第四节动力讲义钻具选用
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钻具组合一、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:类型L1 L2 强降斜组合9-27 /弱降斜组合0.8 18-272、增斜组合:类型L1 L2 L3 强增斜组合 1.0-1.8 / /中增斜组合 1.0-1.8 18-27 /弱增斜组合 1.0-1.8 9-18 93、稳斜组合:类型L1 L2 L3 L4 L5强稳斜组合0.8-1.2 4.5-6.0 9 9 9中稳斜组合 1.0-1.8 3-6 9-18 9-27 /弱稳斜组合 1.0-1.8 4.5 9 / /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。
钻井工艺方案1.钻头选型原则该井钻头选型原则上根据邻井地质钻井情况开展东1井钻头选型相关研究,并吸收借鉴国内外先进的技术,设计优化的钻头选型系列,具体考虑是:(1)表层因砾石多,且砾石大而硬,钻进速度很慢,为此表层钻进要选择抗冲击性强的钻头。
初步选择已在西5井成功应用的smith公司的MGSSH钻头。
(2)第四系砾岩层段选择smith公司的MGSSH钻头和江汉钻头厂的GA135钻头,钻进时应尽力提高钻井液排量与泵压,以强化水力能量对井底的清洗作用。
(3)独山子组至沙湾组地层,原则上尽量选择DBS公司PDC钻头以提高钻井速度。
在不适合PDC钻头的砾岩井段适当选用牙轮钻头。
(4)下部井段安集海河组虽然也是目的层,但用牙轮钻头钻速太慢,这将使可能油层长期受钻井液浸泡污染,最终使试油难以获得真实地层产能,因此在安集海河组原则上用DBS公司PDC钻头钻进,而紫泥泉子组地层钻速较快,可用江汉钻头厂HJT517高效牙轮钻头钻进。
2.底部钻具组合设计考虑该井存在许多易卡井段,使用扶正器将带来阻卡频繁,本井原则上不使用满眼钻具。
牙轮钻头钻进时采用双扶正器钻具组合,为以后PDC钻头顺利入井创造良好的井眼条件;用PDC钻头钻进时采用单扶正器钻具组合;当阻卡较严重时,可采用塔式防斜钻具组合。
使用大尺寸钻铤,提高下部组具稳定性,防止井斜。
在使用光钻铤钻具组合及塔式钻具组合时必须尽可能提高转速,以达到动力学防斜效果。
该井钻井中要求在开钻时控制好钻井参数,保持开眼垂直。
钻进到地层交界面要减压吊打,防止出现较大井斜,严防出现较大的井斜与较大的井眼曲率。
每只钻头起钻前应测单点井斜,发现井斜较大时应使用井下动力钻具定向纠斜。
其短钻头设计特点小曲率短半径造斜瑞德公司 DSX259在泉头组二段和一段井段钻进中,机械钻速不稳定,在棕色泥岩层钻时为30-50分钟,在棕色及灰色泥岩互层时,钻时为10-30分钟,扭矩不稳定,使用高转速(90RPM以上),大排量(30lps以上),选择适当钻压,在棕色及灰色泥岩互层时,钻时为10-30分钟,钻压6-12吨,在棕色泥岩层钻时为30-50分钟,钻压8-14吨,以保证切削齿吃入地层。
钻头类型定性选择原则(1)根据地层条件、钻井方式、井眼轨迹控制要求、井眼尺寸以及地质要求选择合适的钻头类型。
(2)在多种类型钻头都适宜的情况下,要选择机械钻速高、寿命长、安全性好的钻头。
(3)在软至中硬地层,PDC钻头和牙轮钻头都可选用;如果地层均质,应尽量选用PDC钻头。
因为PDC钻头机械钻速高,安全可靠。
如果地层破碎,软硬变化频繁夹层多,应该选用牙轮钻头。
因为在这样的地层,PDC钻头易发生冲击破坏,影响钻头使用效果。
2.3牙轮钻头选型原则牙轮钻头的设计参数(包括齿高、齿距、齿宽、移轴距、牙轮布置等等),是根据不同地层的需要设计的,因此应根据不同的地层选用不同的钻头。
(1)地层的软硬层度和研磨性地层的岩性和软硬不同,对钻头的要求及破碎机理也不同。
软地层应选择兼有移轴、超顶、复锥三种结构,牙轮齿形较大、较尖,齿数较少的铣齿或镶齿钻头,以充分发挥钻头的剪切破岩作用;随着岩石硬度增大,选择钻头的上诉三种结构值相应减少,牙齿也要减短加密。
研磨性地层会使牙齿过快磨损,机械钻速迅速降低,钻头进尺少,特别容易磨损钻头的保径齿、背锥以及牙掌的掌尖,使钻头直径磨小,更严重的是会使轴承外漏、轴承密封失效,加速钻头损坏。
因此,钻研磨性地层,应该选用有保径齿的镶齿钻头。
(2)井深浅井段岩石一般较软,同时起下钻所需时间较短,应选用能获得较高机械钻速的钻头。
深井段地层一般较硬,起下钻时间较长,应选用较高总进尺(钻头寿命长)的钻头。
(3)地层的自然造斜性能在易斜地层钻进时,地层因素是造成井斜的客观原因,而下部钻柱的弯曲以及钻头的选型不当则是造成井斜的技术因素。
在易井斜地层钻进,应选用不移轴或移轴量小的钻头;同时,在保证移轴小的前提下,所选的钻头适应的地层比所钻地层稍软一些,这样可以在较低的钻压下提高机械钻速。
(4)地层的均质性在软硬交错地层钻进时,一般应按其中较硬的岩石选择钻头,这样既在软地层中有较高的机械钻速,也可以顺利地钻穿硬地层。
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。