6.3 井斜控制技术在线视频

这一讲

我们讲

井斜控制技术

我们在打井过程中

所谓井斜控制

是一个直井

我们尽可能把它

打的更直

但是在钻井过程中

谁也没有

这个能力和技术

把一个直井

打的像设计一样的直

所以说

在实钻过程中

一口直井

它往往会打斜的

不像我定向井是有意识的把它打斜

按照我的预定的

井斜方位角打

但是直井

我就要尽可能把它直

但是我在了解

这个

钻井过程中

打直井过程中

我想把这个井打的更直

我们首先第一步就要了解

这个井为什么会斜

为什么打不直

所以第一步我们看看

井斜的原因

井斜的原因是两大原因

一个是地质的因素

一个是下部钻具组合的弯曲

我们看看地质因素就是

层状地层

就是我们刚才这个图

地层

我们地层是一层一层的

大家

比如说

到峨眉山

或者是到其他的地方去看

河边的那个地层

你们看是一层一层的

就是所谓的层状地层

这个层状地层

有一个非常主要的衡量参数

就是他与水平面之间的夹角

我们叫地层倾角

这个地层倾角越大

井越容易打斜

这是说什么原因会斜

接下来大家

接下来会进一步跟大家讲

然后第二个原因

就是

地层的岩性的

软硬的交替

因为在地层中

在井下地层中

地层的硬度是不一样的

比如说砂岩

泥岩的硬度就比较软

比如说花岗岩啊

石灰岩的硬度会比较大

所以地层的软硬交替过程中

这个界面上

也会导致

引起井斜的因素

然后断层你们知道的

学过石油地质的时候

知道断层

在断层的地方

也容易井斜

这是这个

然后就是

地质因素的三个因素

我们看看下部钻井组合弯曲

主要的是

钻头的侧向力

和钻头转角

在右边这个图中

我们可以看看

当钻柱的钻压不太大

钻柱的轴向力不太大的时候

钻柱几乎是没有什么变形的

当我们钻压一加大

钻压或者钻压一加上去以后

钻柱靠近钻头的

一个钻柱就发生了变形

这个在变形的作用之下

钻头就有形成一个

在钻头处

有一个钻头侧向力

另外一个在钻头处

钻头要发生偏转

钻头有个钻头转角

这个α

这个α我画的比较大

一般它不会大过1度的

只不过是为了让大家理解

这个图标的比较大而已

这是井斜的

两个最主要的原因

我们看看井斜的原因的话

井斜什么现象

一般地层倾角小于45度的时候

是上倾

所谓上倾就是

沿着地层的法线方向

层面的法线方向

是钻井的

然后如果地层的倾角大于60度

是下倾

所谓下倾是

沿着地层层面往下滑的

然后地层倾角在80度到90度之间

这个地层倾角非常大

它肯定会沿着这个层面下滑的

然后地层倾角在45度到60度之间

它就不确定

有可能是上倾

有可能下倾

为了解释这个井斜的原因

这个现象

大概有学者提了三套理论

一个地层的软硬交替

一个是角斜向理论

一个是地层的各向异性

我们首先说第一个原因

地层岩性的软硬交替

在这个地层中

在这个图中

上面是软地层

下面是硬地层

然后由软地层到硬地层

钻井过程中

硬地层对钻头有支撑作用

然后软地层刺入的比较快

然后就会在这个地方

形成一个立柱

力矩

这个所谓的偏转力矩

就导致了井斜

第二个

就是有的同学说

这是从软地层到硬地层

但是硬地层到软地层

不是相反的吗

那不一样的

硬地层和软地层一样是上倾

只不过说

它会在这钻井地层

硬地层和软地层之间

产生一个所谓小台阶

这个小台阶

也把钻头

推向了上倾的方向

它这个解释就不能解释

这个理论就不解释

为什么在高陡构造中

它会下倾

我们看看小斜向器理论

就是说在层状地层中

每打一个层

这个地方就有一个小斜向器

每打一层

在这个层和层交界的地方

就有一个小的斜台

小的斜的台阶

正是由于这些小的斜台阶存在

使得井眼轨迹

就是井是越来越斜的

然后还有

地层的各向异性

通常情况之下

你看看我们这个三个图

第一个图是

这个钻头沿着垂直方向钻井

第二个垂直于层面方向钻井

第二个图

是钻头平行于层面方向钻井

第三图就是

我的钻头的钻井方向

与这个地层有一定的夹角

在通常情况之下

钻头会随着

垂直于层面方向钻井

也就是说

垂直于层面方向上的

钻井速度

是大于平行于层面方向的

钻井速度

假如说一个钻头

在钻进一个倾斜的地层的时候

它会逐渐的偏向于

垂直于这个层面方向钻井的

这井就一步一步的斜过去了

然后第二个

主要的工程上的原因

就是我们下部钻具组合的弯曲

这个下部钻具组合的弯曲以后

使得在钻头上产生侧向力

和钻头转角

有了这个钻头侧向力

和钻头转角以后

这个井就越打越斜了

了解了井斜的这个

井斜的这个原因以后

因为地质上的原因

我只能认识到

我没有办法去处理

但是

比如下部钻组合的弯曲

是工程上

是工艺上我可以去处理的

我们可以想一些措施

去减少钻头的侧向力

或者钻头转角的

所以这个地方需要我们解决的问题

是如何避免钻柱的弯曲

因为钻柱弯曲越大

钻头的侧向力是越大的

钻头倾角是越大的

了解钻柱的弯曲

我们就要去了解

下部钻柱组合的受力和变形

然后根据这个理论分析的结果

提出防止井斜的措施

所以这个地方

通常在现场上

有两种常用的下部钻具组合

去控制钻深

大家都知道

我们控制井斜

无论是定向井

还是防斜打直

都是通过下部钻具组合

钻井参数器控制

井斜的

所以在防切打直中

有两个比较有效的

钻具组合

一个是钟摆钻具组合

一个是刚性满眼钻具组合

我们了解从它的结构

原理

到钻具参数的使用

到三个方面分别介绍

钟摆钻具组合

和刚性满眼钻具组合

它的防斜的一些原理

和措施

首先我们来看看

钟摆钻具组合

首先就是看看它的结构

这个图就代表了

单钟摆和双钟摆

钟摆钻具组合就是

在钻头之上有

一个比较长的钻铤

然后通常是

两到三根钻铤

在这两到三根钻铤之上

接一个扶正器

这个上面的单钟摆

下面的双钟摆

是钻头

接一个长钻铤

再接一个扶正器

再接一个标准长度的

9米左右的钻铤

再接一个扶正器

上面再接钻铤

从这个图上你们可以看出

就是第一个扶正器

和钻头之间的

钻铤比较长

所以我们

就像一个钟摆一样

我们称之为钟摆钻具组合

我们看

钟摆钻具组合的降斜的原理

钻头之所以能够打斜

它主要是两个原因

钻头的侧向力

一个是增斜力

比如说钻头的

钻压的分量加

地层的造斜力

这个力是

导致地层增斜的

然后

降斜力就是所谓的钟摆力

就是使得

井斜角不断减小的

如果增斜力大于钟摆力

有了增斜

增斜力小于钟摆力

就是钟摆力大于增斜力

就会降斜

当两个相等的话

它就既不增斜

也不降斜

会打出一个稳斜的井眼

所以通过这个原理

我们看看

如果要增加这个钻具组合

钟摆钻具组合的

降斜的能力

就要增加这个

钻头对于井眼一边的这个

作用力

就是所谓的钟摆力

我们看看

如果要增加这个钟摆力

有什么措施

但是首先要了解

影响钟摆钻具降斜效果的因素

一个因素就是钻压

钻压越大

增斜力越大

越容易倾斜

第二个是地层倾角

地层倾角越大增斜力越大

也是越容易斜的

第三个因素是钻铤的尺寸

钻铤尺寸越大

钟摆力越大

有利于纠斜

在钟摆钻井过程中

我们要注意

使用的过程中

要注意以下几点

第一个是

钻压对钟摆钻具降斜效果

影响较大

需要小钻压的吊打

但是小钻压的吊打会影响机械钻速

这个就是一个两难的问题

第二个

要避免钻头与稳定器之间

钻铤形成新的切点

如果有新的切点形成以后

会降低钟摆力

第三个就是要增加

下部钻具组合的刚度

就是说

增加下部钻具组合

钻铤的尺寸

钻铤尺寸越大

钻铤的重量越大

钟摆力是越大的

只不过还要强调一点

就是

钟摆钻具

只能纠斜

不能防斜

这是要了解的

然后我们下面就介绍

刚性满眼钻具组合

刚性满眼钻具组合的

首先第一个

我们还是要

看看它的结构

跟钟摆钻具不一样的是

刚性满眼钻具组合

它有一个静钻头扶正器

在静钻头扶正器和

其上的扶正器之间

有一根3到6米的

短钻铤

也可以用双扶的

上面这个图是

双稳定器的刚性满眼钻具组合

下面一个图

是三稳定器的刚性满眼钻具组合

他们之间的区别

下面稳定器用的越多

它的稳斜效果是越好的

但是稳定器越多容易

导致卡钻

有卡钻的风险

所以通常情况下

我们用的最多的

还是双稳定器的

刚性满眼钻具组合

这是刚性满眼钻具组合的结构

然后我们看看它的原理

这个正是由于

刚性满眼钻具组合

这种特殊的结构

导致了钻头的侧向力

和钻头转角很小

我们看

这个是

最前面钻头侧向力

然后三个扶正器的地方

有相应的约束力

通过这种

通过受力变形分析我们发现

刚性满眼钻具组合

它的钻头侧向力

和钻头转角

是非常小的

所以即使

井斜角

地层倾角比较大的时候

它也会钻出一个稳斜的井眼

我们看看影响

刚性满眼钻具组合的一些因素

一个是

下部钻具组合结构

包括稳定器的安装位置

就是说你稳定器

肯定有一个静钻的稳定器

第一个第二个扶正器之间

稳定器之间

钻铤不能太长

第二个和第三个扶正器之间的

通常情况之下

就是一根钻铤的长度

然后就是安放位置

然后第二个

就是钻铤的刚度

因为既然是刚性满眼钻具组合

希望在可能的情况之下

尽量用大一点的钻铤

增加下部钻具组合的刚度

然后它的钻头侧向力

或钻头转角

会比较小

还有稳定器的间隙

因为既然我们

这个名字就叫

刚性满眼钻具组合

就是说

扶正器的间隙是非常小的

正因为扶正器的间隙比较小

我们才称为满眼

只有刚性比较大

扶正器间隙比较小

才能够保证钻头侧向力

和钻头转角比较小

在钻头侧向力

和钻头转角都比较小的情况下

钻出的井眼

才是一个稳斜的一个井眼

它就可以防斜

我们再看看

刚性满眼钻具组合的使用

一个可以使用非常高的钻压

而不至于产生较大的钻头侧向力

和钻头转角

有利于

防斜的同时

提高机械钻速

这就是我们采用

刚性满眼钻具组合的一个优点

第二个

加大钻铤的尺寸

增加下部钻具组合的刚度

第三个

尽量避免井眼的扩大

而且刚性满眼钻具组合

是适合于防斜的