φ1397套管内侧钻水平井弯螺杆钻具通过能力分析

理论研究和现场实践表明,提高弯螺杆钻具组合在水平段旋转钻进时的稳斜能力有助于增加旋转钻进井段的比例、提高水平段钻井速度并降低施工风险。考虑弯螺杆钻具公转产生的离心力影响,应用纵横弯曲连续梁方法和达朗伯原理,建立了单弯双稳导向钻具组合旋转钻进条件下的力学特性分析模型。以吉林油田长深气田水平井钻井实践为例,选择典型的单弯双稳钻具组合及钻进参数配合,模拟分析了钻具结构(包括螺杆钻具的弯角度数、稳定器直径、上稳定器的直径和位置)和钻进参数(包括钻压和转盘转速)对水平段旋转钻进稳斜能力的影响规律,并以提高水平井眼旋转钻进稳斜效果为目标,推荐了单弯双稳钻具组合优化和钻进参数优选方案。

螺杆钻具技术参数 c5lz172*7.0ii-dkwfg 其中“c”表示：马达形式（c-长马达、d-短马达、k-空气或泡沫马达省略-常规马达）“5” 表示：转子头数 “lz”表示：螺杆钻具产品代号“172”表示：螺杆钻具规格（外径,mm）“7.0”表示：允 许使用的转子水眼压降（mpa）“ii”表示：产品改进次数“d”表示： 弯钻具弯角形式: d-单弯（弯接头或弯壳体） p-大偏移距同向双弯（弯接头+单弯壳体）t-同向双弯 s-异向双弯（dtu） j-铰接钻具 k-可调弯壳体 无-直钻具 “k”表示： k-可调弯壳体钻具结构形式 省略-固定弯壳体钻具结构形式 “w”表示：稳定器（w-传动轴壳体带稳定器；省略-不带稳定器）“f”表示：转子中空 分流（f-转子中空分流；省略-转子非中

随着现代工业的蓬勃发展,钻井工艺日趋完善,螺杆钻具在大井眼钻井中的应用,为石油开采提高质量,完善技术工艺奠定了基础.结合螺杆钻具组成情况、技术指标及技术优势进行了分析,以为螺杆钻具在大井眼钻井中的应用提供技术参考与借鉴.

采用现代cfx技术对螺杆钻具水帽分流孔的结构进行了流体动力学分析,通过分析水帽分流孔个数、直径及倾斜角度对内部流速的影响,得出最佳的水帽流道设计思路,为水帽的设计提供理论依据。

螺杆钻具钻进因机械钻速高、经济效益明显而在石油、煤田地质等钻探施工中广泛使用,技术也比较成熟,但在地热井钻探施工中还处于摸索试验阶段。就螺杆钻具在地热井钻探中的设备配套、钻进工艺、效益对比等一系列问题进行了阐述,肯定了螺杆钻具在地热井钻探中的钻进效率和经济效益,同时提出了一些需要在今后实践中解决的问题。

第五节螺杆钻具

单弯螺杆钻具是实现煤矿井下近水平定向钻进的重要工具之一。文章采用纵横弯曲法对煤矿井下单弯螺杆钻具进行受力和变形分析,阐述了变斜力和变方位力与钻压、第一跨梁长度、钻孔曲率、结构弯角及工具面向角等因素的关系。此外,通过对螺杆钻具的扭矩、轴向荷载和离心力的分析,有助于全面了解螺杆钻具的工作状况,对正确使用和维护钻具、保证定向钻进施工的顺利进行具有重要意义。

石油螺杆钻具介绍

对螺杆钻旁通阀失效的原因进行分析,在旁通阀的侧面增设防返吐开关装置,取得不错的效果。

在定向井、大斜度井、水平井等特殊工艺井施工中,为优化井身质量,不同井段的造斜率可能会有所不同,常规的弯螺杆钻具弯角是固定的,欲满足不同造斜率的要求,就得配备多种钻具。为减少弯螺杆钻具的配备数量,开发了可调整弯度的螺杆钻具。该钻具在减少工具储备量、降低钻井成本等方面起到了较为有效的作用,技术水平国内领先。

本发明提供了一种螺杆钻具防掉接头装置，其主要由转子、定子总成、防掉套、防掉连杆、防掉螺母和旁通阀连接块组成，旁通阀连接块为管状的圆柱体，一端加工有螺纹，与旁通阀连接，内部通孔内装有定子总成，定子总成与转子连接，转子与防掉连杆连接，防掉连杆一端固定防掉螺母，防掉连杆和防掉螺母在防掉套内滑动，

对螺杆钻旁通阀失效的原因进行分析,在旁通阀的侧面增设防返吐开关装置,取得不错的效果。

为了对钻井内的剩余油气进行开发，并进一步降低开发的成本，可以积极应用套管内侧钻，在套管内侧钻中就必须应用螺杆钻具。在侧钻井钻进的过程中，影响螺杆钻具使用效率的一个重要环节就是螺杆钻具的主轴轴承。本文简要介绍了在侧钻井中螺杆钻具的受力情况，以及螺杆钻具的导程、头数、尺寸和级别对作用于转子的轴向力的影响。

由于油层开发技术的需要，五段制定向井在油田内部得到广泛的发展。通常轨道类型为直——增——稳——降——稳，要求降斜至0°井斜角后稳斜中靶。通过施工滨649区块的五段制定向井，我们摸索出一套使用直螺杆钻具施工的模式，在满足井眼轨迹要求的同时，大大提高了机械钻速，对以后该类井型的施工，具有较强的指导意义。

水平井可使井眼在油层中有效延伸,增大油层采收面积,用水平井开采稠油的产量是直井的3~5倍。井楼油田储层主要为井楼扇三角洲前缘沉积,岩性以细砂岩为主,油层埋藏浅,压实及成岩作用差,油层胶结疏松,物性较好,上部浅层还蕴藏着大量的天然气。因此,利用浅层水平井技术来提高采收率是国内稠油开采的发展趋势。由于浅层水平井是要在所要求的垂深内达到水平段,曲率半径大,一般的螺杆作用很难达到要求,只有使用双弯螺杆才能达到目的。

为了确定弯外管螺杆钻具在煤矿井下近水平定向钻进的效果,在对φ73mm弯外管螺杆钻具的结构特征和现场试验的基本状况进行分析的基础上,通过对试验数据归纳研究,得出弯外管螺杆钻具近水平定向钻进轨迹为一条不规则的螺旋曲线、在煤层轨迹变化比顶板岩层快、钻孔降斜趋势比增斜趋势明显、反扭矩力导致工具面向角有左偏趋势、复合钻进钻孔轨迹下斜较快等定向效果,为煤矿井下定向钻进使用和选配螺杆钻具提供参考依据。

页岩气是新能源领域的重点开发对象,其开发与利用有助于缓解常规能源紧缺的现状。螺杆钻具是一种容积式井下动力钻具,是钻井作业的重要工具之一。为满足页岩气开采的需要,系统阐述了用于页岩气开采用螺杆钻具的研究开发背景,总结了螺杆钻具的国内外发展进程和研究进展,详细分析了螺杆钻具的结构特征和工作原理。根据页岩气开采的特殊性和复杂性,分析了页岩气开采用螺杆钻具的性能特点,给出了其未来的发展趋势,为页岩气开采用螺杆钻具的深入研究与发展奠定了很好的基础,具有一定的研究价值。

在分析了pdc钻头特性及破岩机理的基础上,结合螺杆钻具和pdc钻头在鄂尔多斯工区定向井中的应用,总结了螺杆钻具使用时的注意事项,并介绍了螺杆钻具和pdc钻头组合在鄂尔多斯工区定向井中的应用效果。

采用现代cae技术进行了螺杆钻具水帽的结构力学和流体动力学分析,通过分析获知:在额定工况下水帽的静安全系数较高,内部流体最大流速主要集中在传动轴顶部螺纹处。结合现场失效情况和理论分析,提出了增大水帽入口流道流入角(<90°)的改进措施,经计算,采用改进后的结构可以较好地缓解水帽腔体、传动轴顶部螺纹、传动轴上部腔体的冲蚀情况,从而提高了螺杆钻具整体的使用寿命。

煤矿井下近水平定向钻进过程中,通过弯外管螺杆钻具传递给钻头的孔斜力大小和方向,直接影响到钻孔轨迹的延伸。文章利用纵横弯曲法建立了数学模型,对弯外管螺杆钻具进行二维受力变形分析,得出影响钻头孔斜力的主要因素,通过开发相应的分析软件进行模拟计算,对影响钻头孔斜力的钻具组合、钻孔轨迹和钻进工艺这三类主要因素做了定量参数敏感性分析,并对影响钻头孔斜力大小的六大因素进行了排序:l1>γ>k>ei>α0>pb,此结论可作为煤矿井下定向钻孔施工相关参数选择的参考依据。

螺杆钻具作为一种重要的新型井下动力钻具,在油气钻井、地质勘探和地下工程施工中得到日益广泛的应用,充分挖掘螺杆钻具的潜能,扩大螺杆钻具在工程施工中的应用范围,是工程技术人员孜孜以求的目标;安徽省煤田地质局第一勘探队在一起大口径钻孔固井事故的处理中,大胆创新,非常规应用螺杆钻具,使事故得以成功处理;通过工程实例,深入研究了螺杆钻具在大口径钻孔事故处理中的非常规应用的原理和方法。

在复合钻井作业过程中,常因旁通阀刺漏而造成螺杆钻具马达失效及钻头泥包,严重影响钻进作业。本文结合螺杆钻具旁通阀工作原理及现场实例,分析了旁通阀刺漏造成的原因、造成的危害等,并提出了预防措施。