降摩阻短节在定向钻井及水平钻井中的应用.pdfVIP

　　　　　　　　　　　　　　　　　　钻　　采　　工　　艺　　　　　　　　　　　1999 年　第 22 卷　第 1 期 ·66 · 生产线上 降摩阻短节在定向钻井及水平钻井中的应用 余 志 清 西安石油学院石油工程系 　　水平井和大位移井是 90 年代发展起来的钻井新技术 即截面向下运动的恒速 平均送钻速度和振动速度 如果振 而如何能有效地给钻头施加钻压、克服摩阻、提高钻速就成 动速度小于送钻速度截面就仅向下运动阻力的方向向上 为这项新技术要解决的关键 为了解决定向井和水平井的快 如果最大振动速度超过送钻速度在一定的时间段上钻柱 速钻进问题使用降摩阻短节可降低钻柱和井壁间的摩擦 就可能向上运动 这样超过钻具送钻速度的纵向振动速度 力最大限度提高机械钻速对降低钻井成本具有重要意义 的作用会引起阻力下降 因此可以使用液压振动器来作为 一般情况下摩擦力的作用导致钻压减小一般处理方法是 钻柱振动的激励装置 在钻井液中加入不同的润滑成分加入的润滑成分可使阻力 　　钻大斜度定向井和水平井时摩擦力对轴载的影响急剧 减少 15～ 2 倍 例如在钻井液中加入 6%～ 8% 的原油和 增加为了在斜井段保持轴向载荷必须采用特殊的技术措 1% 的有机硅液体的添加剂在前苏联得到了广泛推广应 施来降低摩擦力方法之一是使用引起钻柱振动的振动器 〔1〕 降摩阻短节就是靠泵送的钻井液使钻柱产生振动激励在通 用 提高了机械钻速和钻头进尺 　　为了降低钻柱运动阻力可使用稳定器靠减少钻柱与 过降摩阻短节截面的钻井液振动周期性叠加的结果产生压 井壁的接触面积及井壁的法向反作用力来保证降低摩擦阻 力波激励钻柱中的波致使钻柱的摩擦力下降 力这就要预防钻柱螺旋线弯曲使用稳定器还可降低钻柱 降摩阻短节的原理结构 磨损 此外减小阻力的其他方法是使用液压振动器 　　降摩阻短节的基本原理是依靠装置产生脉冲水力冲击 钻具振动对摩擦力的影响 力给井底施加一个突发性的脉冲作用力促进克服钻柱和 　　钻柱在旋转过程中承受不同频率的振动次声振动对钻 井壁的摩阻来增强钻压传递 井过程的动力学起消极影响 而钻柱次声自振和弹性变形与 　　降摩阻短节 结构如图 1 所示直接接在钻头之上壳体 井壁相互作用相关钻柱相对井壁围岩滑动时的速度变化引 由两个带丝扣的异径接头 1 和 6 组成在壳体内腔的一端装 起粘性摩擦力的变化从而导致钻柱和井壁接触阻力随时间 有格孔板 2 另一端装有带侧孔 8 的隔板 7 在格孔板和隔板 变化 接触摩擦力是钻柱振动的自振源摩擦力取决于钻具 间有限定套筒 5 在套筒内有实心球 4 实心球 4 和侧孔 8 的 运动速度在速度段的摩擦力随钻具运动速度增加而减小 尺寸及套筒 5 的内径的选择根据是球在套筒内滚动不会掉 入孔 8 中但覆盖它时留有间隙让液体流过孔 3 位于格孔 摩擦和振动有着紧密的联系摩擦促使振动的产生而振动 板 2 的圆周上 降摩阻短节在钻具组合中可按两种方案进行 又影响摩擦 当物体沿表面滑动时由于和不光滑接触表面 安装 的相互作用产生了一定频率的法向振动 1 Cg 　　 = 1 2 m 式中 —刚性接触系数 —重物质量 Cg