劉川川 付存國(guó)

摘 要： 復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)在油田的應(yīng)用，可以提高機(jī)械鉆速、控制井眼軌跡、減少扭方位次數(shù)，并可大幅降低鉆井成本，從而提高油田開(kāi)發(fā)速度。本文從理論上分析了單彎螺桿控制井斜的主要影響因素，為優(yōu)化這種鉆具組合和施工參數(shù)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 復(fù)合鉆進(jìn)；機(jī)械鉆速；單彎螺桿；井斜；

【中圖分類(lèi)號(hào)】 TE921.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A【文章編號(hào)】 2236-1879（2018）14-0216-02

1單彎螺桿力學(xué)性能分析

單彎螺桿組成的導(dǎo)向鉆具在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，相當(dāng)于鉆具組合在轉(zhuǎn)動(dòng)一周中工具面角處于0°～360°的連續(xù)變化的位置狀態(tài)。從圖1可以看出，當(dāng)裝置角為零時(shí)，鉆具處于增斜狀態(tài)（鉆頭側(cè)向力為正）；當(dāng)裝置角為180時(shí)，導(dǎo)向鉆具組合處于降斜狀態(tài)（鉆頭側(cè)向力為負(fù)）。如果不考慮重力的作用，則在0°～360°的變化范圍內(nèi)，鉆頭側(cè)向力的分布將呈現(xiàn)出等值均布狀態(tài)?；诖?，鉆頭將沿各個(gè)方向均勻切削，導(dǎo)向鉆具應(yīng)表現(xiàn)出穩(wěn)斜的特性。

但實(shí)際上重力將對(duì)鉆具組合的性能產(chǎn)生一定的影響，因?yàn)橹亓Φ姆较蚴冀K向下，所以在0°～360°范圍內(nèi)，下半周鉆頭側(cè)向力將大于上半周的對(duì)應(yīng)值，呈現(xiàn)非等值分布狀態(tài)。因此實(shí)際上鉆出的井段有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)降斜的趨勢(shì)。重力作用造成鉆頭側(cè)向力的不均布，降斜力總體上大于增斜力，使井斜角略有下降。

2 影響因素分析

分析影響單彎螺桿鉆具組合控制井斜的因素，對(duì)改進(jìn)單彎螺桿結(jié)構(gòu)和組合形式，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)的指定，達(dá)到最佳的井斜控制效果具有重要的實(shí)踐意義。概括起來(lái)，影響單彎螺桿鉆具組合控制井斜的因素主要有：穩(wěn)定器安放位置、鉆壓、彎角、肘點(diǎn)位置以及井斜角等。下面就對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析。

2.1穩(wěn)定器安放位置。

穩(wěn)定器安放位置對(duì)單彎螺桿鉆具防斜、降斜能力有很大的影響，合理的穩(wěn)定器安放位置對(duì)井眼軌跡控制起到關(guān)鍵的作用。從圖2可以看到，穩(wěn)定器安放位置越靠上，鉆頭的側(cè)向力越大，螺桿鉆具的降斜能力就越大。

2.2 鉆壓

從圖3中可以看出，隨著鉆壓的增加，鉆頭側(cè)向力的變化較小。也就是說(shuō)，鉆壓對(duì)單彎螺桿控制井斜影響較小。

2.3彎角

從圖4中可以看出，隨著螺桿彎角的增加，鉆頭側(cè)向力變大。圖4表示彎角對(duì)鉆頭側(cè)向力的影響，從圖中的情況來(lái)看，鉆頭側(cè)向力隨彎角幾乎是線(xiàn)性增加的。而且，彎角的增加可以使鉆頭側(cè)向力明顯的增加，這一點(diǎn)和鉆壓的影響是有區(qū)別的。所以，在實(shí)際的鉆井過(guò)程中，要更加有效的控制井斜，可以考慮增大彎角。

2.4 肘點(diǎn)位置

單彎螺桿肘點(diǎn)（彎角處）的位置對(duì)鉆頭側(cè)向力的影響，對(duì)于螺桿結(jié)構(gòu)的改造，有著重要的作用。從圖5中可以看出，肘點(diǎn)位置的變化對(duì)鉆頭側(cè)向力有很大的影響，肘點(diǎn)位置的上移使得鉆頭側(cè)向力減小，螺桿的降斜能力減小。

2.5轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速

從圖6可以看出轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的提高，會(huì)使鉆頭側(cè)向力增加，增加的程度較小。但是，提高轉(zhuǎn)速在實(shí)際的鉆井工程中，是可以更有效的防斜的，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)速的提高，增加了單位進(jìn)尺鉆頭橫向切削井壁的次數(shù)。

2.6 井斜角

圖7表示井斜角對(duì)鉆頭側(cè)向力的影響，從圖中的情況來(lái)看，隨著井斜角的增加，鉆頭側(cè)向力變大。鉆頭側(cè)向力隨井斜角幾乎是呈線(xiàn)性增加的。

鉆頭側(cè)向力隨井斜角的增大而增大，這看上去是很矛盾的，因?yàn)橐龃筱@頭側(cè)向力就必須增大井斜角。而現(xiàn)在研究的目的是控制井斜，減小井斜角。實(shí)際上，單彎螺桿鉆具有很強(qiáng)的糾斜能力，井斜角越大，它控制井斜的能力就越強(qiáng)，即糾斜能力越強(qiáng)。單彎螺桿在直井中不僅有防止井斜的能力，同樣有糾斜的能力，比滿(mǎn)眼鉆具僅控制井斜效果好的多。

3結(jié)論

通過(guò)以上的分析可以看出：穩(wěn)定器安放位置距鉆頭越遠(yuǎn)鉆頭側(cè)向力越大；鉆壓對(duì)鉆頭側(cè)向力影響不明顯，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)鉆頭側(cè)向力的影響也較?。粡澖呛椭恻c(diǎn)位置對(duì)鉆頭側(cè)向力有明顯的影響，適當(dāng)?shù)脑龃髲澖呛拖乱浦恻c(diǎn)位置可以增加鉆頭側(cè)向力；單彎螺桿鉆具組合在井斜角較大時(shí)顯示出較強(qiáng)的糾斜能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 管志川.鉆井工程理論與技術(shù).中國(guó)石油大學(xué)出版社，2000.6.

[2] 白家社，蘇義腦.井斜控制理論與實(shí)踐[M].石油工業(yè)出版社，1990：9-27 44-65 149-170.