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【摘 要】随着经济和科技的发展，我国石油行业也在不断的快速向前发展。石油业的发展必然要面临诸多问题。现阶段，石油行业面临着许多重大技术难题，在高陡构造等容易倾斜的地层实施垂直钻进时，怎样实现好防斜打快是难题之一。本文主要研究分析了传统的静力学中，防斜的技术与理论的局限性，从而说明动力学中防斜打快知识的技术要求以及基本概念。以此同时，又分析了光钻挺大钻压等多种动力学的防斜打快知识和使用情况。
【关键词】易斜地层 防斜打快 理论技术
中图分类号：TU348 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-340-01
【引言】深井在钻入山前高陡结构等某些斜地层时，受地层自然造斜等影響，目前石油工程领域，井斜问题非常严重。从现有的防斜打快技术看，国内外施加钻压的大小一直受到传统的防斜理论的制约，一般情况下，在钻压遇到易斜地层时，主要就是牺牲钻压。或者以轻压吊打的方法来保证井眼的质量。这样直接导致防斜打快和快速钻压之间的矛盾越来越突出，所以，迫切需要寻找新的科学有效的方法来代替传统的技术。本文重点分析了动力学中的防斜打快技术和理论，且对世界上自动垂直钻压系统的发展做了简单的介绍。
1.动力学的防斜打快理论
鲁宾斯基是美国的石油工程类方面的专家，他认为：在直井里钻柱是处在自转的状态。也就是说，钻柱上任何一点都在围绕本身的那条轴线进行转动。在这个基础上，鲁宾斯基构建关于静力学方面的防斜打快知识。该理论说明的防斜打快技术不管是在底部钻井工具自身，还是地层中的关于自然造斜方面的特质，都要求对钻压的大小有限制[1]。这样就严重的制约着垂直钻井的工作速度。现阶段，国内外最为常见的的钟摆钻井工具组织防斜打快技术，是非常典型的静力学中的防斜打快技术。钟摆钻井工具组合，包含单稳定器的钟摆钻井工具组合以及塔式的钟摆钻井工具组合等。该组合借助斜井眼中的稳定器或者切点中的战锤重力和钻头一起横向分力，以此逼迫钻头趋向于井眼底下将斜钻井。这样就能达到纠斜与防斜的效果。此横向分力一般称之为钟摆力，横向分力能使得钻头发出降斜力，以此抵御地层和钻井工具弯曲而引起的造斜力。影响着井斜的控制因素有很多。包括所钻地层、钟摆长短、钻头以及稳定器等。依据钟摆钻井工具组合防斜打快理论，将钻井压力加大或者钻井工具弯曲都对防斜打快不利。所以，在易斜地区打直井时，一般借助减小钻井压力来实现纠斜或者防斜的目的。
图1 偏心“刚柔”钻具组合与普通刚柔钻井组合效果对比图
不得不提的是，传统的防斜技术（即满眼钻井工具组合），主要也是建立在钻柱自转的静力学基础上，该技术的发展是因为钻铤以及钻头的完全偏转是导致经斜的主要原因。实际上，此钻具组合可以合理的控制井斜的变化率，能够避免严重的钻井问题。与此同时，此钻井工具组合的弯曲特质受钻井压力的影响不大，如果是在地层造斜效益并非很严重的时候，就能够使用较大的钻井压力，以达到快速钻井的目的[2]。在现实操作中，使用满眼钻井工具组合应该注意以下几点：首先，此钻井工具组合单纯只适合稳斜或者防斜。绝对不可以用于纠斜。其次，井眼规则以及稳定是提升满眼钻井工具组合应用最为主要的条件。
2偏心“刚柔”钻具组合防斜打快技术
尽管“刚柔”钻井组合能够在一定的程度上预防井斜与提升钻井效率，不过没有“动力学的效应”，由于在高陡构造且容易倾斜的地层中实施垂直钻井操作时，一般很难实现防斜打快的效果。所以依据动力学的防斜打快理论，以“刚柔”钻井工具组合为基础，结合偏心控制设计，就能够形成偏心“刚柔”钻井工具组合，它的基本形式是：钻头+偏心控制设备+刚性钻器+柔性钻器或者普通钻器+加重钻杆+稳定设备。最初的理论分析结合实践能够得出，偏心“刚柔”钻井工具组合不但继承了原有的“刚柔”钻井工具组合的全部优点，而且增添了动力学的效应。此技术是一种较为科学的防斜打快技术，有很好的使用前景。
针对ф215.9毫米的井眼，可以通过底部钻井工具组合来分析研究钻头降斜力会随着钻井压力的变化的特质，把偏心“刚柔”钻井工具组合和常见的钻井工具组合对比研究，其结果如图1。从图1中可以发现，偏心“刚柔”钻井工具组合的控制井斜的效果比普通的刚柔钻井工具组合好。
为了检验偏心“刚柔”钻井工具组合的防斜打快特质，本文选取了西藏某易斜地区实施现场试验。此地区的垂直井的石炭为易斜井段的地层倾斜角为30度（1055米—1899米），采用单稳定设备钟摆钻井工具组合进行钻井。为了把握井斜达到的设定需求（即井斜角小于或者等于5度），应该使用“轻压吊打”法。且加大单点的测斜频率，钻井20米至30米就实施一次单点的测斜[3]。此井段平均钻井速度是1.29米每小时，机械钻速最慢时为0.26米每小时。由于该井出现了较为复杂的情况，2009年在周边的油井中检验了偏心“刚柔”钻井工具组合的工作情况。进行实验的井段是1169米到2377米。实验结果显示（图2 所示），采用偏心“刚柔”钻井工具组合之后可以合理的控制井斜以及提升钻井速度。和原来的井相比发现，周边井实验的钻头少了5只。而且还能有效的避开了断钻的现象，直接使得对石炭井段的钻井时间节省了24天。
图2 周边井的井斜角随着井深度的改变而改变
【结束语】由于底部钻井工具组合解决了传统的静力学中防斜理论的问题。因此，能很好的解决“打快”和易斜地层垂直钻井防斜的矛盾。给各种防斜打快技术与工具的开发奠定了基础，针对现阶段我国复杂的超深井以及深井，在钻井工程中所面对的低效率与严重井斜的问题，有关部门应该组织优势力量，从客观与主观（即垂直井系统以及地层各向异性）这两个方面开展技术突破研究，以此获得拥有自主知识产权的钻井系统。
参考文献：
[1] 鲜保安，高德利，徐创海.动力学降斜方法研究及应用[J].石油钻探技术，2009.28（6）：11一12.
[2] Chen Y，Adnan5.Bueklingofpipeandtubingeonstrainedin- side in elinedwells[R〕.OTC7323.2009.
[3] 高德利，高宝奎，谢金稳，等.钻压防斜技术的实践与理论探讨[J].石油钻采工艺.2011.17（6）：1l一16.
【关键词】易斜地层 防斜打快 理论技术
中图分类号：TU348 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-340-01
【引言】深井在钻入山前高陡结构等某些斜地层时，受地层自然造斜等影響，目前石油工程领域，井斜问题非常严重。从现有的防斜打快技术看，国内外施加钻压的大小一直受到传统的防斜理论的制约，一般情况下，在钻压遇到易斜地层时，主要就是牺牲钻压。或者以轻压吊打的方法来保证井眼的质量。这样直接导致防斜打快和快速钻压之间的矛盾越来越突出，所以，迫切需要寻找新的科学有效的方法来代替传统的技术。本文重点分析了动力学中的防斜打快技术和理论，且对世界上自动垂直钻压系统的发展做了简单的介绍。
1.动力学的防斜打快理论
鲁宾斯基是美国的石油工程类方面的专家，他认为：在直井里钻柱是处在自转的状态。也就是说，钻柱上任何一点都在围绕本身的那条轴线进行转动。在这个基础上，鲁宾斯基构建关于静力学方面的防斜打快知识。该理论说明的防斜打快技术不管是在底部钻井工具自身，还是地层中的关于自然造斜方面的特质，都要求对钻压的大小有限制[1]。这样就严重的制约着垂直钻井的工作速度。现阶段，国内外最为常见的的钟摆钻井工具组织防斜打快技术，是非常典型的静力学中的防斜打快技术。钟摆钻井工具组合，包含单稳定器的钟摆钻井工具组合以及塔式的钟摆钻井工具组合等。该组合借助斜井眼中的稳定器或者切点中的战锤重力和钻头一起横向分力，以此逼迫钻头趋向于井眼底下将斜钻井。这样就能达到纠斜与防斜的效果。此横向分力一般称之为钟摆力，横向分力能使得钻头发出降斜力，以此抵御地层和钻井工具弯曲而引起的造斜力。影响着井斜的控制因素有很多。包括所钻地层、钟摆长短、钻头以及稳定器等。依据钟摆钻井工具组合防斜打快理论，将钻井压力加大或者钻井工具弯曲都对防斜打快不利。所以，在易斜地区打直井时，一般借助减小钻井压力来实现纠斜或者防斜的目的。
图1 偏心“刚柔”钻具组合与普通刚柔钻井组合效果对比图
不得不提的是，传统的防斜技术（即满眼钻井工具组合），主要也是建立在钻柱自转的静力学基础上，该技术的发展是因为钻铤以及钻头的完全偏转是导致经斜的主要原因。实际上，此钻具组合可以合理的控制井斜的变化率，能够避免严重的钻井问题。与此同时，此钻井工具组合的弯曲特质受钻井压力的影响不大，如果是在地层造斜效益并非很严重的时候，就能够使用较大的钻井压力，以达到快速钻井的目的[2]。在现实操作中，使用满眼钻井工具组合应该注意以下几点：首先，此钻井工具组合单纯只适合稳斜或者防斜。绝对不可以用于纠斜。其次，井眼规则以及稳定是提升满眼钻井工具组合应用最为主要的条件。
2偏心“刚柔”钻具组合防斜打快技术
尽管“刚柔”钻井组合能够在一定的程度上预防井斜与提升钻井效率，不过没有“动力学的效应”，由于在高陡构造且容易倾斜的地层中实施垂直钻井操作时，一般很难实现防斜打快的效果。所以依据动力学的防斜打快理论，以“刚柔”钻井工具组合为基础，结合偏心控制设计，就能够形成偏心“刚柔”钻井工具组合，它的基本形式是：钻头+偏心控制设备+刚性钻器+柔性钻器或者普通钻器+加重钻杆+稳定设备。最初的理论分析结合实践能够得出，偏心“刚柔”钻井工具组合不但继承了原有的“刚柔”钻井工具组合的全部优点，而且增添了动力学的效应。此技术是一种较为科学的防斜打快技术，有很好的使用前景。
针对ф215.9毫米的井眼，可以通过底部钻井工具组合来分析研究钻头降斜力会随着钻井压力的变化的特质，把偏心“刚柔”钻井工具组合和常见的钻井工具组合对比研究，其结果如图1。从图1中可以发现，偏心“刚柔”钻井工具组合的控制井斜的效果比普通的刚柔钻井工具组合好。
为了检验偏心“刚柔”钻井工具组合的防斜打快特质，本文选取了西藏某易斜地区实施现场试验。此地区的垂直井的石炭为易斜井段的地层倾斜角为30度（1055米—1899米），采用单稳定设备钟摆钻井工具组合进行钻井。为了把握井斜达到的设定需求（即井斜角小于或者等于5度），应该使用“轻压吊打”法。且加大单点的测斜频率，钻井20米至30米就实施一次单点的测斜[3]。此井段平均钻井速度是1.29米每小时，机械钻速最慢时为0.26米每小时。由于该井出现了较为复杂的情况，2009年在周边的油井中检验了偏心“刚柔”钻井工具组合的工作情况。进行实验的井段是1169米到2377米。实验结果显示（图2 所示），采用偏心“刚柔”钻井工具组合之后可以合理的控制井斜以及提升钻井速度。和原来的井相比发现，周边井实验的钻头少了5只。而且还能有效的避开了断钻的现象，直接使得对石炭井段的钻井时间节省了24天。
图2 周边井的井斜角随着井深度的改变而改变
【结束语】由于底部钻井工具组合解决了传统的静力学中防斜理论的问题。因此，能很好的解决“打快”和易斜地层垂直钻井防斜的矛盾。给各种防斜打快技术与工具的开发奠定了基础，针对现阶段我国复杂的超深井以及深井，在钻井工程中所面对的低效率与严重井斜的问题，有关部门应该组织优势力量，从客观与主观（即垂直井系统以及地层各向异性）这两个方面开展技术突破研究，以此获得拥有自主知识产权的钻井系统。
参考文献：
[1] 鲜保安，高德利，徐创海.动力学降斜方法研究及应用[J].石油钻探技术，2009.28（6）：11一12.
[2] Chen Y，Adnan5.Bueklingofpipeandtubingeonstrainedin- side in elinedwells[R〕.OTC7323.2009.
[3] 高德利，高宝奎，谢金稳，等.钻压防斜技术的实践与理论探讨[J].石油钻采工艺.2011.17（6）：1l一16.