用于挠性管钻井的新型井底钻具配套工具.pdf

1 4 磷I 书 cl 国 砧井技术 第十 二卷1 卯 年第 4期 用 于 挠 性 管 钻 井 的 新 型 井 底 钻 具 配 套 “ I - 具 1 1 1 l 最近的一个研究项 目， 即实时随钻测井系 统的应用 ， 在某些方面改善了挠性管钻井的现 状 这个系统是为使整个挠性管在过油管重新 进入水平井的短半径段的顺利通过和钻大斜 度井而设计 的 钻多分支井时 ， 这个系统可适 用最小井限弯曲。 实时随钻测井和控制井底钻 具组合 ， 是通过使用综合水力压力和挠性管 内 部的电子控制管缆来实现的 可 不间断地对 数据进行采集和在地面有选 择地控制井底钻 具组合的各组件 。在钻井时， 这个通讯线路可 在 1 0 英寸或更小的范围内定位、 施加钻压， 并可操作一个可重复动作的循环闷 另外， 这 个控制 电缆实时控制钻 压和进行井底钻具组 合 的循环压力 ， 通过专门的液压系统控制井底 压力 、 温度和来 自测井仪的测井数据。 井底钻具组合 图 1表示这篇 文章所讨论的井底钻具组 合的各部分组成元件 从上到下分别是 挠性 管连接器 、 紧急分离工具 多路传输接头、 定向 器、 助推器、 循环阀及下部载荷变送器 在挠管 内部与井底钻具组合连接的是控制管缆， 通过 它给底部钻具组合提供液压和电能 1 ． 控制管缆 其 主要功能是为井底钻具组合提供液压 和电能 如图 2 所示， 控制管缆安装在挠性管 内， 为控制井底钻具组合设有多股导线和液压 控制管路， 总共设计、 制造和安装了两组控制 管缆。 第 一条 控制管 缆是 外径 i ／ 4英寸、 壁 厚 0 ． 0 6 5英 寸液 压 控制 管 线 ， 它封 装于 Ky n a r 姜 敬 华编译 中， 井被 1 4根 1 8 美国线规的线路所缠绕。 第 二条控制管缆是外径 3 1 8英寸壁厚 o ． 0 6 5英 寸液压控制管路 ， 及封装于 Ky n a r中的 1 7 根 1 8 美 国线规的线路 两条控制管缆均安装 于挠性管 内， 免损坏 通过拉紧电缆 ， 使挠性 管 到地面不缠卷 ， 并 拉紧挠性管 中的控制管 缆， 来完成此安装 此安装和后来的改动 及 控制管 缆电缆的重新布置， 用井场 的 P r u d h o e 控制盘完成 2 ．紧急分寓工具 在钻井过程中， 当发现井底钻具组合遇卡 时， 尽量拉紧井底钻具组合是非常重要的。 紧急分离工具 的作用是 ， 当拉紧井底钻具 组合的拉力达到 最大值时 ， 进行 控制使之 分 离 特殊情况下 ， 剪断自喷设备 ， 使挠性管与 井下工具分离。 如果发现某一个工具粘卡于井 底， 通过启动 自喷设备或直接拉紧上提方法使 之分离开。现实中， 自喷设备常常不与钻井马 达同时联合使用。 剪断 自喷设备 的方法是有问 题的， 因它会消除有效的拉紧力 紧急分离工具可 通过来 自地 面的液 压 信号或一个额外电信号来实现分离控制。 由于 它不是一剪断设备 ， 而能使在粘卡的事故 中的 底部钻具组合获得最大的拉紧力面动作 。 一旦 启动， 一组工具上半部的摘离凸轮， 将不与下 部接头啮合 ， 使紧急分离工具的上半部分从挠 性管中收回。 通过此分离也将使液压和 电力通 信迅速安全利索地切断 。 紧急分离工具 的下半 部分仍保持与底部钻具组合相连 ， 有一个 向上 的锁紧器与拉紧的或回收工具连接 。 3 ．定向器 维普资讯 ■弄■并量木 l 5 a I 田 1 底讳● 氲台靖柑 采用挠性蕾进行定向帖井． ● I 耍麓转井底 牯具组合来改变井t的方位和井斟． 其童的定 向设备在撮姒挠性f时， 必氖使帖井过畏停一 会 ． 同时改变秉压． 遗十定II | 量的设计， 可以占 L ■融过簋■ 蕾曩墨供 1 0 0 0 英尺 ． 磅的压力， 具有在l l 面 控一定向和实时一耨井下羹曩的■力． 簟■足 弭■工具葺遗捌擅■宣一的甚的． 布■避I 一 政 变井l方位雨t谩诂井进曩．拳一十一子． 在 帖 井时． 一 ■了 l o 7 、次工具 ■， 转 了 2 l O 6 o 度的， I 皮． 砷麓转了5 1 ． 5■． 崔挠性臂曩作宣巾． 工具面的位置、 井斟 和井■方位均可量景在控■童上． 当■叠●■ 井l孰毫时 ■过一 一 十小童电t．它启 变I． I 量巾的一十电蠢 田 2 提供电■和压力的翔性t拄■t曩 阀， 产生高压液体使变向嚣中的转子转动。然 后， 工具面的变化蔚实时准确地显示在 量监 控嚣上．一旦需要显示工具面的位置， 这个变 向嚣中的电磁一就童新启动． 这十过程在帖井 中I B 重复实理． ． ’ 啊推■ 当挠性蕾钻井向水平延伸时． 由于摩阻和 蕾托在井中的 麓驽曲， 帖压会降低．置 h 推嚣 有助于鼍过■定帖柱来控葺估压． 抵消钻井撮 作中所产生的无功扭矩和负荷． 作用于惜定抓 囊■推措毫的液压助推力． 墨通过控■曩从ll 面{ 掌 ■捌■推■的囊压来曩供的． 这一工具可 有遗舞墙童■■定和聃推作用． 助推嚣可■定 底M i 具组合 ． 并簟嗣时戚单独l l t加帖压． 摹 ． ■耳■ 在搬性蕾钻井捆阿． 有许多情况1 | 臂在帖 头不转时保持■， I ． 尤其当帖井马迭袁钻头唆 ■t| I 雨无法 环时。 为了精冼井l ■带岩 - l 和_ l 止拈卡． ■部 环t量再尤为重叠 ． 遗 时可在| I 雨■发电蠢鼻． 接文压靠律鼍过控一 f曩打开簟环■． 以便从帖井马达上面进行循 维普资讯 1 6 一再蕾 肆奠木 ． ， 一 ●l l w I I 鼻 囊。 { 环． 循环栩可通过压缩弹簧和不同的流动压力 挠性蕾的重量l 关闭． 井底温度 I 6 ． 井下电子但■ 井底循环压力I 多数随钻测量系统需要泵来关闭和重新 井底环空压力 I 启动， 以获得井下的信息资料。一个实时井下 钻压I 电子遥控部分， 杖一起设计于井底钻具组合 井底承力压力I 中． 它的运行不会干扰泵进或钻井操作．其内 地面承力压力． 部是一个导向工具和 T 射线， 此工具柏实时向 ， ． 主●譬 地面发送数据资料． 导向信息费料包括工具面 为实班井控需要研1 l i 一个系统， 以便使整 的倾斜和方位数据． 个底部钻具组合在主茸一之上耨蓟润精． 从挠 在底部钻具组合中， 一个传输部件能够对性蕾连接器蓟钻头的整个底部钻具组合的长 底部钻具组合内外井底循环压力进行实时控度为 5 O 英尺以上．设立一个支捧塔的目的是 舾． 井底钻具组合中的水力参数、 钻压、 井底强支捧注入头以防传输时的夸矩和压藏作用于 度也可通过单独的传输线路传到地面． 井口．这个支捧塔设计能承受 1 5 0 0 0 0 磅的藏 7 I 控制台 荷． 且柏承受零下 7 0 华氏度的温度和 t O O m ／ h 研1 l i 地面控1l i 台的目的是为了控1 l i 电子的风速 ． 信号和控制管缱中的水力参敦． 此单元包括一 最后设计有一个2 l 英尺高的鏖痤t 它宽 十 2 5 k W 的给控1l i 台提供电柏的发电机， 还有“英尺长 3 O 英尺． 并德装羹起过理在井房的 一 台 1 5 0 0 0 磅／ 英寸t 的泵和一套储柏系统、 空阃位置， 为确保毽定． 在前后伸出的支架冀 一 个在控舾宣用以控舾此泵的电子控舾盘、 一每侧均超出塔宽 1 O 英尺． 共有 5 个塔段 ， 它们 台不问断电源用以在发电机出故障时， 来运行均叠放并镝定于底痤上t 总高度为 9 3 英尺 塔 计算机软件和泵组． 这个系统也可采用外部电段除了最低一层外， 所有的工作平台均被固 源供电． 定， 其问隔为 8 英尺．主工作平台可在最底层 这个控制台还有一套安全系统， 以防止拼l 6 英尺高的范圈内移动． 注入头同定于塔顶． 电故障的发生．如果紧急分离工具是电莉的， 论文0 “I 2 2 8中讨论了这十塔的设计． 皇 御 动 器 上 ’也 要 按 到 控 舾 宣 卷绕组件 中 ，并形成回路。 ， ．⋯’ B 计算机软件 研1l i 一十系统， 它在通过挠性管滚筒时允 研舾软件包的目的是为了从挠性蕾控翻许钻井液、 藏压流体和电线管单独捧放．由于 宣根据需要对底部钴具组合实t控1l i ． 它通过钴井 所产生的力棍童烈l墨可想而知的， 因此 固定于控1 l i 宣中的计算机拄1 l i 台来宿动粤向采用丁有限元法对麓转接头进行了力学强柝． 器、 循筇栩、 助推器、 紧急分离工具．同时一个这些力需要障剜 l 5 o o 0 磅／ 早方英寸， 以便液 软件包还柏控1l i 储能系统的压l力． 软件和计算压系统的传输， 阿时 5 O O 0 磅／ 平方羹寸的压力 机硬件也柏操纵数据采集系统， 来记录井下和 用予钻井液．麓转接头也必曩髂承受 1 0 0 0 地面资料． 获得的数据电括以下参敦t 磅的潦精重量． 另外还研1 l i 了允许备都组件薏 井口压力I 利进入挠性蕾的连接嚣． ． 地面循环压力 I 挠性管的深度I 一 ，， 辱-J P T， A u lp B t ． 1 9 9 6 , 挠性蕾的速度I 、 ． - 维普资讯