Φ311垂直钻井系统原理及应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com2011正天然气技术与经济Vo1．5．No．6第5卷·第6期NaturalGasTechnologyandEconomyDeo．20l1doi：10．3969／j．issn．2095—1132．2011．06．006311垂直钻井系统原理及应用艾才云许树谦穆总结邢鹏云(1．中国石油西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依834000；2．中国石油新疆油田分公司勘探公司，新疆克拉玛依834000)摘要传统的高陡地层钻井防斜纠斜方法无法经济、高效地解决在大倾角、陡构造、断层、地应力异常等地层的防斜打快问题。通过对垂直钻井系统的结构、工作原理及现场应

2、用等情况分析，认为0311垂直钻井系统是一种集机电液一体化的井下智能自动垂直钻井系统。应用结果表明，该系统各项指标均达到设计要求，满足了高陡易斜难钻地层防斜打快的技术要求。关键词自动垂直钻井系统井下闭环控制机电液一体化防斜打快中图分类号：TE242文献标识码：B文章编号：2095—1132(2011)06—0023—03和旋转推靠式两大类。静止推靠式的典型代表主要O引言有Baker—Hughes的Verti—Trak和Smartdrilling的在油气田勘探开发过程中，保持井眼轨迹垂直ZBE2／3／4／5000系列等。其作用原理是在井下工一直是困扰钻井工作者的一个技术难题。由于下

3、部作过程中，转盘带动芯轴，外筒不转动，通过井下钻具组合特性和地层力的影响，钻头总有偏离井眼机电液一体化，驱动柱塞沿井眼高边伸出，从而给轨迹的趋势。理论分析及现场应用结果表明，无论井下工具一个降斜力，保证井眼的自动垂直。旋转是在一维井眼还是在二维井眼，保持上部井眼垂推靠式的典型代表主要有Schlumberger的Power-V垂直，可为后续各项工作提供技术保证。为此，国内直钻井系统[2-31。、该系统在井下工作过程中，通过钻外业内人士进行了大量的理论分析及现场实践，相井液分别作用于3个柱塞块“PAD”，使3个PAD依继提出了以力学分析为基础的优化钻具组合的方次作用于井眼高边方向，从

4、而使得井眼轨迹沿纠斜法，如钟摆钻具组合、满眼钻具组合等，以及偏轴方向钻进。钻具、偏心刚柔性钻具、弯螺杆配合无线随钻控制井斜等技术手段，虽取得了一定效果但都无法经23l1垂直钻井系统结构及工作原理济、高效地解决在大倾角、陡构造、断层、地应力垂直钻井系统的研发涉及钻井工程、机械工异常等地层的防斜打快问题。程、电子工程及控制工程学等多种学科，是集机械垂直钻井系统是一种集井下机、电、液一体化设计与精密加工、信息技术和控制论等现代科技的的井下智能钻井系统u，系统在保证解放钻压，提综合应用。(2j311垂直钻井系统的研发具有多学科交高机械钻速的同时，可保证良好的井身质量，减少叉渗透的特点。(

5、2j311垂直钻井系统共分为8个子系后续钻井作业中的钻具磨损及套管磨损，降低作业统，即测试、机械、电源、井斜随钻测量、井下闭风险成本并易于电测作业，以及保证后续下套管作环控制、液压、井斜检测、数据存储及分析系统。业的顺利进行，同时也为投产提供了技术保证。通过理论分析、室内试验及现场试验证明，8个子系1垂直钻井系统技术现状统的有效配合可实现井下防斜纠斜闭环控制，实现垂直钻井系统按作用原理主要分为静止推靠式了真正意义上的防斜抒陕技术。收稿日期：2011一O5—13修订日期：2011—1l一28作者简介：艾才云(1958一)，教授级高级工程师，从事钻井T程技术研究工作。E—mail：w

6、uzj@cnpc．corn．Cll天然气技术与经济／23学兔兔www.xuetutu.com第5卷艾才云，等：0311垂直钻井系统原理及应用第6期工具外径为(2j304mm；工具内径为为682．10311直钻井系统的结构及性能参数mm；工具长度(含井斜监测系统)为6800mm；上、1)结构下接头扣型为630；最大工作外径为325mm；侧311垂直钻井系统如图1所示。向力为1920．1kN；抗拉为1720kN；抗扭为2)性能参数12000Nm；井底抗震级别为20G；控制精度为0．5。。23481．柔性短节2．发电机3．本体4．测控模块5．电磁阀6．柱塞7．油泵8．中心管图1311垂

7、直钻井系统结构图2．2311垂直钻井系统的工作原理33l1垂直钻井系统在火北2井的应用311垂直钻井系统属于静止推靠式旋转导向钻火北2井位于新疆富蕴县境内，设计井深2900井系统。该系统的工作原理是：在外筒上均匀分布m，钻探目的为查明火14井北断块圈闭二叠系平地有3个120。的液压柱塞(如图2所示)，在钻进过程泉组的含油气性。表层O一1810m为石炭系火成中，系统的测斜模块便将实时监测到的井斜参数传岩，地层坚硬，可钻性差。该井于2011年3月17日递给控制模块，控制模块根据设计要