[发明专利]一种滑动钻井钻柱摇摆范围的确定方法

说明书

本发明公开了一种滑动钻井钻柱摇摆范围的确定方法，其步骤如下：a）分析计算实钻井眼轨迹和钻具组合情况下的井下钻柱摩阻；b）得到反扭矩沿钻柱向上传输分布曲线；c）得到地面扭矩沿钻柱向下传输分布曲线；d）根据地面扭矩向下传输分布曲线和螺杆反扭矩向上传输分布曲线，以螺杆反扭矩沿钻柱向上传输为零的位置为下限、以0.5T_离～0.8T_离为上限，确定不受地面扭矩和螺杆反扭矩影响的井下钻柱长度L_中；e）由上限得到摆动钻柱的长度L_上和所施加的地面扭矩；f）设定滑动钻进间隔并重复上述步骤a)‑e)调整钻柱摆动运动施加的地面扭矩参数。采用本方法，能解决滑动钻井所面临的“托压”、工具面不稳定等问题，从而提高滑动钻井速度和效率。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探钻井技术领域，确切地说涉及一种滑动钻井钻柱摆动范围的确定方法。

背景技术

在石油天然气钻井中，定向井、水平井是目前最常用的井型，滑动钻井技术是定向井、水平井的主要钻井作业方式。滑动钻井是在钻进过程中，钻头以上钻柱不旋转，依靠螺杆动力钻具带动钻头旋转实现连续破岩形成井眼。虽然滑动钻井技术的成本较低、应用广泛，但是缺点是由于钻进过程中钻柱不做旋转运动、保持相对静止，而且部分井下钻柱与井眼下壁接触，导致钻柱摩阻力升高、给钻头施加钻压困难，“托压”情况频繁发生，一方面会造成钻井速度慢，另一方面保持螺杆动力钻具的工具面稳定也较为困难，需要不断调整工具面。

针对滑动钻井“托压”问题，通过不断的顺时针、逆时针摆动钻柱可以减弱或消除上部钻柱的静摩擦力，从而提高滑动钻井作业的效率。但是如何确定钻柱摆动运动的范围，是实现该方法的关键。公开号为CN101466911A，公开日为 2009年6月24日的中国专利文献公开了一种摆动钻柱的装置和方法，虽然提到了摆动钻柱的方法，但该方法没有公布确定顺时针与逆时针旋转钻柱范围的计算步骤，在滑动钻井应用中不具备可操作性。对于钻柱摆动范围依然依靠现场钻井经验确定，缺乏相应的计算分析方法，造成钻柱摆动滑动钻井的效果不佳。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种滑动钻井钻柱摇摆范围的确定方法，采用本方法，在钻柱摆动滑动钻井过程中，确定摆动钻柱的扭矩范围，如顺时针、逆时针所需施加的井口钻柱扭矩，实现了持续顺时针、逆时针旋转钻柱而不改变螺杆动力钻具的相对方向，减弱或消除上部钻柱的静摩擦力，解决滑动钻井所面临的“托压”、工具面不稳定等问题，从而提高滑动钻井速度和效率，使得钻柱摆动滑动实用性和可操作性更强，具有非常重要的现实意义。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种滑动钻井钻柱摇摆范围的确定方法，其特征在于步骤如下：

a）分析计算实钻井眼轨迹和钻具组合情况下的井下钻柱摩阻；

b）根据钻具组合中螺杆钻具的输出扭矩，确定螺杆反扭矩所影响的相邻钻柱长度L_下，得到反扭矩沿钻柱向上传输分布曲线；

c）由钻头离底空钻时的扭矩T_离得到地面扭矩沿钻柱向下传输分布曲线；

d）根据地面扭矩向下传输分布曲线和螺杆反扭矩向上传输分布曲线，以螺杆反扭矩沿钻柱向上传输为零的位置为下限、以0.5T_离～0.8T_离为上限，确定不受地面扭矩和螺杆反扭矩影响的井下钻柱长度L_中；

e）由上限得到摆动钻柱的长度L_上和所施加的地面扭矩，包括钻柱顺时针、逆时针旋转的扭矩；

f）设定滑动钻进间隔并重复上述步骤a)-e)调整钻柱摆动运动施加的地面扭矩参数。