论文部分内容阅读
[摘 要]本文介绍了扶正器的一些基本种类及用途，并对它目前的常用钻具组合在定向井中的应用进行了分析，简述了其原理、特点及注意事项，可以看出，若巧妙的利用扶正器进行不同的钻具组合，可以在定向井工程中实现不同的效果，相比于传统直井钻具技术来说，扶正器钻具组合既保证了安全，又能达到理想的工程目标，对于定向井工程来说十分重要。
[关键词]扶正器 扶正器组合 钻具组合 定向井
中图分类号：P634.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0370-01
【正文】
一：扶正器的种类和用途。
1.1 扶正器的种类。
扶正器是安装在井管外的导正装置，属固井工具，它的种类繁多，按结构可分为整体式、分瓣式、滚轮式、滑块式等，按材料分：增强尼龙、粉末合金、增强工程塑料、碳纤维、金属式等，不同结构和材质的扶正器，所适用的油井类型也不尽相同。其中常用的扶正器种类有螺旋扶正器、滚子扶正器、油杆扶正器等。
1.2 不同扶正器的基本用途。
1.2.1 抽油杆扶正器。
是防抽油井下工具，适用于偏磨的抽油机井，尤其适用于抽油杆中和点以上偏磨的抽油机井和定向斜井，抽油杆中和点以下，与抽油杆体上的尼龙扶正器配合，防偏磨效果更佳。利用扶正套的外径大于抽油杆接箍外径起扶正作用；利用扶正套是高强度耐磨材料，与油管接触使扶正体磨损，而减少油管的磨损，以达到防止偏磨的目的。
1.2.2 套管扶正器。
可以使套管顺利下到预定井深，并促使套管在井眼内居中。确保水泥浆顶替干净环空泥浆。获得较均匀水泥环。从而有效地提高固井水泥封固质量。弓形弹簧套管扶正器。其连接形式分为焊接式和编织式两种，按其形状分为单弓形和双弓形两种套管能居于井眼中心，以减小套管下放时的阻力和发生粘卡的可能，有利于提高水泥浆的顶替效率和水泥环厚度分布均匀。
1.2.3 刚性扶正器。
刚性扶正器分为半钢性、直条式、螺旋式等类型
①半刚性扶正器。
具有非铰接的环箍，非常平而有刚性的弹性片焊在环箍上，这样的扶正器可以允许管柱旋转。在环空注水泥可以通过旋转套管来提高注水泥的顶替效率。
②螺旋扶正器。
当下套管作业遇阻时，利用其螺旋形状旋转导向前进，使套管串穿过遇阻部位，减少扶正器损坏及失效情况，保证有效扶正；其螺旋形状可使上返水泥浆形成旋流，防止水泥浆串槽，提高固井质量；与传统扶正器相比生产成本不会增加。
二：定向井常用的扶正器钻具组合。
2.1 转盘钻扶正器组合
这类组合是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，将扶正器放置在不同的位置，以达到不同的效果。但是缺点是仅能在已有一定斜度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜，但不能控制井眼方位，而且在钻进中常常出现方位偏差，在井眼方位有较大偏差时，就有可能会造成脱靶。
2.1.1 增斜组合
由于单扶的稳斜组合性能的不稳定性，目前为止还仅用于增斜和降斜。但是如果利用多扶正器，可大大减小钻柱与井壁的接触，避免单扶组合所造成的粘附卡钻或压差卡钻的问题，而且将多扶的升降组合合理运用，会更容易下入井眼当中，所以稳斜组合多是多扶正器组合。它有一个近钻头足尺寸扶正器作为支点，第二个扶正器与近钻头扶正器之间的距离是根据两扶正器之间钻铤的刚性大小和要求的增斜率大小来确定的。通过改变扶正器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，扶正器上部的钻铤受压后向下弯曲，迫使钻头产生斜向力来达到控制井眼轨迹的目的。
2.1.2 降斜组合
降斜组合的原理与增斜组合大体相似。扶正器离钻头的距离一般为10"-' 20m。扶正器下面的钻具靠自身重力，以扶正器为支点产生向下的力，达到一定的井斜角和井眼尺寸下，钻压的增大，将使切点以下钻柱弯曲增大。弯曲增大，钻头向上倾斜角度增大，钻压的侧向分量增大，扶正器和钻头之间就会出现新的切点，此时作用力将会大大减小，即降斜测向力减小。
2.1.3 稳斜组合
稳斜钻具组合是采用刚性满眼钻具结构，减小钻头与扶正器之间，以及扶正器与扶正器之间的相对距离，以增加下部钻具组合的刚性，来控制下部钻具在钻压作用下的弯曲变形，达到稳定井斜和方位的效果。常用的稳斜钻具组合是： 钻头近钻头扶正器十钻铤（ 2—3m） 十扶正器 十钻铤+钻杆。
2.2 钟摆钻具组合
钟摆钻具组合是为了减少井斜角而设计的一种钻具组合，通过改变钟摆力的大小来达到防斜的目的。
对于一定斜度的井眼来说，井斜角是一定的，因此增大降斜力的主要方法是增大切点以下的钻铤重量。
为达到这种目的，有以下几种方法：
①使用大尺寸钻铤或加重钻铤。因为在同一钻压下，大尺寸钻铤不易被压弯，又由于切点的位置高，因而切点以下的钻铤长度大，有利于增大降斜力。
②为了提高切点位置，可以在比切点以上的位置，安装一个扶正器，增大其下部钻铤重量，使降斜力增大。除此之外，扶正器还可以对位于它下方的钻铤起到扶正作用，因而可减少钻头倾斜角，限制增斜力的增大。
三：应用扶正器组合的注意事项。
3.1 转盘钻进轨迹控制的几点要求
①每次起钻要测量扶正器外经，尺寸大的换在下边。
②对扶正器磨损大的井段，要加强井斜、方位监测，增降斜率变化过大时，需要起钻，检查扶正器磨损情况。
③更换钻具组合后或钻具组合不变，但更换了扶正器后都应加强井斜、方位监测。
④扶正器外径小于211mm后，建议不应再使用。
3.2 注意扶正器的安装位置。
在多数扶正器组合当中，都需要注意扶正器的安放位置是否恰当。就钟摆组合钻具来说，如果安放位置偏低，则降斜力小，效果差。如果安放位置偏高，则扶正器以下钻铤可能与井壁形成新的切点，使钟摆钻具失效。扶正器的理想安装位置应是在保证扶正器以下的钻铤不与井壁接触的条件下尽量提高些。
四：结语
①在保证井下安全的前提下，选择合理的钻压及转数，再采用螺旋短翼扶正器，可以减少钻进摩阻力和扭矩。
②套管扶正器合理间距的确定，必须在正确处理套管变形和受力模型的基础上进行。既要考虑套管居中度，又要考虑防止扶正器死锁、下套管摩阻等因素。
③在实验中需要对扶正器的安放位置进行合理调整，才能更好的发挥它的作用。扶正器的基本弹性系数是用来判断井下变
④形的基本参数，具体的变形量应由当时的受力状况而定。
⑤对扶正器的功能应用还需要进一步的开发验证，以便于更好的应用于定向井工程之中。
参考文献
[1] 王建军，张绍槐，狄勤丰，赵业荣；多扶正器套管串在弯曲井段下套中的摩阻分析[J]；西安石油学院学报（自然科学版）；1995年01期.
[2] 付建红；黄贵生；杨志彬；徐璧华；；水平井套管扶正器合理安放位置计算[J]；西南石油大学学报（自然科学版）；2008年06期.
[关键词]扶正器 扶正器组合 钻具组合 定向井
中图分类号：P634.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0370-01
【正文】
一：扶正器的种类和用途。
1.1 扶正器的种类。
扶正器是安装在井管外的导正装置，属固井工具，它的种类繁多，按结构可分为整体式、分瓣式、滚轮式、滑块式等，按材料分：增强尼龙、粉末合金、增强工程塑料、碳纤维、金属式等，不同结构和材质的扶正器，所适用的油井类型也不尽相同。其中常用的扶正器种类有螺旋扶正器、滚子扶正器、油杆扶正器等。
1.2 不同扶正器的基本用途。
1.2.1 抽油杆扶正器。
是防抽油井下工具，适用于偏磨的抽油机井，尤其适用于抽油杆中和点以上偏磨的抽油机井和定向斜井，抽油杆中和点以下，与抽油杆体上的尼龙扶正器配合，防偏磨效果更佳。利用扶正套的外径大于抽油杆接箍外径起扶正作用；利用扶正套是高强度耐磨材料，与油管接触使扶正体磨损，而减少油管的磨损，以达到防止偏磨的目的。
1.2.2 套管扶正器。
可以使套管顺利下到预定井深，并促使套管在井眼内居中。确保水泥浆顶替干净环空泥浆。获得较均匀水泥环。从而有效地提高固井水泥封固质量。弓形弹簧套管扶正器。其连接形式分为焊接式和编织式两种，按其形状分为单弓形和双弓形两种套管能居于井眼中心，以减小套管下放时的阻力和发生粘卡的可能，有利于提高水泥浆的顶替效率和水泥环厚度分布均匀。
1.2.3 刚性扶正器。
刚性扶正器分为半钢性、直条式、螺旋式等类型
①半刚性扶正器。
具有非铰接的环箍，非常平而有刚性的弹性片焊在环箍上，这样的扶正器可以允许管柱旋转。在环空注水泥可以通过旋转套管来提高注水泥的顶替效率。
②螺旋扶正器。
当下套管作业遇阻时，利用其螺旋形状旋转导向前进，使套管串穿过遇阻部位，减少扶正器损坏及失效情况，保证有效扶正；其螺旋形状可使上返水泥浆形成旋流，防止水泥浆串槽，提高固井质量；与传统扶正器相比生产成本不会增加。
二：定向井常用的扶正器钻具组合。
2.1 转盘钻扶正器组合
这类组合是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，将扶正器放置在不同的位置，以达到不同的效果。但是缺点是仅能在已有一定斜度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜，但不能控制井眼方位，而且在钻进中常常出现方位偏差，在井眼方位有较大偏差时，就有可能会造成脱靶。
2.1.1 增斜组合
由于单扶的稳斜组合性能的不稳定性，目前为止还仅用于增斜和降斜。但是如果利用多扶正器，可大大减小钻柱与井壁的接触，避免单扶组合所造成的粘附卡钻或压差卡钻的问题，而且将多扶的升降组合合理运用，会更容易下入井眼当中，所以稳斜组合多是多扶正器组合。它有一个近钻头足尺寸扶正器作为支点，第二个扶正器与近钻头扶正器之间的距离是根据两扶正器之间钻铤的刚性大小和要求的增斜率大小来确定的。通过改变扶正器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，扶正器上部的钻铤受压后向下弯曲，迫使钻头产生斜向力来达到控制井眼轨迹的目的。
2.1.2 降斜组合
降斜组合的原理与增斜组合大体相似。扶正器离钻头的距离一般为10"-' 20m。扶正器下面的钻具靠自身重力，以扶正器为支点产生向下的力，达到一定的井斜角和井眼尺寸下，钻压的增大，将使切点以下钻柱弯曲增大。弯曲增大，钻头向上倾斜角度增大，钻压的侧向分量增大，扶正器和钻头之间就会出现新的切点，此时作用力将会大大减小，即降斜测向力减小。
2.1.3 稳斜组合
稳斜钻具组合是采用刚性满眼钻具结构，减小钻头与扶正器之间，以及扶正器与扶正器之间的相对距离，以增加下部钻具组合的刚性，来控制下部钻具在钻压作用下的弯曲变形，达到稳定井斜和方位的效果。常用的稳斜钻具组合是： 钻头近钻头扶正器十钻铤（ 2—3m） 十扶正器 十钻铤+钻杆。
2.2 钟摆钻具组合
钟摆钻具组合是为了减少井斜角而设计的一种钻具组合，通过改变钟摆力的大小来达到防斜的目的。
对于一定斜度的井眼来说，井斜角是一定的，因此增大降斜力的主要方法是增大切点以下的钻铤重量。
为达到这种目的，有以下几种方法：
①使用大尺寸钻铤或加重钻铤。因为在同一钻压下，大尺寸钻铤不易被压弯，又由于切点的位置高，因而切点以下的钻铤长度大，有利于增大降斜力。
②为了提高切点位置，可以在比切点以上的位置，安装一个扶正器，增大其下部钻铤重量，使降斜力增大。除此之外，扶正器还可以对位于它下方的钻铤起到扶正作用，因而可减少钻头倾斜角，限制增斜力的增大。
三：应用扶正器组合的注意事项。
3.1 转盘钻进轨迹控制的几点要求
①每次起钻要测量扶正器外经，尺寸大的换在下边。
②对扶正器磨损大的井段，要加强井斜、方位监测，增降斜率变化过大时，需要起钻，检查扶正器磨损情况。
③更换钻具组合后或钻具组合不变，但更换了扶正器后都应加强井斜、方位监测。
④扶正器外径小于211mm后，建议不应再使用。
3.2 注意扶正器的安装位置。
在多数扶正器组合当中，都需要注意扶正器的安放位置是否恰当。就钟摆组合钻具来说，如果安放位置偏低，则降斜力小，效果差。如果安放位置偏高，则扶正器以下钻铤可能与井壁形成新的切点，使钟摆钻具失效。扶正器的理想安装位置应是在保证扶正器以下的钻铤不与井壁接触的条件下尽量提高些。
四：结语
①在保证井下安全的前提下，选择合理的钻压及转数，再采用螺旋短翼扶正器，可以减少钻进摩阻力和扭矩。
②套管扶正器合理间距的确定，必须在正确处理套管变形和受力模型的基础上进行。既要考虑套管居中度，又要考虑防止扶正器死锁、下套管摩阻等因素。
③在实验中需要对扶正器的安放位置进行合理调整，才能更好的发挥它的作用。扶正器的基本弹性系数是用来判断井下变
④形的基本参数，具体的变形量应由当时的受力状况而定。
⑤对扶正器的功能应用还需要进一步的开发验证，以便于更好的应用于定向井工程之中。
参考文献
[1] 王建军，张绍槐，狄勤丰，赵业荣；多扶正器套管串在弯曲井段下套中的摩阻分析[J]；西安石油学院学报（自然科学版）；1995年01期.
[2] 付建红；黄贵生；杨志彬；徐璧华；；水平井套管扶正器合理安放位置计算[J]；西南石油大学学报（自然科学版）；2008年06期.