底部鉆具組合運動狀態(tài)模擬實驗與防斜打直技術(shù)研究及現(xiàn)場應(yīng)用.pdf

1、在高陡構(gòu)造等復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)，國內(nèi)迫切需要成本較低、效率較高的防斜打直技術(shù)。由于目前對BHA渦動狀態(tài)的認識水平有限，導(dǎo)致偏重(心)鉆具、偏軸鉆具、大鉆壓防斜理論等動力學(xué)防斜打直技術(shù)還不成熟。因此，在當(dāng)前形勢下，以底部鉆具組合的運動狀態(tài)研究為突破，開展“底部鉆具組合運動狀態(tài)模擬實驗與防斜打直技術(shù)研究及現(xiàn)場應(yīng)用”是十分必要的。 論文首先模擬研究了不同BHA的運動狀態(tài)，以及井底鉆壓、鉆頭側(cè)向力隨鉆井參數(shù)的變化規(guī)律。還根據(jù)鉆頭與地層相互作用

2、模型，首次提出了井斜趨勢角的概念及計算模型，建立了以井斜趨勢角為指標(biāo)的鉆進趨勢預(yù)測方法。應(yīng)用BHA運動狀態(tài)模擬數(shù)據(jù)，實驗室評價了常用的鐘擺鉆具、偏軸鉆具的防斜效果，為建立BHA運動狀態(tài)及動力學(xué)特性分析模型、BHA動力學(xué)防斜打直機理研究提供了思路。 綜合考慮鉆壓和轉(zhuǎn)速等影響因素，以及軸向運動與橫向運動耦合等，采用“縱橫連續(xù)梁”理論及“達朗伯原理”建立了偏軸鉆具和有偏心鉆頭鉆具的BHA運動狀態(tài)及動力學(xué)特性分析模型，推導(dǎo)了鉆頭處側(cè)向力

3、、鉆頭轉(zhuǎn)角計算公式。應(yīng)用數(shù)值計算方法，系統(tǒng)研究了上述諸因素對BHA運動狀態(tài)及動力學(xué)特性的影響規(guī)律，驗證了前文的模擬實驗成果，為BHA動力學(xué)防斜打直提供了理論依據(jù)。 根據(jù)以上理論依據(jù)，依托中石化“復(fù)雜構(gòu)造帶深井優(yōu)快鉆井技術(shù)研究”項目，先后在勝利油田的富臺油田、單家寺油田和南方海相川東北地區(qū)共進行了6口井4種井眼17次鐘擺鉆具、偏軸鉆具井下試驗。認識到鐘擺、偏軸組合在地層傾角比較小的地區(qū)(富臺油田)具有較好的防斜性能，并能解放鉆壓，