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定向井中降斜段最优钟摆钻具组合与技术改进作者：王庆峰来源：《科技信息·下旬刊》2018年第02期摘要：常规的钟摆钻具必须在低钻压下吊打才能表现出较好的降斜效果，这样极大地影响了钻井速度，若将钟摆钻具和偏心钻具结合起来设计一套钟摆偏心防斜降斜钻具组合，适合大钻压下降井斜，不失为一种新的思路。
最优的降斜钻具组合在直井和斜井中是不一样的，组合1适合于直井，组合2适合于定向井，说明井斜角对钟摆钻具组合的应用效果影响很大。
在需要降斜施工时，要视具体井型选择适合的钟摆钻具组合。
改进后的钻具组合2的降斜效果明显优于钻具组合1的，通过研究钻具组合2，可以设计新型铰接式钻具组合，以达到快速优质钻井的目的。
关键词：井身设计；定向井；降斜段；最优钟摆钻具组合；快速优质钻井油田正处于开发中后期，为挖潜剩余油，井身设计由原来直增稳的“三段制”（见图2）变为直增稳降稳的“五段制”（见图1），在现场施工过程中，利用稳斜钻具组合打降斜段，就算是轻压吊打也降不下来井斜，所以需要设计定向井降斜段比较理想的钟摆钻具组合。
1下部钻具静力分析的力学模型“五段制”的定向井井眼轴线为一条曲率无规则变化的三维空间螺旋线，可由测斜数据经数学回归得出。
在五段制井身剖面的降斜段，处于高速旋转的钟摆钻具，在井眼内受到的载荷主要有轴向力、径向挤压力、弯曲力矩、离心力、旋转扭矩、纵向震动、横向摆振。
钻柱在井眼内的状态是动态的、多变的。
在不同的井段，钻具在井眼圆周的任一方向上都可能与井壁发生大面积接触，若接触必定存在接触反力和摩擦阻力、阻力矩作用，其接触状态随井眼形状、钻井参数的变化而改变，接触边界范围、位置及接触力的大小和分布不能事先确定，必须依赖于整个问题的求解，因此这是一个大面积随机接触非线性力学问题。
钻具与井壁的摩擦接触状态用间隙元来模拟。
由于钻具的截面尺寸各段不一样及在载荷作用下钻柱发生了一定程度的位移和转动，存在屈曲和扰度，不宜采用纵横弯曲连续梁法计算，对于这种几何非线性的杆件结构，采用有限元法对整个钻柱进行空间离散。
钻井技术一、填空1、近钻头扶正器直径较大，与钻头直径差（）mm。
（石大）（难度系数2）答案：1~22、在使用满眼钻具时，稳定器与井眼的间隙超过（）mm时应及时更换稳定器。
（石大）（难度系数3）答案： 4.83、现场监督应要求施工单位定期检查套管头（），防止套管头内镗孔磨损。
（钻井监督中石化）（难度系数2）答案：防磨套4、在钻开油气层后的起钻作业前，应测（），在保证井控安全的情况下才允许起钻作业。
（钻井监督中石化）（难度系数2）答案：后效（油气上窜速度）5、如果要停钻检修或保养设备，必须将钻头下至或起到（）处进行。
（钻井监督中石化）（难度系数2）答案：套管鞋6、起下钻铤、取心筒等无台阶钻具必须上好（）。
（钻井监督中石化）（难度系数1）答案：安全卡瓦7、钻进、起下钻时，坐岗人员认真观察钻井液面，并做好记录，发现溢流，按( )动作实施关井。
（钻井监督中石化）（难度系数2）答案：“四七”8、人们常说司钻手中掌握着三条命，是指人身、设备、( )。
（钻井安全手册）（难度系数2）答案：井下安全（井）9、开钻前，循环系统试运转压力按钻井设计最大工作压力的( )倍进行。
（勘探与生产工程监督）（难度系数2）答案：1.2~1.510、开钻前，钻井设备试运转时间不少于( ) min,各部分工作正常，所有管线不刺、不漏，油气水路畅通。
（监督管理办法）（难度系数1）答案：9011、下钻遇阻不能硬压，原则上采用( )的办法通过。
（监督管理办法）（难度系数2）答案：一通、二冲、三划眼12、在钻井工程中，( )、地层破裂压力和坍塌压力是科学地进行钻井设计和施工的基本依据。
（石大）（难度系数1）答案：地层压力13、单位高度或单位深度的压力增加值，称为( )。
（石大）（难度系数1）答案：压力梯度14、地层某处的( )是指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重力所产生的压力。
（石大）（难度系数2）答案：上覆岩层压力15、上覆岩层压力随深度增加而( )。
大港油田深层钻井提速提效关键技术研究刘恩山发布时间：2021-07-29T02:31:25.299Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：刘恩山[导读] 大港油田部分区块油藏目的层埋藏深、井身结构复杂，沙河街地层含有泥岩和油页岩，易坍塌掉块，特别是孔一段存在大段石膏层，实钻中易发生各种事故复杂，钻头选型不合理，严重影响了钻井周期，钻井液体系选择不合理，引发了事故复杂较多等突出问题，针对存在的问题，通过简化井身结构、进行地层可钻性分析、优选个性化 PDC 钻头，优选钻井液体系等措施，在现场施工过程中取得了较好的效果，有效提高了机械钻速，大大降低了钻井周期，有效降低了钻井成本。
刘恩山中国石油大港油田分公司第五采油厂天津 300280摘要：大港油田部分区块油藏目的层埋藏深、井身结构复杂，沙河街地层含有泥岩和油页岩，易坍塌掉块，特别是孔一段存在大段石膏层，实钻中易发生各种事故复杂，钻头选型不合理，严重影响了钻井周期，钻井液体系选择不合理，引发了事故复杂较多等突出问题，针对存在的问题，通过简化井身结构、进行地层可钻性分析、优选个性化 PDC 钻头，优选钻井液体系等措施，在现场施工过程中取得了较好的效果，有效提高了机械钻速，大大降低了钻井周期，有效降低了钻井成本。
前言通过对大港油田某区块的年完钻井数据进行统计发现部分探井钻井过程中其事故共损失时间多大数百小时，占钻井总时间的5%左右，影响了钻井时效。
因此减少事故复杂率，并形成适合大港油田深层油藏综合配套的钻井提速增效关键技术，对提高钻井速度尤为重要。
1 大港油田深层油藏影响钻井速度的难点分析1.1 目的层深，井身结构复杂对于大港油田一般目的层为孔一段的探井来说，垂深普遍在3200m以上，一些井斜深达 3700 m 左右。
而该地区完钻的井均为三开井身结构，更影响了钻井速度和钻井周期。
1.2 地层岩性复杂目标区沙河街地层含有泥岩和油页岩，易坍塌掉块，孔一段含有大段石膏层易发生石膏侵，因此施工中极易发生各种复杂事故，制约了钻井速度的提高。
哈山区块防斜打直技术研究作者：肖永军来源：《商情》2019年第11期【摘要】新疆克拉玛依市乌尔禾区西北部哈山区块石炭系蕴含丰富的石油资源，胜利新疆勘探项目部2012年在该区块布井16口，设计井深在2000米左右，钻遇地层主要为中生界、上古生界，岩性致密，地层级值为6—10级，地层倾角为60°—70°，由于地层倾角过大，钻进过程中井斜控制难度极大。
针对这一技术难点，通过塔式钟摆钻具组合、直螺杆钻具组合、垂直钻井工具、复合钻进等技术的研究应用，探索得出复合钻进技术在哈山区域具有较好的降斜、稳斜效果，同时可保证较高的机械钻速。
【关键词】防斜打直钟摆钻具螺杆钻具垂直钻井工具复合钻进技术1塔式钟摆钻具组合的使用塔式钟摆钻具组合是基于静力学的防斜打直技术，其降斜原理是利用倾斜井眼中钻头与稳定器或切点之间的钻铤重力之横向分力，迫使钻头趋向井眼低边降斜钻进，以达到纠斜和防斜的效果。
因此，钟摆钻具的钟摆长度、钻铤的抗弯刚度以及所钻地层、所用钻头及施加钻压等是影响井斜控制的重要因素。
哈山2井使用一套塔式钟摆钻具组合：钻具结构：Φ311.2mm*3A+Φ203.2mm钻铤*18.15m+Φ311mm螺旋扶正器*+Φ9203.2mm钻铤*27.41m+Φ9177.8mm钻铤*73.74m+Φ127mm加重钻杆*91.23m+Φ127mm钻杆，钻进地层为石炭系。
钻进参数为：钻压60—100KN，泵压12MPa，排量60L/s，转速80r/min；钻进井段为152m—314m；使用效果：井斜由0.76°增至1.39°，增斜率为0.39°/100m，機械钻速为2.79m/h。
可以看出，采用塔式钟摆钻具组合，增斜不是很明显，但机械钻速为2.79m/h。
由此可以说明，在地层倾角较大、易斜井段较长时，单纯地使用塔式钟摆钻具组合可以在一定程度上控制井斜，但是会极大的牺牲钻井速度和钻井效益。
134钻井优化是科学钻井的重要标志之一，它是应用最优化理论和技术寻求使钻井速度最快、钻井成本最低的钻井参数、工具、工艺、技术、措施等[1]。
对一口井全过程进行最优化处理，称为全局最优化；对一口井的某一过程进行最优化处理，称为局部最优化；对钻井过程的某些参数进行最优化处理，称为钻参优化。
钻参优化是应用优化理论分析影响钻井速度的因素，建立钻速方程，钻头磨损方程，钻井成本方程（目标函数），在此基础上确定相应的约束条件，用最优化方法确定达到最优化目标的解向量，即最优化钻井参数和技术措施。
1 钻井优化的主要目的钻井优化的主要目的是在极值条件和约束条件，最优化数学方法，求解钻井成本最低的一组最优钻压、转速和钻头磨损量[2]。
以寻求钻井速度最快、钻井成本最低的钻井参数、工具、工艺、技术、措施，以最低的成本钻出高质量的井眼。
（1）降低生产时间（提高机速、提高趟钻进尺、提高油层钻遇率、优选工具、优化工艺、优化技术措施等）；（2）降低非生产时间（降低井下复杂事故损失时间、降低设备工具维修时间）；（3）控制生产成本（优选设备及工具、泥浆体系、优化工艺流程、缩短生产/非生产时间等）。
2 钻井优化分析的特点（1）钻井优化分析的特点就是通过建立若干数学理论模型，包括修正杨格钻速方程、改进的修正杨格钻速方程、计算机仿真方法、修正的软杆模型、水力载荷模型、井筒清洁模型、环空返速模型等，或把经验、测量与理论计算结合起来，反映钻井中的客观规律，及寻找最优钻井参数和工艺技术。
（2）利用大数据分析技术，通过软件算法理论模拟计算+数据分析模型+机器学习（理论+实践+智能专家），实现单位进尺成本最低。
对钻井大数据进行处理，建立贝叶斯、聚类分析、标准差、EMA指数波动平均值、箱线图等数据分析模型，优化最优机速、最低机械比能钻井参数、工具、钻具组合，及监测井下风险等。
形成“钻前设计优化、钻中实时优化分析、钻后单井分析及区块分析”的钻井持续优化闭[3]。
