大斜度井摩阻扭矩问题及其对策课件.pptVIP

大斜度井摩阻扭矩问题及其对策黄根炉 2004年11月24日 摩阻摩扭问题是大斜度井的头号问题 由于大斜度井的突出特点是水平位移较大，且大部分井段井斜超过60°，这使得在钻进、起下钻和下套管等作业过程中摩阻扭矩问题非常突出； 摩阻扭矩过大，轻则会增加施工难度，延长作业时间，重则使作业无法进行，导致井眼提前完钻或报废。 主要内容 摩阻扭矩的影响因素 摩阻扭矩对钻井的危害 摩阻扭矩问题的对策 一. 摩阻扭矩的影响因素 管柱与井壁或套管间的摩擦系数和正压力 一. 摩阻扭矩的影响因素 井眼的水平长度S和钻柱的每米重量q 一. 摩阻扭矩的影响因素 井眼的狗腿角?和管柱中的轴向力T 一. 摩阻扭矩的影响因素 井眼曲率K、管柱刚度EI和井眼与管柱的直径差Dw-Do 一. 摩阻扭矩的影响因素 井眼清洁状况、粘卡、刮削作用等 二. 摩阻扭矩对钻井的危害 钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大； 滑动钻进时加不上钻压，钻速很低； 旋转钻进时扭矩很大，导致钻柱强度破坏； 钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿； 套管下入困难，甚至下不到底。 三. 摩阻扭矩问题的对策 使用顶驱系统，提高控制摩阻扭矩的能力 顶驱在起下钻具的同时可循环钻井液、转动钻具，减小了起下钻遇阻的概率，同时起下钻时适当旋转钻柱可改变摩阻方向，减小轴向摩阻； 顶驱重量可以作为下钻、滑动钻进和下套管的附加动力。 三. 摩阻扭矩问题的对策 优化井眼轨道形状，减小接触正压力 据国外文献介绍，采用准悬链线可使下套管重量增加25～27% 准悬链线轨道增斜段的曲率是变化的，开始的曲率1～1.5°/30米，最后增到2.5°/30米。曲率增加的方式是连续的，每400米曲率增加0.5°/30米。 提高造斜点位置，降低造斜率； 控制稳斜角：αw=arctg(1/μ) ； 三. 摩阻扭矩问题的对策 提高泥浆润滑性，减小摩阻系数 提高油水比： 试验表明，90：10的油水比与62：38的油水比进行比较，前者比后者摩阻降低50% 使用塑料小球： 据试验，使用塑料小球，可降低摩阻摩扭15%。 西江24-3-A14井采取上述措施后，摩阻系数很小，根据实钻数据用计算机软件进行拟合，钻柱在套管内的摩阻系数为0.19，在裸眼井段内为0.17。（值得注意的是：裸眼井段内摩阻系数竟然小于套管内的摩阻系数） 三. 摩阻扭矩问题的对策 严格控制井眼轨迹，保证井眼光滑 轨道设计得再好，实钻轨道不光滑，也不能降低摩阻扭矩； 使用可变径稳定器和可调弯角的弯外壳动力钻具，通过勤测量、勤调整，避免“急拐弯”； 使用旋转导向钻井系统 。 三. 摩阻扭矩问题的对策 采取各种措施，保持井眼清洁 井眼清洁问题是大斜度井摩阻扭矩很大的重要原因之一； 解决井眼清洁问题的主要方法有： 要有足够大的钻井液排量； 要有强大的地面固相控制系统； 钻柱旋转的作用； 泥浆要有好的流变性能； 起钻前的充分循环； 必要的“短起下钻”； PWD环空压力监测； 三. 摩阻扭矩问题的对策 提高钻杆的抗扭能力 使用高抗扭的螺纹脂；据说可提高抗扭27%； 采用高扭矩的螺纹联接 多级螺纹或多级台肩，可增大扭矩； 采用高强度钻杆： 铝合金、钛合金钻杆等，重量小，强度高； 实现钻杆接头的应力平衡(见下面两张片子)： 高强度钻杆的接头抗扭强度，低于管体；采取增大上扣扭矩，牺牲抗拉强度，增大抗扭强度，使钻杆适应高扭矩的需要。 三. 摩阻扭矩问题的对策 提高钻杆的抗扭能力 三. 摩阻扭矩问题的对策 提高钻杆的抗扭能力 三. 摩阻扭矩问题的对策 滑动钻进加不上钻压的解决方法 采用滑动导向钻井系统，尽可能旋转钻柱。 需要定向时用滑动钻进方式； 不需要定向时尽量用旋转钻进方式； 采用动力钻具压差载荷加压； 采用液力加压器加压； 三. 摩阻扭矩问题的对策 滑动钻进加不上钻压的解决方法 开发先进的旋转导向钻井系统，彻底抛弃滑动钻进方式； 三. 摩阻扭矩问题的对策 三. 摩阻扭矩问题的对策 套管磨损问题解决方法 一种方法是在钻杆上带胶皮护箍 据说在大位移井中，橡胶护箍很快就被破坏； 改变钻杆接头表面上的铠装材料，既有较高的耐磨性，又可减小对套管的磨损； 在钻杆上加非旋转钻杆保护器（NRDPP – Non-Rotating Drill Pipe Protector） 象个扶正器，不随钻杆旋转。与套管之间不旋转，所以不磨套管；但与钻杆之间有相对旋转； 这是目前最有效的方法。 三. 摩阻扭矩问题的对策 套管磨损问题解决方法 三. 摩阻扭矩问题的对策 套管下入问题解决方法 采用滚轮式套管扶正器； 使套管与井壁之间由滑动摩擦变成滚动摩擦； 采用漂浮法下套管 漂浮接箍以下的套管内是空的，没有钻井液； 漂浮接箍的位置需要仔细计算；要考虑套管的抗挤 强度问题； 在下套管过程中不能循环泥浆； 利用顶部驱动的重力； 三