新型防斜打快技术新型防斜打快技术新型防斜打快技术新型防斜打快技术1汇报内容：汇报内容：汇报内容：汇报内容：1 1 1 1、防斜打直技术的发展方向；、防斜打直技术的发展方向；、防斜打直技术的发展方向；、防斜打直技术的发展方向；2 2 2 2、造成井斜的主要原因；、造成井斜的主要原因；、造成井斜的主要原因；、造成井斜的主要原因；3 3 3 3、井斜产生；、井斜产生；、井斜产生；、井斜产生；4 4 4 4、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析5 5 5 5、不同防斜打直方法的机理探讨；、不同防斜打直方法的机理探讨；、不同防斜打直方法的机理探讨；、不同防斜打直方法的机理探讨；6 6 6 6、预弯曲动力学防斜打直机理研究；、预弯曲动力学防斜打直机理研究；、预弯曲动力学防斜打直机理研究；、预弯曲动力学防斜打直机理研究；7 7 7 7、预弯曲动力学防斜打快技术的主要研究内容；、预弯曲动力学防斜打快技术的主要研究内容；、预弯曲动力学防斜打快技术的主要研究内容；、预弯曲动力学防斜打快技术的主要研究内容；8 8 8 8、已进行工作；、已进行工作；、已进行工作；、已进行工作；9 9 9 9、研究成果；、研究成果；、研究成果；、研究成果；10 10 10 10 、滑动导向钻具组合连续导向钻井技术。、滑动导向钻具组合连续导向钻井技术。、滑动导向钻具组合连续导向钻井技术。、滑动导向钻具组合连续导向钻井技术。2一、防斜打直技术的发展方向一、防斜打直技术的发展方向-1-1解放钻压；解放钻压；良好的防斜效果；良好的防斜效果；适合于各种高陡地质构造。适合于各种高陡地质构造。新型的防斜打直技术新型的防斜打直技术应具备以下特点：应具备以下特点：3一、防斜打直技术的发展方向一、防斜打直技术的发展方向-2-2预弯曲动力学防斜打快技术预弯曲动力学防斜打快技术符合以上条件的有两种：符合以上条件的有两种：1 1、动力学防斜打快技术；、动力学防斜打快技术；2 2、主动式防斜打快工具，如、主动式防斜打快工具，如VDSVDS系统等；系统等；从经济性和可推广性角度讲，发展方向从经济性和可推广性角度讲，发展方向应为：应为：4二、造成井斜的主要原因二、造成井斜的主要原因1 1、地层的造斜特征；、地层的造斜特征；2 2、钻具组合的使用不当；、钻具组合的使用不当；3、操作者的主动原因。、操作者的主动原因。5三、井斜的产生三、井斜的产生-1-1钻头上的作用力钻头上的作用力6三、井斜的产生三、井斜的产生-2-2钻头偏向不平衡钻头偏向不平衡造成的增斜力造成的增斜力7三、井斜的产生三、井斜的产生-3-38三、井斜的产生三、井斜的产生-4-4从受力分解中不难发现，在主动力中，有两部分从受力分解中不难发现，在主动力中，有两部分力十分重要：力十分重要：1) BHA1) BHA变形和运动产生的侧向力；变形和运动产生的侧向力；2 2）BHABHA变形造成的指向不确定性。变形造成的指向不确定性。 目前的所有防斜打直技术都是回绕这两点去进行目前的所有防斜打直技术都是回绕这两点去进行的。的。9四、常规防斜、降斜钻具组合四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析力学特性分析101 1 1 1、常用常用防斜、降斜防斜、降斜钻具组合分类钻具组合分类：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析112 2 2 2、常用钻具组合力学特性分析：、常用钻具组合力学特性分析：、常用钻具组合力学特性分析：、常用钻具组合力学特性分析：1 1）双稳定器钟摆钻具组合力学特性分析：）双稳定器钟摆钻具组合力学特性分析：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析12双稳定器钟摆钻具组合力学特性分析双稳定器钟摆钻具组合力学特性分析1-11-1：表1：表2：表3：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析13双稳定器钟摆钻具组合力学特性分析双稳定器钟摆钻具组合力学特性分析1-21-2：表4：表5：表6：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析14（1）、随井斜角增加，）、随井斜角增加，2-1结构钟摆钻具组合的降斜力逐渐增加。结构钟摆钻具组合的降斜力逐渐增加。（2）、随随钻钻压压增增加加，2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合的的降降斜斜力力逐逐渐渐增增加加。因因此此，在在大大钻钻压压下下，钟钟摆摆钻钻具具可可能能有有效效，也也可可能能失失效效，原原因因不不在在降降斜斜力力是是否下降，而在于下部钻柱发生了变形。否下降，而在于下部钻柱发生了变形。（3）、随随L1增增加加，2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合的的降降斜斜力力先先逐逐渐渐增增加加，在在24m处处达达到到最最大大，随随后后迅迅速速下下降降。因因此此，对对于于2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合而言，在一定的参数和井眼条件下，存在降斜力最大的结构参数。而言，在一定的参数和井眼条件下，存在降斜力最大的结构参数。结论结论1-11-1：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析154）、随随L2增增加加，2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合的的降降斜斜力力先先逐逐渐渐增增加加，在在12m处处达达到到最最大大，随随后后下下降降。因因此此，同同样样可可以以优优化化2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合的的结结构参数。构参数。5）、随随增增加加，2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合的的降降斜斜力力逐逐渐渐增增加加。因因此此，2-1结构钟摆钻具组合的近钻头稳定器应选欠尺寸。结构钟摆钻具组合的近钻头稳定器应选欠尺寸。6）、随随增增加加，2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合的的降降斜斜力力逐逐渐渐降降低低。因因此此，2-1结结构钟摆钻具组合的上稳定器应选满尺寸。构钟摆钻具组合的上稳定器应选满尺寸。7）、以以上上计计算算是是以以2-1结结构构钟钟摆摆钻钻具具组组合合为为特特例例进进行行计计算算的的，但但通通过过改改变参数，实际上可基本包含所有的双稳定器结构钟摆钻具组合。变参数，实际上可基本包含所有的双稳定器结构钟摆钻具组合。结论结论1-21-2：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析162 2）、双稳定器满眼钻具组合力学特性分析：）、双稳定器满眼钻具组合力学特性分析：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析17双稳定器满眼钻具组合力学特性分析双稳定器满眼钻具组合力学特性分析2-12-1： 表7： 表8： 表9：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析18双稳定器满眼钻具组合力学特性分析双稳定器满眼钻具组合力学特性分析2-22-2：表10：表11：表12：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析19结论结论结论结论2-12-12-12-1：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析20结论结论结论结论2-22-22-22-2：四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析四、常规防斜、降斜钻具组合力学特性分析21五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-1-1钟摆钻具组合防斜打直机理：钟摆钻具组合防斜打直机理： 尽量使尽量使BHABHA变形和运动产生的侧向力为降斜力，变形和运动产生的侧向力为降斜力，特点：特点：1 1）、降斜力）、降斜力F1F1较小。一旦较小。一旦P1P1是增斜力且是增斜力且超过钟摆力超过钟摆力F1 F1 ，连起码的靠牺牲钻速为代价取，连起码的靠牺牲钻速为代价取得的一点降斜效果都将失去，这就是有时钟摆钻得的一点降斜效果都将失去，这就是有时钟摆钻具组合失效的原因之一。具组合失效的原因之一。22五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-2-22 2）、有时，钟摆钻具组合在一定的钻压和井眼）、有时，钟摆钻具组合在一定的钻压和井眼条件下，钻头指向造成的合力成为降斜力，此时条件下，钻头指向造成的合力成为降斜力，此时就可能具备较好的降斜效果。大钻压理论就是在就可能具备较好的降斜效果。大钻压理论就是在这一特定条件下才能成立。但这种情况很难控制。这一特定条件下才能成立。但这种情况很难控制。23五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-3-3满眼钻具组合防斜打直机理：满眼钻具组合防斜打直机理： 尽量使尽量使BHABHA变形后的轴线与井眼轴线一致，从而变形后的轴线与井眼轴线一致，从而减小由减小由P1P1形成的合力。特点：形成的合力。特点：1 1）、由于很难消除）、由于很难消除稳定器与井眼的间隙，因而，这种钻头指向造成的稳定器与井眼的间隙，因而，这种钻头指向造成的力力 P1 P1不可能消除。不可能消除。2 2）、满眼钻具的特征是钻压大，）、满眼钻具的特征是钻压大，并且没有并且没有“钟摆力钟摆力”，使得这种钻头指向所造成的，使得这种钻头指向所造成的分量可能较大。分量可能较大。24五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-4-4 由于井眼的偏斜，重力作用使得变形由于井眼的偏斜，重力作用使得变形后的钻具组合在下井壁一侧的运动轨迹密后的钻具组合在下井壁一侧的运动轨迹密度超过上井壁，这样钻头向上偏斜的几率度超过上井壁，这样钻头向上偏斜的几率大于向下偏斜的几率。这种行为的后果使大于向下偏斜的几率。这种行为的后果使得钻压的侧向分量的合力成为增斜力。得钻压的侧向分量的合力成为增斜力。偏向角偏向角=1度时，度时，20吨钻吨钻压在钻头侧向形成的分量压在钻头侧向形成的分量达达3.5kN偏向角为偏向角为2度时，度时，20吨钻吨钻压在钻头侧向形成的分量压在钻头侧向形成的分量达达7.0kN满眼和钟摆钻具组合在大钻压下有时难以很好控制井满眼和钟摆钻具组合在大钻压下有时难以很好控制井斜的根本原因在于：斜的根本原因在于：25五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-5-526五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-6-6VDSVDS系统打直机理：系统打直机理： 从井眼高边向钻头施加一个主动的降斜力。从井眼高边向钻头施加一个主动的降斜力。当钻头上的合降斜力大于地层的增斜力时，就能当钻头上的合降斜力大于地层的增斜力时，就能使井斜角减小，达到垂直钻井的目的。使井斜角减小，达到垂直钻井的目的。27五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-7-7VDSVDS系统打直机理：系统打直机理：28五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-8-829五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-9-9VertiTrak的结构示意图30五、不同防斜打直方法的机理探讨五、不同防斜打直方法的机理探讨-10-10GEO-PilotGEO-Pilot系统打直机系统打直机理：理： 使钻头指向一直指使钻头指向一直指向下井壁，从而通过钻向下井壁，从而通过钻进方向来减小井斜。进方向来减小井斜。31六、预弯曲动力学防斜打快技术机理六、预弯曲动力学防斜打快技术机理-1-1 通过钻具组合的预弯曲变形，使钻头侧向力通过钻具组合的预弯曲变形，使钻头侧向力成为降斜力，而且这种降斜力远远大于钟摆钻具成为降斜力，而且这种降斜力远远大于钟摆钻具组合的降斜力；组合的降斜力； 通过预弯曲变形来消除钻头偏向造成的不利通过预弯曲变形来消除钻头偏向造成的不利于井斜控制的侧向力；于井斜控制的侧向力； 32六、预弯曲动力学防斜打快技术机理六、预弯曲动力学防斜打快技术机理-2-2 钻柱在井眼中的钻柱在井眼中的运动特征运动特征33343536钻头涡动钻头涡动钻柱涡动钻柱涡动37钻头涡动钻头涡动38向向前前涡涡动动由于质量偏心引起由于质量偏心引起39向向后后涡涡动动由于井壁接触引起由于井壁接触引起40不不规规则则运运动动41向向前前涡涡动动5度倾斜井眼度倾斜井眼425度倾斜井眼度倾斜井眼向前涡动向前涡动向后涡动向后涡动43向向后后涡涡动动20度倾斜井眼度倾斜井眼44向向前前涡涡动动45度倾斜井眼度倾斜井眼45钻柱运动仿真钻柱运动仿真4647六、预弯曲动力学防斜打快技术机理六、预弯曲动力学防斜打快技术机理-2-2主要特征：主要特征：1 1）、降斜力远远大于钟摆钻具组合的降斜力；）、降斜力远远大于钟摆钻具组合的降斜力；2 2）、井斜角越小，降斜力越大，因此预弯曲动力）、井斜角越小，降斜力越大，因此预弯曲动力学防斜打快技术的防斜效果更为突出；学防斜打快技术的防斜效果更为突出； 3 3）、预弯曲变形特征对降斜力的大小有重要影响。）、预弯曲变形特征对降斜力的大小有重要影响。48七、预弯曲动力学防斜打快技术的研究内容：七、预弯曲动力学防斜打快技术的研究内容：1 1）、预弯曲钻具组合的动力学行为描述；）、预弯曲钻具组合的动力学行为描述；2 2）、预弯曲形状对钻头降斜力的影响规律；）、预弯曲形状对钻头降斜力的影响规律；3 3）、预弯曲动力学防斜打快钻具组合钻头侧向力）、预弯曲动力学防斜打快钻具组合钻头侧向力计算；计算；4 4）、参数对预弯曲动力学防斜打快钻具组合钻头）、参数对预弯曲动力学防斜打快钻具组合钻头侧向力的影响规律；侧向力的影响规律；5 5）、预弯曲动力学钻具组合结构参数、施工参数）、预弯曲动力学钻具组合结构参数、施工参数的优化；的优化；49七、预弯曲动力学防斜打快技术的研究内容：七、预弯曲动力学防斜打快技术的研究内容：6 6）、带动力钻具的预弯曲动力学钻具组合的现场）、带动力钻具的预弯曲动力学钻具组合的现场试验研究；试验研究；7 7）、专用工具的研制；）、专用工具的研制；8 8）、专用工具的现场试验；）、专用工具的现场试验；9 9）、相关计算模型及机理探讨，计算软件的研制；）、相关计算模型及机理探讨，计算软件的研制；10)10)、预弯曲动力学防斜打快技术的适用范围；、预弯曲动力学防斜打快技术的适用范围；1111）、预弯曲动力学防斜打快技术的推广应用。）、预弯曲动力学防斜打快技术的推广应用。50八、已做研究工作八、已做研究工作51八、已进行工作八、已进行工作1 1）、目前正建立常规钻具组合的动力学方程，并）、目前正建立常规钻具组合的动力学方程，并进行数值仿真；进行数值仿真；2 2）、已建立了一静力仿真平台和一动力学仿真初）、已建立了一静力仿真平台和一动力学仿真初级平台；级平台；3 3）、已利用带动力钻具的）、已利用带动力钻具的BHABHA进行了四口井的先导进行了四口井的先导性试验（亲自两口井）；性试验（亲自两口井）；52九、研究成果九、研究成果53成果成果1 1：预弯曲动力学防斜打快技术研究：预弯曲动力学防斜打快技术研究54利用利用预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合-PBDFVBHA(Pre-BendingDynamicFastandVerticalDrillingBHA)进行防斜打快进行防斜打快钻井；钻井；预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究55常规钟摆钻具组合降斜力计算常规钟摆钻具组合降斜力计算主要参数：主要参数：预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究56常规钟摆钻具组合降斜力计算常规钟摆钻具组合降斜力计算计算结果：计算结果：预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究57主主要要参参数数预弯曲动力学防斜打快技术降斜力计算预弯曲动力学防斜打快技术降斜力计算钻具组合：钻具组合：钻具组合：钻具组合：PBDFVBHA(Pre-BendingDynamicFastandPBDFVBHA(Pre-BendingDynamicFastandVerticalDrillingBHA)VerticalDrillingBHA)预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究58预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究59计算结果：计算结果：计算结果：计算结果：井斜角（度）井斜角（度）降斜力（降斜力（kN）123-1.17-0.81-0.53偏心距为偏心距为偏心距为偏心距为1mm1mm时时时时PBDFVBHAPBDFVBHA的降斜力的降斜力的降斜力的降斜力：预弯曲动力学防斜打快技术降斜力计算预弯曲动力学防斜打快技术降斜力计算预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究60计算结果：计算结果：计算结果：计算结果：井斜角（度）井斜角（度）降斜力（降斜力（kN）123-3.39-2.91-2.72偏心距为偏心距为偏心距为偏心距为2mm2mm时时时时PBDFVBHAPBDFVBHA的降斜力的降斜力的降斜力的降斜力：预弯曲动力学防斜打快技术降斜力计算预弯曲动力学防斜打快技术降斜力计算预弯曲动力学防斜打快技术研究预弯曲动力学防斜打快技术研究61降斜力比较：降斜力比较： 预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合的降斜力随井斜角增加而的降斜力随井斜角增加而的降斜力随井斜角增加而的降斜力随井斜角增加而减小，钟摆减小，钟摆减小，钟摆减小，钟摆钻具钻具钻具钻具的降斜力随井斜角增加而的降斜力随井斜角增加而的降斜力随井斜角增加而的降斜力随井斜角增加而增加增加增加增加； 偏心距为偏心距为偏心距为偏心距为1mm1mm1mm1mm、井斜角、井斜角、井斜角、井斜角1 1 1 1度时度时度时度时预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合(PBDFV (PBDFV (PBDFV (PBDFV BHA)BHA)BHA)BHA)的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的1.197:0.1971.197:0.1971.197:0.1971.197:0.197, , , , 约约约约6 6 6 6倍；倍；倍；倍； 偏心距为偏心距为偏心距为偏心距为1mm1mm1mm1mm、井斜角、井斜角、井斜角、井斜角2 2 2 2度时度时度时度时预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合(PBDFV (PBDFV (PBDFV (PBDFV BHA)BHA)BHA)BHA)的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的0.81: 0.3810.81: 0.3810.81: 0.3810.81: 0.381，约，约，约，约2.122.122.122.12倍；倍；倍；倍； 偏心距为偏心距为偏心距为偏心距为2mm2mm2mm2mm、井斜角、井斜角、井斜角、井斜角1 1 1 1度时度时度时度时预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合预弯曲动力学防斜打快钻具组合(PBDFV (PBDFV (PBDFV (PBDFV BHA)BHA)BHA)BHA)的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的的降斜力是钟摆钻具降斜力的3.39:0.1973.39:0.1973.39:0.1973.39:0.197, , , , 约约约约17.217.217.217.2倍；倍；倍；倍；62预弯曲动力学防斜打快技术的预弯曲动力学防斜打快技术的现场试验现场试验1 1钻具组合：钻具组合：PBDFVBHA；地层倾角：地层倾角：25-40度；度；井眼倾斜特征：井眼倾斜特征：长钟摆钻具在钻压长钟摆钻具在钻压10kN时有降斜效果；时有降斜效果；在在20kN时则有增斜效果。时则有增斜效果。63预弯曲动力学防斜打快技术的预弯曲动力学防斜打快技术的现场试验现场试验1 1在在在在12671267126712671300m1300m1300m1300m井井井井段段段段，采采采采用用用用10kN10kN10kN10kN钻钻钻钻压压压压，井井井井斜斜斜斜角角角角由由由由2.42.42.42.4度下降到度下降到度下降到度下降到1.41.41.41.4度；度；度；度；13001300130013001330m1330m1330m1330m，采采采采用用用用20kN20kN20kN20kN钻钻钻钻压压压压，井井井井斜斜斜斜角角角角又又又又由由由由1.41.41.41.4度（度（度（度（1300m1300m1300m1300m）增加到）增加到）增加到）增加到2.22.22.22.2度（度（度（度（1330m1330m1330m1330m）；）；）；）；将将将将 钻钻钻钻 压压压压 又又又又 降降降降 为为为为 10kN10kN10kN10kN， 井井井井 斜斜斜斜 角角角角 又又又又 降降降降 为为为为 1.91.91.91.9度度度度（1353m1353m1353m1353m）；）；）；）；由由由由于于于于钻钻钻钻压压压压偏偏偏偏小小小小，造造造造成成成成机机机机械械械械钻钻钻钻速速速速严严严严重重重重偏偏偏偏小小小小（小小小小于于于于3m/h3m/h3m/h3m/h）。）。）。）。64预预弯弯曲曲动动力力学学防防斜斜打打快快技技术术现场试验时间：现场试验时间：现场试验时间：现场试验时间：7 7 7 7月月月月23232323日日日日1:301:301:301:30；钻钻钻钻完完完完34m34m34m34m后后后后，开开开开始始始始第第第第一一一一次次次次测测测测斜斜斜斜（3:153:153:153:153:503:503:503:50），测测测测得得得得井井井井斜斜斜斜角角角角为为为为1.91.91.91.9度度度度/1378.74m/1378.74m/1378.74m/1378.74m；钻钻钻钻到到到到1455m1455m1455m1455m，进进进进行行行行第第第第二二二二次次次次测测测测量量量量，测测测测量量量量结结结结果为果为果为果为1.91.91.91.9度度度度/1446m/1446m/1446m/1446m；试试试试验验验验参参参参数数数数：这这这这一一一一段段段段的的的的钻钻钻钻压压压压为为为为4040404050kN,50kN,50kN,50kN,转转转转 速速速速 为为为为 一一一一 档档档档 （ 60rpm60rpm60rpm60rpm） , , , , Q=33L/S, Q=33L/S, Q=33L/S, Q=33L/S, P=13.5P=13.5P=13.5P=13.514.5MPa14.5MPa14.5MPa14.5MPa；机机机机械械械械钻钻钻钻速速速速有有有有了了了了明明明明显显显显提提提提高高高高，达达达达到到到到25m/h25m/h25m/h25m/h左左左左右。右。右。右。现现场场试试验验 1 165预预弯弯曲曲动动力力学学防防斜斜打打快快技技术术现现场场试试验验 1 1在在在在随随随随后后后后的的的的井井井井段段段段中中中中采采采采用用用用5050505070kN70kN70kN70kN钻钻钻钻压压压压进进进进行行行行钻钻钻钻进进进进，泵泵泵泵压压压压P=17MPa.P=17MPa.P=17MPa.P=17MPa.井井井井段段段段为为为为：14551455145514551683m1683m1683m1683m。在在在在1534153415341534和和和和1674m1674m1674m1674m进进进进行行行行了了了了两两两两次次次次测测测测量量量量，井斜角都为井斜角都为井斜角都为井斜角都为2.02.02.02.0度；度；度；度；在在在在16831683168316831750m1750m1750m1750m井井井井段段段段，采采采采用用用用80kN80kN80kN80kN钻钻钻钻压压压压，泵泵泵泵压压压压为为为为17.5MPa. 17.5MPa. 17.5MPa. 17.5MPa. 在在在在1741m1741m1741m1741m处处处处测测测测得得得得井井井井斜斜斜斜角角角角为为为为2.52.52.52.5度度度度，说说说说明明明明钻钻钻钻压压压压增增增增大大大大到到到到80kN80kN80kN80kN后后后后，井井井井斜有增斜的趋势；斜有增斜的趋势；斜有增斜的趋势；斜有增斜的趋势；在在在在17501750175017501863.5m1863.5m1863.5m1863.5m井井井井段段段段，采采采采用用用用5050505070kN70kN70kN70kN钻钻钻钻 压压压压 、 17MPa 17MPa 17MPa 17MPa 泵泵泵泵 压压压压 进进进进 行行行行 钻钻钻钻 井井井井 。 在在在在1854.72m1854.72m1854.72m1854.72m测得井斜角为测得井斜角为测得井斜角为测得井斜角为2.32.32.32.3度。度。度。度。66PowerPakMotors67复复合合钻钻井井防防斜斜打打快快技技术术现现场场试试验验- - -2 268成果成果2、下部钻具组合三维力学分析模、下部钻具组合三维力学分析模型建立型建立69下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型方法：三维小挠度模型的加权余量解法方法：三维小挠度模型的加权余量解法方法：三维小挠度模型的加权余量解法方法：三维小挠度模型的加权余量解法优点：计算速度快，计算精度高，是计算力学中针对一些特殊问题优点：计算速度快，计算精度高，是计算力学中针对一些特殊问题优点：计算速度快，计算精度高，是计算力学中针对一些特殊问题优点：计算速度快，计算精度高，是计算力学中针对一些特殊问题 提出的一种新型解法，目前发展很快。提出的一种新型解法，目前发展很快。提出的一种新型解法，目前发展很快。提出的一种新型解法，目前发展很快。假设：针对本项目的特点，我们共作了假设：针对本项目的特点，我们共作了假设：针对本项目的特点，我们共作了假设：针对本项目的特点，我们共作了1313条假设。条假设。条假设。条假设。 对于位移法旋转导向系统，共有对于位移法旋转导向系统，共有对于位移法旋转导向系统，共有对于位移法旋转导向系统，共有1414条假设。条假设。条假设。条假设。模型：三维小挠度模型；模型：三维小挠度模型；模型：三维小挠度模型；模型：三维小挠度模型； 弯曲平面倾角模型；弯曲平面倾角模型；弯曲平面倾角模型；弯曲平面倾角模型； 复合钻井导向力计算模型（非等力合成模型）；复合钻井导向力计算模型（非等力合成模型）；复合钻井导向力计算模型（非等力合成模型）；复合钻井导向力计算模型（非等力合成模型）； 平衡侧向力法导向能力预测模型。平衡侧向力法导向能力预测模型。平衡侧向力法导向能力预测模型。平衡侧向力法导向能力预测模型。70下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型1）、坐标系：）、坐标系：1、三维力学模型：、三维力学模型：71下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型钻头的增井斜力：钻头的增井斜力：钻头的增方位力：钻头的增方位力：72下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型弯曲平面倾角：弯曲平面倾角：井眼高边方向顺时针转到井眼弯曲方向的夹角，井眼高边方向顺时针转到井眼弯曲方向的夹角， 变化范围为变化范围为0 0360360，计算模型：，计算模型：方向判定矢量：方向判定矢量：法法线线矢矢量量与与井井眼眼高高边边方方向向矢量间的夹角矢量间的夹角：方方向向判判定定系系数数：2、弯曲平面倾角模型：、弯曲平面倾角模型：73下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型弯曲平面倾角示意图：弯曲平面倾角示意图：743 3、复合钻井导向力计算模型：、复合钻井导向力计算模型：、复合钻井导向力计算模型：、复合钻井导向力计算模型：下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型75下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型下部钻具组合三维力学分析模型钻头上的有效增井斜力：钻头上的有效增井斜力：4、导向能力平衡侧向力法计算模型：、导向能力平衡侧向力法计算模型：建立有效增井斜力与井眼曲率的对应关系：建立有效增井斜力与井眼曲率的对应关系：钻钻头头上上的的有有效效增增井井斜斜力力为为0时时对对应应的的井井眼眼曲曲率率即即为为下下部部钻钻具具组组合合的的导导向能力：向能力：76令：令：可得：可得：77成果成果3：下部钻具组合三维力学分析软：下部钻具组合三维力学分析软件系统件系统 SABHA 研制研制78编程环境：编程环境：Windows系统；系统；编程语言：编程语言：VB6.0（VisualBasic6.0）SABHA的使用环境：的使用环境：1)586以上微机一台；以上微机一台；2)16MB内存或以上；内存或以上；3)VGA显示器；显示器；4)鼠标一个；鼠标一个；5)Windows98以上系统。以上系统。下部钻具组合三维力学分析软件系统下部钻具组合三维力学分析软件系统下部钻具组合三维力学分析软件系统下部钻具组合三维力学分析软件系统SABHASABHA研制研制研制研制79极限井斜角：极限井斜角：80-The Steering Ability Of -The Steering Ability Of Bottom Hole AssemblyBottom Hole Assembly 简简 介介大型专用下部钻具组合三大型专用下部钻具组合三维力学分析软件系统维力学分析软件系统SABHASABHA8182大型专用下部钻具组合三维力大型专用下部钻具组合三维力学分析软件系统学分析软件系统SABHASABHA简介：简介：可以完成各种常规钻具组合钻可以完成各种常规钻具组合钻头导向力计算分析；头导向力计算分析；可以分析各种参数可以分析各种参数-井眼轨迹井眼轨迹参数、钻具结构参数、施工参参数、钻具结构参数、施工参数对导向力的影响；数对导向力的影响；功功 能能 之之 一一83大型专用下部钻具组合三维力大型专用下部钻具组合三维力学分析软件系统学分析软件系统SABHASABHA简介：简介：可以完成各种带动力钻具的导向可以完成各种带动力钻具的导向钻具组合钻具组合滑动导向滑动导向时的钻头导向时的钻头导向力计算分析；力计算分析；可以分析各种参数可以分析各种参数-井眼轨迹参井眼轨迹参数、钻具结构参数、施工参数对数、钻具结构参数、施工参数对导向力的影响；导向力的影响；功功 能能 之之 二二84大型专用下部钻具组合三维力大型专用下部钻具组合三维力学分析软件系统学分析软件系统SABHASABHA简介：简介：可以完成滑动导向钻具组合可以完成滑动导向钻具组合复复合钻进合钻进时钻头导向力计算分析；时钻头导向力计算分析；可以分析各种参数可以分析各种参数-井眼轨迹井眼轨迹参数、钻具结构参数、施工参参数、钻具结构参数、施工参数对复合钻井导向力的影响；数对复合钻井导向力的影响；这部分在国内外属这部分在国内外属首创首创，并得，并得到现场试验的验证到现场试验的验证。功功 能能 之之 三三8586大型专用下部钻具组合三维力大型专用下部钻具组合三维力学分析软件系统学分析软件系统SABHASABHA简介：简介：可以完成平衡侧向力计算分析；可以完成平衡侧向力计算分析；可以实现平衡侧向力法导向能可以实现平衡侧向力法导向能力预测。力预测。功功 能能 之之 四四87大型专用下部钻具组合三维力大型专用下部钻具组合三维力学分析软件系统学分析软件系统SABHASABHA简介：简介：可以完成可以完成复合钻井防斜打快复合钻井防斜打快时钻头导向力计算分析；时钻头导向力计算分析；这部分在国内外属这部分在国内外属首创首创，并，并得到现场试验的验证得到现场试验的验证)。功功 能能 之之 五五88成果成果4：下部钻具组合：下部钻具组合 三维力学分析三维力学分析89下部钻具组合三维力学分析下部钻具组合三维力学分析下部钻具组合三维力学分析下部钻具组合三维力学分析主要工作：主要工作：1、井眼条件下钻头导向力的计算分析；、井眼条件下钻头导向力的计算分析；2、钻井参数对钻头导向力的影响规律研究；、钻井参数对钻头导向力的影响规律研究；-用于优选施工参数；用于优选施工参数；3、井眼轨迹参数对钻头导向力的影响规律研究；、井眼轨迹参数对钻头导向力的影响规律研究；-研究已钻井眼的影响；研究已钻井眼的影响；4、钻具组合结构参数对钻头导向力的影响规律研究、钻具组合结构参数对钻头导向力的影响规律研究-优化钻具组合结构；优化钻具组合结构；90十、滑动导向钻具组合连续十、滑动导向钻具组合连续导向钻井技术导向钻井技术91滑动导向：滑动导向： 定向造斜定向造斜 轨迹调整：扭方位作业、滑动增斜轨迹调整：扭方位作业、滑动增斜旋转导向旋转导向：复合钻井复合钻井连续导向：连续导向：滑动导向滑动导向+ +旋转导向旋转导向 即：即： 定向造斜定向造斜+ +复合钻井复合钻井+ +轨迹调整轨迹调整 921、利用现有设备，费用低；、利用现有设备，费用低；2、可以提高导向段钻井速度、缩、可以提高导向段钻井速度、缩短建井周期；短建井周期；3、适用于定向井、水平井、和大、适用于定向井、水平井、和大位移井中水平位移小于位移井中水平位移小于6000米米的井段。的井段。主要特点：主要特点：93滑动导向钻具组合复合钻井滑动导向钻具组合复合钻井导向力计算分析导向力计算分析941 1、复合钻井导向力计算机理：、复合钻井导向力计算机理：滑动导向钻具组合滑动导向钻具组合复合钻井复合钻井的的特点可以归纳为一个导向工具面不特点可以归纳为一个导向工具面不断有规律改变的过程，其总体导向断有规律改变的过程，其总体导向效果可用效果可用钻柱旋转一周内的钻头上钻柱旋转一周内的钻头上的合导向力矢量的合导向力矢量来表述。来表述。952、复合钻井导向力计算模型、复合钻井导向力计算模型963、滑滑动动导导向向钻钻具具组组合合复复合合钻钻井井导导向向力力图图-1973、滑滑动动导导向向钻钻具具组组合合复复合合钻钻井井导导向向力力图图-2984、主要参数对复合钻井导向力、主要参数对复合钻井导向力的影响的影响钻压的影响钻压的影响弯角的影响弯角的影响稳定器间距的影响稳定器间距的影响近钻头稳定器偏心距的影响近钻头稳定器偏心距的影响井斜角的影响井斜角的影响99钻压影响钻压影响100弯角影响弯角影响101稳定器间距的影响稳定器间距的影响102近钻头稳定器偏心距的影响近钻头稳定器偏心距的影响103井斜角的影响井斜角的影响104滑动导向钻具组合连续导向技术的滑动导向钻具组合连续导向技术的发展要点发展要点衡量指标衡量指标：旋转井段：旋转井段/ /连续导向井段连续导向井段80%80%发展思路发展思路：由于弯角越大、滑动导向能力越大，但复合由于弯角越大、滑动导向能力越大，但复合钻井导向力越小，因此就存在一个平衡点，钻井导向力越小，因此就存在一个平衡点，使其适合某一地区；使其适合某一地区；设计合理钻具组合，使其具有合适的导向能设计合理钻具组合，使其具有合适的导向能力，从而尽可能减少滑动导向时间。力，从而尽可能减少滑动导向时间。105滑动导向钻具组合连续导向技术的滑动导向钻具组合连续导向技术的关键工作关键工作寻找某区块的地层平衡侧向力变化规律；寻找某区块的地层平衡侧向力变化规律；寻找一个区块上合适的螺杆弯角大小；寻找一个区块上合适的螺杆弯角大小；使滑动使滑动导向能力和复合钻井导向能力相匹配。导向能力和复合钻井导向能力相匹配。根据地层平衡侧向力优选合适的钻具组合，尽根据地层平衡侧向力优选合适的钻具组合，尽可能发挥连续导向能力；可能发挥连续导向能力；优化轨迹剖面，使之既能适合导向工具的特征，优化轨迹剖面，使之既能适合导向工具的特征，又能满足甲方要求；又能满足甲方要求；研究复合钻井时下部钻具组合的动力学特征，研究复合钻井时下部钻具组合的动力学特征，优化钻具结构参数。优化钻具结构参数。106107实例实例- -1 1：吐哈油田吐哈油田L18-321L18-321井，时间井，时间7 7月月2424日晚上日晚上1010点点背景：地层有增斜效果，常规钻具组合无法达到高机背景：地层有增斜效果，常规钻具组合无法达到高机械钻速目的；反复起下钻更换钻具组合；械钻速目的；反复起下钻更换钻具组合；技术公司刘谦工程师要求，技术公司刘谦工程师要求，L18-321L18-321在在2335.462335.46米至靶米至靶点（约点（约27002700米井深）采用米井深）采用172mm172mm、1 1度单弯螺杆进行连度单弯螺杆进行连续导向试验。续导向试验。利用该软件进行钻具组合设计，采用了双稳定器钻具利用该软件进行钻具组合设计，采用了双稳定器钻具组合，设计目的组合，设计目的：稳斜稳斜实钻效果：实钻效果：5.45.4度度/2337m/2337m，5 5度度/2539m/2539m， 5.2 5.2度度/2705m/2705m机械钻速由机械钻速由8 8米米/ /小时小时 左右增加到超过左右增加到超过1515米米/ /小时小时。108实例实例- -2 2：辽河油田曙古辽河油田曙古11SP11SP井井，时间，时间1212月月1 1日；日；水平井上使用的单稳定器滑动导向钻具组合，弯角水平井上使用的单稳定器滑动导向钻具组合，弯角1.751.75度；度；结构参数：结构参数：L1=1.03m;L21=1.2m; D=197mm;L1=1.03m;L21=1.2m; D=197mm;弯角弯角=1.75=1.75度；度；W=80kNW=80kN109实例实例- -2 2：实际钻井数据与计算结果：实际钻井数据与计算结果： 测测 深深 井斜角井斜角 实际造斜率实际造斜率 计算结果计算结果 预测精度预测精度 （m m） （度）（度） （度（度/30m/30m） （度（度/30m/30m） （% %） 1669.47m 9.53 1669.47m 9.53度度 1678.97m 12.9 1678.97m 12.9度度 10.64 10.38/11.07 10.64 10.38/11.07 96.1/97.596.1/97.5 1691.27m 18.0 1691.27m 18.0度度 12.43 11.95/12.52 12.43 11.95/12.52 95.9/99.395.9/99.3 110实例实例- -2 2：1669.47-1678.97m1669.47-1678.97m井段井段 实际造斜率实际造斜率 10.64 10.64度度/30m/30m Fm(kN) 0 1 2 3 4 5 Fm(kN) 0 1 2 3 4 5 Ka( Ka(度度/30m) /30m) 11.07 10.94 10.80 10.66 10.52 10.3811.07 10.94 10.80 10.66 10.52 10.381678.97-1691.27m1678.97-1691.27m井段井段 实际造斜率实际造斜率 12.43 12.43度度/30m/30m Fm(kN) 0 1 2 3 4 5 Fm(kN) 0 1 2 3 4 5 Ka( Ka(度度/30m) /30m) 12.6612.66 12.52 12.38 12.23 12.09 11.9512.52 12.38 12.23 12.09 11.95111实例实例- -3 3：1 1、在江苏油田连续导向钻井中得到成功应、在江苏油田连续导向钻井中得到成功应用，实现了用，实现了“直井直井-定向造斜定向造斜-复合钻复合钻井井-轨迹调整轨迹调整”“”“四合一四合一”钻井；钻井；2 2、在长庆油田进行、在长庆油田进行“一趟钻一趟钻”工程试验；工程试验；找出了影响长庆油田找出了影响长庆油田“地层因素地层因素”的影的影响规律；响规律；3 3、在吐哈油田进行了连续导向和新型防斜、在吐哈油田进行了连续导向和新型防斜打直技术的研究；打直技术的研究；4 4、在塔里木油田进行防斜打快技术研究。、在塔里木油田进行防斜打快技术研究。112谢谢 谢谢 ！113