定向井與水平井

定向井和水平井鉆井技術(shù)〔一〕第一節(jié)定向井井身參數(shù)和測斜計(jì)算一．定向井的剖面類型及其應(yīng)用定向鉆井就是“使井眼按預(yù)定方向偏斜，鉆達(dá)地下預(yù)定目標(biāo)的一門科學(xué)技術(shù)”。定向鉆井的應(yīng)用范圍很廣，可歸納。稱為“J”型、“S”型和連續(xù)增斜型。按井斜角的大小范圍定向井又可分為：常規(guī)定向井井斜角＜55°55～85°水平井井斜角＞85°〔有水平延長段〕二．定向井井身參數(shù)實(shí)際鉆井的定向井井眼軸線是一條空間曲線。鉆進(jìn)確定的井段后，要進(jìn)展測斜，被測的點(diǎn)叫測點(diǎn)。兩個(gè)測點(diǎn)之間的距離稱為測段長度。每個(gè)測點(diǎn)的根本參數(shù)有三項(xiàng)：井斜角、方位角和井深，這三項(xiàng)稱為井身根本參數(shù)，也叫井身三要素。．測量井深：指井口至測點(diǎn)間的井眼實(shí)際長度。．井斜角：測點(diǎn)處的井眼方向線與重力線之間的夾角。．方位角：以正北方向線為始邊，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至方位線所轉(zhuǎn)過的角度，該方向線是0—360°之間變化。目前，廣泛使用的各種磁力測斜儀測得的方位值是以地球磁北方位線為準(zhǔn)的，稱為磁方位角。磁北方向線與正北方向線之間有一個(gè)夾角，稱磁偏角，磁偏角有東、西之分，稱為東或西磁偏角，真方位的計(jì)算式如下：真方位＝磁方位角十東磁偏角或真方位＝磁方位角一西磁偏角公式可概括為“東加西減”四個(gè)字。方位角也有以象限表示的，以南〔S〕北〔N〕方向向東〔E〕西〔W〕方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。在進(jìn)展磁方位校正時(shí)，必需留意磁偏角在各個(gè)象限里是“加上”還是“減去。造斜點(diǎn)：從垂直井段開頭傾斜的起點(diǎn)。垂直井深：通過井眼軌跡上某點(diǎn)的水平面到井口的距離。閉合距和閉合方位〔l〕閉合距：指水平投影面上測點(diǎn)到井口的距離，通常指靶點(diǎn)或井底的位移，而其他測點(diǎn)的閉合距離可稱為水平位移?！?〕閉合方位：指水平投影響圖上，從正北方向順時(shí)針轉(zhuǎn)至測點(diǎn)與井口連線之間的夾角。率是指單位長度內(nèi)的方位角變化狀況，均以度／100〔也可使用度／30100英尺等〕。方位提前角〔或?qū)Ы恰常汗懒吭煨睍r(shí)方位線與靶點(diǎn)方向線之間的夾角。三．狗腿嚴(yán)峻度狗腿嚴(yán)峻是用來測量井眼彎曲程度或變化快慢的參數(shù)〔以度／100〕。可用解析法、圖解法、查表法、尺算法等來計(jì)算狗腿嚴(yán)峻度k。1．第一套公式其次套公式cosγ＝cosa1cosa2＋sina1sina2cosΔj???????????????〔9－3〕本式是由魯賓斯基推導(dǎo)出來的，使用格外普遍。美國人按上式計(jì)算出不同的a1a2和Δj值下的狗腿角γ 值，并列成表格，形成了查表法。第三套公式γ——兩測點(diǎn)間的狗腿角。假設(shè)將三套公式作比較，第一套公式具有普遍性，適合于多種外形的井眼，其次套只適用于平面曲線的井眼〔即二維井型〕，第三套是近似公式，用于井斜和方位變化較小的狀況。四．測斜計(jì)算的主要方法測斜計(jì)算的方法可分為兩大類二十多種。一類是把井眼軸線視為由很多直線段組成，另一有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半徑法、最小曲率法、弦步法和麥庫立法。從計(jì)算精度1、2．平均角法〔角平均法〕此法認(rèn)為兩測點(diǎn)間的測段為一條直線，該直線的方向?yàn)樯舷聝蓽y點(diǎn)處井眼方向的矢量和方向。測段計(jì)算公式：．平衡正切法此法假定二測點(diǎn)間的井段為兩段各等于測段長度一半的直線構(gòu)成的折線，它們的方向分別與上、下兩測點(diǎn)處的井眼方向全都。9－6，計(jì)算式為：曲率半徑法〔圓柱螺線法〕此法假設(shè)兩測點(diǎn)間的測段是條等變螺旋角的圓柱螺線，螺線在兩端點(diǎn)處與上、下二測點(diǎn)處的井眼方向相切。9－7，測段的計(jì)算公式有三種表達(dá)形式?！?〕第一種表達(dá)形式〔9－13〕～〔9－16〕式中：這四個(gè)公式是最常用的計(jì)算公式：第三種表達(dá)形式曲率半徑法的特別狀況處理③第三種特別狀況，α1≠α2，且其中之一等于零。此時(shí)，按二測點(diǎn)方位角相等來處理，然后代入其次種特別狀況的計(jì)算式中。．最小曲率法最小曲率法假設(shè)兩測點(diǎn)間的井段是一段平面的圓弧，圓弧在兩端點(diǎn)處與上下二測點(diǎn)處的井眼方向線相切。測段計(jì)算如圖9－8。測段計(jì)算公式如下：令fM＝〔2/γ〕×tg〔γ/2〕，fM是個(gè)大于1但很接近1的值。在狗腿角γ 足夠小的狀況下，可近似認(rèn)為fM＝1，這時(shí)上述四個(gè)計(jì)算公式就完全變成平衡正切法的公式了，它是對平衡正切法公式的校正。ΔS′1M和M2ΔS′＝1′M′＋M′2′。ΔS′并不是測段的水平投影長度ΔS。要作出井身垂直剖面圖，需要求出ΔS，而最小曲率法卻求不出ΔS，這是最小曲率法的缺點(diǎn)。為了作出垂直剖面圖，可用下式近似地求出ΔS′：????????????????????〔9－39〕其次節(jié)定向井剖面設(shè)計(jì)在開鉆前認(rèn)真進(jìn)展設(shè)計(jì)，可以大大節(jié)約定向鉆井的本錢。影響井眼軌跡的因素很多，其中一些因素很難進(jìn)展估算〔如在某些地層中的方位漂移狀況等〕。因此，在同一地區(qū)得到的鉆井閱歷很重要，這些閱歷可以在其他井設(shè)計(jì)過程中起重要的參考作用。一．設(shè)計(jì)資料要進(jìn)展一口定向井的軌道設(shè)計(jì)工作，作業(yè)者至少應(yīng)供給靶點(diǎn)的垂深、水平位移和方位角，或供給井口與靶點(diǎn)的座標(biāo)位置，通過座標(biāo)換算，計(jì)算出方位角和水平位移。此外，定向井工程師還要收集以下資料：．作業(yè)區(qū)域和地理位置。通過作業(yè)區(qū)域，通常可以找到該地區(qū)已完井的鉆井作業(yè)資料〔野貓井除外〕，并對地層狀況、方位漂移有確定的了解，依據(jù)地理位置，可以計(jì)算或查得到地磁偏角。地質(zhì)設(shè)計(jì)書和井身構(gòu)造。了解有關(guān)地層壓力、地溫梯度、地層傾角、走向、巖性、斷層，可能遇到的簡潔狀況，以及油藏工程師的特別要求等。．作業(yè)者對造斜點(diǎn)、造斜率、增〔降〕斜率的要求，以及安全圓柱、最大井斜等井身質(zhì)量的要求。了解鉆井承包商的狀況，如泥漿泵性能，井下鉆具組合各組件的根本狀況等。二．設(shè)計(jì)原則．能實(shí)現(xiàn)鉆定向井的目的定向井設(shè)計(jì)首先要保證明現(xiàn)鉆井目的，這是定向井設(shè)計(jì)的根本原則。設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)不同的鉆探目的對設(shè)計(jì)井的井身剖面類型、井身構(gòu)造、鉆井液類型、完井方法等進(jìn)展合理設(shè)計(jì)，以利于安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井。如救險(xiǎn)井的鉆井目的是制服井噴和滅火，保護(hù)油、氣資源。因此，救險(xiǎn)井的設(shè)計(jì)應(yīng)充分表達(dá)其目的：一是靶點(diǎn)的層位選擇合理。二是靶區(qū)半徑小〔小于10〕，中靶要求高；三是盡可能選擇簡潔的剖面類型，以減小井眼軌跡把握和施工難度，加快鉆井速度。四是井身構(gòu)造、井控措施等應(yīng)滿足要求。．盡可能利用方位的自然漂移規(guī)律在使用牙輪鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，方位角的變化往往有向右增加的趨勢，稱為右手漂移規(guī)律。如圖9－9Tj′j′定T′jT。Δj2～7。目前流行的PDC〔RC426型等〕，對方位右漂具有較好的抑制效果。在地PDC鉆頭具有方位左漂的趨勢，這主要是由于PDCPDC依據(jù)油田的構(gòu)造特征，有利于提高油氣產(chǎn)量，提高投資效益。有利于安全、優(yōu)質(zhì)和快速鉆井，滿足采油和修井的作業(yè)要求。三．剖面設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題．選擇適宜的井眼曲率井眼曲率不宜過小，這是由于井眼曲率限制太小會(huì)增加動(dòng)力鉆具造斜井段、扭方位井段和增〔降〕斜井段的井眼長度，從而增大了井眼軌跡把握的工作量，影響鉆井速度。井眼曲率也不宜過大，否則鉆具偏磨嚴(yán)峻、摩阻力增大和起下鉆困難，也簡潔造成鍵槽卡鉆，還會(huì)給其他作業(yè)〔如電測、固井以及采油和修井等〕造成困難。因此，在定向井中應(yīng)把握井眼曲率的最大值，我國海上定向井一般取7～16°／10020°／100同的井段要選用不同的井眼曲率，具體如下：7～16°／1007～12°／100轉(zhuǎn)盤鉆降斜的降斜率?。?～8°／100米。7～14°／100米。導(dǎo)5～12°／100說明：隨著中曲率大斜度井和水平井的快速進(jìn)展，對一般定向井的井眼曲率〔或狗腿嚴(yán)峻度〕API標(biāo)準(zhǔn)中已不再規(guī)定常規(guī)定向井的狗腿嚴(yán)峻度。率的數(shù)值。井下動(dòng)力鉆具造斜和扭方位井段的井眼曲率KmDc――套管外徑，厘米。．井眼尺寸152～445〔6～171/2英寸井眼的定向鉆井要求，小井眼要使用更小、更柔的鉆具，而且地層因素對軌跡的影響也較大。因此小井眼的軌跡把握更困難一些。在常規(guī)的井眼尺寸中，大多數(shù)定向井可承受直井的套管程序。假照實(shí)鉆井眼軌跡較光在大斜度井段，可依據(jù)井段長度和作業(yè)時(shí)間，打算是否使用厚壁套管。．鉆井液設(shè)計(jì)：定向井鉆井液設(shè)計(jì)格外重要，鉆井液應(yīng)有足夠的攜砂力氣和潤滑性，以削減卡鉆的時(shí)機(jī)；鉆井液性能把握對削減定向井鉆柱拉伸與扭矩也很重要；鉆井液中應(yīng)加潤滑劑，鉆井液密度與粘度必需隨時(shí)把握。假設(shè)用水基鉆井液，那么在正常壓力井段，應(yīng)使用高排量和低固相含量的鉆井液，這樣有利于清潔井眼；水基鉆井液應(yīng)具有良好的潤滑性能，以削減鉆具摩阻和壓差卡鉆；然而在海上鉆井，確定要避開污染問題。假設(shè)有特別高壓井段要求鉆井液密度到達(dá)1.453在鉆開該高壓地層前下一層保護(hù)套管，以封固全部正常壓力井段。．造斜點(diǎn)的選擇造斜點(diǎn)的選擇要適當(dāng)淺些，但是在極淺的地層中造斜時(shí)，簡潔形成大井眼。同時(shí)，由度大或造斜率較高時(shí)。通常地說，淺層造斜比深層造斜簡潔一些，由于深層地層往往膠結(jié)良好，機(jī)械鉆速低，需花費(fèi)較長的造斜時(shí)間。另外，造斜點(diǎn)通常選在前一層套管鞋以下30～50泥掉塊產(chǎn)生卡鉆的可能性。在深層地層造斜時(shí)，應(yīng)盡量在大段砂層中造斜，由于砂層的井眼穩(wěn)定，鉆速較快，而頁巖段較易受到?jīng)_蝕，鉆速較低，而且在以后長時(shí)間鉆井作業(yè)，簡潔在造斜段形成鍵槽而可能導(dǎo)致卡鉆。．靶區(qū)外形和范圍靶區(qū)外形與范圍通常由地質(zhì)構(gòu)造、產(chǎn)層位置打算，并考慮油田油井的分布狀況，靶區(qū)大小是由作業(yè)者確定的。通常認(rèn)為，鞍區(qū)范圍不能定得太小，很小的靶區(qū)范圍不僅會(huì)增加作業(yè)本錢，同時(shí)也會(huì)增加調(diào)整方位的次數(shù)，造成井眼軌跡不平滑，增加轉(zhuǎn)盤扭矩，同時(shí)也增加產(chǎn)生健槽卡鉆的可能性。通常，靶區(qū)外形為圓形〔嚴(yán)格地講，應(yīng)當(dāng)是球形〕。淺井和水平位移小的定向井，其靶區(qū)范圍小一些，一般靶區(qū)半徑30～5050～70．造斜率和降斜率選擇7～14°／100造斜率可提高到14～16°／100大的磨損。因此，淺層造斜通常選擇較低的造斜率，而深層造斜〔1000～2023〕可選擇較高的造斜率。對于“S”型井眼，通常把降斜率選在3～8°／100段，則必需承受較小的降斜率平緩降斜，以避開鍵槽卡鉆，同時(shí)，可降低鉆進(jìn)時(shí)的摩阻力。．最大井斜角常規(guī)定向井的最大井斜角，一般在15～45°，假設(shè)井斜太小，則井眼的井斜和方位都60°時(shí)，鉆具的摩阻力將大大增加。．允許的方位偏移與極限定向鉆進(jìn)時(shí)，初始造斜方向通常在設(shè)計(jì)方位的左邊〔即選定導(dǎo)角〕，然后通過自然漂移鉆達(dá)靶區(qū)，井眼軌跡是一條空間曲線。但是對導(dǎo)角也有一個(gè)限制，在井眼密集的井網(wǎng)中，要求定向井軌跡保持在安全圓柱內(nèi)，以避開與鄰井相碰。同樣，由于油藏特性和地質(zhì)地層條件，也對導(dǎo)角的大小有確定的限制。井身剖面類型在滿足設(shè)計(jì)和工藝要求的前提下，盡可能縮短井段長度，由于井段短則鉆井時(shí)間短。在設(shè)計(jì)井身剖面外形時(shí)，要考慮井身構(gòu)造，造斜點(diǎn)一般選在套管鞋以下30～50國海上定向井的井身剖面通常由作業(yè)者打算，往往選擇“J”型剖面。四．剖面設(shè)計(jì)．設(shè)計(jì)步驟：〔l〕選擇剖面類型；確定增斜率和降斜率，選擇造斜點(diǎn)；計(jì)算剖面上的未知參數(shù)，主要是最大井斜角；進(jìn)展井身計(jì)算，包括各井段的井斜角、水平位移、垂深和斜深；繪制垂直剖面圖和水平投影圖。井身剖面的設(shè)計(jì)方法有試算法、作圖法、查圖法和解析法四種。我國海洋定向井通常承受解析法，并使用計(jì)算機(jī)完成。剖面設(shè)計(jì)完成以后，應(yīng)向作業(yè)者供給以下資料：〔1〕總體定向鉆井方案和技術(shù)措施。剖面設(shè)計(jì)結(jié)果，包括設(shè)計(jì)條件、計(jì)算結(jié)果、垂直剖面圖和水平投影圖。測斜儀器類型和該地區(qū)的磁偏角，以及測斜計(jì)算方法；設(shè)備和工具打算。．二維定向井設(shè)計(jì)〔解析法〕解析法是依據(jù)給出的設(shè)計(jì)條件，應(yīng)用解析公式計(jì)算出剖面上各井段的全部井身參數(shù)的井身設(shè)計(jì)方法。在使用計(jì)算機(jī)的條件下，還可同時(shí)給出設(shè)計(jì)井身的垂直投影圖和水平投影圖。解析法進(jìn)展井身剖面設(shè)計(jì)所用公式如下〔用于三段制JS剖面〕?！?〕αmax?！?〕各井段的井身參數(shù)計(jì)算：①增斜段②穩(wěn)斜段③降斜段④穩(wěn)斜段⑤總井深L〔3〕設(shè)計(jì)計(jì)算中特別狀況的處理①當(dāng)Ho2＋So2－2RoSo＝0αmax:2Ro－So＝0αmax:③當(dāng)Ho2＋So2－2RoSo＜0，說明此種剖面不存在，此時(shí)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)條件，轉(zhuǎn)變造斜點(diǎn)深度、增斜率和降斜率或轉(zhuǎn)變目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。井身剖面設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果應(yīng)整理列表，并校核井身長度和各井段井身參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，目前，應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)展井身剖面設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)果列表和均可由打印機(jī)和繪圖儀自動(dòng)完成。4．設(shè)計(jì)方法舉例H=2-000〔靶點(diǎn)30035010001050井口座標(biāo) X1：3246535.0 Y1：2054875.0井底座標(biāo) X2：3245972.95 Y2：2054665.0先依據(jù)井口與井底座標(biāo)，計(jì)算出水平位移和目標(biāo)方位?！?〕依據(jù)供給的地質(zhì)資料，在進(jìn)展剖面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)設(shè)法使動(dòng)力鉆具造斜的井段和增斜的井段避開流砂層和高壓水層。對于鉆井工藝及其它限制條件，在滿足〔l〕項(xiàng)條件的前提下，應(yīng)選擇較簡潔的剖面類型。剖面類型選用“直一增一穩(wěn)”三段制井身剖面。此種剖面簡潔，地面井口至目標(biāo)點(diǎn)的井身長度短，有利于加快鉆井速度。3506001050300350砂層漏失、垮塌等簡潔狀況消滅。造斜點(diǎn)應(yīng)選在套管鞋以下不少于50斜點(diǎn)與井口之間井眼長度不應(yīng)小于45010001050應(yīng)避開套管鞋下在井眼曲率較大的井段中，中間套管的下入深度應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)斜井段150在考慮上述因素后，造斜點(diǎn)的位置應(yīng)在高壓水層以上不少于400600經(jīng)過上述的分析，假設(shè)造斜點(diǎn)應(yīng)在450600500K7°／100R。αmaxR把條件代入上式得：αmax=24.4°第三節(jié)井眼軌跡把握技術(shù)井眼軌跡把握的內(nèi)容包括：優(yōu)化鉆具組合、優(yōu)選鉆井參數(shù)、承受先進(jìn)的井下工具和儀器、利用計(jì)算機(jī)進(jìn)展井眼軌跡的檢測推想、利用地層的方位漂移規(guī)律、避開井下簡潔狀況等等。軌跡把握貫穿鉆井作業(yè)的全過程，它是使實(shí)鉆井眼沿著設(shè)計(jì)軌道鉆達(dá)靶區(qū)的綜合性技術(shù)，也是定向井施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一。降斜段和扭方位井段等把握技術(shù)，其中直井段的把握技術(shù)見第七章第四節(jié)。一．定向選斜井段初始造斜方法有五類，即井下馬達(dá)和彎接頭定向、噴射法、造斜器法、彎曲導(dǎo)管定向、傾斜鉆機(jī)定向。目前，我國海洋定向井一般承受第一種方式，常用造斜鉆具組合為：鉆頭十井下馬達(dá)十彎接頭十非磁鉆鋌十一般鉆鋌〔0～30〕十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。這種造斜鉆具組合是利用彎接頭使下部鉆具產(chǎn)生一個(gè)彈性力矩，迫使井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)鉆頭側(cè)向切削，使鉆出的井眼偏離原井眼軸線，到達(dá)定向造斜或扭方位的目的。動(dòng)力鉆具長度越短，造斜率也越高。彎接頭的彎角應(yīng)依據(jù)井眼大小、井下動(dòng)力鉆具的規(guī)格和要求造斜率的大小選擇?，F(xiàn)場1.5～2.252.5造斜鉆具組合使用的井下動(dòng)力鉆具型號(hào)應(yīng)依據(jù)造斜井段或扭方位井段的井深選擇。使2023米以內(nèi)，一般承受渦輪鉆具或一般螺桿鉆具，深層走向造斜或扭方位應(yīng)使用耐高溫的多頭螺桿鉆具。造斜鉆具組合、鉆井參數(shù)和鉆頭水眼應(yīng)依據(jù)廠家推舉的鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)。PDC依據(jù)測斜儀器的種類不同，分為四種定向方式：單點(diǎn)定向此方法只適用造斜點(diǎn)較淺的狀況，通常井深小于1000很難把握，且定向時(shí)間較長。施工過程如下：〔l〕下入定向造斜鉆具至造斜點(diǎn)位置〔留意：井下馬達(dá)必需按廠家要求進(jìn)展地面試驗(yàn)〕。單點(diǎn)測斜，測量造斜位置的井斜角，方位角，彎接頭工具面；在測斜照相的同時(shí)，對方鉆桿和鉆桿進(jìn)展打印，并把井口鉆桿的印痕投到轉(zhuǎn)盤面的外緣上，作為基準(zhǔn)點(diǎn)；調(diào)整工具面〔調(diào)整后的工具面是：設(shè)計(jì)方位角十反扭角〕。鎖住轉(zhuǎn)盤、開泵鉆進(jìn)；2～4準(zhǔn)時(shí)修正反扭矩的誤差，并調(diào)整工具面；當(dāng)井斜角到達(dá)8～10度和方位適宜時(shí)，起鉆換增斜鉆具，用轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。在單點(diǎn)定向作業(yè)中要留意：①在確定了反扭角和鉆壓后，要嚴(yán)格把握鉆壓的變化范圍，通常在預(yù)定鉆壓±19.6千牛〔2〕內(nèi)變化；②每次接單根時(shí)，鉆桿可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)，留意轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿的打印位置至預(yù)定位置；③假設(shè)調(diào)整工具面的角度較大〔＞90〕，調(diào)整后應(yīng)活動(dòng)鉆具2～3〔停泵狀態(tài)〕，以便鉆桿扭矩快速傳遞。地面記錄陀螺〔SRO〕定向在有磁干擾環(huán)境的條件下〔如套管開窗側(cè)鉆井〕的定向造斜，需承受SRO預(yù)定位置，再起出儀器，施工過程如下：〔l〕選擇參照物，參照物應(yīng)選擇易于觀看的固定目標(biāo)，距井4015瞄準(zhǔn)參照物，并調(diào)整陀螺初始讀數(shù)；接探管，連接陀螺外筒，再瞄準(zhǔn)參照物，對探管和計(jì)算機(jī)初始化；下井測量，按規(guī)定作漂移檢查；起出儀器坐在井口，再次瞄準(zhǔn)參照物記錄陀螺讀數(shù)；校正陀螺漂移，確定測量的精度；定向鉆進(jìn)。．有線隨鉆測斜儀〔SST〕定向造斜鉆具下到井底后，開泵循環(huán)半小時(shí)左右，然后接旁通頭或循環(huán)接頭。把測斜儀的實(shí)鉆井眼的井斜、方位和工具面，司鉆和定向井工程師要始終跟蹤預(yù)定的工具面方向，保持井眼軌跡按預(yù)定方向鉆進(jìn)。．隨鉆測量儀〔MWD〕定向MWD井下儀器總成安裝在下部鉆具組合的非磁鉆鋌內(nèi)，其下井前要調(diào)整好工作模式和傳輸速度，并準(zhǔn)確地測量偏移值，輸入計(jì)算機(jī)。儀器在井下所測的井眼參數(shù)通過鉆井液脈沖傳至地MWD續(xù)測量，是一種先進(jìn)的測量儀器。．定向造斜中的留意事項(xiàng)：〔1〕假設(shè)定向作業(yè)前的裸眼段較長，應(yīng)短起下鉆一趟，保證井眼暢通。MWD定向造斜鉆進(jìn)，要按規(guī)定加壓，均勻送鉆，以保持恒定的工具面。造斜鉆進(jìn)或起下鉆，用旋扣鉗或動(dòng)力水龍頭上卸扣，不得用轉(zhuǎn)盤上卸扣；20～30“一次造斜到位法”也常常在我國海洋定向井中使用，這種方法適用于造斜點(diǎn)較淺，且機(jī)械鉆速很快的造斜井段，常常協(xié)作使用隨鉆測量儀。井下馬達(dá)出井時(shí)，按規(guī)定程序進(jìn)展清洗、保養(yǎng)。二．轉(zhuǎn)盤鉆增斜井段常用增斜鉆具組合為：鉆頭十近鉆頭穩(wěn)定器十非磁鉆鋌十鉆鋌〔非磁鉆鋌和鉆鋌的總18～30〕十穩(wěn)定器十鉆鋌〔10〕十穩(wěn)定器十鉆鋌十隨鉆震擊器十加重鉆桿十鉆桿〔9－10，從下至上，增斜效果越來越強(qiáng)。圖中UG〕。施工留意事項(xiàng)：．按設(shè)計(jì)鉆井參數(shù)鉆進(jìn)，均勻送鉆，使井眼曲率變化平緩。25～50米測量一次，隨時(shí)作圖，把握井斜、方位的變化趨勢。假設(shè)增斜率不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)實(shí)行措施：調(diào)整鉆壓轉(zhuǎn)變增斜率。增加鉆壓可使增斜率增大，減小鉆壓，則使增斜率降低。更換鉆具組合，轉(zhuǎn)變近鉆頭穩(wěn)定器與相鄰穩(wěn)定器之間的距離。轉(zhuǎn)變的范圍為10～30轉(zhuǎn)變近鉆頭穩(wěn)定器與相鄰穩(wěn)定器之間的鉆鋌剛性，剛性越高，增斜率越低；剛性越低，增斜度越高。鉆頭底部距近鉆頭穩(wěn)定器翼片中部的距離為0.7～1.23〔5°／100〕，可承受強(qiáng)行增斜法?！瞝〕接單根后，開泵至設(shè)計(jì)排量，漸漸加壓至設(shè)計(jì)鉆壓的75％左右；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤至設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，同時(shí)逐步增加鉆壓至允許的最大鉆壓；鉆完一個(gè)單根時(shí)，馬上停轉(zhuǎn)盤，鉆壓不回零，上提鉆具。2承受強(qiáng)行增斜法要留意：一是當(dāng)前鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)盤扭矩不應(yīng)過大；二是啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤時(shí)，要保微增效果〔4°／100〕。三．穩(wěn)斜井段常用的穩(wěn)斜鉆具組合〔見圖9－11，從下至上，穩(wěn)斜效果越來越強(qiáng)。圖中UG缺乏的扶正器〕。鉆頭十近鉆頭穩(wěn)定器十短鉆鋌〔3～6〕十穩(wěn)定器十非磁鉆鋌十穩(wěn)定器十鉆鋌十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。施工措施：l．造斜或增斜完畢后，下入第一趟穩(wěn)斜鉆具時(shí)，從造斜點(diǎn)開頭要漸漸下鉆。尤其是在軟地層、高造斜率的狀況下，簡潔遇阻，并可能產(chǎn)生井眼，必需留意：3～5次，切勿“壓死”鉆具；2～31.5〔80～90〕，快速下放，鉆98〔10〕；通過遇阻點(diǎn)以后，上、下活動(dòng)鉆具l～2留意：在硬地層時(shí)，穩(wěn)斜鉆具在造斜段遇阻，仍可承受前述〔l〕、〔2〕步驟，只是漸漸下放，切勿“壓死”鉆具。．在方位右漂嚴(yán)峻的地層中鉆進(jìn)，可承受“超長翼”的穩(wěn)定器〔鉆具組合一樣〕，以穩(wěn)定方位角。也可承受PDC〔R426〕，PDC．總結(jié)同一地層的自然增斜或降斜特性，合理地選擇穩(wěn)斜鉆具組合。．測斜，最大測斜間距不超過10030，并準(zhǔn)時(shí)繪制垂直剖面圖和水平投影圖，隨時(shí)把握實(shí)鉆井眼軌跡狀況。四．降斜井段常用降斜鉆具組合〔見圖912，從下至上，降斜效果越來越強(qiáng)〕。鉆頭十短鉆鋌〔3～8米〕十穩(wěn)定器十非磁鉆鋌十穩(wěn)定器十鉆鋌十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿十鉆桿。留意。．定向井的降斜鉆具組合不宜承受大鐘擺式，否則降斜率過高，起下鉆困難。．降斜段一般接近完井井段，井下扭矩和摩擦阻力較大，在滿足中靶的前提下，應(yīng)盡量簡化鉆具組合，使用加重鉆桿加壓。五．扭方位一般地說，井斜的把握要比方位把握簡潔一些，如何實(shí)現(xiàn)方位的自由把握，也是定向井鉆井的一大難題。影響方位的因素很多，除地層這一不行轉(zhuǎn)變的因素之外，鉆井參數(shù)和鉆具組合也對方位產(chǎn)生確定的影響。其影響規(guī)律如下：在鉆具組合方面，一般認(rèn)為，對方位漂移產(chǎn)生主要的影響是前30～60穩(wěn)定器能起到穩(wěn)定方位漂移的作用，穩(wěn)定器越多，方位漂移總趨勢的變化不會(huì)太大。也就是說，位的漂移趨勢可能變化?！?0～110〕98～147〔10～15〕，抑制方位向右漂移的效果較好。由于影響位，一口井最多扭兩次方位，還是可以承受的。當(dāng)實(shí)鉆井眼軌跡嚴(yán)峻偏離靶區(qū)范圍，且依據(jù)當(dāng)前的方位漂移趨勢無望進(jìn)入靶區(qū)時(shí)，應(yīng)下入造斜鉆具組合扭方位。．施工要點(diǎn)：扭方位鉆具組合及其承受的鉆井參數(shù)和定向造斜施工根本上一樣〔建議盡量少下鉆鋌，防止壓差卡鉆〕；選擇可鉆性和穩(wěn)定性較好的地層〔尤其是大段砂層〕，實(shí)施扭方位作業(yè)；深井扭方位，由于反扭角較大，一般承受隨鉆測斜儀扭方位；井斜角較大井段〔40°以上〕扭方位，簡潔降斜。扭方位前一趟鉆，可以事先增2～3°井斜，以彌補(bǔ)扭方位時(shí)的降斜效果。固然，承受先扭完方位，井斜自然降低以后，再適當(dāng)?shù)卦鲂?，也能保證較好的井眼軌跡；依據(jù)實(shí)鉆的垂直剖面圖，確定承受何種扭方位的工具面角度〔增、降或穩(wěn)斜〕。．方位扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算方位扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算，可按如下步驟進(jìn)展：〔l〕進(jìn)展測斜計(jì)算，算出目前的井底坐標(biāo)位置。如圖9－13OT方位線，odeed點(diǎn)THT、ET、NT，井深為LTd、e井深Ld、Leαd、αejd、je，eHeEeNe。計(jì)算現(xiàn)用鉆具組合的方位漂移率Kp。計(jì)算現(xiàn)用鉆具組合鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的總方位漂移量Δjp：下式假定現(xiàn)用鉆具組合始終鉆到目標(biāo)點(diǎn)。假設(shè)鉆了一段又換了鉆具組合，則應(yīng)重進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算對準(zhǔn)目標(biāo)的方位線的方位角jz：9－14所示，自目前井底eTeT，eTjz，jz按如下公式計(jì)算。對于偏差Δjz，假設(shè)依據(jù)方位漂移率不變，那么從目前井底eT，需要的方位漂移〔9－15〕。把握方位角的方法Δjp2Δjz2ΔjzΔjp目前承受的鉆具組合可能到達(dá)的方位漂移角。2Δjz＝Δjp，表示需要與可能正好相符，則用現(xiàn)用鉆具組合的自然漂移率就可以將方位扭過來，從而準(zhǔn)確中靶。2Δjz與Δjp〔一個(gè)是正號(hào)，一個(gè)是負(fù)號(hào)〕，則說明必需使用所以，在計(jì)算用動(dòng)力鉆具〔帶彎接頭〕扭方位的方位扭轉(zhuǎn)角時(shí)，必需考慮方位漂移的影響。用動(dòng)力鉆具強(qiáng)扭方位的扭轉(zhuǎn)角ΔjΔj＝Δjz－1/2Δjp???????????????????????〔9－71〕上式說明，用動(dòng)力鉆具強(qiáng)扭方位時(shí)，要“少扭”一些角度，留下一些角度讓鉆具組合的自然漂移去扭。這個(gè)“少扭”的角度就是1/2Δjp。計(jì)算估量的井底井斜方位角jrjr＝Δje＋Δj＋Δjp???????????????????????〔9－72〕有一個(gè)問題需要特別強(qiáng)調(diào)。上述的計(jì)算是依據(jù)該井正在使用的鉆具組合和正在鉆進(jìn)的地層的具體條件下的井眼方位漂移率來計(jì)算的。在連續(xù)鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆具組合和地層發(fā)生變化資料，重計(jì)算。定向井的方位把握是一個(gè)不斷進(jìn)展的過程，不行能進(jìn)展一次計(jì)算就能成功。但是每一次計(jì)算都只能是依據(jù)靠近目前井底的那個(gè)井段的方位漂移率來進(jìn)展。．圖解法扭方位的工具面圖解法扭方位是一種近似計(jì)算工具面的方法，使用簡潔，求解快速，是現(xiàn)場常用的方法。造斜工具的工具面方向打算使用這種造斜工具鉆出的井眼是增斜、降斜還是穩(wěn)斜，是增方位還是減方位。工具面大小也打算著造斜工具的造斜力氣用于井斜和方位上的安排比例。工具面對井斜9－16由上圖可知：0°＜TF＜90°時(shí)，裝置角位于第一象限，增斜，增方位。90°＜TF＜180°時(shí)，裝置角位于其次象限，減斜，增方位。180°TF＜270°〔－90°〕時(shí)，裝置角位于第三象限，減斜，減方位。270°＜TF＜360°時(shí)，裝置角位于第四象限，增斜，減方位。9－16OM〔高邊方向〕，OAα1〔7°〕，∠MAB為扭方位時(shí)的工具面角〔w〕，AB〔g°／ΔL〕?！螹OBΔL〔Δω〕，CB〔Δα〕，OBΔLα＝α1＋Δα。圖中，OA、AB、OBαl、工具的造斜力氣g°／ΔLΔLα′，須用一樣單位長度代表1°〔11°21°〕。力減方位〔或左90～95°〔取5°實(shí)際扭方位過程中，工具面通常選擇在80～95°〔全力扭方位〕。圖解法扭方位的步驟如下。條件：扭方位前的井斜角α1j1，扭方位前方位角j2，Δj＝j(luò)2－j1，彎接KΔL。依據(jù)K、ΔLg∶g＝K×ΔL。選取確定長度單位代表井斜角度值，如以11°或以21.5°“等。選定原點(diǎn)O，作N、Ej1OQ，量得OA＝α1〔長度代表角度〕，Ag〔以長度代表角度〕為半徑畫圓。以∠AOB＝Δj作線段OBB、B′兩點(diǎn)。Δj＞0，表示方位增加，作圖時(shí)應(yīng)以O(shè)A為始邊，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至OBΔj＜0OAOB用量角器量得∠QAB和∠QAB′，∠QAB表示增斜扭方位，∠QAB′表示減斜扭方位的裝置角。OBOB′OB，OB′表示減斜增方位。六．長曲率大斜度井技術(shù)．常用井身剖面大斜度井的井斜為55～85°，大斜度井可以承受常規(guī)的定向鉆井工具來完成，但穩(wěn)斜MWD“J”型和五段制“J”型剖面。通常，大斜度井的剖面中沒有降斜井段。1000米左右或最大井斜為55～70°的大斜度井，適合用三段制“J”型剖地層傾角較大的油層。水平位移較大的大斜度井，適合承受五段制“J”剖面的施工方法可以這樣進(jìn)展。鉆完直井段后下入表層套管，然后按2～4／30完第一增斜段，依據(jù)需要第一段井斜角可增至304013～20／100〔一般超過300〕，應(yīng)在增斜段鉆完后再鉆局部穩(wěn)斜段時(shí)下入一層技術(shù)套管，以保證下步施工順當(dāng)。一般來說，進(jìn)展大斜度井剖面設(shè)計(jì)，還應(yīng)考慮以下問題：〔1〕井眼曲率過大以及重力問題，它們與摩擦阻力、鉆速、降斜趨勢、壓差卡鉆、機(jī)械卡鉆以及巖屑堵塞等有很大的關(guān)系，應(yīng)承受計(jì)算機(jī)進(jìn)展摩擦阻力的設(shè)計(jì)計(jì)算；〔2〕地層因素，油藏類型及厚度等地質(zhì)資料，它們直接影響到井眼能否在正確的設(shè)計(jì)深度準(zhǔn)確地穿過目的層?！?〕設(shè)計(jì)合理的井身構(gòu)造。．大斜度井的鉆具組合選擇〔l〕三段式“J”型剖面的大斜度井鉆具組合這種大斜度井的造斜、增斜、穩(wěn)斜鉆具組合與一般走向井根本上一樣，但穩(wěn)斜鉆具通2〔包括非磁鉆鋌〕，而加重鉆桿則到達(dá)10～152〔因井斜大，消滅自然降斜趨勢〕?！?〕五段制“J”型剖面的大斜度井鉆具組合：①第一增斜段、穩(wěn)斜段的鉆具組合與一般走向井一樣；②其次增斜段的增斜率通常比第一增斜段高，是比較關(guān)鍵的井段，常用鉆具組合為三種：第一種導(dǎo)向鉆進(jìn)鉆頭十導(dǎo)向馬達(dá)十穩(wěn)定器十MWD〔2～4〕十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。其次種轉(zhuǎn)盤增斜MWD〔3～6〕十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。第三種吉列根〔Gilligan〕增斜鉆具鉆頭十近鉆頭穩(wěn)定器十加重鉆桿〔1lMWD〔3～5〕十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。311〔121/4〕井眼，“小尺寸鉆鋌”可以是159〔61/4〕。③其次穩(wěn)斜段的鉆具組合與三段制剖面的穩(wěn)斜井段一樣?！?〕大斜度井施工留意事項(xiàng)：①使用高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量的管材，特別是加重鉆桿，以防止鉆井過程中扭矩過大而發(fā)生鉆具斷裂。因此，全部井下鉆具必需經(jīng)探傷合格，方可下井；②選用扶正塊外表平滑的一體式穩(wěn)定器和鉆柱擴(kuò)眼器等可以降低摩擦阻力，特別是井較深的大斜度井；③隨鉆震擊器的質(zhì)量和位置格外重要，應(yīng)中選用震擊力大的機(jī)械式鉆井震擊器。假設(shè)斜井段較長，有必要用兩個(gè)震擊器，一個(gè)位于下部鉆具組合四周以防壓差卡鉆，另一個(gè)在上部以防類似鍵槽等簡潔狀況。④建議使用PDCPDC斜和方位。⑤使用計(jì)算機(jī)進(jìn)展摩阻計(jì)算。依據(jù)實(shí)測的摩擦力狀況，逐步調(diào)整校對摩擦系數(shù)，保證計(jì)算結(jié)果有確定的準(zhǔn)確性；⑥大斜度井的鉆井液格外重要，要確保井眼暢通。以下方法是現(xiàn)場常常承受的：A．調(diào)整鉆井液性能和流型來降低扭矩及防止巖屑堵塞穩(wěn)定器；B．在不影響井眼穩(wěn)定性的狀況下常常短起下鉆劃眼；C．在循環(huán)鉆井液過程中，上下活動(dòng)鉆具有助于巖屑返出地面；D．保證凈化系統(tǒng)始終處于完好狀態(tài)；E．提高鉆井液潤滑性，降低摩擦阻力。七．救險(xiǎn)井的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)．確定失控井的井底位置。依據(jù)原有的測斜結(jié)果進(jìn)展分析，對可能有的單點(diǎn)、多點(diǎn)、陀螺和MWD等幾種結(jié)果得到的不同井底位置，選擇最為準(zhǔn)確的一種結(jié)果作為失控井的井底位置。．進(jìn)展救險(xiǎn)井的軌道設(shè)計(jì)。救險(xiǎn)井的井口必需選在失控井的上風(fēng)、在盡可能縮短救險(xiǎn)井軌跡長度的條件下，使其與失控井井口有足夠的距離，以保作業(yè)安全。在設(shè)計(jì)老井眼連通〔這個(gè)“平行井段”應(yīng)從失控井的走向背后實(shí)行跟隨跟蹤的方法平行鉆進(jìn)〕，增加老井眼交會(huì)的時(shí)機(jī)，使救險(xiǎn)易于成功。．隨時(shí)測斜，盡早覺察老井眼的連通。．確定老井眼是否接近的方法有：超長電極距電測〔ULSEL〕法利用地層電阻率測井對老井眼連通點(diǎn)的地層進(jìn)展分層電阻率模擬。在救險(xiǎn)井靠近失ULSEL眼之間的距離，可監(jiān)測距離達(dá)22.86〔75〕，但不能得到失控井的方位。磁場梯度確定法它對于套管接箍等引起的磁場變化格外敏感。依據(jù)磁場強(qiáng)度可確定失控井內(nèi)套管與救險(xiǎn)井的距離和方位。它可以監(jiān)測到12.19～15.24〔40～50〕處的套管。第四節(jié)定向井專用工具一．井下馬達(dá)井下動(dòng)力鉆具是常用的造斜工具之一，它分為渦輪鉆具、容積式馬達(dá)和電動(dòng)鉆具三大常使用容積式馬達(dá)〔PDM型〕、容積式馬達(dá)可分為迪那、納維和螺桿鉆具。容積式馬達(dá)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是動(dòng)力鉆具所鉆井眼尺寸與原井眼完全一樣，不必再次下鉆擴(kuò)眼；二是井內(nèi)有橋塞時(shí)，小〔與渦輪相比〕，有利于鉆頭選型。在各種井下馬達(dá)中，將重點(diǎn)介紹廣泛使用的螺桿鉆具。迪那〔Dyna〕鉆具〔l〕構(gòu)造和類型迪那鉆具主要由旁通閥總成、定子、轉(zhuǎn)子、萬向節(jié)總成和傳動(dòng)軸總成組成。主要分為五種規(guī)格：即Δ200500Δ500Δ5004、Δ1000和Δ10009－2，其萬向節(jié)總成見圖9－18?！?〕迪那鉆具標(biāo)準(zhǔn)和操作參數(shù)〔見表9－3〕迪那鉆具的反扭角閱歷數(shù)據(jù)表〔見表9－4〕直井中的反扭角〔α＜2°都看作直井〕造斜點(diǎn)深度〔米〕造斜點(diǎn)深度〔米〕0～152～305～457～＞15241523054571524反扭角20°25°35°50°10°／305迪那鉆具使用留意事項(xiàng)：②下井前應(yīng)認(rèn)真檢查兩端連接螺紋和臺(tái)肩及外殼體有無變形，旁通閥是否靈敏完好，并測量軸承間隙。③下井前應(yīng)進(jìn)展試轉(zhuǎn)，確定迪那鉆具工作正常前方可下井。④迪那鉆具下井時(shí)應(yīng)把握下放速度，下鉆遇阻不得硬砸硬壓；⑤鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持均勻送鉆，防止溜鉆、頓鉆。鉆進(jìn)中應(yīng)親熱留意泵壓表的壓力變化。當(dāng)覺察泵壓突然上升時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)提起鉆具，重加壓鉆進(jìn)；l％，以提高迪那鉆具的使用壽命；⑦起出迪那鉆具應(yīng)認(rèn)真檢查旁通閥總成并把鉆具內(nèi)的鉆井液排凈，測量軸承間隙，加油保養(yǎng)旁通閥。納維〔NAVI〕鉆具〔l〕納維鉆具種類①M(fèi)achl②Mach2③Mach3構(gòu)造納維鉆具由旁通閥、定子、轉(zhuǎn)子、萬向軸、軸承總成和傳動(dòng)軸組成。特點(diǎn)①M(fèi)achl輪鉆頭鉆井和取心鉆井。②Mach2③Mach3納維鉆具技術(shù)性能和技術(shù)參數(shù)螺桿鉆具〔l〕主要構(gòu)造與工作原理。螺桿鉆具由旁通閥、馬達(dá)〔轉(zhuǎn)子、定子〕、萬向軸〔節(jié)〕和傳動(dòng)軸四局部組成〔見圖9－19〕。螺桿鉆具的工作動(dòng)力來自循環(huán)鉆井液，在確定壓力下，鉆井液泵入鉆具，進(jìn)入馬達(dá)的螺旋形空腔使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，而后動(dòng)力經(jīng)萬向軸傳遞到傳動(dòng)軸和鉆頭上。所設(shè)計(jì)的旁通閥是為了在起下鉆時(shí)使循環(huán)液繞過不工作的馬達(dá)，溝通鉆柱與環(huán)空的鉆井液通道〔9－20〕。當(dāng)無鉆井液循環(huán)或低泵沖循環(huán)時(shí)，在彈簧的作用下，閥心處于上部位置，此時(shí)旁通孔值時(shí)，水力推力抑制彈簧力，使閥心下移，關(guān)閉旁通孔，全部鉆井液流經(jīng)馬達(dá)所作的功轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。使用要求①鉆井液的要求螺桿鉆具對于各種鉆井液都能有效地工作，包括油基、水基和乳化的鉆井液。鉆井液定泵壓值，就得削減鉆井液排量，或者有必要降低通過鉆具或鉆頭的壓力降。鉆井液中的砂粒等雜質(zhì)會(huì)影響鉆具性能，加速軸承和馬達(dá)定子的磨損。因此，鉆井液中的含砂量必需把握在l％以內(nèi)，每種型號(hào)的鉆具都有各自的流量范圍，只有在此范圍內(nèi)，鉆具才能有較高的效率，一般狀況下，流量范圍的中間值是鉆具最正確輸入流量值。②流經(jīng)螺桿鉆具的壓力降要求鉆具懸空時(shí)排量不變，則通過螺桿鉆具的鉆井液壓力降也不變，隨著鉆頭接觸井底鉆＝循環(huán)泵壓十螺桿鉆具的負(fù)載壓降。循環(huán)泵壓，就是鉆頭沒有接觸井底時(shí)的泵壓，也叫離底泵壓。鉆頭接觸井底，扭矩增大，泵壓就要上升。這時(shí)壓力表的讀數(shù)就叫作打鉆泵壓。離底泵壓不是一個(gè)常數(shù)，它隨井深和鉆井液的特性變化而變化，但實(shí)際操作中，沒必要隨時(shí)測取循環(huán)泵壓的準(zhǔn)確值，一般取每次接單根后的離底泵壓為近似值，這樣做完全可以滿足公式的精度要求。假設(shè)遺忘測量，則必需將鉆具提離井底進(jìn)展補(bǔ)測。鉆具工作中，打鉆泵壓到達(dá)最大推舉壓力時(shí)，鉆具產(chǎn)生最正確扭矩，連續(xù)增加鉆壓將增部損壞。③扭矩螺桿鉆具的扭矩與鉆井液流經(jīng)馬達(dá)產(chǎn)生的壓力降成正比，轉(zhuǎn)速與輸入排量成正比，排量確定時(shí)，扭矩增加而轉(zhuǎn)速根本保持不變，螺桿鉆具從空載到滿載，速度降低一般不超過 10％左右。使用方法①下井前的地面檢查：，卸去提升短節(jié)；用木棒壓下旁通閥的閥心至下死點(diǎn)，然后松開閥心，檢查彈簧復(fù)位力〔舊馬達(dá)有時(shí)因彈簧銹死，可能壓不下〕；用木棒壓下旁通閥心，向閥體內(nèi)注水檢查密封性，如密封性好，則小孔無水流出，然后松開閥心，則有水從小孔流出；．將螺桿鉆具接上方鉆桿，下放螺桿鉆具使旁通閥處于轉(zhuǎn)盤下方易觀看的部位，漸漸以下，檢查停泵時(shí)鉆井液是否經(jīng)旁通閥閥口順當(dāng)流出；檢查軸承間隙，參閱后面起鉆檢查局部。②螺桿鉆具下井：地面檢查完畢后，用吊鉗卡住驅(qū)動(dòng)接頭，用鉆頭盒把鉆頭和螺桿鉆具接上，大鉗只可咬在旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)接頭上；使用彎接頭時(shí)，定向裝置的定位鏡必需和工具面對正，假設(shè)要用浮閥，則可直接裝250下放螺桿鉆具時(shí)，依次把彎接頭、測量工具、非磁鉆具、鉆鋌、震擊器、加重鉆桿下入；D螺紋脫扣。此外，把握下放速度，能夠防止螺桿鉆具在通過防噴器、砂橋、套管鞋等處撞壞鉆具；。用MWD500下鉆接立柱時(shí)，必需用旋扣鉗，不能用轉(zhuǎn)盤；，此時(shí)應(yīng)定時(shí)向鉆桿內(nèi)輸入鉆井液，帶單流閥時(shí)更是如此；螺桿鉆具接近井底時(shí)要放慢下鉆速度，提前循環(huán)后再連續(xù)下鉆。循環(huán)先用小排量，待井口近出鉆井液后再加大排量；不能頓鉆或?qū)⒙輻U鉆具坐在井底開泵。③用螺桿鉆具鉆進(jìn)：。具體方法是以正常的鉆井液循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具〔每次轉(zhuǎn)動(dòng)30～45〕，依次把沉積在井底的巖屑和沉砂去除，清理干凈后上提螺桿鉆具0.3～0.6開頭鉆進(jìn)時(shí)，假設(shè)井底還未清洗干凈，則應(yīng)緩慢加壓，鉆進(jìn)速度不能太快，否則鉆頭簡潔產(chǎn)生泥包，把螺桿鉆具和鉆頭卡死；施加鉆壓不要過猛，鉆壓不是監(jiān)視螺桿鉆具工作的指標(biāo)，只是作為參考指標(biāo)，推斷螺桿鉆具工作的狀況的主要依據(jù)是泵壓；E．鉆進(jìn)時(shí)，隨時(shí)調(diào)整工具面到預(yù)定的數(shù)值；F．連接每個(gè)單根調(diào)好工具面后必需穩(wěn)定鉆壓，均勻送鉆，保證斜井段的曲線光滑和定向精度。④起鉆檢查螺桿鉆具：A．等井底的井斜、方位等參數(shù)到達(dá)要求后就可起鉆，不要循環(huán)；B．起鉆之前，在鉆柱內(nèi)注入一段加重鉆井液，使鉆桿內(nèi)的鉆井液順當(dāng)流出；將螺桿鉆具提到井口，坐好卡瓦和安全卡瓦，用清水從旁通閥頂部進(jìn)展沖洗；．用內(nèi)鉗咬住螺桿鉆具．一邊用鏈鉗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接頭，一邊從旁通閥上部注入清水〔假設(shè)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接頭，鉆井液將從旁通閥閥口流出〕，然后注人少量的礦物油，不行注入柴油；把螺桿鉆具提出轉(zhuǎn)盤，并卸下鉆頭，上好護(hù)絲，平穩(wěn)放下鉆臺(tái)；F．起鉆過程中也應(yīng)留意起鉆速度，以防卡鉆損壞鉆具，并且必需用旋扣鉗卸扣。不行用轉(zhuǎn)盤卸扣；G．每次從井里起出螺桿鉆具，都必需檢查軸承間隙〔如圖9－21〕，假設(shè)軸承間隙超過最大允許值，必需更換軸承〔見表9－8〕。螺桿鉆具故障分析〔見表9－9〕。國產(chǎn)螺桿鉆具性能表。目前，國產(chǎn)螺桿鉆具的質(zhì)量提高較快，性能參數(shù)與進(jìn)口馬達(dá)無明顯差異，加上價(jià)格合參數(shù)見表9－10～9－12。為滿足大排量的水力要求，國產(chǎn)螺桿鉆具具有中空分流的特性〔見9－13〕。反扭矩分析計(jì)算由于螺桿鉆具右旋〔順時(shí)針〕，故驅(qū)動(dòng)接頭上方的組合將產(chǎn)生反扭矩，定向?qū)?yīng)考慮提前裝置角，以消退這種反扭矩的影響。①查表法確定反扭矩〔表9－14〕：A．下述反作用扭矩是近似的，準(zhǔn)確的反扭矩圖可來自測量結(jié)果或隨鉆測斜儀的讀數(shù)；B95°，估量的反扭角參見表915。②公式法計(jì)算反扭角：在計(jì)算jm≥時(shí)，先計(jì)算出臨界長度Lo米，然后與當(dāng)時(shí)的井深LL＜LoLjmL≥Lo，Lojm。③用閱歷數(shù)據(jù)法確定反扭角。某種動(dòng)力鉆具在確定的井下條件下，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，積存確定的資料，可以摸清反扭角的變化規(guī)律。在以后的使用中，只要了解井下條件，就可以借用過去的資料來確定反扭角。留意事項(xiàng)：①彎接頭下井之前，必需測量彎曲度是否準(zhǔn)確，高邊工具標(biāo)線是否準(zhǔn)確。②用SST及單點(diǎn)陀螺進(jìn)展定向時(shí)，必需檢查定位鍵是否與彎接頭高邊標(biāo)線全都，并確認(rèn)高邊標(biāo)線的方向；③用MWD時(shí)，檢查鉆頭到MWD〔PTB〕，磁偏角及偏移〔offest〕是否打入計(jì)算機(jī)，偏移測量是否正確；④盡量少用鉆鋌，滿足鉆壓需要即可，否則會(huì)影響造斜效果；⑤鉆頭與馬達(dá)如需要協(xié)作接頭，則該接頭應(yīng)盡量短，其長度不應(yīng)大于250將影響鉆頭與馬達(dá)軸承的壽命，而且會(huì)在馬達(dá)傳動(dòng)軸上增加橫向力，影響造斜效果；⑥假設(shè)需用浮閥，必需將它裝在螺桿鉆具的上端，不行將它裝在鉆頭與驅(qū)動(dòng)接頭之間；⑦調(diào)整彎接頭指向時(shí)、轉(zhuǎn)盤應(yīng)按右旋定向，調(diào)整完畢，鉆柱需漸漸地提升和下放數(shù)次〔6〕，消退井眼中鉆桿蹩勁，使其處于自由狀態(tài)。⑧下入扭方位工具時(shí)，有可能遇阻，此時(shí)應(yīng)將方鉆桿接上，將泵開到關(guān)閉旁通閥的泵10⑨造斜開頭時(shí)，不要頻繁左右調(diào)整工具面，盡可能在一個(gè)方向調(diào)整。二．彎接頭彎接頭能使造斜鉆具產(chǎn)生側(cè)向力，是定向鉆井中定向造斜、扭方位的一種專用井下工具。工具面的方向。〔圖9－2213°時(shí)，下井較困難，一般不用。不同彎角接頭造斜力氣見表6－16?？烧{(diào)角度彎接頭是一種較為先進(jìn)的井眼軌跡把握工具。依據(jù)調(diào)整方式和工作原理的不同可分為電動(dòng)式、機(jī)械式、液壓式等幾種類型。它們的共同特點(diǎn)是不起鉆，通過地面把握把彎接頭調(diào)到需要的角度〔包括零度〕?？蛇B續(xù)進(jìn)展定向、增斜、降斜、穩(wěn)斜和扭方位?？烧{(diào)角度彎接頭的主要優(yōu)點(diǎn)是。提高井眼軌跡把握的精度、削減起鉆次數(shù)、加快鉆井速度、降低鉆井本錢。三．非磁鉆鋌組份和用途〔l〕組份：3065％鎳的合金；1813％以上鎳的合金；③奧氏體鋼，錳含量大于18％的含鉻合金；④鉻鐵銅合金?！?〕用途非磁鉆鋌是一種不易磁化的鉆鋌，其用途是為磁性測斜儀器供給一個(gè)不受鉆柱磁場影響的測量環(huán)境。常用的非磁鉆鋌由奧氏體鋼制造，與其他三種合金鋼相比，價(jià)格較低，但它對鹽水鉆井液的腐蝕較敏感。斜和方位值來選擇非磁鉆鋌的長度〔見圖9－239－24〕。關(guān)于儀器在非磁鉆鋌中的位置，推舉如下：Ⅰ區(qū) Ⅱ區(qū) Ⅲ區(qū)60.3～0.6米101～1.320〔曲線A〕8米鉆鋌中心以下，0.6～l米 20米鉆鋌中心以下，2.3～3米 20米鉆鋌中心以下10米鉆鋌中心以下，1～1.3米30米鉆鋌中心 2.3～3米〔曲線B〕30米鉆鋌中心當(dāng)非磁鉆鋌間需要用穩(wěn)定器時(shí)，必需留意穩(wěn)定器對羅盤的影響，最好的方法是將穩(wěn)定鋼材。四．穩(wěn)定器定向鉆井中，穩(wěn)定器有螺旋式穩(wěn)定器和滾子式穩(wěn)定器兩種，目前常用螺旋式穩(wěn)定器。穩(wěn)定器在定向鉆井的用途如下：鉆具組合中的位置，可轉(zhuǎn)變下部鉆具組合的受力狀態(tài)，到達(dá)把握井眼軌跡的目的；．增加下部鉆具組合的剛性到達(dá)穩(wěn)定井斜和方位的目的。穩(wěn)斜鉆具組合，是減小鉆受壓變形，到達(dá)穩(wěn)斜效果；．修整井眼，使井眼曲率變化平緩、圓滑，有利于削減井下簡潔狀況。穩(wěn)定器出、入井時(shí)，應(yīng)認(rèn)真測量穩(wěn)定器的外徑，檢查磨損狀況和穩(wěn)定器在鉆具組合中的安放位置， 穩(wěn)定器的外徑磨損不大干2毫米。五．鍵槽破壞器鍵槽破壞器的幾何外形與螺旋式穩(wěn)定器相像，外形尺寸較穩(wěn)定器小而較鉆鋌大。它與螺旋式穩(wěn)定器不同的是上下斜臺(tái)肩都用硬質(zhì)合金焊條堆焊成錐形，具有切削、擴(kuò)孔、破壞鍵槽的性能。鍵槽破壞器在鉆柱中的位置如下。．特地用于破壞鍵槽的鉆具組合鉆頭十小尺寸鉆鋌〔50～60〕十鍵槽破壞器十隨鉆震擊器十加重鉆桿。對于長井段鍵糟的破壞，可承受鉆頭十小尺寸鉆鋌11撓性接頭十隨鉆進(jìn)擊器十加重鉆桿。鉆柱中小尺寸鉆鋌的外徑應(yīng)與鉆進(jìn)時(shí)鉆桿的接頭外徑一樣，下鉆至估量鍵槽井段以上10049〔5〕。．隨鉆破壞鍵槽在定向鉆井中，從增斜井段開頭，常常在井下鉆具組合中使用鍵槽破壞器。依據(jù)已鉆井眼的曲率大小和地層巖性，在簡潔形成鍵槽的“狗腿”井段，用鍵槽破壞器反復(fù)劃眼，以防形成鍵槽。六．旁通接頭、高壓循環(huán)頭．用途承受有線隨鉆測斜儀進(jìn)展定向造斜、扭方位時(shí)，電纜通過旁通接頭或高壓循環(huán)頭進(jìn)入鉆具水眼，把測斜儀器送至井底。．構(gòu)造特點(diǎn)〔1〕旁通接頭由接頭體、電纜密封總成和電纜卡子組成，其特點(diǎn)是：①構(gòu)造簡潔，使用便利；②旁通接頭應(yīng)盡量接在極淺的井段，通常井深在200③使用旁通接頭定向、扭方位時(shí)，中途不需要起下電纜。但由于旁通接頭以上的電纜在井口以下的鉆桿環(huán)形空間里，井口作業(yè)時(shí)應(yīng)特別留意，不要擠壞電纜和防止電纜打扭。④旁通接頭應(yīng)協(xié)作缺口補(bǔ)心一起使用〔或改造補(bǔ)心、切割一條槽〕，以便暴露在環(huán)空的電纜能通過轉(zhuǎn)盤面?！?〕高壓循環(huán)頭主要由循環(huán)頭，密封頭和手壓泵組成。其特點(diǎn)是：①高壓循環(huán)頭直接和水龍帶連接，不用水龍頭；②電纜從高壓循環(huán)頭的頂端密封頭進(jìn)入鉆桿，電纜不易損壞；③在每次接單根時(shí)，必需把井下儀器提到井口最上面的一根鉆桿〔或工作立柱〕里，6.89～12.51〔1000～18002〕，卡電纜卡子〔井深2023〕。七．導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)主要由導(dǎo)向馬達(dá)、MWDPDC〔DTU〕。MWD〔AKODTU構(gòu)造和工作原理導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)〔NavigationDrillingSystem?！呈悄壳笆澜缟舷冗M(jìn)的定向鉆井系列工具，使用這種系統(tǒng)，可使工程人員在不起下鉆的狀況下就能夠準(zhǔn)確、連續(xù)、經(jīng)濟(jì)地完成多種定向作業(yè)以及簡潔的長井段定向作業(yè)，即實(shí)現(xiàn)連續(xù)鉆進(jìn)和連續(xù)把握井眼軌跡。因此，八十年月這種取得越來越顯著的經(jīng)濟(jì)效益?！瞝〕構(gòu)造〔9－25〕工作原理由于萬向節(jié)外殼在同一平面內(nèi)呈反向彎曲，使鉆頭軸線相對于井眼軸線略微傾斜。反角度之差就是鉆頭與中心軸線間的夾角〔圖9－26〕。由導(dǎo)向馬達(dá)的上穩(wěn)定器、下穩(wěn)定器及鉆頭三個(gè)支點(diǎn)，確定一固定圓弧，三點(diǎn)位置一經(jīng)確定，就具有固定不變的增斜率，即“全角變化率”〔9－27〕。進(jìn)展定向作業(yè)時(shí)，鎖住轉(zhuǎn)盤，即和一般的動(dòng)力鉆具一樣工作，所鉆井眼為一圓?。环€(wěn)斜鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱，由于鉆頭偏距和側(cè)向力都很小，鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆出的井眼就是斜直的，到達(dá)穩(wěn)MWDPDC起鉆的狀況下連續(xù)把握井眼軌跡。．導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是用一