影響單彎螺桿控制井斜因素分析

劉川川 付存國

摘 要： 復合鉆進技術在油田的應用，可以提高機械鉆速、控制井眼軌跡、減少扭方位次數，并可大幅降低鉆井成本，從而提高油田開發速度。本文從理論上分析了單彎螺桿控制井斜的主要影響因素，為優化這種鉆具組合和施工參數設計提供了理論依據。

關鍵詞： 復合鉆進；機械鉆速；單彎螺桿；井斜；

【中圖分類號】 TE921.2 【文獻標識碼】 A【文章編號】 2236-1879（2018）14-0216-02

1單彎螺桿力學性能分析

單彎螺桿組成的導向鉆具在復合鉆進時，相當于鉆具組合在轉動一周中工具面角處于0°～360°的連續變化的位置狀態。從圖1可以看出，當裝置角為零時，鉆具處于增斜狀態（鉆頭側向力為正）；當裝置角為180時，導向鉆具組合處于降斜狀態（鉆頭側向力為負）。如果不考慮重力的作用，則在0°～360°的變化范圍內，鉆頭側向力的分布將呈現出等值均布狀態。基于此，鉆頭將沿各個方向均勻切削，導向鉆具應表現出穩斜的特性。

但實際上重力將對鉆具組合的性能產生一定的影響，因為重力的方向始終向下，所以在0°～360°范圍內，下半周鉆頭側向力將大于上半周的對應值，呈現非等值分布狀態。因此實際上鉆出的井段有時會呈現降斜的趨勢。重力作用造成鉆頭側向力的不均布，降斜力總體上大于增斜力，使井斜角略有下降。

2 影響因素分析

分析影響單彎螺桿鉆具組合控制井斜的因素，對改進單彎螺桿結構和組合形式，指導現場施工參數的指定，達到最佳的井斜控制效果具有重要的實踐意義。概括起來，影響單彎螺桿鉆具組合控制井斜的因素主要有：穩定器安放位置、鉆壓、彎角、肘點位置以及井斜角等。下面就對這些影響因素進行分析。

2.1穩定器安放位置。

穩定器安放位置對單彎螺桿鉆具防斜、降斜能力有很大的影響，合理的穩定器安放位置對井眼軌跡控制起到關鍵的作用。從圖2可以看到，穩定器安放位置越靠上，鉆頭的側向力越大，螺桿鉆具的降斜能力就越大。

2.2 鉆壓

從圖3中可以看出，隨著鉆壓的增加，鉆頭側向力的變化較小。也就是說，鉆壓對單彎螺桿控制井斜影響較小。

2.3彎角

從圖4中可以看出，隨著螺桿彎角的增加，鉆頭側向力變大。圖4表示彎角對鉆頭側向力的影響，從圖中的情況來看，鉆頭側向力隨彎角幾乎是線性增加的。而且，彎角的增加可以使鉆頭側向力明顯的增加，這一點和鉆壓的影響是有區別的。所以，在實際的鉆井過程中，要更加有效的控制井斜，可以考慮增大彎角。

2.4 肘點位置

單彎螺桿肘點（彎角處）的位置對鉆頭側向力的影響，對于螺桿結構的改造，有著重要的作用。從圖5中可以看出，肘點位置的變化對鉆頭側向力有很大的影響，肘點位置的上移使得鉆頭側向力減小，螺桿的降斜能力減小。

2.5轉盤轉速

從圖6可以看出轉盤轉速的提高，會使鉆頭側向力增加，增加的程度較小。但是，提高轉速在實際的鉆井工程中，是可以更有效的防斜的，這是因為轉速的提高，增加了單位進尺鉆頭橫向切削井壁的次數。

2.6 井斜角

圖7表示井斜角對鉆頭側向力的影響，從圖中的情況來看，隨著井斜角的增加，鉆頭側向力變大。鉆頭側向力隨井斜角幾乎是呈線性增加的。

鉆頭側向力隨井斜角的增大而增大，這看上去是很矛盾的，因為要增大鉆頭側向力就必須增大井斜角。而現在研究的目的是控制井斜，減小井斜角。實際上，單彎螺桿鉆具有很強的糾斜能力，井斜角越大，它控制井斜的能力就越強，即糾斜能力越強。單彎螺桿在直井中不僅有防止井斜的能力，同樣有糾斜的能力，比滿眼鉆具僅控制井斜效果好的多。

3結論

通過以上的分析可以看出：穩定器安放位置距鉆頭越遠鉆頭側向力越大；鉆壓對鉆頭側向力影響不明顯，轉盤轉速對鉆頭側向力的影響也較小；彎角和肘點位置對鉆頭側向力有明顯的影響，適當的增大彎角和下移肘點位置可以增加鉆頭側向力；單彎螺桿鉆具組合在井斜角較大時顯示出較強的糾斜能力。

參考文獻

[1] 管志川.鉆井工程理論與技術.中國石油大學出版社，2000.6.

[2] 白家社，蘇義腦.井斜控制理論與實踐[M].石油工業出版社，1990：9-27 44-65 149-170.