1、 1 防斜打直技术防斜打直技术现状与对策现状与对策 2 目目 录录1.概述 2.防斜与纠斜原理3.常规防斜纠斜技术4.正在发展中的防斜打快技术 5.几点认识 3 1.概述概述1.1 引言1.2 防斜研究的历史回顾 4 随着油田勘探开发工作的不断深入，所钻遇的地层构造越来越复杂，对地质中靶的要求也越来越高，特别是高陡构造的防斜打快问题更是钻井技术中的难点和重点。直井防斜技术已有数十年的历史，对防斜打直起到了重要作用。但是，传统的防斜和纠斜技术多采用“轻压吊打”，往往是以牺牲钻井速度为代价。1.1 引言 5 尽管如此，在高陡构造以及造斜能力强的地层中，即使是用很小的钻压和很低的钻速，也往往难以有效
2、地控制井斜。现代防斜打直技术的核心是解决提高井身质量和钻井速度之间的矛盾，必须突破“轻压吊打”旧观念的束缚，积极探讨新的防斜技术。这些新防斜技术的特征在于实现优质与高效的统一，即不仅是“防斜打直”，而且要“防斜打快”。1.1 引言 6 井斜是钻井工程与生俱来的、最古老的经典问题。井越深，井斜问题越突出，危害越严重。除直井外，定向井、水平井等特殊工艺井的直井段也都存在井斜与防斜问题。高陡构造、复杂地层的井斜问题，尤为突出，已形成一种技术“瓶径”。1.1 引言 7 开发井，井斜使井眼偏离设计井位，打乱开发布井方案。探井，井斜使地质资料失真，甚至错失油气层。引发钻井工程事故(钻柱、套管磨损，破裂折断
3、，卡钻)引发下套管困难，影响固井质量(套管不居中导致窜槽、管外冒油气等)影响采油工作(下封隔器困难、封隔密封不好、抽油杆磨损折断等)1.1 引言 8 井斜角不能超过许用值井斜变化率(即狗腿严重度)不能超过许用值井底水平位移不能超过许用值分类分类设计井深设计井深(m)最大井斜角最大井斜角()最大水平位移最大水平位移(m)最大井斜角变化率最大井斜角变化率(/100m)优质井优质井合格井合格井优质井优质井合格井合格井24002400280028003445305050602333表表1 某油田对直井某油田对直井(生产井生产井)的质量标准规定的质量标准规定对定向井尤其是丛式井组的直井段，对井斜角则有严
4、格的限制(一般要求直井段终点处井斜角在0.5以内)。1.1 引言 9 1924年，文章“井为什么会斜？”(华盛顿邮报)1928年，首例使用稳定器1929年，H.H.Jone文章“如何钻直油井或利用重力钻直油井？”(OGJ.May,1929)，首先提出利用钻铤重量来减小井斜角人们已开始认识到“井斜”问题并探索井斜产生的原因，并研究利用“重力效应”来降低井斜。1.2 防斜研究的历史回顾 10 1930年，M.Capelushinikov，“在钻进中井眼为什么会弯曲？”，用梁的弹性弯曲研究井斜问题1936年，L.V.W.Clark，“直井和定向井技术的理论研究”，把钻柱分为四种状态(静态、螺旋失稳态
5、、压弯态和常态)，指出只有使用稳定器才能收到可靠的稳定效果1941年，F.A.Willers，“重力杆件的纵力弯曲”，其基本思想接近A.Lubinski 的直井钻柱模型以上表明人们已开始尝试从钻具结构上去分析影响井斜因素并加以控制。人们开始深入地从钻具组合的受力变形上去分析产生井斜的原因，并探讨控制井斜的方法。1.2 防斜研究的历史回顾 11 这是井斜控制与BHA受力变形研究最活跃的时期，以A.Lubinski为代表，仅美国发表的有关文章至少有54篇之多，研究结果被制成图表在生产中应用。1950年，A.Lubinski，“A Study of the Buckling of Rotary Dr
6、illing String”(DPP，1950)即“旋转钻柱的屈曲研究”一文，比较全面、系统地研究了直井中钻柱的受力变形和多次弯曲问题，得出一个三阶微分方程和七方面应用，指出钻头偏转角是影响井斜的主要原因，指出钻压不应加在12次弯曲临界值之间的结论。1.2 防斜研究的历史回顾 12 图图1钻柱上作钻柱上作用的外力用的外力图图2钻柱弯曲钻柱弯曲 的曲线形状的曲线形状1.2 防斜研究的历史回顾 13 PB(PB)I，直线稳定状态，At=0PB=(PB)I，发生一次弯曲，AtPB(PB)I，一次弯曲加大，At(At)maxPB=(PB)II，发生二次弯曲，At其实上述结论并不正确。问题在于任何直井都
7、会有井斜，钻柱会因重力的横向分力作用躺在井壁上。力学模型不应是两端铰支直杆的纵横弯曲，而是受压梁柱的纵横弯曲问题。A.Lubinski于1955年修正了他的研究结果，提出了新的受力方程。1.2 防斜研究的历史回顾 14 小型造斜器理论(H.M.Rollins)地层可钻性理论(Sultanov，Shandalov)钻柱力矩理论扩眼作用与钻头偏移理论优先碎屑地层理论Mclamore-Bradley偏斜力理论各向异性塑性理论Lubinski，Woods各向异性地层理论 国内，自19771988年间也开展了大量的研究工作。请参考井斜控制理论与实践(白家祉，苏义脑著，1990)一书。人们开始较多地从地层
8、因素方面寻找井斜原因。1.2 防斜研究的历史回顾 15 2 防斜与纠斜原理防斜与纠斜原理2.1 井斜控制原理2.2 钻头侧向力和钻头倾角2.3 地层造斜力 16 2.1 井斜控制原理钻井工艺参数下部钻具组合可控因素地层特性井眼几何形状不可控因素井斜图图3 力力-位移模型图位移模型图 17 井眼轨道的形成是钻头与地层相互作用的结果，井斜是由钻头侧向力和钻头倾角的联合作用产生的。一般情况下，钻头侧向力是引发井斜的主要因素。)(0)(0)(0)()(稳斜降斜造斜地层钻具FPRB BHA确定后，实际控制参数一般只有钻压PB。2.1 井斜控制原理 井斜控制实质上是对RB(钻头侧向力)和At(钻头倾角)的
9、综合控制 18 图图4 井斜原理分析井斜原理分析2.2 钻头侧向力和钻头倾角微分方程法(A.Lubinski)有限元法(K.K.Millheim)纵横弯曲法(白家祉)能量法(B.H.Walker)19 11111111311111111)(6)(242sinLeuZEILMuXEILqALMLwLePPtB式中PB钻压；e1第一稳定器与井眼直径差值之半，w1钻铤线重量；井斜角；M1第一稳定器处内弯矩；L1第一稳定器以下的钻柱长度q1下部钻铤的横向载荷集度，E钢材弹性模量；EI1钻铤抗弯刚度X(u1)、Z(u1)第一跨梁柱放大因子)(2111sBDDesin11wq 2.2 钻头侧向力和钻头倾角
10、 20 对光钻铤(令M1=0)钻头侧向力 上切点位置 sin21111LwLePPB411111)(24uXqeEIL 图图5 光钻铤光钻铤wPPB2.2 钻头侧向力和钻头倾角 21 PB P 要降斜，必须减少P，即减小钻压PB，即吊打。w1 P，即重钻铤可利于降斜 P，即井斜角大时，降斜效果好钟摆钻具的At0，它引发增斜作用，使总的降斜效果又有减弱 以钟摆钻具为例 2.2 钻头侧向力和钻头倾角 22 图图6 地层力分析简图地层力分析简图2.3 地层造斜力钻头各向切削能力相同(理想钻头)岩石处于表面破碎阶段(钻速与钻压成正比)钻头对地层的作用力位于地层剖面内各向异性层状地层在其走向方向均质连续
11、(横观层状)23 BfPhhF)(tg1)(tg2式中 “”号表示Ff沿图中x轴反向，即指地层上倾方向。Ff地层自然造斜力h 地层各向异性指数地层倾角井斜角10,1hh可钻性垂直于地层层面方向的可钻性平行于地层层面方向的2.3 地层造斜力 24 对各向同性地层，h=0。即合位移角=合力角，钻头将沿合力方向钻进对各向异性地层，h0。表明在异性地层中钻头不会按合力方向钻进(即地层有偏斜作用)若，Ff0，表明地层力为造斜力，使钻头向上倾偏斜；若，Ff0，表明地层力为降斜力，使钻头向下倾偏斜；若=，Ff=0，表明地层无偏斜作用，钻头将沿地层面法向钻进。2.3 地层造斜力 25 在初始钻进时，=0，Ff
12、有最大值，使钻进方向向地层上倾方向倾斜，导致0；此后Ff，直至=，即钻进方向与地层法向一致，Ff=0 地层倾角越大，Ff越大，即大倾角地层井眼偏斜越严重 Ff与PB成正比，即地层造斜力与钻压成正比。钻压越大，井斜越严重。这是常规降斜技术中要吊打的原因之一以上几条均与现场经验相符。2.3 地层造斜力 26 现场经验：n 60，钻头下倾n=4560，不确定 上述经验说法是否正确？所谓不确定的含义是什么？2.3 地层造斜力 27 前面的地层造斜力公式是在4条假设下推出的，未考虑实际钻头的各向切削异性、体积破碎等因素。临界地层倾角c：0)cos(sin)sin(cos21212290222902hKK
13、cccc式中 c临界地层倾角；K90钻头横向切削指数。它在数值上等于当钻头在各向同性地层中钻进时，作用在钻头侧向(=90)上的力在单位时间所产生的切削量与同样大小的力另作用在轴向时所产生的相应的切削量之比，亦即相应钻速之比。2.3 地层造斜力 28 图图7 临界地层倾角临界地层倾角c和和K90、h间的关系间的关系 临界地层倾角方程图解 由图中K90、h值可作正交图线解出相应的c。2.3 地层造斜力 29 对各向同性地层(h=0)，理想钻头(K90=1)，可得：c=45对各向异性地层h0，可得：c45一般情况下，c在4560间(少数也有c60)分析与推论2.3 地层造斜力 30 判据：当实际地层
14、倾角c，地层力使钻头向上倾偏斜c，地层力使钻头向下倾偏斜这就解释了现场经验，从分析上确定了“不确定”的真实趋向。当45c，肯定向上倾偏斜当60，但c，也向上倾偏斜；c，即向下倾偏斜2.3 地层造斜力 31(1)综合考虑多种实际影响因素，地层力公式改写为 式中BfPHHF)(tg1)tg(2 H综合切削各向异性指数，它考虑了钻头切削异性的影响，其值可由公式计算，也可由现场资料统计反求。粗略计算时可取：Hh。2.3 地层造斜力 32(2)基本结论 地层力与钻压成正比地层力随地层倾角与岩石各向异性指数h的增大而增大地层力有使钻进方向向地层法向靠拢的趋势在垂直钻井开始时(=0)，地层力最大；随增大地层
15、力减小，直至max=时地层力为02.3 地层造斜力 33(3)分析与应用为什么满眼钻具组合在“重压快钻”时仍不能保持垂直钻进的原因(大钻压引起大的地层造斜力）为了降斜必须吊打(大钻压不仅减小降斜力甚至产生增斜力，而且又引起很大地层造斜力)在高陡构造条件下，足够大的地层力会使满眼组合发生偏斜，会使钟摆钻具在小钻压下也难以有效降斜2.3 地层造斜力 34 3.1 满眼组合防斜技术 3.2 钟摆组合降斜技术3.3 其它的防斜技术3 常规防斜纠斜技术常规防斜纠斜技术 35 这种钻具组合一般要装三个稳定器(或在大钻铤外表面适当位置加焊硬合金扶正块)，下稳定器靠近钻头，多为螺旋稳定器，依次向上是短钻铤(3
16、m左右)、中间稳定器、钻铤(1根)和上稳定器。图图8 满眼钻具的结构特征满眼钻具的结构特征 10m34m1m3.1 满眼组合防斜技术 36 这种钻具组合有“满眼”、“刚性”的结构特点。即其稳定器外径接近井眼尺寸，钻铤外径较大，具有较强的抗弯能力，故能承受较高钻压而变形较小，使钻具组合在井眼内基本居中。下稳定器具有抵抗地层造斜力的能力。这种钻具组合的钻头侧向力P一般较小，且在钻压大幅度变化时基本保持常量，因此能在钻压作用下实现快速钻进，基本维持井斜角不变，使井身具有较小的井斜变化率。3.1 满眼组合防斜技术 37 钻具组合为：216(mm)钻头+216近钻头稳定器S1+178短钻铤+126稳定器
17、S2+178钻铤+216稳定器S3+178钻铤。图图9 满眼组合的力学特性满眼组合的力学特性 3.1 满眼组合防斜技术 38 第一稳定器直径减小(间隙加大)，使钻具力P明显下降；该稳定器越靠近钻头，这种影响作用愈强；在研磨性地层中考虑这一点十分重要。第二稳定器的磨损可加大钻具组合的增斜倾向。第一跨长度(即第一稳定器中点至钻头底面的距离)增加，可增大钻头上的降斜力。加长第二跨长度，可使钻头上的增斜力增加；即加长短钻铤，可增加钻具的增斜倾向。在三个稳定器组合的基础上，加装第四个稳定器，可产生较小的负侧向力(降斜趋势)，井斜角愈大，则此降斜趋势越大。加装第五个稳定器后所产生的变化甚微。3.1 满眼组
18、合防斜技术 39 钻压变化对刚性满眼钻具的侧向力影响很小，但钻压对地层力影响甚大。在自然造斜作用很小的地区钻稳斜段时，可利用这一点加大钻压，以利快速钻进。但对自然造斜作用很强的地区，改变钻压则会引起地层力的明显变化，所以此时对钻压存在一个优选问题。井斜角增大时可加大稳斜组合的降斜趋势。这就是为什么同一套稳斜钻具在不同井斜角的井内使用时效果不同的一个原因。因此在用计算机程序对稳斜钻具进行优化设计时，必须考虑稳斜角这一因素。正曲率井眼可使稳斜钻具增加降斜趋势，负曲率井身可使稳斜钻具增加增斜趋势，这是由于“回弹效应”作用的结果。另外，井眼的扩径也可引起钻头侧向力的变化。但对于多稳定器组合，这种影响比
19、较复杂，应以程序计算结果为准。当井眼扩大较明显时，可能会造成近钻头稳定器不与井壁接触而引起钟摆效应。3.1 满眼组合防斜技术 40 许用间隙可取01.6mm。钻具组合111:钻具力较小；设计组合时未考虑地层的自然造斜或降斜倾向；一般适用于自然造斜作用不强的地区。图图10 满眼组合举例满眼组合举例 3.1 满眼组合防斜技术 41 一定保证按“满眼”设计稳定器外径(e=01.6mm)，以满足保直；eDDBS2 在使用中如发现稳定器磨损超标，应及时更换；大钻压钻进会引起大的地层造斜力，如发现井斜增加迅速可降低钻压调整性能；在易斜地区应用时，满眼组合设计应考虑地层力效应而设计成微降斜组合。)0()0(
20、minfBFPR3.1 满眼组合防斜技术 42 光钻铤钟摆组合sin2wLLePPB当P0，为造斜力；P0，为降斜力。上式中，第二项即为起降斜作用的钟摆力。光钻铤钻具是最简单的钟摆钻具。钻头上的钻具力P 钟摆力恒为降斜力。钟摆力与切点以下的钻具长度和线重量成正比，且随井斜角的增大而增大。因此，当井斜愈严重时，钟摆力愈大，纠斜作用愈强3.2 钟摆组合降斜技术 43 钻压一方面产生增斜力，同时也减少钟摆力。这是因为(PBe/L)系正值，它使井斜角增大；另据分析，当PB增加时，切点位置下移，L变小，导致钟摆力下降。所以为了纠斜，应避免使用大钻压，而往往采取吊打方式，这样可得到较大的钟摆力和降斜效果光
21、钻铤钟摆钻具不适于防斜。这是因为当较小时，其钟摆力数值很小。当地层造斜力较强时，可使井斜角继续增加，同时钟摆力也随之增加。当钻头侧向力的增斜分量与降斜分量(钟摆力)相等时，井斜角则不再增加加。达到“平衡角”采用大直径钻铤可使w增加，使e减小，因此可使钟摆力增大，使造斜分量减小 综上所述，光钻铤钟摆钻具适于纠斜而不适于防斜。可采用大直径钻铤并减小钻压或采用吊打方式进行纠斜。但是因吊打时机械钻速太小，耗费工时，将导致钻井成本提高，不符合“钻直打快”的要求。3.2 钟摆组合降斜技术 44 带有稳定器的钟摆钻具 为了克服光钻铤钟摆钻具的缺点，可在钻头上方的适当高度位置加装一个稳定器。这样在施加较大钻压
22、时，不会造成切点下移而导致钟摆力下降；相反，因稳定器下部具有足够长的钻铤长度，且有较小的e值从而保证有较大的钟摆力。稳定器的最优安装位置可由钻具组合优化设计程序计算确定，也可由井底钻具组合分析程序计算和对比不同方案选优确定(以具有最大钻头降斜力的方案为优)。在钻井现场，一般可在稳定器下方配装2根或1根钻铤、3根钻铤(大钟摆)。稳定器到钻头间的距离不宜过大，否则，在钻压和钻铤自重的作用下该跨钻铤会和井壁产生新的接触点或接触段，从而使降斜力减小。3.2 钟摆组合降斜技术 45 对有稳定器的钟摆钻具组合，其钻头侧向力为 sin2111111LwLMLePPB采用柔性钻具，可使下稳定器处内弯矩M1的绝
23、对值减小(M10)，从而得到较大的降斜力。除了单稳定器钟摆钻具组合外，还有双稳定器钟摆钻具组合。如果在两个稳定器间选用相对小尺寸的钻铤，即构成双稳定器柔性钟摆钻具组合。采用这种钻具组合，可得到较大的钻头降斜力。3.2 钟摆组合降斜技术 46 光钻铤钻具组合(81/2in钻头，61/4in钻铤，井眼直径81/2in，井斜角10)，其钻头侧向力P为降斜力。随着钻压PB的增大，LT减小(即上切点位置下移)，P的绝对值减小，即钟摆力降低，并不存在所谓的二次弯曲问题。此结论(PPB)也适于带稳定器的钟摆钻具。图图11 光钻铤钻具组合的钻头侧向力光钻铤钻具组合的钻头侧向力P、上切点位置、上切点位置LT与钻
24、压与钻压PB的关系的关系 3.2 钟摆组合降斜技术 47 两种光钻铤钻具组合、钻头侧向力P与井斜角的关系。随着井斜角的增加，其侧向力的绝对值增大，即钟摆力增大，这是由于增大 导 致 横 向 均 布 载 荷 增 大(q1=w1sin)，而且在同样条件下，若光钻铤钻具组合的钻铤线重量愈大，则钟摆力也愈大。例如图中钻具B(7in钻铤)的钟摆力大于钻具A(61/4in钻铤)。此结论(P)也适于带稳定器的钟摆钻具。图图12 光钻铤钻具组合的钻头光钻铤钻具组合的钻头侧向力侧向力P与井斜角与井斜角的关系的关系3.2 钟摆组合降斜技术 48 图图13 钻头侧向力钻头侧向力P与稳定器位置的关系与稳定器位置的关系
25、 当采用近钻头稳定器时，钻具组合具有很强的增斜力，随着的L1增大，增斜力下降。当L1增至约777cm时，侧向力P=0。若稳定器继续上移，则侧向力变为负值，即成为降斜力，且随着L1的增加而降斜力增大。当稳定器移至L11845cm时，降斜力达到最大值，此时第一跨梁柱将与井壁产生新的接触点。稳定器若继续上移，则因出现新接触点，降斜力值逐渐减小。图中的“”号表示有接触的情况。3.2 钟摆组合降斜技术 49 此例表明，在钻柱的适当位置加装一个稳定器所得的钟摆钻具，会产生大于光钻铤钻具的钟摆力，其安装位置的范围是CSTLLL1)(式中 (LT)S光钻铤钻具组合在同样条件下的切点距离 LC单稳定器钻具组合产
26、生接触点时稳定器的下限位置3.2 钟摆组合降斜技术 50 稳定器不可能是绝对满眼的，且随着磨损，井壁与稳定器间的间隙总 是存在的。这种间隙将影响钻头侧向力的数值。如图所示，随着间隙e1的增大，造斜力P迅速下降。可见钻头侧向力对间隙是比较敏感的。而且计算结果表明，稳定器距钻头愈近，则钻头侧向力对间隙愈敏感。图图14 钻头侧向力钻头侧向力P与间隙与间隙e1的关系的关系 3.2 钟摆组合降斜技术 51 图图21 四种常用的钟摆钻具组合示意图四种常用的钟摆钻具组合示意图 3.2 钟摆组合降斜技术 52 表表2 四种钟摆钻具的钻头侧向力对比四种钟摆钻具的钻头侧向力对比(单位：单位：N)钻压钻压PB(kN
27、)井身曲率井身曲率(/30m)钻钻 具具 类类 型型ABCD50 0.344 0.1720-0.172-0.344-734.9-626.0-512.3-393.8-270.2-679.5-592.1-504.7-417.3-329.3-799.8-720.5-641.4-562.7-484.1-774.5-734.0-693.2-652.7-610.81000.3440.1720-0.172-0.344-720.9-576.3-429.4-279.9-127.6-752.7-625.1-497.4-369.9-242.3-843.6-714.4-585.1-455.8-326.4-864.0-
28、778.2-692.1-605.7-519.21500.3440.1720-0.172-0.344-697.0-520.5-343.0-164.415.6-820.7-653.9-487.3-320.9-154.8-897.4-728.4-559.1-389.8-220.5-951.8-821.5-691.0-560.3-429.4A：光钻铤钟摆组合钻具：光钻铤钟摆组合钻具B：单稳定器钟摆组合钻具：单稳定器钟摆组合钻具C：双稳定器刚性钟摆组合钻具：双稳定器刚性钟摆组合钻具D：双稳定器柔性钟摆组合钻具：双稳定器柔性钟摆组合钻具3.2 钟摆组合降斜技术 53 通过对比可以看出，钻具D(即双稳定器柔
29、性钟摆钻具组合)显示出较强的降斜能力。例如PB=150kN，其P(降斜力)在直井段内较钻具A(光钻铤钟摆钻具组合)高出一倍以上，此外，随着井身曲率K的逐渐减小，其降斜力值衰减较慢。这主要是在两个稳定器间采用柔性较大的5in钻杆，致使M1值得以控制造成的。钻具C(双稳定器刚性钟摆钻具组合)的性能也较A、B为优。同时，因这种钻具刚性较大，故可施加较大钻压，提高机械钻速。以上钻具均在现场获得应用，实际效果与分析比较符合。3.2 钟摆组合降斜技术 54(1)稳定器距钻头距离不可太远，否则易产生新接触点或接触段，致使降斜力减小；(2)要控制钻压，减小地层造斜力，轻压钻进；(3)根据一些油田的经验，在用钟
30、摆钻具纠斜时，不管井眼尺寸多大，钻具怎样组合，应在降斜过程开始吊打20m，指重表一定要准确，否则纠斜效果不好。3.2 钟摆组合降斜技术 55 在常规防斜技术中，除满眼组合和钟摆组合外，还有：塔式钻具方钻铤扁钻铤HCY抗斜器等等，不再作详细介绍。3.3 其它的防斜技术 56 4.正在发展中的防斜打快技术正在发展中的防斜打快技术 4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术4.2 柔性组合防斜打快技术4.3 导向钻具防斜打快技术4.4 反钟摆防斜打快技术4.5 自动垂直钻井系统 57 传统思想 减压吊打，以牺牲机械钻速来换取直井的井身质量，导致井越钻越慢新认识 加大钻压，实现既能打直，又能打快，达到防斜与打
31、快的统一。4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术 58 4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术由一个特制的偏轴接头、钻头和若干由一个特制的偏轴接头、钻头和若干根钻铤与稳定器组成偏轴防斜打快钻根钻铤与稳定器组成偏轴防斜打快钻具组合系统具组合系统8-1/212-1/417-1/2 59 4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术 60-800-740-680-620-5607578100120140160180200220钻头平均侧向力(N)钻压(kN)4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术 61 1997年以来，在江苏、四川、华北、塔里木、青海应用29口井，3个尺寸系列(17-1/2，12-1/4，8-1/2)，高
32、陡构造(=1080)井斜控制质量和机械钻速都有显著提高 平均提高机械钻速50%以上 有些井提高1倍甚至更多显著缩短钻井周期，大幅度降低成本，提高成功率 例：塔里木依南4井，平均机械钻速提高54.5%，缩短43.9天(节约日费219.5万元)4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术 62 江苏油田(2口)：圣科1(17-1/2，12-1/4，8-1/2)韦2-31(8-1/2)，另推广7口 四川油田(1口)：景市1井(12-1/4)川东已推广6口，决定大面积推广 华北油田(2口)：赵60-7井，赵57-11等(8-1/2)青海油田(3口)：乌南6-3井(8-1/2)跃新21井(12-1/4)塔里木(8
33、口)：依南4井、克拉 201井、玛10井、伊深4井等4.1 偏轴(心)组合防斜打快技术 63 4.2 柔性组合防斜打快技术 64 sin2111111LwLMLePPB4.2 柔性组合防斜打快技术 65 井号井号钻具钻具井段井段 (m)纯钻时间纯钻时间(h)平均机械钻速平均机械钻速(mh)最大井斜最大井斜()L32612常规常规797118283.254.332.9L42602柔性柔性800116113.5626.681.7L42611柔性柔性79110679.728.381.3表表10 柔性组合防斜打快技术的应用情况柔性组合防斜打快技术的应用情况4.2 柔性组合防斜打快技术 66 4.3 导
34、向钻具防斜打快技术 67 4.3 导向钻具防斜打快技术 68 4.4 反钟摆防斜打快技术(1)稳定器抵上井壁；(2)挠度向上；(3)钻压使P减小；(4)倾角向下。69 钟摆钟摆BHA反钟摆反钟摆BHA第一稳定器第一稳定器第一跨挠度第一跨挠度钻头倾角钻头倾角钻压增大导致钻压增大导致靠下井壁靠下井壁向下向下At 0(向上，斜增向上，斜增)增斜力增斜力靠上井壁靠上井壁向上向上At 0(向下，降斜向下，降斜)降斜力降斜力表表11 反钟摆技术与常规钟摆的比较反钟摆技术与常规钟摆的比较4.4 反钟摆防斜打快技术 70 4.5 自动垂直钻井系统 71 VDS系统结构示意图系统结构示意图4.5 自动垂直钻井系
35、统 72 73 4.5 自动垂直钻井系统 74 VertiTrak与传统钻井系统性能的比较4.5 自动垂直钻井系统 75 VertiTrak的工作旋转状态演示的工作旋转状态演示三个导向块的运动演示三个导向块的运动演示4.5 自动垂直钻井系统 76 国内的工作还处于理论研究和方案设计阶段4.5 自动垂直钻井系统 77 井斜控制实质上是对钻头侧向力和钻头倾角的综合控制。满眼组合采用“重压快钻”，以满保直；钟摆组合采用“轻压吊打”，以慢纠斜。这些常规的工艺技术在一定范围内是有效的，但在高陡构造以及造斜性强的地层中效果不佳，进尺很慢。这种钻具组合的内在力学性质决定了钻头侧向力难以抵消高陡构造所引发的地
36、层造斜力。它是以低钻压和高成本来达到小井斜，用牺牲机械钻速来换取井身质量。5.几点认识几点认识 78 偏心钻具、偏轴钻具、柔性钻具、反钟摆钻具、导向钻具等防斜技术增强了钻柱的公转效应，可实现快速钻进，达到优质与高效的统一。与常规的防斜技术相比，既可以有效地控制井斜，又可以大幅度地提高机械钻速，往往可以收到较好的防斜效果。但是，对于高陡构造和强造斜地层，这类防斜技术仍有一定的局限性。5.几点认识几点认识 79 自动垂直钻井系统可以从根本上解决高陡构造和强造斜地层的防斜打快问题，是近期防斜打快技术的发展方向。建议加大研究攻关的力度，攻克动态测量、井下执行机构和控制工具等方面的难题，使防斜打快技术能有一个质的提高和飞跃。5.几点认识几点认识80谢谢大家！谢谢大家！
