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第六章---井斜及其控制
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第六章---井斜及其控制
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3秒自动关闭窗口原理出发，偏重钻铤的关键在于产生一个比较大的离心；式中F――离心力（或向心力）；；m――物体质量；；r――圆的半径；；ω――角速度；离心力与物体质量、圆半径以及角速度的平方成正比；铤的防斜作用宜采用高转数；部，尽量接近钻头，并使偏重钻铤减去部分的重量应位；位（使r加大），才能有效发挥作用，另外，钻铤重边；或过小，有的资料推荐为钻铤总重的0.5～5%，不；实践
原理出发，偏重钻铤的关键在于产生一个比较大的离心力
式中F――离心力（或向心力）；
m――物体质量；
r――圆的半径；
ω――角速度。
离心力与物体质量、圆半径以及角速度的平方成正比。所以为了发挥偏重钻
铤的防斜作用宜采用高转数。同时，在组合钻具时，希望把重量差集中在钻具下
部，尽量接近钻头，并使偏重钻铤减去部分的重量应位于距离轴线尽可能远的部
位（使r加大），才能有效发挥作用，另外，钻铤重边和轻边的重量差不宜过大
或过小，有的资料推荐为钻铤总重的0.5～5%，不能低于0.1%，也不能大于10%。
实践说明，偏重钻铤不需要有多长，一般一根9米长的偏重钻铤就能起到良好的
纠斜作用。
（二）钻铤结构
大庆油田在易斜地区使用偏重钻铤已初见成效。在地层倾角达到30多度的
几十口井上使用偏重钻铤进行了防斜和纠斜实验，井斜一般均在3
°以内，大庆
所用偏重钻铤的结构尺寸见图6-15和表6-5。
另外，在江汉油田和冷湖油田，偏重钻铤也取得较好效果。如冷湖油田所用
偏重钻铤是用159毫米钻铤做成，长9米，钻眼103个，孔深平均18毫米，孔
径60毫米，当转速为295转／分时，离心力为2740牛，转速为210转／分时离
心力为1390牛，而当转速为66转／分时，离心力只有140牛[10]。
（三）使用特点
（1）偏重钻铤是一种有效的防斜钻具，可用于易斜地区，并能使用较大钻
压。无论是在开钻时就下井使用，或者在钻开易斜层之前下井使用，它都有良好
防斜效果。它既可用于防斜，也可用于纠斜。当井斜角达到规定限度前，可用偏
重钻铤在较高钻压下纠斜，而且效果很好。
（2）在钻定向井时，如需减斜或者要将井眼恢复垂直，使用偏重钻铤也很
有效，而且还可以使用较大钻压。
（3）这种钻具的结构简单，使用方便，一般在偏重钻铤之上接上普通钻铤
即可，不需要安放稳定器，便于起下钻，时效也高。
（4）偏重钻铤在井下工作安全可靠，不易产生井漏和卡钻的危险。例如，
在易发生井滑地区，如果使用满眼钻具，则因环形间隙小，泵压高，容易引起井
漏。但使用偏重钻铤时则不会出现这种危险。另外，使用偏重钻铤时，在井内不
易发生卡钻或键槽等复杂情况。
（5）在使用偏重钻铤时要特别注意防止泥包，以免影响防斜效果。
三、塔式钻具（Tapered drill collar string）的应用[10][12]
所谓塔式钻具就是在钻柱下部使用几段变径的钻铤，紧接钻头处的钻铤直径
最大，往上直径递减，其形如塔一样，故取名为塔式钻具。这种钻具的特点是下
部钻具的重量大，刚度大，重心低，与井眼的间隙小。这样，一方面能产生较大
钟摆力来防止井斜，另一方面是稳定性好，有利于钻头的平稳工作。
塔式钻具也是国内外比较广泛使用的一种防斜钻具。实践证明，塔式钻具钻出的井眼比较规则，井斜变化率不大。这种钻具对于井径易扩大的地层（如松软地层、盐岩层等）特别有效，因为在这类地层中由于井径扩大，使带稳定器的钻具（钟摆钻具、满眼钻具等）起不到扶正和填满的作用，防斜作用很差。例如冷湖油田某地区[10]，地层倾角大（一般为47～52°），地层破碎，井径严重扩大。用φ190～φ196毫米钻头钻进，其平均井径达到250～300毫米。过去用带稳定器钻具配合，井斜合格率只有25%，井斜大到10°30’。而当使用178×155.6×146毫米塔式钻具后，所钻的井都合格，有些井的井斜在3度以内。近年来 我国深井和超深井也倾向于使用塔式钻具。如在四川龙女六千米超深井的311毫米井眼的井段使用228.6×203.2×l78毫米的塔式钻具效果良好。在3000米以内的井段最大为1°45’，米井段的井斜最大为1°。
在国外使用塔式钻具的一个典型例子是美国白湖油田[12]曾在胶结性差的松软地层中使用塔式钻具，成功地钻出了一口3939米的井，该井无狗腿，最大井斜只有2度。这套塔式钻具是由18根不同尺寸的螺旋钻铤组成，共分三组，每组各有6根钻铤，钻具全重420千牛。最下部一根钻铤的直径为266.7毫米（钻头直径为311毫米），其重量为全部钻柱重量的1/12。其它每根钻铤的直径依次比其下一根递减6.35毫米。所用最大钻压为全部钻铤重量的75%。
从以上分析可以看出，使用好塔式钻具的关键在于下部钻具的重量大、重心低。故底部钻铤应尽可能使用大钻铤，其直径最好相当于套管接箍外径，使其后套管易于下入。钻铤柱的重心要低于全部钻铤长度的1/3，所用钻压应控制在全部钻铤重量的75～80%以内，以防止由于钻压过大使上部钻铤和钻杆严重弯曲而造成引起井斜的横向力。
此外，在使用塔式钻具时，要注意由于环形间隙较小，循环泥浆时泵压高，转盘负荷可能增大，钻头易泥包以及在易坍塌地层易卡钻等问题。
刚性满眼法控制井斜
一、满眼钻具的工作原理
满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的稳定器（3～5个）与一些外径较大的钻铤所组成。它的防斜原理基本上有两条。一是由于此种钻具比光钻铤的刚度大，并能填满井眼，因而在大钻压下不易弯曲，能保持钻具在井内居中，减小钻头倾斜角，所以能减小和限制由于钻柱弯曲产生的增斜力。二是在地层横向力的作用下，稳定器能支承在井壁上，限制钻头的横向移动，同时能在钻头处产生一个抵抗地层力的纠斜力。为了发挥满眼钻具的防斜作用，在钻具上至少要有三个稳定点，即除靠近钻头有一稳定器外，其上面应再安放两个稳定器才能保持有三点接触蟛壁。如果只有两点接触（如图6-17，a所示），钻具就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。如果有三点接触就不会发生这种情况（图6-17，b），而可以通过三点直线性来保持井眼的直线性和限制钻头的横向移动。
以下我们分三种情况来进一步说明满眼钻具的防斜原理。
1．在垂直或接近垂直井眼中钻具的防斜作用[2]
当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作时，它的作用是保持井眼沿着铅直方向钻进，如图6-18所示。上稳定器能抵消由于其上钻具弯曲所产生的横向力，使其下钻具居中。中稳定器能抵消其上一根钻铤一旦弯曲所产生的横向力，并使其下部钻铤处于井眼中心，它也帮助下稳定器抵消地层横向力。下稳定器的作用自然是抵消地层横向力，限制钻头的横向移动。当地层横向力不大时，满眼钻具能保持刚直居中状态，使井眼沿着铅直方向钻进。
2．增斜时钻具的防斜作用[2]
当钻遇使井斜增大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力，减少井斜的变化。在地层横向力的作用下，下扶正器和钻头靠向井壁高的一侧（图6-19），抵抗地层横向力，限制钻头的横向移动。同时，地层横向力势必要扭弯其上的短钻铤。由于短钻铤的刚度大，能有力地反抗此地层力的扭弯，这个反力将趋使钻头靠向井眼低的一侧，产生纠斜作用。中稳定器也帮助其下部钻具抵抗地层横向力。同时，在已斜井眼内，钻具还有一个纠斜作用，这是由于上稳定器以上的钻铤由于自重靠在井眼低的一边，并以上稳定器为支点将压力下传，作用于其下一根钻铤有一个弯矩，此弯矩使中稳定器靠向井眼高的一边，再以中稳定器为支点将力下传，使钻头趋向于井眼低的一边，也产生一个纠斜力。所以，满眼钻具在增斜地层中，能限制井斜增大速度，使井斜角缓慢地增大，可防止狗腿、键槽等现象的发生。
3．减斜时钻具的作用[2]
如果井眼已发生偏斜，而地层力又使其趋向于恢复垂直状态，满眼钻具的作用是防止井斜角过快地减小。如图6-20所示，下、
中稳定器将抵抗地层横向力，
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泪兮1Ld3JF
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既然是石油工程的童鞋,书里可写的比较清楚哈
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