[發明專利]預彎曲動力學防斜打快鉆井方法

有效

• 申請號: 200810034089.8
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101260783A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 狄勤豐;朱衛平
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種新的石油鉆探用直井防斜打快新方法，特別是使用帶預彎曲防斜打快鉆具組合的地面旋轉驅動的防斜打快新方法。

技術背景

石油勘探中直井易斜是一個百年難題。隨著油氣資源勘探難度的增加，易斜高陡易斜構造油氣資源的勘探開發逐步受到重視，但其勘探速度受到井斜問題的嚴重制約?，F有的常規防斜方法如鐘擺、滿眼等都是通過減少鉆具組合的變形來達到防止井斜或降低井斜的目的，其防斜力或降斜力計算都是采用的靜力學方法。而國外的垂直鉆井系統雖然可以很好的實現防斜打快目的，但其使用成本很高，許多油田都無力使用這一技術。一種低成本的高效防斜打快技術更適合我國國情。而事實上，鉆進作業過程中，鉆具組合在井眼中的變形不可避免，能否充分利用這種變形來實現低成本防斜打快目的？這是已有技術存在的一個急待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的問題，提供一種預彎曲動力學防斜打快鉆井方法，能提高鉆壓和鉆速，從而提高生產效率。

為了達到上述目的，本發明的構思是：

根據上述的發明構思，本發明采用下述技術方案：

利用特殊的帶預彎曲結構鉆具組合的動力學行為來實現防斜打快目的。這種帶預彎曲結構的鉆具組合利用其預置變形引導鉆具組合以有序的渦動方式在井下運動，從而使鉆頭上的動態側向力具有防斜力特征，并且遠遠大于常規鐘擺鉆具組合的降斜力。具體發明內容包括：

一種預彎曲動力學防斜打快鉆井方法，其特征在于采用帶預彎曲結構的鉆具組合，以地面驅動的方式，從鉆頭的防斜力和變化規律分析出發，確定鉆具組合、工藝操作規程、安全性分析和檢測，實現防斜打快鉆井；具體步驟如下：

1)、根據待鉆地層的井斜特征情況，根據經驗初步確定一套鉆具組合，并確定其靜態防斜力大小(見圖2中步驟1)；

2)、在固定其它參數情況下，改變任一結構參數，確定對應的靜態防斜力大小，并找出最大靜態防斜力對應的結構參數。結構參數是指穩定器外徑、穩定器位置、彎角大小和位置(見圖2中步驟2)；

3)、根據具有最大靜態防斜力的結構參數和井場現有工具儲備，確定鉆具組合(見圖2中步驟3)；

4)、針對確定的鉆具組合，計算在不同鉆壓和轉速時的動態防斜力，并找出具有最大動態防斜力時的施工參數(即鉆壓和轉速)(見圖2中步驟4)；

5)、根據動態防斜力值和實際鉆井條件(如鐘擺極限鉆壓)，確定合理施工參數(鉆壓、轉速)(見圖2中步驟5)；

6)、確定防斜打快作業操作規程(見圖2中步驟6)。

在完成以上步驟后，就可把鉆具組合下入井中，根據確定的操作規程進行防斜打快鉆進作業。

本發明的原理：利用帶預彎結構的鉆具組合進行的防斜打快鉆井方法，其中包括復合鉆井防斜打快鉆井方法(即利用帶單彎螺桿的鉆具組合進行的防斜打快方法)。預彎曲動力學防斜打快鉆具組合一般帶有兩個穩定器和一個預彎曲短節，見圖1。這種預彎曲鉆具組合在井下的渦動特征見圖11和圖12。由此引起的鉆頭動態側向力見圖13，體現為很大的防斜力。正是這種很大的防斜力使得這種防斜打快鉆井方法可以在較大的鉆壓下實現防斜打快目的。

具體實施過程如下：

1、根據待鉆地層的井斜特征情況和實際經驗初步確定一套鉆具組合，利用下列計算模型計算鉆具組合可以提供的靜態防斜力大小(圖2中步驟1)；

鉆具組合的靜力學微分方程如下：

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