大位移井钻井技术-主要工具与仪器简介

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本文摘要：（由ai生成）

大位移井钻具设计需考虑高角度井特性，采用震击器、扶正器、导向马达等组件，以提高钻井效率和井眼质量。同时，使用减阻减扭抗弯曲工具和划眼器等特殊工具，有助于减少摩阻、规整井壁和清洁井眼。在设计和施工过程中，需综合考虑井下设备性能和井眼条件，以应对技术挑战。大位移井在油气开发中占据重要地位，其钻具设计和施工技术的不断创新和完善，将为油气资源的开发提供更多可能性。

在常规井中，钻具设计加钻铤和足够长的加重钻杆，原则使受力中和点位于下部钻具组合内，钻压由下部钻具的重量提供，钻杆处于受拉状态，这种钻具组合适合于直井和低角度井。在高角度井中的钻具组合紧限于MWD/LWD组件，钻具组合尽量简单，加重钻杆的数量控制3柱左右，用途过渡井下仪器与钻杆的刚性差别，另外便于震击器加位，大多数钻杆处于受压状态，这种设计理念是由于当井斜高的时候，下部钻具重量沿井眼轴线的分量也越小，对钻压的有效帮助效果减弱，如下部钻具重量过重相反将带来更多不利因素如高扭矩和摩阻，上部钻杆弯曲及水力损失等问题。以下讨论大位移井中钻具组合组件的作用：

a）震击器

在深高角度的大位移井中，由于下部钻具下放悬重小，很难激发震击器上击，此时震击器是没用的，但在上部浅层井段如果起钻遇阻，震击器是可以发挥作用的，因此震击器使用要平衡考虑钻井目的。

b）扶正器位置

一般钻具如马达或旋转导向工具都有两个扶正器，一个靠近钻头，一个在工具后，以马达为例，如第二个扶正器欠尺寸，在旋转效果上可能产生增斜也可能引起降斜效果，关键看第二个扶正器后的钻具的刚性，如第二扶正器后的钻具弯曲贴着井眼低边，将使第二扶正器倾斜，从而引起钻头向下产生降斜切削。因此要旋转增斜，可将第二扶正器后移或减少外径或者使用第三个扶正器，加强二三扶正器之间的钻具刚性，确保第二扶正器居中。一二扶正器的大小及间隔的长度都很关键，而第三扶正器大小不是很关键。

c）导向马达

近钻头井斜技术，因为在滑动作业过程中，随时检测井斜变化情况，避免狗腿过大，确保井眼质量，减少扭矩和摩阻，在深井方便调整着陆。在井眼清洁方面，要求该马达低弯角具有高顶驱转速长寿命，马达弯角越高，虽然调整滑动效率高调整井段短，但限制顶驱转速，且隐性狗腿高，这些因素既不利井眼清洁也增加井眼摩阻和扭矩，另外带弯角马达划眼再次切削引起井斜降低。

d）可调扶正器

扶正器在钻具的作用在定向井技术方面已进行描述，可调扶正器外径可以在地面上进行调整，根据井下实钻情况多一种可选方案，但是在选择工具应用时要考虑工具的水力问题，避免不适当使用。它在钻具中的位置灵活，如下：

①加在导向钻具马达上面；

②旋转导向钻具的第二扶正器位置；

③加在直马达或导向马达下近钻头处；

e）水下推进器

该工具类似马达，水力作用驱动驱动轴转动，但同样象活塞样驱动驱动轴向前移的一定的位移量，因此能在定向滑动能有效传递钻压，提高定向工具面精确控制，不会发生井下工具由粘卡突然滑脱触到井底，造成马达滞动，工具面跑开现象。

f）旋转导向工具

旋转导向工具使井眼质量控制比较平滑，对减少井眼摩阻和扭矩有利，且在轨迹控制上省时省力，且适合高转速，整个钻井过程全为旋转钻进，对井眼清洁更有利，且匹配PDC钻头，钻井进尺快，属于高回报高投入，唯一不足的如Powerdrive的水力损失，工具的寿命和造斜率控制的可靠性不如马达可靠。

g）MWD

随钻测量工具，能够测量井下震动、压力、钻压、扭矩、井斜、方位、地层物性等参数，通过这些井下参数监控，能够优化钻具组合和钻井参数和控制井眼轨迹，对一些复杂问题出现的前兆能够及时得到警示并加以避免，因此是与地面工程师交流的良好视窗工具。

h）钻杆

大位移井不光是地面也是井下设备的极限，由于摩阻扭矩高，水力因素影响，因此要求井下钻杆高耐压抗扭，双台肩密封，高抗扭丝扣油。钻杆设计跟普通井钻杆比较有几处特色，带螺旋翼钻杆提高井眼清洁，减少卡钻风险，带低摩阻硬合金带，降低套管磨损，对特殊井材质有特殊要求，一般使用厚壁大外径的钻杆，提高钻具延伸能力，钻杆材质轻减少钻具扭矩。

i）减阻减扭抗弯曲工具

带螺旋翼钻杆和非旋转轴承套，钻具倒装，采用润滑性好的泥浆等措施有效减少摩阻和扭矩，增加钻具钻压有效传递。这些工具具体应用如套管下入，在套管串加滚珠扶正器对减少摩阻有一定的作用，利于套管下入，但考虑滚轮尺寸，套管尺寸大小选择受一定的限制，在扶正器使用中，对某些扶正器如弹性扶正器应树立如下观点，虽然使套管居中，利于套管固井，但由于虽然减少套管接触面积，但并未改变摩擦系数，而套管对井眼低边正压力仍一样，因此比较不出该类扶正器利于减少套管下入摩阻的作用，因此在使用中应尽量考虑工具的实际作用。