第9章井斜及其控制.doc

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 地质资料失真（所测岩样厚度＞实际岩样厚度） 勘探失误 （2）钻井方面 增加起下钻和钻进的摩擦阻力； 加速钻具的磨损； 在井壁磨出键槽，导致键槽卡钻事故；（粘附卡钻） 增加下套管的困难； 纠斜、原眼侧钻，增加钻井成本。 （3）采油方面 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 井径扩大 钻铤直径＜钻头直径 →钻铤弯曲→钻头轴线倾斜→ 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Ff（可正，可负） （2）钻柱弯曲 钻压P在造斜方向的分力Fi 总造斜力FsFiFf 2、减斜力钟摆力 切点Ｔ以下自重引起 3、合力 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P P↑→β↑→Fi↑；T点下移Fd↓ （2）钻铤与井壁的间隙 大尺寸钻铤→刚度↑，切点T上移，Fd↑ →间隙↓，β↓→Fi↓ 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↓→Fi↓ （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，Fd↑ 大尺寸钻铤，间隙↓，β↓→Fi↓ 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 2、偏重钻铤 结构 原理 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。 第九章作业 1、分析井斜的原因及其危害。 2、从控制井斜的角度出发，分析下部钻柱受力，说明在什么样的情况下井眼增斜、降斜及稳斜。 3、分别简述钟摆钻具和满眼钻具的工作原理和使用特点。 68