钻井-井斜控制
第六章---井斜及其控制
第六章井斜及其控制在钻井工作中不但要求速度快，而且要求质量好。
井身质量的好坏是油气井完井质量的前提和基础，它直接关系到油、气田的勘探和开发工作。
在钻井工作中不但要求速度快，而且要求质量好。
井身质量的好坏是油气井完井质量的前提和基础，它直接关系到油、气田的勘探和开发工作。
如果井眼斜度（井斜）过大，会使井眼偏离设计井位，将打乱油气田开发的布井方案。
对于勘探工作来说，井斜大了，会使井深发生误差，使所得的地质资料不真实。
并由于井底远离设计井位，会错过油气层，造成勘探工作的失误，这对于断块小油田显得格外重要。
井打斜了，给钻井工作本身也增加不少困难，甚至造成严重事故。
在斜井内，钻柱易靠在井壁的一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲，易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故。
一旦我们疏忽大意，井斜过大而超过要求时，就被迫中途填井纠斜，将造成很大浪费，并会推迟完井时间。
井斜大了，会直接影响固井质量。
首先是造成下套管困难，同时套管下入后不易居中，这往往是造成固井窜槽、管外冒油冒气的原因之一。
对采油工作来说，井斜过大会直接影响井下的分层开采、注水工作的正常进行（如下封隔器困难，封隔器密封不好等），对抽油井也常引起油管和抽油杆的磨损和折断，甚至造成严重的井下事故。
所以，井斜过大对油气田的勘探和开发都有很大危害。
如何控制井斜是钻井工作的一个重要课题。
我们要控制井斜，首先必须知道井斜是由哪些因素决定的（详见第七章定向钻井所述）。
一般说来，井斜可由井斜角，方位角，井底位移，井斜变化率等因素来衡量。
所谓井斜，即是一口井偏离了铅直线，如图6-1所示。
（1）井斜角（Ho1e deviation ang1e）井斜角是指井眼轴线的切线与铅直线之间的夹角，一般以“α”表示（图6-1`中的α角为A点的井斜角）。
（2）方位角（Directiona1 ang1e of def1ection）方位角是表示井眼偏斜的方向，它是指井眼轴线的切线在水平面投影的方向与正北方向之间的夹角，一般以“φ”表示。
第五章：井斜及其控制
(2)井斜角(α)： 井斜角( )
指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度( 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度(°)。 井眼方向线： 井眼方向线： 过井眼轴线上某测点作 过井眼轴线上某测点作 轴线上 井眼轴线的切线， 井眼轴线的切线，该切线向 井眼前进方向延伸的部分称 为井眼方向线。 为井眼方向线。 井斜角增量( ∆α )： 井斜角增量( 下测点井斜角与上测点 井斜角之差。 井斜角之差。
1磁铁定向法双罗盘定向法双罗盘测斜仪定向磁铁安装在无磁钻铤上上罗盘处在定向磁铁位置指针标志工具面方位下罗盘远离定向磁铁指针指向正北方位
钻井工程
井斜及其控制
——钻井工程
重庆科技学院石油工程学院制作
第五章 井斜及其控制
本节主要内容： 本节主要内容：
第一节 第二节 井斜及其控制标准 井斜原因
第三节 控制井斜的措施 第四节 虹吸测斜仪
二、衡量井斜的参数
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。 目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
1．轨迹的基本参数
测量方法：非连续测量，间断测量。 测段” 测点” 测量方法：非连续测量，间断测量。“测段”，“测点”。 井深、井斜角和井斜方位角----轨迹的三个基本参数。 轨迹的三个基本参数。 井深、井斜角和井斜方位角 轨迹的三个基本参数 (1)井深（或称为斜深、测深） 井深（或称为斜深、测深） 井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。 井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。 以字母D 表示，单位为米(m) (m)。 以字母Dm表示，单位为米(m)。 井深增量（井段） 下测点井深与上测点井深之差。 井深增量（井段）：下测点井深与上测点井深之差。 表示。 以ΔDm表示。
(a) 井斜曲率对比图 (b)
浅析钻井工程中井斜的原因及控制措施
井斜 是钻 井 工 作 中一 个 较 为 普 遍 的 问题 ， 它直 接影 响着 钻井井 身 质量 和钻 井 度 。钻 井 作业 不但 要 求钻 速 快 ， 而 且要 求 井身质量好 。 井身质量的好坏是油气井完 井 质量 的前 提 和基础 。它直接 关 系到泊 气 田的勘 探 和开发 工作 是否 成功 。 直 井 防斜 技 术 的研 究 已有 ８ ０年 的历 史 ，对 防斜 打 直 起 到 了重要 作用 。然而 ， 传 统 的 防斜 技 术 多采 用 “ 轻压 吊打 ” ， 以牺 牲 钻井 速 度 为 代 价 。近年 来发 展 起来 的偏 心钻 具 、 偏 轴 钻具 、 柔 性 钻 具 等 钻 具组 合 ， 虽 然 有 了 明 显的改进 ， 但是对于高陡构造以及造斜能 力强 的地层 ， 其 井斜 控 制效 果 往往 仍 难 以 保证 。呈 现 这种 局 面不 是偶 然 的 ， 钻 具组 合 的 内在 力 学 性 质 决 定 了 目前 的 防斜 技 术是 有局 限性 的 。 现代 防斜 技术 的核 心是 解决 提高井身质量和钻井速度之 间的矛 盾， 必 须 突破 传 统观 念 的束 缚 。积 极探 索 新 的防斜 技术 ， 实现 优质 与高 效 的统一 。 Ｉ井斜 的危 害 １ ． １对 勘探 开发 的影 响 井 斜 如果 较 大 则 会 对 勘 探 工 作 产 生 较大 的影 响 ， 这就 会 导致 勘探 过 程 中对 井 深产 生误 差 ， 这样 所得 出来 的地 质 资料 也 不 够 真实 的准 确 ， 另外 ， 由 于倾 斜过 大 ， 则 会 导 致井 底远 离设 计 的井 位 ， 这 样 对 于地 下 的 油气 层可 能 出现 偏离 的情况 ， 导致 勘 探 工作 的失 败 。 这 对断块 小油 气 田显得 格 外重要 ； 如果井斜过大 ， 也会打乱油气 田 开 发 的布井 方案 。 １ ． ２ 对钻 井施 工 的影响 如 果 井 斜 过 大 ，恶 化 了 钻柱 工 作 条 件， 钻 柱易 发 生 疲 劳 破 坏 ； 易 造 成 井 壁 坍 塌 及 键 槽 卡钻 等事 故 ； 井斜 过大 ， 造 成 下 套 管 困难 ， 套 管 下 人 后 不 易居 中 ， 会 直 接 影 响 固井质 量 ， 往往 造 成 面井 窜槽 和管 外 冒油 、 冒气 。 １ ． ３对 采 油工 艺的影 响 井 斜 过 大 会 直 接 影 响 分 层 开 采及 分 层 注 水 工作 的正 常 进 行 ，如 下封 隔器 因 难、 封隔器密封不好等； 抽 油 井 常 引起 油 管和抽油扦的磨损和折断 ， 甚至造成严重 的井 下事 故 。 ２ 井斜 的原 因分 析 ２ ． １地质 因素 对井 斜 的影 响。 井斜产生的原 因较多 ， 但其中地质条 件 是 导致井 斜 的 重要 原 因之 一 ， 如层 状 结 构、 地层 倾 角 、 岩性 的软 硬 交 错 及 断 层 等 都会导致井斜的产生 ， 在地质因素对井斜
直井定向井井斜控制
最大特点：柱面展平后，井眼长度和井斜角都保持不变。
优点：
凭着这两张图，即可了解井眼的空间形状,可以反映出井
身参数的真实值，作图容易，利用测斜资料算出每个测点 的坐标位置，即可作图。
H
§3-3 直井钻井技术
三、井斜的危害 1、使井眼偏离设计井位 ，将打 乱油气田开发的布井方案。 2、使井深发生误差，使所得的地 质资料不真实。 3、给钻井工作增加困难，甚至造 成井下复杂事故。 4、使钻柱磨损和折断或造成井壁 坍塌及键槽卡钻等事故。 5、下套管困难，套管居中，影响 固井质量。 6、影响采油及注水工作，常引起 油管和抽油杆的磨损和折断，甚至 造成严重的井下事故。 所以，井斜过大对油气田的勘探 和开发都有很大危害。如何控制井 斜是钻井工作的一个重要课题。
（2）层状地层对井斜的影响
钻头在倾斜的层状地层中钻进时，当钻至每个层面交界处时，此处岩层不能长时 间支持所加的钻压而趋向沿垂直层面发生破碎。在井眼上倾一侧的小斜台很容易 钻掉。相反，在井眼下倾一侧却残留一个小斜台；它就向小变向器作用一样，对 钻头施加一个横向力，把钻头推向上倾的一侧，从而引起井斜。
参数的真实值。
井眼轴线的图示法
二、柱面图表示法：
包括两张图：
一张是水平投影图，相当于俯视图，与投影图表示法相同； 一张是垂直剖面图(横坐标 P，纵坐标D或 H)，与垂直投影
图不同，它不是在某个铅垂平面上的投影。
垂直剖面图的形成：实钻井眼是一条空间曲线，设想经过
这条曲线上的每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线就构成 了一个曲面。
2、钻具原因
钻具导致井斜的主要因素是钻 具的倾斜和弯曲。一是引起钻头 倾斜，在井底形成不对称切削； 二是使钻头受到侧向力的作用， 迫使钻头进行侧向切削。 （1）导致钻具的倾斜和弯曲的 原因： ①由于钻具直径小于井眼直径 钻具和井眼之间有一定的间隙。 ②钻压使下部钻具受压弯曲。 弯曲钻柱将使靠近钻头的钻具弯 曲更大。 ③下入井内的钻具本来就是倾 斜和弯曲的。
定向井井斜与方位控制.
cos 2 cos1 cos sin 1 sin cos sin sin tg sin 1 cos cos1 sin cos sin 2 sin sin sin
sin cos sin 2 sin 2 1 sin 2 tg 2 sin sin(1 1 )
定向井的井斜与方位控制
装置角定义: 井斜铅垂面顺时针
井底平面
旋至造斜工具面所转 过的角度。
高边
工具面 井斜铅垂面
井斜铅垂面与造
斜工具面之间的夹角
低边
。
水平面
定向井的井斜与方位控制
a.直井情况， b.水平井情况
因井斜铅垂面、造斜工 具面均与井底平面垂直、故 可在井底平面上量度。 在井底平面上，造斜工 具装置角等于以井斜铅垂面 与井底平面的交线（高边方 向线）为始边，顺时针转到 造斜工具面与井底平面的交 线所转过的角度。
水平面 井底平面
N
定向井的井斜与方位控制
(1) 装置角对井斜
的影响：
锁住转盘，扭 方位井段是造斜工具 面上的一段园弧。 (保持装置方位角不变 ，斜面法扭方位）
A
井斜铅垂面
B
水平面
定向井的井斜与方位控制
A
井斜铅垂面
B
水平面
定向井的井斜与方位控制
(1) 装置角对井斜的影响：
锁住转盘，扭方位井段是 造斜工具面上的一段园弧。
D
定向井的井斜与方位控制
B、讨论：
＝0──>cos2=cos(1+)-->2= 1+ 增斜 ＝180─>cos2=cos(1－)-->2= 1－ 降斜 A ＝90 ─>cos2=cos1cos-->21（ 小）稳斜
钻井工程井斜产生原因及其控制措施
2019年第7期西部探矿工程*收稿日期：2018-10-30作者简介：张鹏程（1982-），男（汉族），黑龙江安达人，工程师，现从事钻井工艺管理工作。
钻井工程井斜产生原因及其控制措施张鹏程*（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）摘要：为了有效防斜，保证井身质量，进行产生井斜的机理分析，并根据产生原因进行了相应技术措施和装备的改进，为有效防斜提供了必要的技术支持。
关键词：产生原因；控制措施；井斜；钻井工程中图分类号：TE2文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2019)07-0069-02在石油天然气直井钻井施工的过程当中，无论你采用何种技术措施，都会有井斜角的产生，井斜角如果在规定的范围内，并且可以控制，那么危害还不是很大，如果井斜角超过规定的范围，那么将带来非常严重的危害，因此在石油天然气钻井生产中尽力控制好井斜角。
1井斜角产生机理分析经过多年人们对石油天然气钻井的井斜角产生机理的分析，总结起来主要是以下3个方面：一个是地层本身的原因，二就是工程技术方面的原因，三是人员操作上的原因。
1.1地层原因地层原因是导致井斜产生的先天性因素，是不可更改的。
一个是地层存在倾角可以引起井斜角产生，这是因为如果地层在漫长的地质年代沉积中并不是平滑的，而是会出现一定的倾角，这样的倾角如果越大，越容易产生井斜角，有相关研究发现，当地层倾角达到45°的时候，井眼将沿着地层倾角上倾的方向倾斜，如果地层倾角大于60°以后井斜将沿着地层下倾方向倾斜。
二是地层的各向异性。
当地层在沉积过程中如果呈现的是水平沉积的，那么就不容易产生井斜角，如果地层在沉积过程中如果呈现的是垂直沉积的，那么就很容易产生井斜角，而且方位还非常不稳定，当地层沉积过程中如果呈现的是倾斜沉积的，那么这种情况是最容易产生井斜角的。
各种沉积状态如图1所示。
三是地层软硬交错。
地层在沉积过程中不可能都是一样硬的，在不同的层位结合部分往往呈现的是软硬交错，因此当钻头钻遇到这样的软硬交错地层的时候钻头就会往软的地方前进，而逐渐偏离原来的垂直行进轨迹，达到一定的倾斜度后井斜角就自然产生了。
第9章井斜及其控制
第九章井斜及其控制第一节有关井斜的基础知识1．概念：井斜是指实际的井眼轴线偏离设计井眼轴线。
不规则的井眼将引起一系列的钻井问题。
2、井斜的问题（危害）（1）地质勘探方面²地质资料失真（所测岩样厚度＞实际岩样厚度）²勘探失误（2）钻井方面²增加起下钻和钻进的摩擦阻力；²加速钻具的磨损；²在井壁磨出键槽，导致键槽卡钻事故；（粘附卡钻）²增加下套管的困难；²纠斜、原眼侧钻，增加钻井成本。
（3）采油方面²偏离油层，打乱开发部署，影响分层开采，修井难度↑。
3、斜井井眼要素（描述井眼状态的基本参数）（1）井斜角α（Hole Deviation Angle)井眼某点切线与铅垂线的夹角。
（2）方位角φ（directional angle of deflection）井眼水平投影上某点切线与正北方向的夹角。
（3）井底水平位移（闭合距）ST井底在水平面上偏离原井口的距离。
（4）井斜角变化率单位长度内（一般取30或100m）井斜角的变化值。
（5）方位角变化率单位长度内方位角的变化值。
（6）全角变化率（狗腿严重度）（＜5°/30m ） 包括井斜角与方位角改变的全角变化。
全角变化率指单位长度（25～30m ）内全角的变化。
第二节 井斜的原因一、地质条件（因素） （一）影响因素1．地层倾角：＜45°→上倾； ＞60°→下滑 2．层状地层的影响： 小变向器理论 3．地层各向异性：4．岩石软硬交错： （二）地层造斜力的计算二、钻柱弯曲对井斜的影响 ²井径扩大²钻铤直径＜钻头直径→钻铤弯曲→钻头轴线倾斜→²钻压>>钻铤压杆稳定临界值 →钻头倾角↑→井斜↑三、其他原因设备安装不正，钻具已弯曲，加钻压不均匀。
第三节 斜井内钻柱的受力分析 1、造斜力（1）地层倾角等引起F f （可正，可负） （2）钻柱弯曲钻压P 在造斜方向的分力F i效井眼直径软地层硬地层F aF bP P oF iF fW W 2F d总造斜力F s =F i ±F f 2、减斜力钟摆力 (切点Ｔ以下)自重引起F W d =1223、合力F F F F i f d =±-F ＝0，井眼沿原方向钻进，稳斜（平衡井斜角） F ＞0，井眼继续偏斜，直到新的平衡，增斜 F ＜0，井眼减斜，直到新的平衡，降斜 4、影响井斜平衡角的因素 （1）钻压PP ↑→β↑→F i ↑；T 点下移F d ↓ （2）钻铤与井壁的间隙大尺寸钻铤→刚度↑，切点T 上移，F d ↑ →间隙↓，β↓→F i ↓第四节 井斜的防止1、减小测向力，钻铤刚度↑，钻铤直径↑；2、减小钻铤弯曲，钻压适当，钻铤直径↑，加扶正器；3、防止井径扩大，控制泥浆返速→以防冲大井径；4、减小钻头直径与钻铤直径的差值，大直径钻铤，方钻铤；5、刚性满眼法控制井斜技术结构：大直径钻铤＋三个以上直径接近钻头的扶正器； 扶正器：刮刀扶正器，弹黄扶正器 位置：钻头以上1.3m 、7.6m 、19m 左右 原理：（1）间隙↓→大P 下钻铤弯曲↓→β↓→F i ↓（2）至少3个扶正器→钻铤直线性↑特点：直井内起防斜作用，斜井内无增斜和降斜作用 设计要求：间隙、长度、支撑、刚度 扶正器位置确定 （1）综合偏斜角： （2）位置确定第五节 纠斜技术 1、钟摆钻具防斜纠斜结构：大尺寸钻铤＋一个扶正器 原理：加扶正器，T 点上移，F d ↑ 大尺寸钻铤，间隙↓，β↓→F i ↓ 使用范围：已打斜的井缺点：对直井无防斜作用，在易斜地层完全失效F F F i f d +>>2、偏重钻铤 结构：原理：F F F F F F F F l dl d 1221=-=+>3、塔式钻具 结构： 原理：4、造斜工具纠斜5、重钻第二井身6、地面移井位法利用地层自然造斜特性，使井顺利钻进目的层，且不需要复杂的井斜控制。
钻井井斜产生原因及预防措施
钻井井斜产生原因及预防措施受现阶段钻井工艺技术特点决定，在钻井施工中容易出现井斜的超标的现象，导致出现录井卡层故障、平台碰撞等不良现象的出现，给钻井施工安全带来风险隐患。
如果不加以控制，容易诱发重大的安全事故。
课题研究由此出发，深入分析研究钻井过程中井斜产生的原因，并提出预防钻井过程中井斜问题发生的规避方法和策略，旨在为我国钻井工艺的提升提供借鉴。
标签：钻井井斜;原因;对策在钻井作业的实际过程中，受多种因素影响，实际的钻井轨道与设计方案中的预定轨道很难保持一致，必然存在或多或少的误差。
该误差如果超出预定范围，就会导致井斜现象的产生。
对井斜现象从实际施工角度分析，无法完全规避，只能尽量控制井斜范围，确保井斜角度控制在安全范围内。
一、井斜现象产生的危害在钻井施工中，对井眼、地下油层以及井网的布局应保持一致，而在钻井施工中如果发生较大角度的井斜现象，会影响井位布局，对钻井工程的整体质量造成影响。
同时井斜问题会导致地层井网受到一定承兑破坏，其后果影响较为深远，为日后的采油工作也带来诸多安全隐患。
首先，井斜会让测量工作结果失衡，尤其是在井深的测量中，较大幅的井斜现象，会对井深测试结果带来严重影响，最导致基于井深数据的进一步分析数据结果失衡，導致地质判断的可靠度降低，无法对井下情况作出正确预估，对整个油井井位的布置设计造成干扰。
其次，较大角度的井斜现象，会让处于狗腿位置的钻井柱城后更高的曲交变应力，导致机械使用寿命缩短，安全系数降低，引发一些列的后续机械故障。
同时井斜现象会造成井下设备工具下放和取出的障碍，如套管下放阻力增加，导致测井作业效率降低。
二、井斜现象的发生原因对井斜现象发生原因的研究与探寻，是制定降低井斜现象发生概率的关键问题。
钻井过程中，受到施工工艺、施工环境、施工设备等多种原因影响会导致井斜现象的发生。
但归其根本是因为钻井施工中，受分层地质结构决定，钻头承受压力存在波动，最终导致井斜现象的发生。
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二、井斜的危害
开发：
•打乱布井影响开发方案； •下封隔器、及其座封困难； •影响分层开采、注水开采等作业； •加剧抽油杆与油管间磨损； •下电潜泵困难。
概述
二、井斜的危害
钻井工程：
键槽卡钻、起下钻遇阻、
井壁坍塌；
钻柱磨损套管； 钻柱疲劳破坏
钻杆接头产生热龟裂损坏；
下套管困难、套管不居中、 影响固井（顶替）质量
造斜力:
F1 P sin Ff
T
降斜力：
Fd
1 W sin
2
Fi
Ff
W2
F1 B Fd
P
F W
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
② 钻头上受的力：
ห้องสมุดไป่ตู้
在井眼方向：
钻压分量：P·cosβ, 由钻柱重量产生
在垂直于井眼方向：
造斜力：F1= 钻压分量＋地层造斜力
=Fi+Ff=Psinβ+Ff
钟摆力：
Fi
Fd=F/2
概述
N
OO
三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面
概述
三、井斜的度量指标
井斜角
定井眼义轴：井井线底斜的水变切平 化线位 率与移铅垂直线
N 之间的方夹位角角
方位变化率
OO
井斜平面
方位平面
概述
B
三、井斜的度量指标
井斜角
稳定器位置的正确安放是钟摆钻具技术的关键：
T
过 低：纠斜力偏小，效果差。 过 高：稳定器以下可能形成新的切点、
使钟摆钻具失效。
理想位置：在保证稳定器以下钻柱不与井
壁接触条件下尽可能高。
影响因素：钻铤尺寸、钻压、井眼斜度 计算方法：图表法。P.103图6-13，6-14
F1
B Fd
第二节 钟摆钻具控制井斜技术
定义方：位变化率
井眼井轴线斜的平切面线在水平面投影 的方方向与位正平北面方向之间的夹角。
概述
B
A
N OO
三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率
定义井：斜平面
单位方长度位内平方面位角的变化值, /L
概述
B
A
N OO
三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面
定义方：位O平AB面平面
概述
B
A
N OO
三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面
定义：水平平面
第一节 井斜的原因
井斜原因：
1. 地质因素 2. 下部钻具组合及其
工作状态 3. 钻头类型 4. 操作因素
1. 地质因素
1.1 层状地层 1.2 地层各向异性 1.3 岩性交替变化 1.4 断层 1.5 地应力 1.6 裂缝发育带
Fa Fb
1. 地质因素
1.4 断层
破碎带疏松不稳定，钻头受力不均、工作不稳造 成井斜。
1.5 地应力 1.6 裂缝发育带
以上因素是影响井斜的客观因素，是不可避免 的。除了这类因素外，钻井过程中主观的操作因素 也是造成井斜的主要原因，而这因素一般可规为钻 柱弯曲这一原因。
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
A
井底水平位移
定义： 井斜变化率
N 井底在水方平位面角上偏离原井口的
大小OB 方位变化率
OO
井斜平面
方位平面
概述
B
A
N OO
三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率
定义方：位角
单位方长位度变内化井率斜角的变化 值, 井斜 平/L面
方位平面
概述
B
A
N OO
三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角
度与间隙有关。 刚度： 刚度大，不易弯。
第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术
三、满眼钻具的设计和计算
1. 设计内容 选择钻铤，确定稳定器的安放位置。后者是关键。
第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术
2、设计要求
（1）小间隙(满眼)，254mm->.79mm,254-381->1.58mm,>381->2.38 （2）大刚度(刚性)，通过增大尺寸获得。 （3）足够的支撑（针对不同地层造用不同的扶正条、长度和稳定器类型），
Ff
F1 B Fd
第二节 钟摆钻具控制井斜技术
1、钟摆钻具的工作原理
利用提高钻铤钟摆力的
T
方法增大钻头上的降斜力。
增加降斜力的途径：
增大钻柱(切点以下)刚度
增大切点高度增加钻铤重量
F1
增大切点高度的方法：
在比切点略高处安装一个稳定器
B Fd
第二节 钟摆钻具控制井斜技术
二、钟摆钻具稳定器安放位置计算
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
一次弯曲，二次弯曲
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
C. 防止方法：
什么条件钻头的倾角有成为最小的可能？ 如何避免钻柱弯曲？ 钻柱已发生弯曲时，如何尽量减小坏的影响？
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
④ 问题的分析与推导
基本依据：弯曲微分方程
d 3 y x dy C 0
L 2.04m P L qm 2.04mqm m 3 EJz
qm
1.02 r
m
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
B. 弯曲情况：
弯曲钻柱是什么形状？
一次弯曲，二次弯曲切点和最大疲劳应力的 位置各在何处？P.99式6-5 在什么条件下弯曲钻柱中的应力会过载？
弯曲钻柱与井壁相互作用力有多大？
地层横向力使稳定器顶住井壁而能 承受了部分造斜力。
短钻铤的弹性弯曲在钻头上产生抗 斜力
关键：保证钻铤不发生弯曲，从而防 止和减小了钻头出现的偏斜
第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术
1）在垂直井眼内
作用：保持井眼沿垂直方向钻进 原理：稳定的居中钻柱减少钻柱
弯曲； 近钻头稳定器限制钻头
横向位移和钻头偏转。
防止填埋入地层，增加稳定器数量和长度。 （4）适当的钻具长度：18－27m （5）近钻头稳定器： （6）短钻铤：
第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术
3、稳定器位置计算
基本原则：
近钻头稳定器：直接装在钻头上 上稳定器：一般距中稳定器一根钻铤 中稳定器：最优位置计算(两种观点)
（1）使钻头转角最小 （2）使钻头纠钭力最大
重点：刚性满眼钻具控制井斜的工作原理及设计原则
P 基本原理：
钻柱弯曲
钻头与井眼轴线有一倾角
井斜
问题：
下部钻柱何时引起井斜，必须分析：
弯曲条件，弯曲情况，防止弯曲的方法
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
P
2.1 垂直井内下部钻柱弯曲对井斜的影响：
① 现象：
钻压为零或在合适的小钻压下： 钻柱是直的
钻压增至钻压临界值：
钻柱发生弯曲。
弯曲钻柱与井壁的接触点称为切点，
造成井斜的原因是由于钻头受到一附 加的造斜力的作用，因此分析钻头上的受力
情况可帮助我们了解影响井斜的主要因素。
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
① 斜直井内钻柱的受力
分析
T
基本假定：（略） 钻柱受力图：
重力W(分解为F与W2), 钻头处侧向力Fb
Fi Ff
F
F
W2 W
Fd P
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
当：
F1＝Fd时， 平衡
F1>Fd时，
井斜角增大
F1<Fd时，
井斜角减小--->达到新的平衡。
Ff
W2
F1 B Fd
P
T
F W
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
③ 分析：
井斜平衡角主要取决于三个因素：
钻压、钻铤尺寸和井眼尺寸。
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
讨论: –钻压愈大，钻具的造斜力愈愈大大;
y
dx3 dx
C F2 qmm
x
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
⑤ 研究的结论： 钻压低于弯曲临界钻压可钻出直井（不幸
的是该钻压太低），如现场采用的吊打措施。 增大钻柱外径、增大钻柱刚度EI可减小钻
头倾角，有利于防斜。
2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响
2.2 斜井内下部钻柱弯曲对井斜的影响
实际钻井实践中，垂直井几乎不存在，一 口井或多或少都有一些偏斜，分析斜井内钻柱 力学对井斜的影响具有普遍意义。
1. 地质因素
有效井径
1.1 层状地层
小斜台
机理：重压崩掉遗留小台阶 直至井眼与斜面垂直为止
。 (小造斜器理论)
方向：<45，上倾；>60，下倾
影响：倾角越大、成层性越强、 钻压越大，则井斜越大。
1. 地质因素
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1.2 地层各向异性 机理：钻头将沿岩石可钻性最好
的方向钻进。
钻进往往沿着强度最低，可钻性最好的方 向进行。但预定的钻进方向往往和可钻性最好 的方向不重合，故井眼发生偏斜。一般说来由 于成层状况、胶结、层理等造成垂直于层面的 方向强度低、可钻性好。
第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术
2）在增斜井眼内
作用：减缓增斜速度 原理：
钻头稳定器限制钻头 横向位移和偏转；钻 头横向位移使短钻铤
产生弯矩抗拒弯曲。
M
第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术
3）在降斜井眼内
作用：限制降斜速度 原理：
钻头稳定器限制钻头横向 位移和偏转；短钻铤的弹
性恢复力使降斜减缓。
三、钟摆钻具的适用条件 不易井斜地区 用于纠斜