高陡构造直井防斜打快调研

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1、高陡构造直井防斜、打快调研防斜和控制井斜技术的理论研究很早就为钻井学术界所重视，并列为重要的研究内容。早在50年代，以美国学者Lubinski和Woods等人为代表[1]首先研究了光钻铤在钻压作用下的弯曲问题，探索了弯曲规律，导出了有关计算模式，在防斜问题的理论研究方面作了开创性的工作。在此理论的基础上提出了在钻铤适当部位加一个稳定器来防斜（即钟摆钻具），并编制了一整套实用图表来计算稳定器的安置位置，为以后钟摆钻具防斜技术提供了理论依据。60年代是以Hoch[14]为代表，根据钻柱在井内受到钻压的纵向作用，弯曲后因井壁的限制而受到井壁的反作用

2、力，实际上是下部钻柱看成是纵横联合载荷的梁，以此为依据提出了双稳定器防斜钻具的理论，这是以后满眼钻具发展的基础之一，在Hoch理论指导下，60年代广泛使用了满眼钻具，以后又出现了在钻头上又加了一个近钻头稳定器，即至少有三个稳定器的钻具组合。在“满眼”思想指导下，又出现了“方钻铤”、“螺旋钻铤”防斜，可以说满眼钻具的出现，使钻井的防斜问题取得了很大的进展。1973年美国学者Walker[18]提出了用小势能法求解下部钻具的受力和变形，Amoco公司Millheim，和Warren[19]首先用有限元法求解钻柱下部结构的受力和变形，Shell公司

3、的Fischer和Brad1y使用差分法求解下部钻柱的受力和变形。以上三家研究的共同特点是，所提供的模式都能解出钻头上所受的侧向力和钻柱与井壁的切点上所受的力，计算程序都相当复杂，需要大型计算机，另外，由于力学模型过于简化，计算结果与实际都存有一定差距。Lubinski在1983年曾来华讲学，系统介绍了70年代以来的研究成果，修正了过去研究中的不妥之处，并在过去研究的基础上，仍然用解微分方程的方法进一步求解多稳定器钻具组合的受力和变形，编制了计算机程序。70年代以来，研究中的一个重要特点是把地层造斜的因素考虑进去，并用某个数学模式来表示。Lu

4、binski首先提出了“地层各向异性指数”的概念，石油工业出版社80年出版的《美国钻井手册》[20]中把地层的造斜能力分为21个等级（A、B、…T、U），并列表给出了不同地层倾角、不同井斜角、不同钻具组合和不同地层等级下应该使用的钻压值。我国60年代以前基本是引用外国的理论和方法。进入70年代逐步开展了对防斜理论的研究，首先是[24]西南石油学院唐俊才等人，深入研究了Hoch的防斜理论，指出了公式推导中的错误，并提出了修正公式。[22]70年代未，白家祉教授提出用纵横弯曲连续梁理论解下部钻柱的受力和变形，并提出一种柔性钟摆钻具，这在防斜技术上

5、开辟了一条新路子。白教授在最近几年又分别用有限元法，最小势能法求解下部钻柱的受力和变形，并将求解结果与用纵横弯曲连续理论进行对比，得出了三个方法的结果基本上一致的结论。四[17、23]川钻采工艺研究所杨勋尧在最近几年，对钟摆钻具、满眼钻具都进行了研究，得出了简化的公式和图表，并在川东现场上指导钻井实践，取得了较好的防斜效果。另外，白、杨二人对地层造斜力也进行了一定的研究。1.井斜的原因影响井斜的原因是多方面的，如地质条件，钻具结构，钻进技术措施，操作技术，以及设备安装质量等。归纳起总结，造成井斜的主要原因如下：1)从客观上来说是地质条件，由于

6、所钻地层的倾斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜；2)从技术上来说是底部钻具弯曲，下部钻具的工作状态对井斜的影响很大，当下部钻具受压发生弯曲就会使钻头偏斜导致井斜；3)从主观上来说就是操作是否合理。即使有性能良好的防斜钻具，也会因操作不当而造成井斜。1.1.地质条件地质条件是产生井斜的重要原因。一般影响井斜的地质因素有：地层倾角；层状结构；各向异性；岩性软、硬交替以及断层等。但其中起主要作用的是地层倾角，其他诸因素对井斜的作用都与地层倾角紧密相连。(一)地层倾角对井斜的影响在有些地区观察到以下现象：当地层倾角小于45°时，井眼一般沿上倾方向

7、偏斜；当地层倾角大于60°时，井眼将顺着地层面下滑发生偏斜；而在45°至60°之间是不稳定区，即有时向上倾斜有时向下倾斜，这个不稳定区的范围是随各地区地层条件而不同。高陡构造是地下最复杂的构造类型之一。它是由于受到强烈挤压作用而形成各种复杂的揉皱形态，受古构造运动影响（主要是挤压和压扭应力作用），构造褶皱强烈，构造两翼极不对称，一翼平缓，一翼陡峭。在此构造背景下，其陡带通常具有非常复杂的构造形态，主要特征有：地层倾角大（一般40°～90°），地层厚度异常，层位交错复杂多变，地层常常直立或倒转，并伴生有扭曲和多级断层。(二)层状地层对井斜的影响

8、有些地区井斜问题多发生在如页岩、砂岩等层状地层中，而较少发生在如石灰岩等均质地层中。例如，渤海湾地区沙河街厚页岩及五七油田荆河镇中下部及潜一段等都是成层性很强的薄层