国内大位移井轨迹控制中降低摩阻技术现状及应用分析

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1、第11卷第1期石油工程技术Vol.11,No.12013年3月PETROLEUM%ENGINEERING%&%TECHNOLOGYMar.2013祝靖（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营，257017）大位移井轨迹控制施工中，摩阻扭矩直接影响定向作业的效率和效果。本文对井眼轨迹优化、滑动钻进减摩降扭工具和复合钻进进行了分析，介绍了水力加压器、水力振荡器、可变径稳定器和旋转导向技术在大位移井定向作业中的应用，总结了每项技术的优点和存在的不足，为大位移井轨迹位移的有效延伸提供了一种技术思路。大位移井摩阻水力加压器水力振荡器可变径稳定器旋转导向技

2、术大位移井（ExtendedReachDrilling）在国际而达到减小钻柱与井壁之间摩阻的效果。但是在现上的定义是指钻井垂直井深与水平位移（不包括水场施工过程中，由于地层、钻具等因素，实际轨迹平段）之比为1∶2以上，且航行角大于60°的井；很难完美地与设计轨道相符合。因此，现场比较实在国内的定义为垂直井深2000m以上，垂直井深用的井眼轨迹优化方法是尽可能地降低增斜段的全与水平位移之比为1∶2以上的井称为大位移井[1]角变化率，同时避免出现曲率变化较大的井段，施。目前，大位移井在油气田开发中得到了广泛应用，工中保持一个平稳的曲率变化过程，严禁增斜段与其主

3、要优势体现于：穿透油藏的井段较长，可增加降斜段交替出现，保证井眼轨迹圆滑，最大限度地泄油面积、提高单井产量，而且在开发同等面积的提高位移延伸能力。油气田中，较普通定向井和直井可大量减少陆地和海上钻采平台的数量，降低开发成本。虽然大位移井对油气田开发具有巨大的优势，目前，国内在定向作业过程中，定向段的钻进但是在作业过程中同样也存在诸多困难，制约着大方式还是以滑动钻进为主。滑动钻进的局限性在于位移井技术的发展。其中，一个比较突出的问题就摩阻较大，钻压不能有效地传递到钻头上，并且随是定向作业过程中，在滑动钻进的状态下，钻具管着水平位移的延伸，摩阻会越来越大，甚至

4、造成钻柱与井壁之间接触产生较大的摩阻，制约了轨迹控具“自锁”现象发生。因此，如果能够克服滑动钻制的效果和钻井效率。钻进过程中，钻具摩阻的影进的摩阻问题，将大大提高大位移井井眼轨迹控制响因素包括：钻具组合、井眼形状、钻井液密度、能力和钻井效率。井眼清洁状况、地层因素等。本文将结合现场作业经验，分析大位移井能有效降低摩阻的技术现状，水力加压器是克服井下摩阻的比较先进的工具从而为现场作业人员提供新的技术思路。之一。主要由伸缩接头、一级/二级和三级活塞、缸筒、上接头等部件组成。水力加压器借助高压钻井液作用于活塞上、下端面上的压差来产生压力，目前，通过优选剖面设计的

5、方式尽可能减少大并通过伸缩杆传递给钻头，使活塞和钻头连续不断位移井施工过程中的摩阻的思路有很多，比较典型地向下移动形成机械进尺[7]。的有悬链线型剖面[2][3]水力加压器直接将循环泵所提供的液压能转换、侧位悬链线型剖面、摆线型剖面[4][5]为机械能，改变钻井施工由钻柱自身所受重力产生、抛物线型剖面、侧位抛物线型剖面等[6]钻压的模式，使钻进过程中施加的钻压更加平稳，。这些设计方法主要是通过改善钻柱受力状态从收稿日期：2012-11-22改回日期：2012-12-24作者简介：祝靖（1986—），男，2009年毕业于西安石油大学石油工程专业，助理工程师，

6、现从事定向井技术服务和钻井工艺科研工作。联系电话：15154686066，E-mail：zhujing01212@sina.com，通讯地址：山东省东营市北一路827号钻井工艺研究院钻井所。第11卷第1期祝靖：国内大位移井轨迹控制中降低摩阻技术现状及应用分析·11·减小钻压引起的振动。恒定不变的。因此，可以先通过迭代法和压力平衡水力加压器常与动力钻具配合使用。当水力加法计算动力钻具的压降，然后形成钻头上下推力、压器安置在动力钻具的下方时，可通过计算钻井液加压器内部活塞和工具内壁的摩擦力、加压器下部流经喷嘴时的压降推算出水力加压器提供给钻头的钻具的摩擦力和加

7、压器以下钻具的重量的函数，求推力；当水力加压器串联在动力钻具上部时，钻压出最终的钻压。新8-1H井、义123-平1井和义的计算难度会增加，主要原因是需要考虑钻具组合123-11HF井水力加压器使用情况分析数据见中动力钻具的压力降，而动力钻具的压力降并不是表1。表1水力加压器现场使用分析数据钻进井段井斜角机械钻速纯钻时间利用率井号水力加压器使用情况（m）（°）（m/h）（%）4704～473637～420.8560未使用新8-1H4736～477342～461.0465覫177.8mm水力加压器4281～433978～78.85.0560未使用义123-平1

8、4774～492878～878.3751覫120.6mm水力加压器