[发明专利]预弯曲动力学防斜打快钻井方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的石油钻探用直井防斜打快新方法，特别是使用带预弯曲防斜打快钻具组合的地面旋转驱动的防斜打快新方法。

技术背景

石油勘探中直井易斜是一个百年难题。随着油气资源勘探难度的增加，易斜高陡易斜构造油气资源的勘探开发逐步受到重视，但其勘探速度受到井斜问题的严重制约。现有的常规防斜方法如钟摆、满眼等都是通过减少钻具组合的变形来达到防止井斜或降低井斜的目的，其防斜力或降斜力计算都是采用的静力学方法。而国外的垂直钻井系统虽然可以很好的实现防斜打快目的，但其使用成本很高，许多油田都无力使用这一技术。一种低成本的高效防斜打快技术更适合我国国情。而事实上，钻进作业过程中，钻具组合在井眼中的变形不可避免，能否充分利用这种变形来实现低成本防斜打快目的？这是已有技术存在的一个急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种预弯曲动力学防斜打快钻井方法，能提高钻压和钻速，从而提高生产效率。

为了达到上述目的，本发明的构思是：

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

利用特殊的带预弯曲结构钻具组合的动力学行为来实现防斜打快目的。这种带预弯曲结构的钻具组合利用其预置变形引导钻具组合以有序的涡动方式在井下运动，从而使钻头上的动态侧向力具有防斜力特征，并且远远大于常规钟摆钻具组合的降斜力。具体发明内容包括：

一种预弯曲动力学防斜打快钻井方法，其特征在于采用带预弯曲结构的钻具组合，以地面驱动的方式，从钻头的防斜力和变化规律分析出发，确定钻具组合、工艺操作规程、安全性分析和检测，实现防斜打快钻井；具体步骤如下：

1)、根据待钻地层的井斜特征情况，根据经验初步确定一套钻具组合，并确定其静态防斜力大小(见图2中步骤1)；

2)、在固定其它参数情况下，改变任一结构参数，确定对应的静态防斜力大小，并找出最大静态防斜力对应的结构参数。结构参数是指稳定器外径、稳定器位置、弯角大小和位置(见图2中步骤2)；

3)、根据具有最大静态防斜力的结构参数和井场现有工具储备，确定钻具组合(见图2中步骤3)；

4)、针对确定的钻具组合，计算在不同钻压和转速时的动态防斜力，并找出具有最大动态防斜力时的施工参数(即钻压和转速)(见图2中步骤4)；

5)、根据动态防斜力值和实际钻井条件(如钟摆极限钻压)，确定合理施工参数(钻压、转速)(见图2中步骤5)；

6)、确定防斜打快作业操作规程(见图2中步骤6)。

在完成以上步骤后，就可把钻具组合下入井中，根据确定的操作规程进行防斜打快钻进作业。

本发明的原理：利用带预弯结构的钻具组合进行的防斜打快钻井方法，其中包括复合钻井防斜打快钻井方法(即利用带单弯螺杆的钻具组合进行的防斜打快方法)。预弯曲动力学防斜打快钻具组合一般带有两个稳定器和一个预弯曲短节，见图1。这种预弯曲钻具组合在井下的涡动特征见图11和图12。由此引起的钻头动态侧向力见图13，体现为很大的防斜力。正是这种很大的防斜力使得这种防斜打快钻井方法可以在较大的钻压下实现防斜打快目的。

具体实施过程如下：

1、根据待钻地层的井斜特征情况和实际经验初步确定一套钻具组合，利用下列计算模型计算钻具组合可以提供的静态防斜力大小(图2中步骤1)；

钻具组合的静力学微分方程如下：

E_iI_iU″″_i＝-M_tiV″′_i+(q_ilcosα_i-B_i)U″_i+q_iU′_icosα_i+q_isinα_i    (1)

E_iI_iV″″_i＝M_tiU″′_i+(q_ilcosα_i-B_i)V″_i+q_iV′_icosα_i              (2)