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第六章 井斜及其控制 概述 第一节 井斜的原因 第二节 钟摆钻具控制井斜技术 第三节 刚性满眼钻具控制井斜技术 小结 概述 一、井斜概念 井斜指实钻井眼对设计铅垂井眼的偏离 概述 二、井斜的危害 勘探： 开发： 钻井工程： 概述 二、井斜的危害 勘探： 概述 二、井斜的危害 开发： 概述 二、井斜的危害 钻井工程： 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 概述 三、井斜的度量指标 井斜角 井底水平位移 井斜变化率 方位角 方位变化率 井斜平面 方位平面 第一节 井斜的原因 井斜原因： 1. 地质因素 1.1 层状地层 1.2 地层各向异性 1.3 岩性交替变化 1.4 断层 1.5 地应力 1.6 裂缝发育带 1. 地质因素 1.1 层状地层 机理：重压?崩掉?遗留小台阶 ?直至井眼与斜面垂直为止。 (小造斜器理论) 方向：45，上倾；60，下倾 影响：倾角越大、成层性越强、 钻压越大，则井斜越大。 1. 地质因素 1.2 地层各向异性 机理：钻头将沿岩石可钻性最好的方向钻进。 钻进往往沿着强度最低，可钻性最好的方向进行。但预定的钻进方向往往和可钻性最好的方向不重合，故井眼发生偏斜。一般说来由于成层状况、胶结、层理等造成垂直于层面的方向强度低、可钻性好。 如图6－3所示：Vt1 Vt2 Vt3 。 1. 地质因素 1.3 岩性交替变化 井斜方向：上倾 影响机理： 由软地层－硬地层 硬地层支撑，软地层吃入钻进快，偏转力矩造成井斜。 由硬地层－软地层 产生台阶力 1. 地质因素 以上三因素均与地层倾角有关，可见，地层倾角是影响井斜的一个关键因素！ 1. 地质因素 1.4 断层 破碎带疏松不稳定，钻头受力不均、工作不稳造成井斜。 1.5 地应力 1.6 裂缝发育带 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 基本原理： 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 2.1 垂直井内下部钻柱弯曲对井斜的影响： ① 现象： 钻压为零或在合适的小钻压下： 钻柱是直的 钻压增至钻压临界值： 钻柱发生弯曲。 弯曲钻柱与井壁的接触点称为切点， 弯曲钻柱使钻头偏离井眼轴线一个角度、称为钻头倾斜角(钻头转角)。 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 ③ 研究内容： A. 弯曲条件： 钻压过大！ 什么是产生弯曲的钻压临界值？P.99式6-6 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 B. 弯曲情况： 弯曲钻柱是什么形状？ 一次弯曲，二次弯曲切点和最大疲劳应力的位置各在何处？P.99式6-5 在什么条件下弯曲钻柱中的应力会过载？ 弯曲钻柱与井壁相互作用力有多大？ 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 一次弯曲，二次弯曲 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 C. 防止方法： 什么条件钻头的倾角有成为最小的可能？ 如何避免钻柱弯曲？ 钻柱已发生弯曲时，如何尽量减小坏的影响？ 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 ④ 问题的分析与推导 基本依据：弯曲微分方程 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 ⑤ 研究的结论： 钻压低于弯曲临界钻压可钻出直井（不幸的是该钻压太低），如现场采用的吊打措施。 增大钻柱外径、增大钻柱刚度EI可减小钻头倾角，有利于防斜。 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 2.2 斜井内下部钻柱弯曲对井斜的影响 实际钻井实践中，垂直井几乎不存在，一口井或多或少都有一些偏斜，分析斜井内钻柱力学对井斜的影响具有普遍意义。 造成井斜的原因是由于钻头受到一附加的造斜力的作用，因此分析钻头上的受力情况可帮助我们了解影响井斜的主要因素。 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 ① 斜直井内钻柱的受力分析 基本假定：（略） 钻柱受力图： 重力W(分解为F与W2), 钻头处侧向力Fb 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 造斜力: 2. 下部钻柱弯曲对井斜的影响 ② 钻头上受的力： 在井眼