铰接式防斜钻具的研究

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在石油及天然气钻井过程中,影响井斜的因素是多方面的,防斜打直的传统作业方法是采用慢速的轻压吊打法,但随着水平井技术的发展,导向钻井控制井斜及连续控制工艺已应用在定向井和直井中,其中钻具组合及其操作技术对控制井斜起着至关重要的作用。随着钻具组合技术的发展,控制井斜的技术水平和能力也不断提高。  本文对直井钻井过程中,产生井斜的原因进行了分析研究,同时对国内外一些具有代表性的直井防斜钻具组合,尤其是对国内近几年的最新防斜钻具结构做了概要论述,并对这些防斜钻具的优缺点进行了对比分析。  针对目前钟摆钻具和满眼钻具在大倾角地层、自然造斜力较强地区,其防斜、纠斜效果不尽人意的现实,本文提出了一种新型铰接式直井防斜、纠斜钻具——柔性连接器,通过分析研究柔性连接器的结构和性能特点,建立了铰接式钻具组合力学模型,阐述了其防斜、纠斜机理,详细分析了若干钻具结构参数和钻井参数对钻头侧向力的影响,并将其钻头侧向降斜力与钟摆钻具加以对比分析。  通过室内和现场试验表明,柔性连接器结构紧凑,动密封性能良好,钻压和扭矩传递机构设计合理,井下运转平稳,柔性弯转灵活可靠。该钻具组合在大倾角、硬地层正常加压快速纠斜钻进中,降斜效果明显,机械钻速达到了正常钻进速度,为易斜区防斜打直提供了一种新的钻具组合类型,发展了直井防斜、纠斜钻井技术,对加快油田勘探开发具有重要意义。
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