关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考.docx

关于高效导向螺杆钻具的研究与应用的若干思考控制井眼轨迹中实施滑动导向和复合钻进时使用一些经常用到的导向螺杆往往会发生钻头无法有效加载与产生螺旋井眼的缺陷问题这将直接的干扰了井眼轨迹的控制成效要想避免这些问题的发生就必须采取高效导向螺杆钻具进行。笔者根据自身工作经验主要对高效导向螺杆钻具的应用进行了一番分析研究。高效导向螺杆钻具指的是在螺杆钻具驱动的地方安装一种受螺杆钻具驱动旋转的窄带螺旋稳定器共有以下功能优势：在底部钻具组合中属于近钻头支点能够使BHA的滑动导向能力不断提升；布置近钻头与近满眼能够使井壁更加的完善；进行滑动导向钻进时近钻头稳定器会保持一种旋转状态其不会有太大的滑动阻力有效防止了拖压问题的发生优势地地方众多。近钻头稳定器结构设计及螺杆动力系统优化1.1.近钻头稳定器结构设计科学合理设计近钻头稳定器结构对于高效导向螺杆钻具利用率的提升具备重要作用实际中应该做好以下两方面：首先要求稳定器处于旋转状态时应产生支点效应、具备较好的稳定性以及实现低的额外扭矩；其次做好岩屑的排导工作。所以稳定器应以螺旋过封闭扶正翼为首选经过一周的旋转能使支撑外径处于稳定状态下并且在旋转运转过程当中具备较好的稳定性不会产生大的额外扭矩。采用钻井液轴向流速与切向速度进行计算知道了各种外径螺杆钻具过程当中的扶正翼螺旋角与稳定器的全部泄流面积。同时有效的将岩屑进行了排导。1.2.螺杆动力系统结构优化在对高效导向螺杆钻具的结构进行改造时应切实保证螺杆钻具具备较高的动力输出能力及良好的使用期限。总体来讲优化螺杆动力系统的结构时应做到下述几方面：选择等壁厚定子工艺这样输出扭矩及其功率就会有进一步的提升；要求转子使用镀铬工艺然后配合等壁厚定子这样螺杆钻具的使用期限就会长久；进行长导程的设计和新添单级导程使得输出扭矩得到大大增强。带高效导向螺杆钻具BHA导向力分析随着高效导向螺杆钻具的实施使得近钻头稳定器和钻头端面间的距离不再那么远对BHA的导向力特征作了全面的改变。本文以下主要对带高效导向螺杆钻具BHA导向力进行了分析。以下主要以φ172mm高效导向螺杆钻具为例对BHA的导向力变化规律进行了一番分析研究。2.1.BHA结构及参数钻头为215.9mm高效导向螺杆钻具为172mm钻铤为165mm该图中的L1代表的是钻头端部与近钻头稳定器支点的距离达到了0.5m；L2l代表的是近钻头稳定器支点与弯点距离达到了1.8m；DS1代表的是近钻头稳定器的外径达到了214mm；DS2代表的是上稳定器外径达到了214mm；L2代表的是上稳定器支点与近钻头稳定器支点距离达到了16m。2.2.参数影响规律如果结构参数和井眼轨迹条件不同那么应通过导向力计算软件SABHA对相关的导向力特征加以准确计算。从最后所得的结果可以看出当存在较大的井斜角时将会进一步加大滑动导向力与复合钻井的导向力相较于普通的导向BHA这两种工况状态下的导向力得到了增强因此我们将改善后的导向螺杆钻具称之为高效导向螺杆钻具。所有参数对导向力有以下影响规律：进行滑动导向钻进过程当中导向处于一种增斜力状态同时上稳定器支点与近钻头稳定器支点距离越大滑动导向就会在斜角的不断增加下而有所提升当上稳定器支点与近钻头稳定器支点距离达到18m时两者间的距离最为理想导向力也就会增大。进行复合钻进时若井斜角未达到10°那么合导向力属于降斜力；若上稳定器支点与近钻头稳定器支点距离大于14m井斜角高出10°那么导向力就会变为增斜力同时导向力会随着井斜角的不断增大而增大；当井斜角高出50°时就会使得增斜力处于稳定状态。另外井眼轨迹控制时强调造斜钻进和稳斜钻进应共用相同的钻具方能增强钻井时效因此在明确钻具组合结构参数时必须对滑动导向及复合钻井导向两者的功效进行全面的考虑。高效导向螺杆钻具应用效果3.1.深部井段导向钻进效果在对井眼轨迹控制的要求进行一番分析研究结合导向力分析计算结果明确选择带高效导向螺杆钻具的底部钻具组合配合PDC钻头入井。实践证明在导向钻进过程当中有利于工具面的控制螺杆钻具压差敏感避免了拖压问题的发生。机械钻速增加到了8．62m／h。在稳斜旋转钻进过程当中井斜有了一定的降低大概在1．4°／30m与预期提出的井眼轨迹控制要求完全一致。3.2.井眼轨迹质量采用ANSYS系统准确获悉传动轴受外载与约束作用状态下的应力分布情况通过实践表明应力值最高能够达到434Mpa主要位于传动轴过渡截面位置上。根据各外径对其最大应力值进行计算后发现在材质条件稳定不变下传动轴的外径会有所增大且提升了作业的安全水平倘若将传动轴的外径提升5mm那么高效导向螺杆钻具的承载能力就会提高百分之十六。因此在实际生产过程当中以LZ95螺杆钻具为例其传动轴的外径应取值100mm为宜。综上所述可知实际中使用高效导向螺杆钻具对于现场作业与安全要求能够很好的