据两稳定器之间的刚性(尺寸)大小和要求的增斜率的大小确定,一般为20m(两根钻铤长度),两稳定器之间的钻铤在钻压下,产生向下的的弯曲变形,使钻头产生斜向力。
例如:1.1 对于9 5/8″井眼增斜钻具组合:9 5/8″Bit+Φ244mmSST+挡板+7″NMDC×1根+7″DC×1根+Φ244mmSST+ 7″DC×1根+Φ244mmSST +7″DC×2柱+5″DP(常规)9 5/8″Bit+Φ244mmSST+挡板+5″NMDP×1根+7″DC×1根+Φ244mmSST+ 7″DC×1根+Φ244mmSST +7″DC×2柱+5″DP(参考)9 5/8″Bit+Φ244mmSST+挡板+5″NMDP×1根+5″DP×1根+Φ244mmSST+ 7″DC ×1根+Φ244mmSST +7″DC×2柱+5″DP(参考)1.2 对于8 1/2″井眼增斜钻具组合:8 1/2″Bit+Φ214mmSST+挡板+6 1/4″NMDC×1根+6 1/4″DC×1根+Φ214mmSST+ 6 1/4″DC×1根+Φ214mmSST +6 1/4″DC×2柱+5″DP(常规)8 1/2″Bit+Φ214mmSST+挡板+5″NMDP×1根+6 1/4″DC×1根+Φ214mmSST+ 6 1/4″DC×1根+Φ214mmSST +6 1/4″DC×2柱+5″DP (参考)8 1/2″Bit+Φ214mmSST+挡板+5″NMDP×1根+5″DP×1根+Φ214mmSST+ 6 1/4″DC×1根+Φ214mmSST +6 1/4″DC×2柱+5″DP(参考)2、微增斜钻具(一般增斜率3゜/100m)微增斜钻具组合在井下的受力情况和增斜钻具相同,主要是通过减小近钻头稳定器与2号稳定器的距离或者减小近钻头稳定器的外径尺寸(欠尺寸稳定器),以减小钻具的造斜能力。
石油钻井行业钻具组合类型及选用一、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:2、增斜组合:3、稳斜组合: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。
钻具组合一、13-3/8″井眼钻具组合:1、导管:钻具组合:Ф660mm钻头+Ф203.2mm钻铤*2根+Ф127mm钻杆2、一开直井段:钻具组合: Ф444.5mm钻头+Ф203.2mm无磁钻铤*1根+Ф203.2mm钻铤*5根+Ф127mm 钻杆钻进参数: 20~50kN, 65r/min, 60~70L/S, 吊打钻进.3、二开直井段:钻具组合:Ф311.15mm钻头+Ф203.2mm无磁钻铤*1根+Ф203.2mm钻铤*8根+Ф177.8mm 钻铤*3根+127.0mm钻杆钻进参数: 160~180kN, 65r/min, 48L/S, 控制井斜,否则吊打钻进.4、二开造斜段:0-50度钻具组合:Ф311.15mm钻头+Ф196.9mm1°30′单弯动力钻具+定向接头+Ф177.8mm无磁钻铤*1根Ф177.8mm钻铤*2根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:38L/S 泵压10~12Mpa 压差1~1.5Mpa ,造斜率: 25度/100米., (Ф196.9mm1°45′单弯造斜率35度/100米. )5、二开稳斜段:(井斜小于50度)钻具组合:Ф311.15mm钻头+Ф311mm近钻头扶正器*1只+Ф203.2mm短钻铤*1根+φ310 mm 钻柱扶正器*1只+Ф203.2mm无磁钻铤*1根+Ф310mm钻柱扶正器*1只+φ196mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:160~180kN, 65r/min, 48L/S,说明: 该组合可连接第四只扶正器.6、二开第二造斜段:钻具组合:Ф311.15mm钻头+Ф197mm1°45′单弯动力钻具+定向接头+Ф127mm无磁乘压钻杆*2根+φ127.0mm斜坡钻杆*30根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:36L/S 泵压10~12Mpa 压差1~1.5Mpa ,注释: 1、斜坡钻杆要根据斜井段长度加入.2、该组合造斜率为35度/100米.3、该组合可用于单增剖面.7、二开水平段(稳斜段):钻具组合:Ф311.15mm钻头+Ф311mm近钻头扶正器*1只+Ф203.2mm短钻铤*1根+φ311 mm 钻柱扶正器*1只+Ф127mm无磁乘压钻杆*2根+Ф127mm斜坡钻杆*15根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ196mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆钻进参数:160~180kN, 65r/min, 48L/S,特别说明: 以上组合适用于胜利油田2000米以内井深.1、一开直井段:钻具组合: Ф444.5mm钻头+Ф203.2mm无磁钻铤*1根+Ф203.2mm钻铤*5根+Ф127mm 钻杆钻进参数: 20~50kN, 65r/min, 60~70L/S, 吊打钻进.2、二开直井段:钻具组合:Ф244.5mm钻头+Ф177.8mm无磁钻铤*1根+Ф177.8mm钻铤*8根+Ф127.0mm 钻杆.钻进参数: 140~160kN, 65r/min, 45L/S, 控制井斜,否则吊打钻进.3、二开第一造斜段:0-45度钻具组合:Ф244.5mm钻头+Ф171.5mm1°30′单弯动力钻具+定向接头+Ф158.8mm无磁钻铤*1根Ф158.8mm钻铤*2根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:30L/S 泵压10~12Mpa 压差1~1.5Mpa ,造斜率: 30度/100米., (Ф171.5mm1°45′单弯造斜率33度/100米. )4、二开第二造(增)斜段:(井斜小于90度)钻具组合:Ф244.5mm钻头+Ф244mm近钻头扶正器*1只+Ф158.8mm无磁钻铤*1根+φ177.8mm无磁钻铤*1根+Ф244mm钻柱扶正器*1只+φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆钻进参数:160~180kN, 65r/min, 40L/S,注释: 1、斜坡钻杆要根据斜井段长度加入.2、该组合造斜率为12度/100米.5、二开第三造斜段:钻具组合:Ф244.5mm钻头+Ф171.5mm1°45′单弯动力钻具+定向接头+Ф127mm无磁乘压钻杆*2根+φ127.0mm斜坡钻杆*30根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:30L/S 泵压10~12Mpa 压差1~1.5Mpa ,注释: 1、斜坡钻杆要根据斜井段长度加入.2、该组合造斜率为33度/100米.3、该组合可用于单增剖面.6、二开井段通井:钻具组合:Ф244.5mm钻头+钻头扶正器*1只+φ127.mm无磁乘压钻杆*2根+φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆6、水平段:钻具组合:Ф244.5mm钻头+Ф244mm近钻头扶正器*1只+Ф177.8mm无磁钻铤*1根+Ф244mm钻柱扶正器*1只+φ127.mm无磁乘压钻杆*2根φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆钻进参数:120~140kN, 65r/min, 40L/S,注释: 斜坡钻杆要根据斜井段和水平段长度加入.特别说明: 以上组合适用于胜利油田2000米以内井深.1、一开直井段:钻具组合: Ф444.5mm钻头+Ф203.2mm无磁钻铤*1根+Ф203.2mm钻铤*5根+Ф127mm 钻杆钻进参数: 20~50kN, 65r/min, 60~70L/S, 吊打钻进.2、二开直井段:钻具组合:Ф311.15mm钻头+Ф203.2mm无磁钻铤*1根+Ф203.2mm钻铤*8根+Ф177.8mm 钻铤*3根+127.0mm钻杆钻进参数: 140~160kN, 65r/min, 48L/S, 控制井斜,否则吊打钻进.3、三开直井段:钻具组合:Ф215.9mm钻头+Ф177.8mm无磁钻铤*1根+Ф177.8mm钻铤*2根+Ф158.8mm 钻铤*9根+127.0mm钻杆钻进参数: 140~160kN, 65r/min, 32L/S, 控制井斜,否则吊打钻进.<40kn,4、三开第一造斜段:0-45度钻具组合:Ф2159mm钻头+Ф165mm1°30′单弯动力钻具+定向接头+Ф158.8mm无磁钻铤*1根Ф158.8mm钻铤*2根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:32L/S 泵压10~12Mpa 压差1~1.5Mpa ,造斜率: 30度/100米.,5、三开第二造(增)斜段:(井斜小于90度)钻具组合:Ф215.9mm钻头+Ф215.0mm近钻头扶正器*1只+Ф158.8mm无磁钻铤*1根+φ158.8mm无磁钻铤*1根+Ф214mm钻柱扶正器*1只+φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆钻进参数:140~180kN, 65r/min, 35L/S,注释: 1、斜坡钻杆要根据斜井段长度加入.2、该组合造斜率为12度/100米.(在井斜45度的基础上)6、三开第三造斜段:钻具组合:Ф215.9mm钻头+Ф165.mm1°45′单弯动力钻具+定向接头+Ф159mm无磁钻铤*2根+φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:30L/S 泵压10~12Mpa 压差1~1.5Mpa ,注释: 1、斜坡钻杆要根据斜井段长度加入.2、该组合造斜率为33度/100米.3、该组合可用于单增剖面.7、三开稳斜段:井斜大于80度钻具组合:Ф215.9mm钻头+Ф215mm近钻头扶正器*1只+Ф159mm无磁钻铤*1根+Ф214mm 钻柱扶正器*1只+φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆钻进参数:140~180kN, 65r/min, 35L/S,注释: 斜坡钻杆要根据斜井段和水平段长度加入.8、三开降斜段:钻具组合:Ф215.9mm钻头+Ф165mm1°单弯动力钻具+定向接头+Ф127mm无磁乘压钻杆*2根+φ127.0mm斜坡钻杆*30根+φ127.0mm加重钻杆*30根+φ127.0mm钻杆钻进参数:32L/S 泵压10~13Mpa 压差1~1.5Mpa ,注释: 1、斜坡钻杆要根据斜井段长度加入.2、该组合造斜率为19度/100米.9、三开井段通井:钻具组合:Ф215.9mm钻头+φ127.mm无磁承压钻杆*2根+φ127.0mm斜坡钻杆*20根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆10、水平段:钻具组合:Ф215.9mm钻头+Ф215mm近钻头扶正器*1只+Ф159mm无磁钻铤*6m+Ф214mm钻柱扶正器*1只+φ127.mm无磁乘压钻杆*2根φ127.0mm斜坡钻杆*40根+φ127.0mm加重钻杆*10根+φ165mm随钻震击器+φ127.0mm加重钻杆*20根+φ127.0mm钻杆钻进参数:100~120kN, 45r/min, 35L/S,注释: 斜坡钻杆要根据斜井段和水平段长度加入.特别说明: 以上组合适用于胜利油田3000米水平井阶梯剖面.。
一.常用增斜钻具组合为:钻头十近钻头稳定器十非磁钻铤十钻铤(非磁钻铤和钻铤的总长度为18~30米之间)十稳定器十钻铤(10米)十稳定器十钻铤十随钻震击器十加重钻杆十钻杆(见图9-10,从下至上,增斜效果越来越强。
图中UG是指尺寸不足的扶正器)。
施工注意事项:1.按设计钻井参数钻进,均匀送钻,使井眼曲率变化平缓。
2.每钻进25~50米测量一次,随时作图,掌握井斜、方位的变化趋势。
如果增斜率不能满足设计要求,应及时采取措施:(1)调整钻压改变增斜率。
增加钻压可使增斜率增大,减小钻压,则使增斜率降低。
(2)更换钻具组合,改变近钻头稳定器与相邻稳定器之间的距离。
改变的范围为10~30米,距离越短,增斜率越低,距离越长,增斜率越高;(3)改变近钻头稳定器与相邻稳定器之间的钻铤刚性,刚性越高,增斜率越低;刚性越低,增斜度越高。
(4)钻头底部距近钻头稳定器翼片中部的距离为0.7~1.2米。
3.如果增斜率比设计值稍低(5°/100米以内),可采用强行增斜法。
(l)接单根后,开泵至设计排量,慢慢加压至设计钻压的75%左右;(2)转动转盘至设计转速,同时逐步增加钻压至允许的最大钻压;(3)钻完一个单根时,马上停转盘,钻压不回零,上提钻具。
(4)划眼时,井底的最后2米左右不划眼。
采用强行增斜法要注意:一是当前钻进的转盘扭矩不应过大;二是启动转盘时,要保持钻压达到预定的数值;三是整个井下钻具各组件质量应合格;四是采用这种特殊方法只能达到微增效果(增斜率可提高4°/100米左右——经验数据)。
二.稳斜井段常用的稳斜钻具组合(见图9-11,从下至上,稳斜效果越来越强。
图中UG是指尺寸不足的扶正器)。
钻头十近钻头稳定器十短钻铤(3~6米)十稳定器十非磁钻铤十稳定器十钻铤十键槽破坏器十挠性接头十震击器十加重钻杆。
施工措施:l.造斜或增斜结束后,下入第一趟稳斜钻具时,从造斜点开始要慢慢下钻。
尤其是在软地层、高造斜率的情况下,容易遇阻,并可能产生新井眼,必须注意:(1)下钻遇阻时,活动钻具3~5次,切勿“压死”钻具;(2)开泵,慢慢下放2~3次。
一.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,不仅要提高钻井速度,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。
关于钻具组合,你必须知道这些…钻柱的概念钻柱是方钻杆到钻头全部井下钻具的总称,由方钻杆、钻杆、钻铤、稳定器接头及其他各种附件组成。
作用是起下钻头,向钻头传递破碎岩石所需的机械能量,给井底施加钻压,向井内输送洗井液及进行其他井下作业。
钻柱一旦出现事故,会带来一定的经济损失。
因此管理好、使用好、选择合理的钻具组合在钻井过程中尤为重要。
钻柱的功能1)提供钻井液流动通道;2)给钻头提供钻压;3)传递扭矩;4)起下钻头;5)计量井深。
6)观察和了解井下情况(钻头工作情况、井眼状况、地层情况);7)进行其它特殊作业(取芯、挤水泥、打捞等);8)钻杆测试 (Drill-Stem Testing),又称中途测试。
钻柱工作状态在钻井过程中,钻柱是在起下钻和正常钻进两种工序中交替工作的。
在起下钻时,钻柱处于受拉状态;而在钻进时状态比较复杂,处于受拉、压、扭等状态。
在转盘钻进时,钻柱的工作状态和受力尤其复杂,钻柱好似一根细长的旋转轴。
在部分自重产生的轴向压力作用下,下部钻柱不稳定而呈弯曲状态,由于受到井眼的限制,可产生多次弯曲;上部钻柱由于旋转产生的离心力作用也不保持直线状态,再加上扭距的作用,整个钻柱呈一个近似螺旋曲线的形式进行着复杂的旋转运动。
常用钻具1、方钻杆(kelly)方钻杆位于钻柱的最上端,其主要作用是传递扭距和承受钻柱的总量。
方钻杆的驱动部分端面分为正方形和正六边形,石油钻井中用的最多的是正方形,水眼为正六边形,由于壁厚比钻杆大三倍左右,并用高强度的合金钢制造,因此具有较高的抗拉强度与抗扭强度。
2、钻杆(drill pipe)钻杆是钻柱的基本组成部分,它主要用于传递扭距和输送钻井液。
现用钻杆的管体与接头是采用对焊方法连接在一起的。
为了增大接头处的强度,管体两端对焊部分是加厚的,加厚形式有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
内加厚的缩小管体两端的内径以增加管壁厚度,这种钻杆外径是一致的,接头外径也不太大,在井中旋转时,接头与井壁接触较小,磨损也较小,但因其加厚部分内径较管体内径小,增加了钻井液循环时的流动阻力。
定向井常用钻具组合关于定向井的钻具组合方面的介绍定向井常用钻具组合(l)弯接头带动力钻具――造斜钻具目前,最常用的造斜钻具组合是采用弯接头和井下动力钻具组合进行定向造斜或扭方位施工。
这种造斜钻具组合是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩,迫使井下动力钻具(螺杆钻具或涡轮)驱动钻头侧向切削,使钻出的新井眼偏离原井眼轴线,达到定向造斜或扭方位的目的。
造斜钻具的造斜能力与弯接头的弯曲角和弯接头上边的钻铤刚性大小有关。
弯接头的弯曲角越大,弯接头上边的钻铤刚性越强则造斜钻具的造斜能力也越强,造斜率也越高。
弯接头的弯曲角应根据井眼大小,井下动力钻具的规格和要求的造斜率的大小选择。
现场常用弯接头的角度为1°~ 2.5°,一般不大于3°弯接头在不同条件下的造斜率见表10―4。
造斜钻具组合使用的井下动力钻具型号应根据造斜井段或扭方位井段的井深选择。
使用井段在1000m以内,一般采用涡轮钻具或螺杆钻具,深层定向造斜或扭方位应使用耐高温的井下马达。
造斜钻具组合、钻井参数设计和钻头水眼应根据厂家推荐的钻井参数设计。
由于井下动力钻具的转速高,要求的钻压小(一般3~8t),因此,使用的钻头不宜采用密封轴承钻头,尤其是在浅层,可钻性好的软地层应使用铣齿滚动轴承钻头或合适的复合片PDC钻头。
(2)增斜钻具增斜钻具组合一般采用双稳定器钻具组合。
增斜钻具是利用杠杆原理设计的。
它有一个近钻头足尺寸稳定器作为支点,第二个稳定器与近钻头稳定器之间的距离应根据两稳定器之间钻铤的刚性(尺寸)大小和要求的增斜率大小确定。
一般20~30m。
两稳定器之间的钻键在钻压作用下,产生向下的弯曲变形,使钻头产生斜向力,井斜角随着井眼的加深而增大。
增斜钻具组合应用的钻井参数应根据下部钻具的规格,两稳定器之间的距离和要求的增斜率进行设计。
(3)微增斜钻具微增斜钻具组合在井下的受力情况和增斜钻具相同。
主要是通过减小近钻头稳定器与2号稳定器的距离或减小近钻头稳定器的外径尺寸(磨损的稳定器),减小钻具的造斜能力。
(1)常规钻具组合。
钻头+配合接头+钻铤+配合接头+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
(2)满眼钻具组合。
钻头+1号钻头稳定器(1—3个)+短钻铤+2号稳定器(挡板)+无磁钻铤1。
2根+3号稳定器+大钻铤1根+4号稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
(3)钟摆钻具组合。
钻头+钻铤(易斜地层选用大钻铤或加重钻铤)+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
直井中所用钟摆钻具组合一般为钻头+钻铤1—3根+稳定器+钻铤+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆;吊打钻井的钻具组合一般为钻头+钻铤2柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
(4)塔式钻具组合。
钻头+大尺寸钻铤1柱+中尺寸钻铤2柱+小尺寸钻铤3柱+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
(5)定向井各井段钻具组合。
①造斜段钻具组合。
钻头+井下动力钻具+弯接头+无磁钻铤+钻铤+震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
②增斜段钻具组合。
钻头+稳定器(挡板)+无磁钻铤1~2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
③稳斜段钻具组合。
稳斜段采用满眼钻具组合。
④降斜段钻具组合。
钻头+无磁钻铤1。
2根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
⑤水平段钻具组合。
钻头+钻头稳定器+无磁钻铤1根+稳定器+无磁承压钻杆2根+斜坡钻杆+加重钻杆+随钻震击器+加重钻杆+钻杆+方钻杆阀或方钻杆保护接头+方钻杆。
(6)打捞钻具组合。
卡瓦打捞矛(简)、内外螺纹锥等打捞工具的钻具组合一般为打捞工具+安全接头+下击器+钻铤+钻杆。
随钻打捞工具的钻具组合一般为:钻头+随钻打捞杯(打捞篮)+钻铤1柱+钻杆。
磨铣工具的钻具组合为:磨鞋(铣鞋)+钻铤1柱+钻杆。
使用液压上击器的钻具组合为:打捞工具+安全接头+液压上击器+加速器+钻杆。
井下动力钻具组合是以涡轮钻具组合和螺杆钻具组合为主体的。
井下动力钻具是定向井,水平井的必备工具。
开始人们用它配合弯接头进行定向作业和扭方位做业。
目前已发展到配合高效能钻头连续钻进。
井下动力钻具造斜原理由钻头、井下动力钻具、造斜工具、钻铤、钻杆组成的钻柱入井前处于自由弯曲状态。
入井后,钻柱的弯曲受到井壁的限制,而使钻头对井壁产生斜向力,此外,钻头轴线与井眼轴线不重合,从而产生对井壁的横向破碎和对井底的不对称破碎,在井下动力钻具带动钻头旋转过程中,造斜工具不转动,这就保证井眼朝一定方向偏斜一定角度而达到造斜的目的。
井下动力钻具最早使用的是涡轮钻具,大约70年代末和80年代初我国开始引进美国的耐维钻具(NaVil Drill)和代钠钻具(DiNa Drill),进而引进了生产线。
经过我国科技人员的研究和改造,已形成具有我国特色的螺杆钻具,目前,已有很多品种和系列,能够满足不同钻井工作的需要。
一、螺杆钻具组合螺杆钻具由四个部件组成, 从上至下依次是旁通阀、马达、万向轴、传动轴组成。
螺杆钻具组合是一种以液体为动力,把液体的压力能转化为机械能的井下动力工具。
当动力液进入液压马达,在液压马达的进出口产生一定的压差,推动液压马达的转子绕定子轴线做行星运动,提供给钻头转速和扭矩,实现井下作业,而不需要钻杆转动。
螺杆钻具特点:1、螺杆钻具产生的扭矩只用来驱动钻头,减少钻杆磨损;2、可以提供大造斜率的专用钻具组合,也可以提供用于连续控制的导向钻具组合;3、螺杆钻具的输出扭矩与钻井液通过液压马达产生的压力降在一定范围内成线性关系;4、中空转子螺杆钻具可大排量输入,提高上返速度和携砂能力;5、适用于各种钻头的选配。
目前,国产螺杆钻具的质量提高较快,性能参数与进口马达无明显差异,加上价格合理,维修方便,因此,国产螺杆钻具广泛用于海上定向井。
国产螺杆钻具的主要生产厂家及性能参数见表9-10~表9-12。
为满足大排量的水力要求,国产螺杆钻具具有中空分流的特性二、涡轮钻具组合涡轮钻具由涡轮节和支承节组成, 它们分别由涡轮定子、转子、主轴、止推轴承组、扶正轴承、联接器和外壳等主要零部件组装而成[ 3~5 ] 。
常用钻具组合一、常规钻井(直井)钻具组合:BIT钻头;DC钻铤;SDC 螺旋钻铤;LZ螺杆钻具;SJ双向减震器;DP钻杆;HWOP加重钻杆;STB或LF钻具稳定器;LB随钻打捞杯;DJ震击器;1、塔式钻具组合:Φ×0.50m+Φ229mmDC×27.24m+Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54.51m+ΦΦ×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ1 65mmDC×81.83m+ΦФ×0.32m+Ф×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×7 3.13m+Ф165mmDC×81.83 m+ФΦ×0.30m+Φ229mmSJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m+Ф165m mDC ×81.83m+Ф钻头FX1951X0.44 m(Φ311.1mm)+6A10/630×0.61 m+9″钻铤×52.17m(6根)+6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m(9根)+410/5A11×0.49 m+61/2″钻铤×79.88m(9根)+51/2″HWOP×141.88m(15根)+51/2″钻杆(**根)+顶驱Φ×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165 mmDJ×8.81m+411/4A1 0+61/2″钻铤×79.88m(9根)+51/2″HWOP×141.88m(15根)+51/2″钻杆(**根)+顶驱2、钟摆钻具组合:Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/NC61公+2 6″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203mmD C×94.94m+410/NC56公+Φ+顶驱Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+171/2″LF+Φ2 29mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC ×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203 mmDC×9.10m+Φ308mmLF×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mm DC×81.83m+Φ+顶驱Φ×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + N C56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×9.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 121/4″LF ++Φ229mm SDC×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mm SDC×1.39m+Φ214mmS TB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ×141.94m +Φ+顶驱3、满眼钻具组合:Φ×0.30m+121/4″LF +NC56 公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф165mm SDC×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08 m+Ф165mm DC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ214m mLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165m m SJ×5.08m+Ф165mmDC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.25m+Φ214mmSTB×1.50m+Ф165mmSDC×1.38m+Φ214 mmSTB×1.40m+Ф165mmDC×8.81m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm SJ×6.11m+Ф165mmDC×229.2 2m+Φ×141.94m +Φ+顶驱二、定向井(水平井)钻具组合:1、直井段钻具组合:采用塔式钻具组合、钟摆钻具组合、满眼钻具组合。