石油鉆井行業(yè)鉆具組合類型及選用

1、石油鉆井行業(yè)鉆具組合類型及選用一、鉆柱組合1、鉆具組合（鉆具配合）：指組成一口井鉆柱的各鉆井工具的選擇和 連接。2、下部鉆具組合：指最下部一段鉆柱的組成。3、鉆柱：是指自水龍頭以下鉆頭以上鉆具管串的總稱。由方鉆桿、 鉆桿、鉆鋌、接頭、扶正器等鉆具所組成。4、倒換鉆具：下鉆時，改變部分立根原先的下入順序，以改變鉆具 的受力情況。5、井下三器：指扶正器、減振器和震擊器。6、鉆柱中和點：鉆柱的總重量減去給鉆頭加壓所用的那部分鉆柱的 重量，而形成一個即不受拉又不受壓的位置，就叫鉆柱的中和點。二、主要鉆具組合類型鉆柱是聯通地面與井下的樞紐。不同的鉆柱結構及在井下的受力 狀態(tài)，決定了鉆頭所受鉆壓的大小和方

2、向。如定向鉆進或井斜較大時, 鉆頭所受實際鉆壓比鉆壓表顯示的數據要小， 若鉆柱組合中帶有扶正 器，實際鉆壓更小。同時，由于扶正器與井壁的磨擦作用，使得鉆頭 工作平穩(wěn)性增強，有利于鉆頭的使用。（剛性）滿眼鉆具：由外徑接近于鉆頭直徑的多個穩(wěn)定器和大 尺寸鉆鋌組成的下部鉆具組合。用于防斜穩(wěn)斜。塔式鉆具：由直徑不同的幾種鉆鋌組成的上小下大的下部鉆 具組合。用于防止井斜。 鐘擺鉆具：在已斜井眼中，鉆頭以上，切點以下的一段鉆鋌 猶如一個“鐘擺”，鉆頭在這段鉆鋌的重力的橫向分力一一即鐘擺力 作用下，靠向并切削下側井壁，從而起到減小井斜角的作用。運用這個原理組合的下部鉆具組合稱鐘擺鉆具。用于防斜和糾斜 三、增

3、、降、穩(wěn)斜鉆具組合1、降斜組合：L1L2強降斜組合9-27/弱降斜組合0.818-27gp2、增斜組合:L1L2L3強增斜組合1.0-1.8/中增斜組合1.0-1.818-27/弱增斜組合1.0-1.89-189中皿書3、穩(wěn)斜組合:L1L2L3L4L5強穩(wěn)斜組合0.8-1.24.5-6.0999中穩(wěn)斜組合1.0-1.83-69-189-27/弱穩(wěn)斜組合1.0-1.84.59/穩(wěn)定器在鉆具組合中的安放位置不同， 鉆具組合所表現的性質就不同，一般 地將，近鉆頭穩(wěn)定器離鉆頭越近，鉆頭的增斜力就越大，反之鉆頭的增斜力則越 小。對于用兩只以上穩(wěn)定器的鉆具組合來講，一號穩(wěn)定器和二號穩(wěn)定器之間的距 離在有效

4、范圍內越大，鉆頭的增斜力越大，反之鉆頭的增斜力越小。四、滿眼鉆具組合1、滿眼鉆具組合控制井斜的原理是什么？能減小井斜角嗎？產生井斜的原因歸結有三：1鉆頭對井底的不對稱切削；2鉆頭 軸線相對于井眼軸線發(fā)生傾斜；3鉆頭上側向力導致對井底的側向切 削。滿眼鉆具組合就是為克服上述三個原因而設計出來的。在已發(fā)生井斜的井內使用滿眼鉆具組合并不能減小井斜角，只能做到使井斜的變化很小或是不變化。所以滿眼鉆具組合的主要功能是控制井眼曲 率，而不能控制井斜角的大小。2、滿眼鉆具組合的使用要注意以下問題： 在已經發(fā)生井斜的井內使用滿眼鉆具并不能減小井斜角，只 能做到使井斜角的變化（增斜或降斜）很小或不變化。所以滿眼

5、鉆具 組合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。使用滿眼鉆具組合的關鍵在于一個“滿”字，即扶正器與井 眼的間隙對滿眼鉆具組合的性能影響非常顯著。 在使用中應使間隙盡 可能小。設計間隙一般為 d=dh-ds=0.8 1.6mm。在使用中，因扶正 器的磨損，間隙將增大。當間隙 Ad達到或超過兩倍的設計值時，應及時更換或修復扶正器 保持“滿”的另一個關鍵在于井徑不得擴大。這要求有好的 鉆井液護壁技術。但即使鉆井液護壁技術不好，井徑的擴大總要經過 一定的時間才會發(fā)生。只要搶在井徑擴大以前鉆出新的井眼， 則仍可 保持“滿”的效果。這就要求加快鉆速。我國現場技術人員將此概念 總結為“以快保滿，

6、以滿保直”。 在鉆進軟硬交錯，或傾角較大的地層時，要注意適當減小鉆 壓，并要勤劃眼，以便消除可能出現的“狗腿”。3、使用滿眼扶正器（穩(wěn)定器）的下部結構帶來的“滿眼”問題：下鉆易發(fā)生遇阻，螺旋穩(wěn)定器還會在小井眼段造成鉆柱的“旋 轉”。不嚴重的阻卡往往可以通過有控制的“下砸”和“提放”通過。起鉆易帶來抽吸（拔活塞）問題：由于“滿眼”，在易吸水膨 脹井段起鉆拔活塞，勝利油田曾發(fā)生在斜井中拔活塞引起的氣層井噴 失控，教訓是慘痛的。正因為這樣，要求斜井泥漿抑制性要好，井壁 泥餅要薄，操作中要十分小心拔活塞的發(fā)生，并正確處理。彎曲井眼對鉆具剛度變化的敏感問題：已鉆過的彎曲井眼曲率是一 定的。當鉆具組合同軌

7、跡控制需要剛性變大時 （增加扶正器只數和縮 短扶正器同隔），易遇阻遇卡，下鉆要專利格外小心，劃眼是必要的。特別值得提醒的是，定向或調整完方位后，先用較“軟”的轉盤 鉆具組合通井，十分必要。五、鐘擺鉆具組合1、鐘擺鉆具組合控制井斜的原理是什么？為什么使用它鉆速很慢？當鐘擺擺過一定的角度時，在鐘擺上會產生一個向回擺的力。 如 果在鉆柱的下部適當位置加一個扶正器， 該扶正器支撐在井壁上，使 下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個鐘擺， 也要產生一 個鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側， 從而使新鉆的 井眼不斷降斜。鐘擺鉆具組合的性能對鉆壓特別敏感。鉆壓加大，則增斜力增 大，鐘擺力減小

8、。鉆壓再增大，還會將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至 出現新的接觸點，從而完全失去鐘擺組合的作用。所以鐘擺鉆具組合 在使用中必須嚴格控制鉆壓。在井未斜或井斜很小時，要想防斜必須 減小鉆壓進行“吊打”，所以鉆速很慢。2、鐘擺鉆具組合的使用 鐘擺鉆具組合的鐘擺力隨井斜角的大小而變化。 井斜角大則 鐘擺力大，井斜角等于零，則鐘擺力也等于零。所以，鐘擺鉆具組合 多數用于對井斜角已經較大的井進行糾斜。鐘擺鉆具組合的性能對鉆壓特別敏感。鉆壓加大，則增斜力增 大，鐘擺力減小。鉆壓再增大，還會將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至 出現新的接觸點，從而完全失去鐘擺組合的作用。所以鐘擺鉆具組合 在使用中必須嚴格控制鉆壓。在井尚

9、未斜或井斜角很小時，要想繼續(xù)鉆進而保持不斜，只能 減小鉆壓進行“吊打”。由于“吊打”鉆速很慢，所以這時多使用滿 眼鉆具組合，僅在對軌跡要求特別嚴的直井（段）中，才使用鐘擺鉆 具組合進行“吊打”。扶正器與井眼間的間隙對鐘擺鉆具組合性能的影響特別明顯， 當扶正器直徑因磨損而減小時應及時更換或修復。使用多扶正器的鐘擺鉆具組合，需要進行較復雜的設計和計算。六、提高底部鉆具組合剛度的方法增加穩(wěn)定器數量；縮短穩(wěn)定器之間的距離；使用大重度和高抗彎剛度的鉆鋌七、定向井常用鉆具組合1-彎接頭帶動力鉆具一一造斜鉆具目前，最常用的造斜鉆具組合是采用彎接頭和井下動力鉆具組合 進行定向造斜或扭方位施工。這種造斜鉆具組合

10、是利用彎接頭使下部 鉆具產生一個彈性力矩，迫使井下動力鉆具（螺桿鉆具或渦輪）驅動 鉆頭側向切削，使鉆出的新井眼偏離原井眼軸線，達到定向造斜或扭 方位的目的。造斜鉆具的造斜能力與彎接頭的彎曲角和彎接頭上邊的鉆鋌剛 性大小有關。彎接頭的彎曲角越大，彎接頭上邊的鉆鋌剛性越強則造 斜鉆具的造斜能力也越強，造斜率也越高。彎接頭的彎曲角應根據井眼大小，井下動力鉆具的規(guī)格和要求的 造斜率的大小選擇?，F場常用彎接頭的角度為1°2.5 o造斜鉆具組合使用的井下動力鉆具型號應根據造斜井段或扭方 位井段的井深選擇。使用井段在 1000m以內，一般采用渦輪鉆具或 螺桿鉆具，深層定向造斜或扭方位應使用耐高溫的

11、井下馬達。造斜鉆具組合、鉆井參數設計和鉆頭水眼應根據廠家推薦的鉆井 參數設計。由于井下動力鉆具的轉速高，要求的鉆壓?。ㄒ话?8t）,因此, 使用的鉆頭不宜采用密封軸承鉆頭， 尤其是在淺層，可鉆性好的軟地 層應使用銃齒滾動軸承鉆頭或合適的復合片 PDC鉆頭。2、增斜鉆具增斜鉆具組合一般采用雙穩(wěn)定器鉆具組合。 增斜鉆具是利用杠桿 原理設計的。它有一個近鉆頭足尺寸穩(wěn)定器作為支點，第二個穩(wěn)定器 與近鉆頭穩(wěn)定器之間的距離應根據兩穩(wěn)定器之間鉆鋌的剛性（尺寸） 大小和要求的增斜率大小確定。 一般2030m。兩穩(wěn)定器之間的鉆鋌 在鉆壓作用下，產生向下的彎曲變形，使鉆頭產生斜向力，井斜角隨 著井眼的加深而增大。

12、增斜鉆具組合應用的鉆井參數應根據下部鉆具 的規(guī)格，兩穩(wěn)定器之間的距離和要求的增斜率進行設計。微增斜鉆具組合在井下的受力情況和增斜鉆具相同。主要是通過 減小近鉆頭穩(wěn)定器與 2號穩(wěn)定器的距離或減小近鉆頭穩(wěn)定器的外徑 尺寸（磨損的穩(wěn)定器），減小鉆具的造斜能力。微增斜鉆具用于鉆進 懸鏈線剖面，二次剖物線剖面等要求低增斜率的井段。 也可用于因地 面因素使穩(wěn)斜鉆具達不到穩(wěn)斜效果，故呈現降斜趨勢的井段。采用合 適的微增斜鉆具可以收到理想的穩(wěn)斜效果。3、穩(wěn)斜鉆具穩(wěn)斜鉆具組合是采用剛性滿眼鉆具結構， 通過增大下部鉆具組合 的剛性，控制下部鉆具在鉆壓作用下的彎曲變形，達到穩(wěn)定井斜和方 位的效果。常用的穩(wěn)斜鉆具組合是：鉆頭十近鉆頭穩(wěn)定器十短鉆鋌（2-3m）十穩(wěn)定器十單根鉆鋌 （910m） +穩(wěn)定器子鉆鍵+鉆桿。因地層因素影響方位漂移嚴重的地層， 可以在鉆頭上串聯兩個穩(wěn) 定器，對于穩(wěn)定方位和井斜都可收到較好效果。4、降斜鉆具降斜鉆具一般采用鐘擺鉆具組合，利用鉆具自身重力產生的鐘擺 力實現降斜目的。根據設計剖面