钻井扶正器钻具组合
下部钻具组合
5．2下部钻具组合下部钻具组合是指用于施加钻压的那部分钻柱的结构组成。
一般是由钻铤和扶正器组成。
通过调节扶正器的按放位置、距离和扶正器的数量，下部钻具组合可以是增斜组合、降斜组合及稳斜组合三种。
但是无论哪一种组合，其实质是施加钻压后，钻柱发生弯曲变形，在钻头上产生侧向力，由于侧向力的作用，使钻头合力方向不再与井眼轴线重合，造成井斜。
为了防止井斜，应当使钻柱组合在施加钻压后，产生的钻头侧向力为零，使钻头合力与井眼轴线重合。
5．3钻井参数组合钻井参数主要是钻压和转速。
在一定的钻柱组合时，通过调节钻压和转速，可改变钻头侧向力的大小和方向，从而改变井斜的大小和方向。
5．4钻头结构引起井斜牙轮钻头的移轴、复锥和超顶，都要引起钻头轴线偏离井眼中心线，产生侧向切削。
6井斜控制原理及方法控制井斜实质就是控制钻头造斜力，使其为降斜力。
要达到这个目的，地层造斜力是不可改变的，唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数，通过改变下部组合和调节钻井参数可使钻头侧向力为降斜力，抵抗地层造斜力的作用强度，使井斜控制在一定范围内。
目前使用的钟摆钻具、塔式钻具、偏心钻铤等是以增大降斜力为目的的钻柱。
他们可以起在直井中防斜，在斜井中纠斜的作用。
刚性满眼钻柱、方钻铤、螺旋钻铤等是以强大的刚度反抗地层造斜的作用。
在直井中防斜，在斜井中稳斜，井斜了不能使用刚性满眼钻柱。
但是通过调节扶正器安放间距和钻井参数，刚性满眼钻柱也可以是增斜或降斜钻柱。
6．1、钟摆钻具这种钻具是在钻头的上方一定距离处，一般是18—27米左右按装一个扶正器。
当其发生井斜时，扶正起靠下井壁上，扶正器下面的钻柱重量在钻头上产生一个指向下井壁的力，这个力就是钟摆力，是降斜力，使井斜减少。
钟摆钻具使用关键是扶正器的安放距离，太大在扶正器下面产生新切点，钟摆失效；太小钟摆力也小，效果也不好。
另外，钻压不能太大，过大的钻压使钟摆失效。
是一种既能防斜又能纠斜的钻具。
在现场得到广泛使用。
四合一钻具使用情况统计
近期四合一钻具使用情况通Φ报钻具组合：Φ222钻头+Φ172X１°单弯螺杆＋3～6米短钻铤＋Φ208-213mm扶正器＋165NDC一根＋Φ165DCX15根＋Φ127mmDP １、30653队学58-1井短钻铤长度 3.5米，外径165mm，入井前单弯扶正器外径：211mm，后缀扶正器外径：210mm。
该钻具二开入井，在880米开始定向造斜，至1128米井斜到15度，方位打至221.5米，复合钻进至1621米，起钻换微降。
洛河层定向较快，调整较容易，洛河层定向较快，调整较容易，方位较稳；安定组和直罗组井斜基本稳住。
方位基本稳住。
2、30653队学58-3井短钻铤长度 3.5米，外径165mm，入井前单弯扶正器外径：209.5mm，后缀扶正器外径：209.5mm。
该钻具二开入井，井斜未超过2度，在900米开始定向造斜，至1262米井斜8.9度，方位打至40.6度，复合钻进至2070米。
起钻倒换微降钻具。
洛河层定向较快，调整较容易。
洛河层定向较快，调整较容易。
安定组增斜率为：0.62度/100米，方位基本稳住，直罗组增斜率为：1.5度/100米，方位基本稳住，延安微降斜，降斜率为100米0.52度。
方位变化率1.1度/100米：延长基本稳住，因为延长降斜率没有预计高，起钻下降斜钻具。
3、30653队学59-2井短钻铤长度３.5米，外径164.5mm，入井前单弯扶正器外径：209.5mm，后缀扶正器外径：213mm。
该钻具二开入井，在829米开始定向造斜，井斜打至10.6度，方位打至277.4米，后复合至1941米。
井斜跟不上起钻，换增斜钻具洛河层微增，安定基本稳住，进直罗开始微降斜（0.5度/100米），延安降斜率为1.5度/100米，单弯螺杆扶正器外径过小，而后缀扶正器外径过大，是下部微降斜的主要原因。
4、30637A队学57-3井短钻铤长度 3.5米，外径165mm，入井前单弯扶正器外径：212mm，后缀扶正器外径：209mm。
三扶“四合一”钻具的优化
三扶“四合一”钻具的优化摘要：在陇东部分区块上部洛河地层增斜能力较强，延安中上部及长2以下地层降斜较快，增大了轨迹控制难度。
致使四合一钻具在实际的使用中轨迹控制表现为洛河大增、下部地层增降斜规律不稳定，导致下部大幅度滑动，低效施工，严重影响钻井速度及一趟钻的实现，进而试验推广三扶四合一钻具组合。
关键词：轨迹控制三扶四合一PDC钻头泥浆性能一、三扶“四合一”钻具组合1.四合一钻具的原理四合一钻具本身为双扶稳斜钻具，目前使用的四合一钻具组合为：PDC钻头+单弯螺杆+短钻铤+稳定器+钻铤+钻杆，其依靠单弯螺杆的滑动能力实现定向增斜，在洛河地层复合钻进微增斜，进入安定、直罗稳斜，延安及下部地层稳、微降斜。
通过调节短钻铤的长度，选择合适的钻具结构、造斜点、初始井斜角及钻进过程中的及时微调，达到实现二开一趟钻的目的。
四合一钻具的精髓在于钻具结构本身要体现“稳-微降斜”的特性，其目的是为了提高下部轨迹的可预见性，减少下部井段的调整，提高钻井的效率。
2.三扶四合一的理论依据四合一钻具组合本身相当双扶稳斜钻具组合，三扶四合一钻具相当于三扶稳斜钻具结构。
理论上三扶四合一稳斜钻具较四合一钻具下部刚性更强，钻具更居中，其稳斜、稳方位的能力较四合一钻具更强。
二、三扶四合一钻具组合的选择1.三扶四合一钻具的选择考虑到四合一钻具中单弯螺杆的长度及长井段稳斜的难度，借鉴常规三扶稳斜钻具组合②，优选三扶四合一钻具组合为：Φ222mmPDC+7LZ172mm*1.25°+Φ165SDC*1.5-3m+Φ212-213mmSTAB+Φ165无磁+Φ210-212mmSTAB+Φ165DC9～11根+……单弯螺杆扶正器外径>212mm。
螺杆扶正器的外径偏小会影响到三扶四合一钻具组合稳斜、稳方位的能力。
中稳定器外径要大于上稳定器。
三、施工要点及保障技术措施1.优化钻井设计三扶四合一钻具的设计思路与四合一基本一致，在防碰许可的情况下，尽量提高造斜点，一般放在二开后30~100m，最大井斜尽量控制在15度以下，大位移井通过提高初始井斜角，最大井斜控制在20度左右。
四合一钻具钻井技术
长庆油田定向井二开“一趟钻”钻井技术--长庆石油勘探局四合一钻井技术主要依靠转盘与井下动力钻具的复合运动,驱动钻头共同破岩,提高破岩效率,应用预弯曲井下动力钻具,增加了对钻头的导向能力控制,通过对复合运动情况下钻柱准动力学、动力学原理分析,使钻头产生的侧向力克服地层造斜力,从而推动钻头沿设计轨迹的方向运动,实现直井段防斜打快,斜井段轨迹控制。
配合高效PDC钻头与MWD等工具,可简化施工工序、实现一套钻具组合就能完成定向、增斜、稳斜、降斜钻井施工工序,从而缩短钻井周期、提高机械钻速,节约钻井成本。
四合一钻井技术主要的钻具组合为PDC钻头+螺杆钻具+定向接头+短钻铤+扶正器+钻铤+钻杆。
一、基本情况长庆石油勘探局采用“四合一”钻具,在油井定向井施工实现了二开“一趟钻”完钻，“四合一”钻具是复合钻井技术的继承和发展,是四种工具、四种性能的集成。
具备了塔式钟摆的防斜性能、多稳定器结构稳斜稳方位能力、复合钻井的滑动可调性、PDC 钻头的快速钻进等综合优势，使定向井的二开直井段-造斜段-增斜段-稳斜段钻井实现“一趟钻”完钻，成为钻井提速的有效钻具组合。
2006年在姬塬区块试验应用后，刷新了长庆钻井历史上11项指标，钻机月速度提高23.95 %，一趟钻比例达到19.31 %。
2007年在油田各区块推广应用，再次刷新了长庆钻井历史上6项指标，截止6月26日油井开钻745口，完井691口钻井进尺145.7万米，二开“一趟钻”完钻185口，完钻比例达到27.24 %，钻机月速度提高27.45 %，机械钻速提高19.7 %，钻井周期下降12.39%。
二、“四合一”钻具结构形成的背景及技术思路(一) “四合一”钻具是提速的需要1、市场占有率低长庆钻井的内部市场占有率仅为50%，与长庆油田的大发展不相适应，靠增加设备，需要大量的投资，在设备有限的情况下，只有提高钻井速度，才能提高市场占有率，才能促进长庆油田的快速有效协调发展。
石油钻井钻具组合类型及选用
钻具组合一、钻柱组合1、钻具组合(钻具配合)：指组成一口井钻柱的各钻井工具的选择和连接。
2、下部钻具组合：指最下部一段钻柱的组成。
3、钻柱：是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。
由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、扶正器等钻具所组成。
4、倒换钻具：下钻时，改变部分立根原先的下入顺序，以改变钻具的受力情况。
5、井下三器：指扶正器、减振器和震击器。
6、钻柱中和点：钻柱的总重量减去给钻头加压所用的那部分钻柱的重量，而形成一个即不受拉又不受压的位置，就叫钻柱的中和点。
二、主要钻具组合类型钻柱是联通地面与井下的枢纽。
不同的钻柱结构及在井下的受力状态，决定了钻头所受钻压的大小和方向。
如定向钻进或井斜较大时，钻头所受实际钻压比钻压表显示的数据要小，若钻柱组合中带有扶正器，实际钻压更小。
同时，由于扶正器与井壁的磨擦作用，使得钻头工作平稳性增强，有利于钻头的使用。
①(刚性)满眼钻具：由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。
用于防斜稳斜。
②塔式钻具：由直径不同的几种钻铤组成的上小下大的下部钻具组合。
用于防止井斜。
③钟摆钻具：在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。
运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。
用于防斜和纠斜。
三、增、降、稳斜钻具组合1、降斜组合:类型L1 L2 强降斜组合9-27 /弱降斜组合0.8 18-272、增斜组合：类型L1 L2 L3 强增斜组合 1.0-1.8 / /中增斜组合 1.0-1.8 18-27 /弱增斜组合 1.0-1.8 9-18 93、稳斜组合:类型L1 L2 L3 L4 L5强稳斜组合0.8-1.2 4.5-6.0 9 9 9中稳斜组合 1.0-1.8 3-6 9-18 9-27 /弱稳斜组合 1.0-1.8 4.5 9 / /稳定器在钻具组合中的安放位置不同，钻具组合所表现的性质就不同，一般地将，近钻头稳定器离钻头越近，钻头的增斜力就越大，反之钻头的增斜力则越小。
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用作者：杨勇来源：《山东工业技术》2016年第09期摘要：随着科技的不断进步与发展，我队的钻井技术也在不断发展着。
定向钻进技术已然成为我们钻井技术中经常使用并且较为成熟的钻井技艺。
在现代的油田开采钻井技术中扶正器钻具组合相关的技术愈加运用到我们的工作中，以此来适应不断发展的油田钻井技术以及油田开采工作。
本文着眼于定向钻井技术中常用的扶正器种类用途，以及在定向钻井施工过程中的钻进速度影响因素和组合情况等进行了简要的分析和研究。
关键词：扶正器钻具组合；定向井；种类用途；影响因素DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.09.0941 定向钻井中的常用扶正器种类及其用途在定向钻井技术中常用的扶正器有很多种，例如：滑块式、自动换向式、滚轮式等。
在定向钻井技术中扶正器有多重的用途。
第一，扶正器可以起到作为支点的作用。
在增斜和降斜钻具的组合中，扶正器可以通过改变其在下部钻具中的组合位置从而达到改变下部钻具组合受力情况，有效控制井眼的轨迹的相应目的。
在增斜钻具的使用过程中，将近钻头扶正器作为支点，使得扶正器上边的钻铤在受到压力后向下弯曲，从而以此来使得钻头产生相应的斜力，以此来达到增加井斜的相关要求。
在降斜钻具的使用中，要将扶正器的与钻头的距离保持在10m到20m之间。
使得扶正器下边相应的钻具能够依靠自身的重力，再借助扶正器这个支点的情况下产生钟摆力，以此来达到降斜的要求。
第二，在定向钻井技术中扶正器有使得下部钻具刚性达到稳定井斜和稳定方位的要求。
第三，在定向钻井技术中扶正器有修整钻井井眼，使得井眼的曲率变化更加平缓和圆滑的作用。
2 扶正器钻具的组合2.1 造斜钻具的组合从目前的实践过程中而言，我们最常用到的造斜扶正器的组合一般是用弯接头与井下动力钻具的组合来进行定向造斜或者是一些扭方位的施工。
运用弯头和井下动力钻具结合成的造斜器具来进行工作时可以迫使井下的动力钻具带动钻具的钻头进行侧向的切削，从而达到钻出来的新井眼偏离原来旧的井眼的目的，完成定向造斜和扭方位施工。
定向井工程师培训系列之五(定向井钻具组合)
--定向井常用钻具组合--
陈秋炎 200908 新疆
一
定向井常用钻具组合的分类 定向井常用钻具组合的分类 常规钻具组合 导向钻具组合 旋转导向钻具组合
二
三
四
一、定向井常用钻具组合的分类
一、常规钻具组合 造斜钻具组合 斜向器（也叫变向器）造斜 井下马达造斜 增斜钻具组合 稳斜钻具组合 降斜钻具组合 二、导向钻具组合 三、旋转导向钻具组合
二、常规钻具组合－增斜钻具组合
常用增斜钻具组合为：钻头十近钻头扶正器十非磁钻铤十钻铤（非磁钻 铤和钻铤的总长度为18～30米之间）十扶正器十钻铤（10米）十扶正 器十钻铤十随钻震击器十加重钻杆十钻杆（见图9－10，从下至上，增 斜效果越来越强。图中UG是指尺寸不足的扶正器）
二、常规钻具组合－增斜钻具组合
施工注意事项： 1．按设计钻井参数钻进，均匀送钻，使井眼曲率变化平缓。 2．每钻进25～50米测量一次，掌握井斜、方位的变化趋势，随时跟踪轨迹走 向。如果增斜率不能满足设计要求，应及时采取措施： （1）调整钻压改变增斜率。增加钻压可使增斜率增大，减小钻压，则使增斜 率降低。 （2）更换钻具组合，改变近钻头扶正器与相邻扶正器之间的距离。改变的范 围为10～30米，距离越短，增斜率越低，距离越长，增斜率越高； （3）改变近钻头扶正器与相邻扶正器之间的钻铤刚性，刚性越高，增斜率越 低；刚性越低，增斜度越高。 （4）钻头底部距近钻头扶正器翼片中部的距离为0.7～1.2米。 3．如果增斜率比设计值稍低（1.5°／30米以内），可采用强行增斜法。 （1）接单根后，开泵至设计排量，慢慢加压至设计钻压的75％左右； （2）转动转盘至设计转速，同时逐步增加钻压至允许的最大钻压； （3）钻完一个单根时，马上停转盘，钻压不回零，上提钻具。 （4）划眼时，井底的最后2米左右不划眼。 采用强行增斜法要注意：一是当前钻进的转盘扭矩不应过大；二是启动转盘时， 要保持钻压达到预定的数值；三是整个井下钻具各组件质量应合格；四是采用 这种特殊方法只能达到微增效果（增斜率可提高1.2°／30米左右——经验数 据）。
井下钻具分类及组合
钻具的分类及组合单位：长庆钻井管局公司宁定服务部姓名：丛成目录前言 (5)1.钻具的分类 (5)1.1钻杆 (5)1.1.1钻杆的作用 (5)1.1.2钻杆的结构 (5)1.1.3钻杆的钢级 (6)1.1.4钻杆的规范 (6)1.2钻铤 (7)1.2.1钻铤的作用 (7)1.2.2钻铤的结构 (7)1.2.3钻铤的规范 (8)1.2.4钻铤的型号 (9)1.3方钻杆 (9)1.3.1方钻杆的作用及结构 (9)1.3.2方钻杆的规范 (10)二、钻具组合 (10)2.1导向钻井技术的钻具组合选择 (12)2.1.1单弯螺杆角度的选择 (12)2.1.2稳定器尺寸的选择 (12)2.1.3钻具结构的选择 (12)2.1.4钻头类型的选择 (13)2.1.5泥浆参数的选择 (13)2.2刚性满眼钻具 (13)2.2.1工作原理 (13)2.2.2满眼钻具组合设计 (15)2.2.3提高钻柱的弯曲刚度 (16)2.2.4扶正器与井壁之间的间隙控制 (16)2.3塔式钻具 (16)2.4钟摆钻具 (17)2.4.1工作原理 (18)2.4.2扶正器的安放位置 (18)结束语 (19)摘要钻具是下井工具的总称。
包括：方钻杆、钻杆、加重钻杆、钻铤（无磁钻铤）、转换接头、钻具稳定器、井下动力钻具、减震器、钻头等。
而将这些下井工具连接起来组成的管串称为钻柱。
钻柱是连通地面与地下的枢纽。
钻井过程中，地面动力的传递和钻井液的输送，依靠钻柱来实现;地层的变化、井下的复杂情况，也可以通过钻柱反映到地面上来;此外钻井过程中的其他作业，如取心、处理井下事故、中途测试等都必须依靠钻柱来实现。
钻柱一旦出现事故，会带来一定的经济损失。
因此管理好、使用好、选择合理的钻具组合在钻井过程中尤为重要。
关键词：钻具井下工具钻具组合Adsteact Downhole drilling tool is the general teem. Include:Kelly,drill pipe ,heavy weight drill pipe,drill collar(non-magnetic drill collars),adapters,drill stabilizer,downhole drill motor,shock absorbers,drill and so on.And tools to link these to go down the string as consisting of drill pipe.Drill string is connectedon the ground and underground hub.Drilling process,the ground power transmission and fluid delivery,reling on the drill string to achieve;formation changes,the complexity of the situation underground,also reflected by the drill string to the ground;addition drilling and other operations,such as coring to deal with mine accident,and so must rely on the middle of the best drill string to achieve.Once the drill accident will bring some economic loss.Therefore,to manage,use a good,reasonable choice of bottom hole assembly buring drilling is particularly important.Keywords: drill downhole tolls BHA前言钻具是下井工具的总称。
钻杆扶正器钻具组合详解
单扶组合的力学分析
• 单扶组合的钻头受力分析：
Q ( F )2 Po2
tg F Po
– 此只能定性说明问题，不可定量 计算。
tg F Fi Ff Fc Fb
Po
Po
P sin Ff M c / L 0.5W sin P cos
• 减小第一和第二扶正器之间的距离，B ； • 减小后，在第二扶正器之上，在加一个扶正器，C ；
多扶组合的力学特性
• 多扶增斜组合的结构：
– 柔性多扶增斜组合：
• 柔性组合A ，使用1根小尺寸钻铤。国外称作“giligan”。 若标准增斜组合的增斜率为20/30m ，则“giligan”增斜 率可达到30/30m 。
• 使用多扶组合的必要性：
– 1. 单扶组合仅用于增斜和降斜。由于单扶稳斜组合性能的 不稳定性，稳斜组合都是多扶正器组合。
– 2. 对于增斜、降斜组合，由于以下原因，也广泛使用多扶 组合：
• 单扶组合的钻柱可能大段与井壁接触，产生粘附卡钻 或压差卡钻的可能性较大，而多扶组合可大大减小钻 柱与井壁的接触；
扶正器钻具组合
1. 单扶组合的力学分析； 2. 单扶组合的力学特性； 3. 多扶组合的力学特性； 4. 扶正器组合使用注意事项； 5. 实用扶正器钻具组合；
转盘钻扶正器组合
• 此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜度的井眼 内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。
• 此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，巧 妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。
• 20世纪80年代以来，国内外对扶正器钻具组合的研究逐步深入。 运用数学、力学和计算机工具，出现了微分方程法、有限元法、 纵横连续梁法、加权余量法等等方法，且都需要使用较复杂的 计算机程序。
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用研究
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用研究[摘要]定向钻井技术现在已经成为一种成熟的钻井工艺技术。
随着科技发展的不断进步，油田钻井技术的不断发展和油田工作的需要，扶正器钻具组合技术已经越来越多的应用到油田钻井技术当中。
本文通过分析井眼控制影响的因素及扶正器钻具组合对定向钻井技术的影响，探究如何提高定向钻探的速度，使人们获得对扶正器钻具组合的进一步认识。
[关键词]钻具组合扶正器定向钻井[中图分类号] TE2 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2014）-6-350-1随着定向井工具仪器的不断发展和油田技术的需要，自我国80年代初，我国就致力于油田技术的不断开发，从原本的理论基础逐步发展成工具仪器的完善配套和实施，现在已经投入到我国各大油田的工作当中。
定向钻井技术在油田中得到广泛的应用，由于受到地理条件和技术制约等因素，钻井技术速度一直存在很大的问题。
扶正器钻具组合的应用，为钻井施工速度和生产带来钻变。
文章通过介绍扶正器分类和特点，与定向钻井的钻具组合相结合，讨论扶正器钻具组合在定向井施工中的应用研究。
1影响定向钻井速度的因素在油田定向井钻探过程中，由于地质、人为、技术、施工方案等众多因素都可能会影响定向钻井的速度，所以分析定向钻井速度应该从多方面进行考虑。
1.1地质因素结合我国地质来看，在不同的地方地质的成分也不相同，因为我国油田在各个地区分布不同，其中有的地质就存在地层倾角、地层软硬交互和地层各向异性的原因，使施工的时候钻头在钻进时发生倾斜，井眼轨迹与设计不一致的现象，从而使井眼轨迹复杂化，为施工速度带来很大的影响。
1.2技术施工因素与直井相比较，定向井的设施设备更加复杂，工艺要求也比较高，在很多情况下，定向钻井前需要测多点，并且需要定向测斜，在很多情况下对方位和井斜都有要求，这些都是定向井钻进过程中避免不了的。
在施工过程中，对井眼轨迹的要求非常高，在设计中需保证直井段井斜小于2°，所以对钻井技术要求也非常高，但是结合我们实际情况来说，井斜很难控制到2°以下这个很小的井斜角，这就为油田钻井施工带来困难，从而影响钻进的速度。
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1. 单扶组合的力学分析； 2. 单扶组合的力学特性； 3. 多扶组合的力学特性； 4. 扶正器组合使用注意事项； 5. 实用扶正器钻具组合；
石油大学（华东） 韩志勇
转盘钻扶正器组合
• 此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜度的井眼 内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 • 此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，巧 妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。 • 20世纪80年代以来，国内外对扶正器钻具组合的研究逐步深入。 运用数学、力学和计算机工具，出现了微分方程法、有限元法、 纵横连续梁法、加权余量法等等方法，且都需要使用较复杂的 计算机程序。 • 在没有计算机软件计算在情况下，可使用现场常用的经验数据。 • 转盘钻扶正器组合有三种： – 增斜组合； – 稳斜组合； – 降斜组合；
多扶组合的力学特性
• 多扶稳斜组合的结构：
– 标准多扶稳斜组合A ：三个扶正器组成； – 在标准增斜组合基础上，可以变化，适当改变增斜率；
• B：在三扶之上，每个10m 加第四甚至第五个扶正器。增大增斜率 ； • C：适当加大第一和第二扶正器之间的距离。减小增斜率 ；
多扶组合的力学特性
• 多扶降斜组合的结构：
单扶组合的力学分析
• 井眼前进的方向：
– 井眼前进的方向，不是钻头轴 线方向，即钻压P的方向，因 为在钻头上还作用有其他横向 力； – 井眼前进的方向，也不是钻头 上所有力的合力Q的方向。因 为钻头具有各向异性，轴向和 侧向的切削能力是不同的。 – 一般来说，侧向切削能力小于 轴向，所以，实际的井眼前进 方向，实在P和Q两个方向之 间。 – γ越大，则井眼增斜越强。由 下页公式可以分析如何控制增 斜、降斜。
单扶组合的力学分析
• 单扶组合的钻头受力分析： 2 Q ( F ) Po2 F tg Po
– 此只能定性说明问题，不可定量 计算。
tg
F Po
Fi F f Fc Fb Po P cos
P sin F f M c / L 0.5W sin
单扶组合的力 学分析
• 扶正器距钻头的距 离L对侧向力的影 响： – 在A点以前，随 着L增大，组合 产生增斜力， 且随L增大而减 小； – 在A点和B点之 间，组合产生 降斜力，且随L 增大而增大到 最大值，然后 又逐渐减小。 – 过了B点，扶正 器不起作用， 相当于光钻铤 产生负侧向力。
多扶组合的力学特性
ห้องสมุดไป่ตู้
多扶组合的力学特性
• 多扶增斜组合的结构：
– 标准多扶增斜组合：A – 在标准增斜组合基础上，可以变化，适当减小增斜率； • 减小第一和第二扶正器之间的距离，B ； • 减小后，在第二扶正器之上，在加一个扶正器，C ；
多扶组合的力学特性
• 多扶增斜组合的结构：
– 柔性多扶增斜组合： • 柔性组合A ，使用1根小尺寸钻铤。国外称作“giligan”。 若标准增斜组合的增斜率为20/30m ，则“giligan”增斜 率可达到30/30m 。 • 柔性组合B ，使用两根相应的钻杆或无磁钻杆。若标准 增斜组合的增斜率为20/30m ，则此种柔性组合增斜率可 达到40～50/30m 。
– 标准多扶降斜组合A ：两个扶正器组成，钻头至一扶距离20m； – 在标准组合基础上以变化，适当改变降斜率；
• B：减小钻头至一扶的距离，减小降斜率； • C：在钻头上加一个欠尺寸扶正器，减小降斜率 ； • D：用一根小尺寸钻铤，增大降斜率；
影响多扶组合性能的因素
• 增斜组合：
– 钻压对增斜组合侧向力的影响，是不显著的，是比较小的； – 在组合、钻压不变情况下，井斜角增大则侧向力增大；
• 使用多扶组合的必要性：
– 1. 单扶组合仅用于增斜和降斜。由于单扶稳斜组合性能的 不稳定性，稳斜组合都是多扶正器组合。 – 2. 对于增斜、降斜组合，由于以下原因，也广泛使用多扶 组合： • 单扶组合的钻柱可能大段与井壁接触，产生粘附卡钻 或压差卡钻的可能性较大，而多扶组合可大大减小钻 柱与井壁的接触； • 用单扶增斜或单扶降斜组合钻出的弯曲井眼，如果再 下入多扶组合（例如多扶稳斜组合），则容易出现阻 卡现象。使用多扶增降组合，则容易下入。俗称井眼 的相容性问题。 • 单扶组合的性能也很不稳定。
– 欲降斜：
• 减小β ：用大钻铤，小钻压， 不要压弯钻柱； • 减小Mc，增大L; • 增大W：用大钻铤；
– 井斜角α也影响γ ；
单扶组合的力学分析
• 三种组合： – A组合：增斜组合。组合产生正向侧向力。第一杠杆原理。 – B组合：降斜组合。产生负向侧向力。第二杠杆原理。 – C组合：可能增斜，也可能降斜，也可能是不增不降的稳斜。
单扶组合的力学分析
• 单扶组合的钻头受力分析： – 钻压：P
Po P cos
Fi P sin
• β角是钻头轴线与井 眼轴线的夹角。Fi 构成钻头侧向力的一 部分。
单扶组合的力学分析
• 单扶组合的钻头受力分析：
– 钟摆力：Fb
Pa W cos
Fa W sin
• α角是扶正器以下钻柱所 在的井斜角。Fa 即是钟摆 力。 Fa作用到钻头上即为 Fb 。
单扶组合的力学分析
tg
F Po
Fi F f Fc Fb Po P cos
P sin F f M c / L 0.5W sin
• 井斜变化分析：
• γ为正则增斜， γ为负则降斜；
– 欲增斜：
• 增大β ：用小钻铤，大钻压， 压弯钻柱； • 增大Mc，缩短L; • 减小W：用小钻铤；
Fb 1 Fa 2
单扶组合的力学分析
• 单扶组合的钻头受力分析： – 弯矩Mc： • Mc 作用到钻头上， 形成钻头的侧向力 Fc ，是钻头上侧向 力的一部分：
Mc Fc L
• L是钻头至扶正器的 距离，但Mc的大小 是不知道的，所以Fc 难以计算。
单扶组合的力学分析
• 单扶组合的钻头受力 分析： – 地层横向力：Ff • 地层横向力是由 于地层的倾斜以 及地层可钻性的 各向异性造成的。 • Ff可能是增斜， 也可能是降斜。