复合钻进方式在井斜控制中的理论研究和应用

论文摘要

自从旋转钻井发明以来,在易斜地层提高钻进速度的同时,如何更好的控制井斜,就成为所有钻井工作者一直在不断摸索和研究的主要内容。由于螺杆钻具+PDC钻头防斜打快技术（复合钻井技术）,可以在低钻压下获得较高的机械钻速,在控制井斜的同时,最大限度的提高了机械钻速。同时,它比传统的防斜钻具组合具有更强的纠斜、防斜能力,因此已经在国内外广泛使用。本文首先对螺杆钻具防斜打快机理进行了分析,指出了现在常用的三种螺杆钻具组合形式。采用微分方程法建立力学模型进行螺杆钻具的受力分析,用加权残值法进行数学求解,以钻头弯矩极小为目标用搜索法对切点长度搜索,最后以钻头弯矩最小值确定钻头增斜力的最优解,为定量分析螺杆钻具控制井斜的特性提供了技术支持。本文以埃及第一深井BEA W-1X和大北油气田使用的螺杆钻具为例,进行了力学分析,指出了各种参数对于不同螺杆钻具组合的防斜、纠斜能力的影响。通过分析表明,针对不同的螺杆钻具组合,稳定器的安放位置、稳定器尺寸、钻压、井斜角、单弯螺杆的弯角等都会对钻头侧向力产生影响。通过总结,所有计算实验数据,对现场使用具有指导意义。

论文目录

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• 英文摘要
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的出发点
• 1.2 井斜的危害及其原因
• 1.2.1 井斜的危害
• 1.2.2 井斜的原因
• 1.3 直井防斜技术的问题性质和要求
• 1.4 井斜控制理论技术现状
• 1.4.1 国外井斜控制理论及相关技术发展情况
• 1.4.2 国内井斜控制理论和技术发展情况
• 1.5 传统的防斜打快技术和钻具组合
• 第二章 螺杆钻具防斜理论基础
• 2.1 螺杆钻具提高机械钻速的机理
• 2.2 螺杆钻具控制井斜机理
• 2.2.1 直螺杆钻具组合防斜机理
• 2.2.2 单弯螺杆控制井斜机理
• 2.3 影响螺杆钻具防斜纠斜能力的因素
• 第三章 螺杆钻具控制井斜力学模型建立和求解
• 3.1 力学模型建立
• 3.1.1 方程的基本假设
• 3.1.2 钻柱的力学基本方程
• 3.1.3 建立微分方程
• 3.1.4 边界条件及其连续条件
• 3.1.5 钻头的扭矩系数
• 3.1.6 单弯螺杆上结构角和工具面装置角的数学处理方法
• 3.1.7 欠尺寸同心扶正器引起的初位移
• 3.1.8 偏心稳扶正器器引起的初位移
• 3.1.9 单弯螺杆的等效抗弯刚度、等效截面惯性矩的实验测定
• 3.2 导向钻具力学分析的加权余量解
• 第四章 螺杆钻具组合应用实例及受力分析
• 4.1 螺杆钻具组合在国内外应用情况
• 4.2 直螺杆钟摆钻具组合受力分析
• 4.2.1 双稳定器钟摆钻具组合受力分析
• 4.2.2 直螺杆单稳定器钻具组合受力分析
• 4.2.3 单弯螺杆双稳定器钻具组合受力分析
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 详细摘要