基于垂直钻井系统的新型钻具组合及钻进参数优化方法技术方案

本发明专利技术给出一种基于垂直钻井系统的新型钻具组合及钻进参数优化方法，为了实现防斜打快，目前往往将垂直钻井系统与螺杆钻具组合在一起，所述新型钻具组合由钻头、直螺杆钻具、垂钻工具、短钻铤、钻柱扶正器和上部钻柱依次连接而成，该钻具组合能够将现有垂直钻井系统由推靠式工作原理变成指向式工作原理，使用方法和纠斜原理与现有钻具组合完全不同，不仅有助于提高现有垂直钻井系统的纠斜能力，还能避免垂钻系统轴承失效以及使用高成本的特制螺杆钻具，实现防斜打快和降低钻井成本的双重目的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
基于垂直钻井系统的新型钻具组合及钻进参数优化方法


[0001]本专利技术属于石油钻井工程领域，尤其涉及垂直井井斜控制技术研究及应用领域，具体涉及一种基于垂直钻井系统的新型钻具组合及钻进参数优化方法。

技术介绍

[0002]井斜问题是油气钻井过程中一个非常重要的实际问题，尤其是在高陡构造、断层、盐层等地质条件，由于其地层条件复杂、钻进难度大，严重时导致中途填井重钻或报废，导致钻井周期长，钻井成本高，甚至达不到勘探开发的目的。为了解决井斜问题，钻井技术人员提出了钟摆钻具、满眼钻具、偏心钻具、偏轴钻具等防斜纠斜技术。但随着油气开发、地质勘探难度的不断增大，上述防斜纠斜技术展现了他们的局限性。如钟摆钻具为了达到纠斜效果，降低其钻压，导致其钻进速度大大降低。满眼钻具通过增加钻具的刚度和尺寸，使钻具在井内保持居中，从而减小钻头的偏斜角，从而减小和限制因钻柱弯曲产生的增斜力，同时增加稳定器的数量，限制钻头的横向移动，从而达到纠斜降斜的目的。然而利用满眼钻具需要至少3个稳定器，在钻进过程中会大大增加其摩擦力。
[0003]自动垂直钻井技术不需要人为干预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于垂直钻井系统的新型钻具组合，其特征在于，所述新型钻具组合由钻头、直螺杆钻具、垂钻工具、短钻铤、钻柱扶正器和上部钻柱依次连接而成，所述垂钻工具上设置有导向翼肋，所述垂直钻井系统为指向式钻井系统，垂直钻井系统产生的导向合力将所述垂钻工具从井眼低边推向井眼高边，钻头转角方向指向井眼低边。2.一种基于垂直钻井系统的新型钻具组合，其特征在于，采用所述新型钻具组合之后，若导向力由井眼高边指向井眼低边，尽管钻头侧向力小于0，但是钻头转角和井斜变化率均大于0，钻进效果是增斜，若导向力由井眼低边指向井眼高边，尽管钻头侧向力大于0，但是钻头转角和井斜变化率均小于0，钻进效果是降斜。3.采用权利要求1
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2任一所述的基于垂直钻井系统的新型钻具组合的钻进参数优化方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：步骤1、根据钻井地层需要选择直螺杆钻具的长度、钻头型号和钻柱扶正器的直径；步骤2、选择中等钻压和中等导向力，基于钻具组合力学模型及平衡趋势造斜率预测方法，预测出不同短钻铤长度对应的井斜变化率并选择短钻铤长度；步骤3、根据地层特性选择适应地层特性的钻压值，基于钻具组合力学模型及平衡趋势造斜率预测方法，预测不同导向力对应的井斜变化率并选择适合的导向力；步骤4、根据确定的短钻铤长度和导向力进行钻进，在钻进过程中根据实际需要适时调整钻压或导向力进行地层钻进，增大钻压或导向力均有助于提高纠斜能力，反之可以减小钻压或导向力。4.根据权利要求3所述的基于垂直钻井系统的新型钻具组合的钻进参数优化方法，其特征在于，将整个下部钻具组合分为3跨梁、3个支座，钻头中心至直螺杆钻具上端面为第1跨梁，垂钻工具下端面至钻柱扶正器中心为第2跨梁，钻柱扶正器中心以上部分为第3跨梁，所述3个支座为虚支座、钻柱扶正器、上部钻柱与井壁的接触点，所述虚支座在所述直螺杆钻具与垂钻工具连接处，所述钻具组合力学模型为：连接处，所述钻具组合力学模型为：q3L
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X(u3)+8M3Y(u3)L
32
+4M2Z(u3)L
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＝24EI3[kL3(L1+L
21
+L
22...

【专利技术属性】
技术研发人员：史玉才，邵光昊，常迪，刘永旺，廖华林，张泽强，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：