第4章4：防斜打快鉆井理論和技術(shù)

復(fù)雜深井防斜打快鉆井理論和技術(shù)(為研究生講授)復(fù)雜深井鉆井技術(shù)難題準(zhǔn)葛爾盆地山前構(gòu)造地質(zhì)特征處于山前構(gòu)造帶，構(gòu)造地應(yīng)力巨大。斷層切割嚴(yán)重，地應(yīng)力在縱橫向分布復(fù)雜。地層傾角大；地層層理發(fā)育、斷層多、破碎。自然造斜效應(yīng)大。研究山前高陡構(gòu)造破碎地層鉆井軌跡偏斜規(guī)律及井壁巖石破壞機(jī)理，尋求防斜打快及安全鉆進(jìn)的有效控制方法，開(kāi)發(fā)一套與這類(lèi)復(fù)雜地層相適應(yīng)的防斜打快鉆井新技術(shù)。塔里木高陡構(gòu)造防斜打快問(wèn)題塔里木盆地山前高陡構(gòu)造地層傾角大多在15

-80

，防斜與打快的矛盾十分突出。需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究山前高陡構(gòu)造破碎地層鉆井軌跡偏斜規(guī)律及井壁巖石破壞機(jī)理尋求防斜打快及安全鉆進(jìn)的有效控制方法開(kāi)發(fā)出一套與這類(lèi)復(fù)雜地層相適應(yīng)的深井防斜打快鉆井新技術(shù)技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介動(dòng)力學(xué)防斜打快理論和技術(shù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)地層可鉆性評(píng)價(jià)與鉆頭選型技術(shù)水力脈沖空化射流提高深井鉆速新型渦輪復(fù)合鉆井技術(shù)地層各向異性評(píng)估技術(shù)1.動(dòng)力學(xué)防斜打快理論和技術(shù)v

CAB0

-bV：鉆柱與井壁滑動(dòng)速率：鉆柱的公轉(zhuǎn)角速率：鉆柱的自轉(zhuǎn)角速率高德利等編著：《復(fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù)》，石油工業(yè)出版社，2004年11月動(dòng)力學(xué)防斜打快理論的基本假設(shè)基本假設(shè)：鉆柱處于“渦動(dòng)”狀態(tài)地層自然造斜效應(yīng)仍然起作用基本組合類(lèi)型光鉆鋌鉆具組合在螺旋屈曲狀態(tài)下工作帶有“偏軸”或“偏心”或偏重單元的鉆具組合帶有“彎曲結(jié)構(gòu)”的鉆具組合優(yōu)點(diǎn)：解放鉆壓，防斜打快。BHA屈曲特性與井斜控制螺旋段螺旋段a)鉆頭鉸支b)鉆頭固支c)穩(wěn)定器螺旋段垂直鉆井時(shí)鉆頭均勻受力與切削W有井斜時(shí)：

BHA貼下井壁時(shí)軸向力??；

BHA靠上井壁時(shí)軸向力大；受力不均勻，切削不均勻。ABB'CBHA附加動(dòng)態(tài)軸向力的產(chǎn)生機(jī)理上切點(diǎn)：靠軸向力平衡重力分量下切點(diǎn)：靠井壁平衡重力分量1.1光鉆鋌大鉆壓防斜打快技術(shù)利用這種防斜技術(shù)，在塔西南共鉆五口井，取得很好的防斜效果，實(shí)鉆數(shù)據(jù)如下表所示：BHA與井眼靜接觸力的影響

BHA的不穩(wěn)定性

鉆壓控制是關(guān)鍵BHA螺旋屈曲使接觸力顯著增大井下管柱屈曲實(shí)驗(yàn)建立管柱屈曲臨界載荷預(yù)測(cè)模型進(jìn)行鉆柱屈曲行為的實(shí)驗(yàn)研究光鉆鋌組合正弦屈曲預(yù)測(cè)模型水平井垂直井斜直井rEIw2()3/1255.2EIwcrFaO2p3p6prEIwFcrasin2=cra光鉆鋌組合螺旋屈曲預(yù)測(cè)模型水平井斜直井垂直井rEIw22()3/1205.4EIwhelFaO2p3p6phelarEIwFhelasin22=塔西南實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)使用光鉆鋌大鉆壓防斜打快鉆進(jìn)時(shí)，井斜應(yīng)在2

以?xún)?nèi)，且需要40米以上這樣的領(lǐng)眼井段，鉆壓控制值可由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：控制鉆壓值＝（鉆頭公稱(chēng)直徑

2＋3）噸1.2偏軸鉆具組合：一個(gè)偏軸接頭、鉆頭和若干根鉆鋌與穩(wěn)定器。鉆頭“柔性”鉆鋌或加重鉆桿“剛性”鉆鋌普通鉆鋌螺旋穩(wěn)定器螺旋穩(wěn)定器鉆頭“柔性”鉆鋌或加重鉆桿“剛性”鉆鋌普通鉆鋌偏心控制器螺旋穩(wěn)定器III1.3“剛?cè)帷苯M合及偏心“剛?cè)帷苯M合研究根據(jù)“動(dòng)力學(xué)防斜打快理論”設(shè)計(jì)偏心“剛?cè)帷苯M合，使鉆壓增加有利于防斜！系列1：偏心“剛?cè)帷苯M合；系列2：常規(guī)“剛?cè)帷苯M合。偏心“剛?cè)帷苯M合及其防斜特性

偏心控制器安放位置的影響B(tài)HA：16

鉆頭+9

DC（L1）+偏心控制器+8

DC（L2）+螺旋穩(wěn)定器+9

DC+5-1/2

DP。鉆井液密度1.4,井眼擴(kuò)大0，鉆壓120kN，井斜角2

。L2=9mL1=3mL1L2偏心控制器安放位置的影響B(tài)HA：12-1/4

頭+9

DC（L1）+偏心控制器+8

DC（9m）+螺旋穩(wěn)定器+9

DC+5-1/2

DP。鉆井液密度1.4,井眼擴(kuò)大0，鉆壓120kN，井斜角2

。偏心控制器安放位置的影響B(tài)HA：12-1/4

頭+9

DC（3m）+偏心控制器+8

DC（L2）+螺旋穩(wěn)定器+9

DC+5-1/2

DP。鉆井液密度1.4,井眼擴(kuò)大0，鉆壓120kN，井斜角2

。偏心“剛?cè)帷苯M合的技術(shù)關(guān)鍵偏心“剛?cè)帷苯M合的技術(shù)關(guān)鍵包括如下幾點(diǎn)：偏心控制器：按“動(dòng)力學(xué)防斜理論”控制BHA的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。偏心“剛?cè)帷苯M合優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法：能夠?qū)HA結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì)計(jì)算。地層各向異性定量評(píng)估及鉆壓優(yōu)化控制計(jì)算方法：能夠定量評(píng)估計(jì)算實(shí)鉆地層的自然造斜效應(yīng)，并根據(jù)垂直鉆進(jìn)“穩(wěn)斜平衡原理”合理確定鉆壓值。偏心“剛?cè)帷苯M合控制下鉆頭破巖的新機(jī)理。

偏心“剛?cè)帷苯M合防斜打快機(jī)理這種組合保持了“剛?cè)帷便@具組合的所有優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了靜力學(xué)意義上的優(yōu)化；由于偏心控制器迫使這種BHA不再處于自傳狀態(tài)，從而增加了動(dòng)力學(xué)防斜打快效應(yīng)；由于BHA具有偏心“剛體位移”，從而使鉆頭各牙齒對(duì)井底產(chǎn)生不均勻壓力分布，這可能有利于破碎巖石。研制出適于8.5

和16

井眼的偏心控制器偏心控制器的研制現(xiàn)場(chǎng)初步試驗(yàn)與應(yīng)用情況2004年，在新疆克拉瑪依八區(qū)斷層井區(qū)27口井上成功試驗(yàn)與應(yīng)用了常規(guī)“剛?cè)帷苯M合；在百21井區(qū)大傾角石碳系地層成功試驗(yàn)了偏心“剛?cè)帷苯M合，并正在該井區(qū)推廣應(yīng)用50套井下控制工具。使用上述鉆具組合，在8-1/2英寸易斜井段的鉆壓可以加到100-150kN，有效地提高了鉆井速度。另外，使用這種鉆具組合也取得了理想的糾斜效果。偏心“剛?cè)帷便@具組合實(shí)鉆數(shù)據(jù)

鉆頭型號(hào)鉆井井段(m)鉆壓（kN）轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)尺(m)純鉆（h）機(jī)械鉆速（m/h）Φ216HJT517G1178-1330試驗(yàn)試驗(yàn)152592.58Φ216GY517F1330-153180-1065201782.58Φ216GY517F1531-171714065186712.62Φ216GY517F1717-1972140652551192.14Φ216GY517F1972-2311150653391013.36偏心“剛?cè)帷苯M合的創(chuàng)新性與適用性偏心“剛?cè)帷便@具組合，是一種動(dòng)力學(xué)防斜打快鉆具組合，在國(guó)內(nèi)外屬于首創(chuàng)，為高陡構(gòu)造等易斜地層防斜打快鉆井提供了一種新技術(shù)，將在垂直鉆井工程中產(chǎn)生巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。偏心“剛?cè)帷苯M合防斜打快技術(shù)，對(duì)井眼尺寸、實(shí)鉆地層及鉆頭類(lèi)型均沒(méi)有特殊限制，因而便于在現(xiàn)場(chǎng)大面積推廣使用。采用這種新技術(shù)，需要增加的“井下控制工具”成本很少，而增加“防斜打快”的效益很大。同時(shí)，在工程應(yīng)用案例中發(fā)現(xiàn)，采用常規(guī)“剛?cè)帷焙推摹皠側(cè)帷苯M合，還能明顯減少井下鉆具事故。鉆壓優(yōu)化控制是防斜打快之關(guān)鍵鉆壓Wb鉆壓（Wb）的作用：是地層各向異性造斜效應(yīng)的外因影響底部鉆具組合的力學(xué)行為影響鉆頭破巖效率（機(jī)械能量）鉆壓優(yōu)化控制：就目前的技術(shù)水平而言，嚴(yán)重井斜是由地層各向異性引起的。假設(shè)：實(shí)際鉆壓為Wb，而由地層各向異性確定的鉆壓最優(yōu)值為Wo。如果地層各向異性不確定，則會(huì)發(fā)生下列不理想：當(dāng)Wb<Wo時(shí)，則降低了鉆井速度；當(dāng)Wb>Wo時(shí)，則井斜超標(biāo)，影響鉆井質(zhì)量。結(jié)論

1）基于底部鉆具組合渦動(dòng)的“動(dòng)力學(xué)防斜打快理論”，突破了傳統(tǒng)的靜力學(xué)防斜理論的束縛，較好地協(xié)調(diào)了易斜地層垂直鉆井“防斜”與“打快”的矛盾，為開(kāi)發(fā)各種防斜打快工具和技術(shù)提供了一個(gè)重要的理論基礎(chǔ)。2）光鉆鋌大鉆壓鉆進(jìn)技術(shù)和偏心“剛?cè)帷便@具組合技術(shù)，均為典型的動(dòng)力學(xué)防斜打快技術(shù)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)與控制使用，可以有效平衡易斜地層的自然造斜效應(yīng)，在一定程度上達(dá)到防斜打快的理想目標(biāo)。3）國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)垂鉆系統(tǒng)，雖然可以在昂貴的復(fù)雜深井和超深井垂直鉆井工程中發(fā)揮有效作用，但目前的技術(shù)水平仍在使用條件上具有一定的局限性，在實(shí)際工作中應(yīng)注意對(duì)其進(jìn)行評(píng)估與合理選用。4）針對(duì)我國(guó)復(fù)雜深井和超深井鉆井工程中面臨的嚴(yán)重井斜和低效率等技術(shù)難題，國(guó)家應(yīng)積極組織優(yōu)勢(shì)力量，從客觀(guān)（地層各向異性）和主觀(guān)（垂鉆系統(tǒng)）兩個(gè)方面進(jìn)行高技術(shù)攻關(guān)研究，以期盡快獲得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)控制工具、科學(xué)計(jì)算軟件及智能鉆井系統(tǒng)等。

井下測(cè)量與過(guò)程可視化：MWD、LWD、SWD、PWD及近鉆頭力學(xué)測(cè)量等可視化：幾何、地質(zhì)及力學(xué)可視化等井下智能控制系統(tǒng)：硬件和軟件。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)：Geo-Pilot系統(tǒng)AutoTrackRCLS系統(tǒng)PowerDriveSRD系統(tǒng)2．旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

隨鉆測(cè)量與計(jì)算

現(xiàn)代測(cè)量工具主要以固態(tài)傳感器測(cè)量地球自然場(chǎng)（重力場(chǎng)、磁力場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)場(chǎng)），與其相關(guān)的典型獨(dú)立誤差源有：原始傳感器誤差測(cè)量深度誤差磁偏角誤差磁干擾誤差磁化糾正誤差鉆具組合下垂不同軸誤差例如：井眼軌跡不確定性及其可視化1）井下導(dǎo)向馬達(dá)滑動(dòng)導(dǎo)向控制系統(tǒng)；2）井下導(dǎo)向馬達(dá)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向控制系統(tǒng)；3）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。西江ERW導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)向控制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向控制Q（AKO導(dǎo)向馬達(dá)）可變徑穩(wěn)定器井下導(dǎo)向工具設(shè)計(jì)研究

——地面遙控可調(diào)彎接頭回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)下彎短節(jié)軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)錐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遙控技術(shù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)穩(wěn)定器伽瑪電阻率鉆頭旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具工程參數(shù)柔性短節(jié)MWD旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)偏置力偏置力a.推靠式b.指向式技術(shù)方案：推靠式(pushthebit)指向式(pointthebit)指向式推靠式推靠式和指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具鉆井軌跡的質(zhì)量對(duì)比

從國(guó)外發(fā)展情況來(lái)看，各大石油公司正致力于指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的研究和開(kāi)發(fā)。Halliburton公司已開(kāi)發(fā)出第三代指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)Geo－Pilot，Schlumberger除擁有推靠式工具PowerDriveSRD系列外，最近又開(kāi)發(fā)出指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具PowerDriveXceed系統(tǒng)，由此可見(jiàn)，指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

（Geo-Pilot系統(tǒng)）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

（PowerDriveSRD系統(tǒng)）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

（AutoTrackRCLS系統(tǒng)）3.地層可鉆性評(píng)價(jià)與鉆頭選型技術(shù)軟件系統(tǒng)框圖標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理模塊標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)文件室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)鉆頭性能評(píng)估模塊鉆頭數(shù)據(jù)庫(kù)效益指數(shù)分析鉆頭資料錄入效益指數(shù)法選型地層抗鉆特性評(píng)價(jià)與鉆頭選型巖石力學(xué)參數(shù)模塊鄰井選型區(qū)塊選型鉆頭優(yōu)選模塊效益指數(shù)選型巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)建立標(biāo)準(zhǔn)井區(qū)塊井鄰井巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算鉆頭選型方法標(biāo)準(zhǔn)井：由研究區(qū)塊效益指數(shù)最大的鉆頭所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)層位從上到下人為組合而成的一口假想井，該井各個(gè)層位所對(duì)應(yīng)的鉆頭效益指數(shù)最大。地層可鉆性綜合值求取方法鉆頭性能評(píng)估模塊鉆頭資料的錄入現(xiàn)場(chǎng)使用鉆頭數(shù)據(jù)的錄入牙輪鉆頭：井號(hào)，鉆頭型號(hào)，鉆頭價(jià)格(元)，IADC編碼，生產(chǎn)廠(chǎng)家，鉆頭直徑(in)，地層代碼，鉆壓(kN)，轉(zhuǎn)速(rpm)，排量(l/s)，泵壓(MPa)，鉆速(m/h)，進(jìn)尺(m)，外徑磨損，軸承磨損，牙齒磨損；PDC鉆頭：井號(hào)，鉆頭型號(hào)，鉆頭價(jià)格(元)，IADC編碼，生產(chǎn)廠(chǎng)家，鉆頭直徑(in)，地層代碼，鉆壓(kN)，轉(zhuǎn)速(rpm)，排量(l/s)，泵壓(MPa)，鉆速(m/h)，進(jìn)尺(m)，鉆頭磨損；生產(chǎn)廠(chǎng)家鉆頭數(shù)據(jù)的錄入牙輪鉆頭：IADC編碼，適用地層，鉆頭型號(hào)，比鉆壓（kN/mm），轉(zhuǎn)速（rpm）；PDC鉆頭：IADC編碼，適用地層，鉆頭型號(hào)，鉆壓（kN），轉(zhuǎn)速（rpm），排量（l/s）；鉆頭性能評(píng)估模塊標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭根據(jù)效益指數(shù)法，建立標(biāo)準(zhǔn)井各層位的使用鉆頭，即為該區(qū)塊各口井中相應(yīng)層位效益指數(shù)最大的鉆頭，使用效果最好的鉆頭。形成標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭數(shù)據(jù)文件(*.STB)：地質(zhì)層位，鉆頭型號(hào)，效益指數(shù)，所在井號(hào)；標(biāo)準(zhǔn)井：由研究區(qū)塊效益指數(shù)最大的鉆頭所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)層位從上到下人為組合而成的一口假想井，該井各個(gè)層位所對(duì)應(yīng)的鉆頭效益指數(shù)最大。－鉆頭效益指數(shù)，－鉆頭機(jī)械鉆速，－鉆頭總進(jìn)尺，－鉆頭費(fèi)用，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理模塊測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理處理數(shù)字化測(cè)井得到的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，并構(gòu)造程序所需的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)文件（*.LOG）。文件格式為：井深(米)，自然伽瑪(API)，聲波時(shí)差，密度。數(shù)據(jù)之間用空格分開(kāi)。巖石力學(xué)參數(shù)模塊巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算利用測(cè)井資料對(duì)地層巖石力學(xué)特性參數(shù)（包括：抗剪強(qiáng)度，無(wú)圍壓抗壓強(qiáng)度，內(nèi)摩擦角，硬度，塑性系數(shù)，泥質(zhì)含量，牙輪鉆頭巖石可鉆性，PDC鉆頭巖石可鉆性）進(jìn)行計(jì)算；巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)讀入地質(zhì)層位數(shù)據(jù)：井號(hào)，地質(zhì)層位(代碼),起始井深(米),底界井深(米)；對(duì)地層各種巖石力學(xué)特性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)內(nèi)容為：最大值、最小值、平均值、差值最大值、峰值個(gè)數(shù)；保存巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(*.RST)。

巖石力學(xué)參數(shù)模塊建立標(biāo)準(zhǔn)井讀入標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭數(shù)據(jù)文件；讀入該區(qū)塊各井的巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)文件(*.RST)；建立標(biāo)準(zhǔn)井，保存標(biāo)準(zhǔn)井的巖石力學(xué)參數(shù)。(*.STR)

標(biāo)準(zhǔn)井：由研究區(qū)塊效益指數(shù)最大的鉆頭所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)層位從上到下人為組合而成的一口假想井，該井各個(gè)層位所對(duì)應(yīng)的鉆頭效益指數(shù)最大。3.4

鉆頭選型模塊區(qū)塊選型讀入標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)文件；讀入該區(qū)塊各井的巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)文件(*.RST)，建立區(qū)塊井。區(qū)塊井為一口假想井，其各層位的巖石力學(xué)參數(shù)是該區(qū)塊各口井相應(yīng)層位的巖石力學(xué)參數(shù)的平均值；

對(duì)假想的區(qū)塊井進(jìn)行鉆頭選型。

區(qū)塊井為一口假想井，其各層位的巖石力學(xué)參數(shù)是該區(qū)塊各口井相應(yīng)層位的巖石力學(xué)參數(shù)的平均值。鉆頭選型模塊鄰井選型讀入標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)文件；讀入鄰井巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)文件(*.RST)；對(duì)鄰井進(jìn)行鉆頭選型。

效益指數(shù)法選型讀入鉆頭數(shù)據(jù)文件；根據(jù)效益指數(shù)大小，按層位給出該區(qū)塊所有井鉆頭使用效果較好的三種型號(hào)鉆頭。鉆頭選型總流程

收集研究區(qū)塊所有井鉆頭使用記錄及測(cè)井資料；輸入該區(qū)塊所有井鉆頭使用記錄并以文件形式保存；處理各口井測(cè)井資料，計(jì)算、統(tǒng)計(jì)巖石力學(xué)參數(shù)并保存結(jié)果；根據(jù)鉆頭使用記錄建立標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭，并保存結(jié)果；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭結(jié)果和各口井巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值建立標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)剖面，并保存結(jié)果；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)剖面和區(qū)塊巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行區(qū)塊鉆頭選型，并保存結(jié)果；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)剖面和單井巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行鄰井鉆頭選型，并保存結(jié)果；根據(jù)鉆頭使用記錄用效益指數(shù)法進(jìn)行鉆頭選型，并保存結(jié)果。文件擴(kuò)展名說(shuō)明

文件名擴(kuò)展名文件名擴(kuò)展名牙輪鉆頭現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù)BFRBitFieldRoller生產(chǎn)廠(chǎng)家牙輪鉆頭數(shù)據(jù)RBFPDC鉆頭現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù)BFPBitFieldPDC生產(chǎn)廠(chǎng)家PDC鉆頭數(shù)據(jù)PBF測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)log地質(zhì)層位FMDFormationD標(biāo)準(zhǔn)井巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值，區(qū)塊井巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值前者含有鉆頭型號(hào)，后者無(wú)STRStaticRock標(biāo)準(zhǔn)井鉆頭STBStandardBit巖石力學(xué)參數(shù)(計(jì)算的每米八大參數(shù))txt巖石力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值RSTRockStatic巖石可鉆性數(shù)據(jù)文件ROBRockBit鉆頭選型結(jié)果文件BRSBitResult水力脈沖空化射流鉆井提高鉆速機(jī)理研究新型井下水力脈沖空化射流短節(jié)研制水力與機(jī)械參數(shù)配合優(yōu)選研究脈沖空化射流提高深井鉆速配套工藝技術(shù)研究4.水力脈沖空化射流提高深井鉆速技術(shù)

5.新型渦輪復(fù)合鉆井技術(shù)影響深井和超深井機(jī)械鉆速的最根本原因:井底鉆頭破巖機(jī)械能量不足，無(wú)論是大直徑井眼、小直徑井眼，還是高陡構(gòu)造易斜井段和深部難鉆地層，都是這樣。井底鉆頭的破巖機(jī)械能量

=單位井底面積鉆壓×鉆頭轉(zhuǎn)速

鉆壓提高，受到井斜限制；提高轉(zhuǎn)速，尚有一定的空間。提高鉆頭工作轉(zhuǎn)速的途徑：第一：可采用頂部驅(qū)動(dòng)裝置或增加轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速；

(受鉆具強(qiáng)度、鉆機(jī)能力和井深限制，提高幅度有限)第二：可采用井下動(dòng)力鉆具(渦輪鉆具和螺桿鉆具)復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)(在深井鉆井中被普遍采用)來(lái)增加鉆頭轉(zhuǎn)速。積木式組合渦輪鉆具結(jié)構(gòu)示意圖

減速渦輪鉆具結(jié)構(gòu)示意圖渦輪鉆具定轉(zhuǎn)子行星減速機(jī)構(gòu)新型渦輪鉆具減速器

積木式減速器渦輪鉆具，由積木式渦輪節(jié)1、中間軸承節(jié)2和減速器3三部分組成。其中，積木式渦輪節(jié)中含有多級(jí)中轉(zhuǎn)速低壓降渦輪定轉(zhuǎn)子和多級(jí)高轉(zhuǎn)速高扭矩渦輪定轉(zhuǎn)子(根據(jù)需要可以增減具有不同特性的渦輪定轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù))，減速器的減速機(jī)構(gòu)為行星齒輪減速。該減速渦輪鉆具的減速比為3.86:1。

1

2

3新型積木式渦輪鉆具優(yōu)點(diǎn)：1.渦輪鉆具轉(zhuǎn)速高(100～2000rpm)，適合于高速牙輪鉆頭、高效PDC鉆頭和高速金剛石鉆頭。2.渦輪鉆具定轉(zhuǎn)子使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)800～1000h。3.耐高溫和高壓，適用于高溫(250℃)高壓井。6.地層各向異性評(píng)估技術(shù)正交各向異性地層分類(lèi)地層A:Ir1<Ir2<1(Ddip<Dstr<Dn)地層B:Ir1=Ir2<1(Ddip=Dstr<Dn)（前人提出）地層C:Ir1=Ir2>1(Ddip=Dstr>Dn)（前人提出）地層D:Ir1>Ir2>1(Ddip>Dstr>Dn)地層E:Ir2<Ir1<1(Dstr<Ddip<Dn)地層F:Ir1<1<Ir2(Ddip<Dn<Dstr)地層G:Ir1<Ir2=1(Ddip<Dstr=Dn)地層H:Ir2>Ir1>1(Dstr>Ddip>Dn)地層I:Ir2<1<Ir1(Dstr<Dn<Ddip)地層J:Ir1>Ir2=1(Ddip>Dstr=Dn)地層K:Ir1=1>Ir2(Ddip=Dn>Dstr)地層L:Ir1=1<Ir2(Ddip=Dn<Dstr)地層各向異性對(duì)井跡的影響地層各向異性的鉆井反演鄒德永等（1996年）測(cè)量了取自全國(guó)6個(gè)油田不同地區(qū)的200多塊巖芯的聲波時(shí)差和巖石可鉆性。這些巖芯的巖性包括泥巖、泥砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖、石灰?guī)r、白云巖、石膏等，基本上代表了石油鉆井所鉆遇的地層。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理，得到了巖石可鉆性和聲波時(shí)差之間的關(guān)系為：R=0.906由于用于建立該模型的巖樣取自不同油田，而且這些巖樣的巖性具有廣泛的代表性，因此該模型具有一定的普遍性。－－(2.10)利用聲波求取巖石可鉆性方法地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法在固定鉆深和鉆壓的實(shí)驗(yàn)條件下，橫觀(guān)各向同性地層巖石可鉆性各向異性可表示為：巖石可鉆性各向異性概念或Tv為垂直于層面的微鉆時(shí)；Th為平行于層面的微鉆時(shí)；ΔKd為平行于層面的巖石可鉆性級(jí)值和垂直于層面的巖石可鉆性級(jí)值之差。－－(2.11)巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)112組微牙輪鉆頭巖石可鉆性數(shù)據(jù)（薛亞?wèn)|,高德利,2001；何世明等,1998；宋玉玲,安明玉,1997；齊林等,1995；周祖輝,尹宏錦,1986；田效山,1989）進(jìn)行回歸分析，得到垂直于層面和平行于層面微牙輪鉆頭巖石可鉆性關(guān)系為：R=0.953－－(2.12)巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法牙輪鉆頭由式(2.11)和(2.12)結(jié)合巖石可鉆性定義，可得到巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型為：－－(2.13)根據(jù)式(2.13)即可通過(guò)垂直于層面的巖石可鉆性計(jì)算出巖石的各向異性指數(shù)，實(shí)現(xiàn)巖石可鉆性各向異性的評(píng)價(jià)。巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法牙輪鉆頭用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)172組微牙輪鉆頭巖石可鉆性和微PDC鉆頭巖石可鉆性數(shù)據(jù)(鄒德永,1989)進(jìn)行分析，得到微牙輪鉆頭巖石可鉆性和微PDC鉆頭巖石可鉆性的關(guān)系為：KdP為PDC鉆頭巖石可鉆性級(jí)值；KdR為牙輪鉆頭巖石可鉆性級(jí)值。－－(2.14)R2=0.9951巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法PDC鉆頭把式(2.14)代入式(2.13)即可得到PDC鉆頭巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型為：－－(2.15)巖石可鉆性各向異性評(píng)價(jià)模型地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法PDC鉆頭地層各向異性的測(cè)井評(píng)價(jià)方法垂直于層面波速的求取方法求出垂直于層面波速后，即可根據(jù)波速得到垂直于層面方向牙輪鉆頭或PDC鉆頭巖石可鉆性級(jí)值，進(jìn)而由式(2.13)或式(2.15)建立起相應(yīng)的巖石可鉆性各向異性指數(shù)剖面。案例分析：鉆井及電測(cè)資料

井號(hào)資料項(xiàng)目KL2井電測(cè)井資料（包括：自然伽瑪測(cè)井資料、補(bǔ)償聲波測(cè)井資料、補(bǔ)償密度測(cè)井資料、電測(cè)斜資料）、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)等KL3井電測(cè)井資料（包括：自然伽瑪測(cè)井資料、補(bǔ)償聲波測(cè)井資料、補(bǔ)償密度測(cè)井資料、電測(cè)斜資料）、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、井史資料等KL201井電測(cè)井資料（包括：自然伽瑪測(cè)井資料、補(bǔ)償聲波測(cè)井資料、補(bǔ)償密度測(cè)井資料、電測(cè)斜資料）、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、井史資料等KL202井電測(cè)井資料（包括：自然伽瑪測(cè)井資料、補(bǔ)償聲波測(cè)井資料、補(bǔ)償密度測(cè)井資料、電測(cè)斜資料）、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、井史資料等KL205井電測(cè)井資料（包括：自然伽瑪測(cè)井資料、補(bǔ)償聲波測(cè)井資料、補(bǔ)償密度測(cè)井資料、電測(cè)斜資料）、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、井史資料、地層傾角測(cè)井成果等研究區(qū)塊各層位平均傾角及傾向

系組（段）代碼傾角(度)傾向(度)上第三系庫(kù)車(chē)組N2k2527康村組N1-2k2727吉迪克組N1j3627下第三系蘇維依組E3627庫(kù)姆格列木組E4034白堊系巴什基齊克組K2b2050巴西蓋組K1b2052研究區(qū)塊的泥頁(yè)巖層段

井號(hào)泥巖層段KL32722～3090mKL2022564～2638mKL22641～2843mKL2053300～3490mKL2013176～3332m研究區(qū)塊各口井泥巖層段位置井號(hào)群角(度)聲波時(shí)差(us/ft)波速(m/s)KL333.9262.164903KL20237.3260.675024KL232.2463.484801KL20529.7362.364888KL20131.8563.014837研究區(qū)塊泥巖層段在不同角度下的聲波時(shí)差值

圖中，KL2_Ir、KL3_Ir、KL201_Ir、KL202_Ir和KL205_Ir分別表示KL2井、KL3井、KL201井、KL202井、KL205井的地層各向異性指數(shù)。由圖可知，隨著井深的增加，各口井的地層各向異性指數(shù)有增大的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著地層埋深的增加，地層各向異性程度有減小的趨勢(shì)，這主要是由于地層的壓實(shí)作用所致。圖1地層各向異性評(píng)價(jià)結(jié)果地層各向異性評(píng)價(jià)結(jié)果山前高陡構(gòu)造自然造斜規(guī)律評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2KL2井地層造斜特性和飄方位特性評(píng)價(jià)結(jié)果為井斜方位角；圖中，為井斜角；為井眼軸線(xiàn)和地層法線(xiàn)的夾角；為地層造斜特性參數(shù)；為地層飄方位參數(shù)。

圖3KL3井地層造斜特性和飄方位特性評(píng)價(jià)結(jié)果圖中，為井斜角；為井斜方