各种钻具组合设计方法x

1、一、直井下部钻具组合设计方法（一）钻铤尺寸及重量的确定1.钻铤尺寸的确定（1）为保证套管能顺利下入井内，钻柱中最下段（一般不应少于一立柱）钻铤应有足够大的外径，推荐按表1选配。表1：与钻头直径对应的推荐钻铤外径柱中最大外径保在打作中能套。在大于190.5mm的井眼中,采用复合(塔式) 构(包括加重 杆)，相两段 的外径差一般不大于25.4mm。最上一段 的外径不小于 所接的杆接外径。每段度不少于一立柱。具合的度大于所下套管的度。重量的确定:根据 的最大 算确定所需 的重量，然后确定 各种尺寸 的度，以确保中性点始 于 柱上，所需 的重量可按式(1) 算:Wc= PmaxKs/K (1)其中：K

2、f =1- pm/ ps式中：Wc所需的重力，kN;Pmax 的最大，kN;Ks一安全系数，一般条件下取，当 柱中加具减振器,取；Kf 井液浮力减系数；井液密度，g/cm3;mp s材密度，g/cm3。(二)具合无定器 具合：了得大的 降斜力，最下端12柱 尽可能 采用大尺寸厚壁。定器 具合定器安放高度的原：在保 定器以下 在横荷作用下生弯曲形的最大度不与 井壁接触的前提下，尽可能高地安放定器。在使用牙、尺寸小，井斜角大，低于理高度安放定器。当定器以下采用同尺寸，可用式(2)算定器的理安放高度:Ls=-b+ (b2-4ac ) 1/2 /2a 1/2(2)其中：b=+r) 2式中：Ls 定器的

3、理安放高度，m;p ，kN;e一定器与井眼的隙，即定器外径与直径差r 与井眼的隙，即井眼直径与外径的差之半，m;q位度在井液中的重力，kN/m;a井斜角，()；EI 一的抗弯度，kNm。定器的 安放高度一般在算的理高度的90%以内。a.根据根度确定的具合，用式、 TOC o 1-5 h z 分 算使用种合在一定的允最大井斜角amax和井斜角一定的允最大Pmax :a =arcsin 兀 2EI (兀 2qL4)+r)2 (兀 2qL4) (3)Pmax=兀2EI184.6L (4)式中：L定器的安放高度，m。b.当定器与井眼的隙e于零，式(3)、式(4)可分化；a =arcsin (兀 2 r

4、EI ) / 兀 2qL4 .(5)P =(兀 2rEI n 2qL4sin a) / .(6)(三)多定器具合：多定器具合是在定器 合的定器上，每隔一定度(一般是根)再安放13只定器。具减振器安放位置具减振器的安放位置尽量靠近接。在 具合中，具减振器一般直接安放在 之上。具震器安放位置防止震器早期坏，不得将震器安放在中性点附近。具震器安放在柱受拉部位，推荐在向力零点以上的1个立柱。三、定向井下部具合方法(一)尺寸及重量的确定：1.尺寸的确定(1)在斜井段使用的最下一段(大于27m)的度适用于的井眼曲率。入井的下部钻具组合中，钻铤的外径应能满足打捞作业。钻头直径与相应钻铤尺寸范围的要求见表1。

5、表1：钻头直径与相应的钻铤尺寸mm(in)钻铤重量的确定 常规定向井中钻铤重量的确定：根据设计的最大钻压，确定所需 的重量，再确定 尺寸和度。所需 在空气中的重量按式（1）算:G1=pk/fcos a（1）式中:Gi所需在空气中的重量，kN；p 的最大，kN;k安全系数，可取；f 井液浮力校正系数；a 井斜角，（）。（2）深定向井及度大定向井中 重量的确定：了减少柱的扭矩、摩擦阻力以及高密度井液造成粘附卡的可能性，可采取加重 杆、普通杆和合金杆代替 加，但 行定性分析算。杆开始弯曲的界 荷按式（2）算：F=2（p Asin a/ y） 1/2（2）式中：Fmax 杆开始弯曲的界荷，KN;E 一

6、 性模量可取乂 10 iiN/m,N/ m;f一井液浮力校正系数； TOC o 1-5 h z I管材的性矩，m4;P一管材密度，1/m3;A管材横截面，mm2;a一井斜角，（）；Y 杆与井眼的隙，mm。杆定性 所需的条件按式（3）算：F p-Wcos a（3）式中：p 的最大，kN;W下部具合杆以下 的浮重，kN;用式（2）和式（3）确定、加重杆、普通杆和合金杆重量。（二）螺杆具定向井造斜具合的1.螺杆具有以下四种基本型式:弯接式、弯壳体式、同向双弯壳 体式、异向双弯壳体式。2.弯接头度数的确定：使用井下动力钻具定向造斜时，弯接头度数 的确定根据井眼轨迹所需造斜率结合该区的地层造斜特性、钻井

7、参数 等因素综合考虑。表3、4仅供参考。3.钻井队一般配备。、1 、2、等五种规格的弯接头。钻头与井底动力钻具之间，一般不能加配合接头。表3:螺杆钻具预计造斜率（弯接头式）工具尺mm（in）(3 7/ 8)(5)(6J(9 5/ 8)弯接头角度（）井径mm(in)造斜率井径mm(in)造斜率井径mm(in)造斜率井径mm(in)造斜率井径mm(in)造斜率(4 1/ 4)(6)(83/ 8)(97/ 8)(13 1/2)工具尺寸mm(in)(37 / )8(5)1(2 ,)(4 3/ 4)(6 3/ 4)(9 7/ 8)(10 5/ 8)(15)(5 7/ J(7 7/ 8)(10 5 人)(

8、12 匕)(17 1/2)表4:螺杆钻具预计造斜率(弯壳体式弯接头角度()井径mm(in)造斜率100m井径mm(in)造斜率100m井径mm(in)造斜率100m(6)(6 3/4)-(9 7/8)-(6 3/4)(97/8)-(10 5/8)-转盘钻增斜钻具按增斜能力的大小分为强增斜、中等增斜、弱 增斜三种组合，基本尺寸要求见表5。在定向井钻井中，一般应设计多稳定器组合。单稳定器组合在井斜较小（小于30 ）时，井眼方位 稳定性差；在稳斜组合中，降斜率较大，不易稳斜。表5 :转盘钻增斜钻具组合稳定器安放高度基本型式稳定器安放高度mLLL强增斜/中等增斜18 27/弱增斜9189 稳定器组合的

9、受力及安放高度的计算，推荐采用纵横弯曲连续 梁法计算，也可采用有限单元法计算。每一口井的钻具组合计算，应 采用同一个计算机程序。调整钻头侧向力的一般方法：改变近钻头稳定器与钻头之间的距离(L1)；改变稳定器之间的距离或钻铤尺寸；改变钻压；(4)调整稳定器与井壁的间隙。（四）一般定向井队应配备1.5 m、2 m两种规格的短钻铤。（五）为获得较高的侧向力，近钻头稳定器与钻头之间应有一定距 离。（六）用单稳定器组合钻进的井眼，若需下入多稳定器组合，必须 逐渐增加稳定器的个数进行扩划眼。（七）多稳定器组合钻进时，蹩劲较大，起钻时易遇阻，操作时一 定要小心，最好除近钻头稳定器外，其它均采用变径稳定器。四

10、、转盘钻稳斜钻具组合：（一） 转盘钻稳斜钻具组合按稳斜能力大小所分为强稳斜，中等稳 斜、弱稳斜组合三种基本型式，基本尺寸要求见表 6，一般地说，只 要安放距离合适，稳定器越多，稳斜能力越强，稳定器越少降斜就越 大。（二） 设计稳斜钻具组合主要是尽可能减少钻头上的侧向力，使井 眼曲率无大的变化。（三）在硬地层或研磨性地层中稳斜钻进时， 如果扭矩过大或钻头 与稳定器的直径磨损严重，可把螺旋稳定器换成滚轮稳定器。表6 :转盘钻稳斜钻具组合稳定器安放高度基本型式稳定器安放高度（m）L1L2L3L4L5强增斜699中增斜36918927/弱增斜9- /（四）长井段及大井斜角井段中稳斜钻进时，应采用弱增斜

11、钻具组合（即增加近钻头稳定器与中稳定器之间的距离）钻进，以平衡钟摆 降斜力，达到长井段稳斜的目的。（五）为加强稳斜效果，可将近钻头稳定器串联使用。（六）可采用井底动力钻具带稳斜组合稳斜钻进。（七）每套稳斜钻具组合的稳斜效果分析至少应在钻进两个组合长度后才可确定。一般多稳定器稳斜组合可控制井斜变化率在土/100m范围内。五、转盘钻降斜钻具组合：（一）按降斜能力分为强降斜、弱降斜两种基本型式，基本尺寸要求见表7表7 :转盘钻降斜钻具组合稳定器安放高度基本型稳定器安放高度(m )式L2强降斜弱降斜18（二）设计降斜钻具主要是保证稳定器以下的钻柱在所施加的钻 压下，不与井壁接触，以获得降斜力，达到降斜的目的。（三）调整侧向力的方法：调整稳定器以下钻具长度和重量;调节稳定器的直径;调整钻压。（四）在井斜角小于30或井径大于311.2mm时，一般采用单稳 定器强降斜组合。（五）在井斜角大于30。或井径大于311.2mm时，一般采用双稳 定器强降斜组合。这样可使井眼轨迹变化较平缓。（六）如采用钟摆钻具降斜效果不好时， 可采用井底动力钻具强力 降斜。六、稳定器的要求：（一）定向井稳定器的选择：在软地层中，一般选用支撑面较宽， 扶正条较长、过水断面积较大的三螺旋稳定器，在硬地层中应选用支 撑面较窄、扶正条较短的螺旋稳定器。（二）稳定器与钻头的直径差值：一般近钻头稳定器的外