基于环空流场特性的变径稳定器参数优化研究

1

作者 汤历平 周翔宇 +2 位作者 李金和 黄崇君 周广静 《石油机械》 北大核心 2023年第12期8-16,共9页

变径稳定器径向活塞不同的伸缩状态对环空流场会产生影响。为此,采用流体动力学研究不同状态下的环空流场特性并在此基础上进行结构优化。建立变径稳定器的流体动力学数值模拟模型,结合现场应用的变径稳定器参数,分析不同螺旋带参数和... 变径稳定器径向活塞不同的伸缩状态对环空流场会产生影响。为此,采用流体动力学研究不同状态下的环空流场特性并在此基础上进行结构优化。建立变径稳定器的流体动力学数值模拟模型,结合现场应用的变径稳定器参数,分析不同螺旋带参数和流体参数下的流体特性。研究结果表明:螺旋升角为55°左右时最优,螺旋棱截面对应圆心角对环空流场影响不明显,螺旋棱侧面倾角在5°~10°范围内较好,径向活塞为伸出状态时旋流流场表现更好;钻井液排量与旋流长度之间呈正相关、近似线性关系,钻井液密度较大时可以改善旋流衰减流场,但对切向速度和旋流长度影响较小。研究结论可为变径稳定器的结构设计与优化提供技术支撑。 展开更多

关键词 变径稳定器 环空流场模型 径向活塞 螺旋棱 旋流长度

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遥控变径稳定器安放位置的优化与应用

2

作者 赵洪山 周志刚 杨泽宁 《石油机械》 北大核心 2023年第8期51-56,共6页

史南油田长稳斜井段采用常规“单弯双稳”螺杆钻具组合控制方式,普遍存在滑动进尺比例高、钻进效率低、起下钻趟数多等问题。为此,通过分析长稳斜段轨迹控制效率偏低的原因,以及KB型遥控变径稳定器的工作原理和技术特点,基于“平衡趋势... 史南油田长稳斜井段采用常规“单弯双稳”螺杆钻具组合控制方式,普遍存在滑动进尺比例高、钻进效率低、起下钻趟数多等问题。为此,通过分析长稳斜段轨迹控制效率偏低的原因,以及KB型遥控变径稳定器的工作原理和技术特点,基于“平衡趋势法”造斜率预测理论和纵横弯曲连续梁理论,建立“单弯双稳”螺杆钻具造斜率预测方法,分析活塞伸出和收回时复合钻进的造斜规律。研究结果表明:史南油田长稳斜段钻进期间变径稳定器宜安放在距螺杆本体扶正块小于8.20 m的位置。通过在史3-斜A井开展现场应用,一趟钻完成了二开长稳斜段的施工,平均机械钻速13.44 m/h,进尺1153.00 m,复合钻进尺比例高达98.05%,井斜变化幅度仅为2.80°,大幅提高了长稳斜段的轨迹控制效率和井眼质量。研究结果可为史南油田长稳斜井段的钻井提速提效提供有益指导。 展开更多

关键词 螺杆钻具 变径稳定器 安放位置优化 井眼轨迹控制 造斜率预测

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变径稳定器及其应用 被引量：24

3

作者 苏义脑 窦修荣 王家进 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期4-8,共5页

变径稳定器是大位移井钻井的一种重要工具。介绍了变径稳定器的功能、分类、控制方式 ;以国外几种典型产品为例 ,介绍其工作原理、典型结构和重要参数 ,以及它们在钻井试验与施工作业中的应用情况和效果。并介绍了国内自行研制的正排量... 变径稳定器是大位移井钻井的一种重要工具。介绍了变径稳定器的功能、分类、控制方式 ;以国外几种典型产品为例 ,介绍其工作原理、典型结构和重要参数 ,以及它们在钻井试验与施工作业中的应用情况和效果。并介绍了国内自行研制的正排量变径稳定器在QHD32 - 6 -A2 6井的现场试验和实钻应用情况。应用表明 ,所介绍的几种变径稳定器性能稳定 ,应用可靠 。 展开更多

关键词 变径稳定器 大位移井 钻井设备 井下控制

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KWQ-216型地面可控井下变径稳定器 被引量：9

4

作者 祝效华 刘少胡 +3 位作者 聂荣国 汤历平 敬俊 李礼 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期120-122,共3页

地面可控井下变径稳定器可以对井眼轨迹进行有效的控制与调整,以其成本低、控制效果好等特点在国外已规模应用,国内已有成功应用案例,但远未普及。介绍了地面可控井下变径稳定器工具的结构组成和工作原理,利用CAE技术对KWQ-216变径稳定... 地面可控井下变径稳定器可以对井眼轨迹进行有效的控制与调整,以其成本低、控制效果好等特点在国外已规模应用,国内已有成功应用案例,但远未普及。介绍了地面可控井下变径稳定器工具的结构组成和工作原理,利用CAE技术对KWQ-216变径稳定器的壳体和弹簧座销等易失效部件进行了安全性分析,工具的工作安全性较高。介绍了与该工具配套使用的钻具组合。该工具通过地面开停泵液压式控制和井下机械式机构锁紧,变径准确可靠,操作简单方便,科学使用可变径稳定器可以经济、精确地控制井斜角和方位角,提高井身质量,缩短钻井周期。 展开更多

关键词 变径稳定器 地面可控 安全性分析 钻具组合

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小尺寸变径稳定器在小井眼定向井中的应用 被引量：7

5

作者 王培峰 谭平 +1 位作者 雷桐 陈练军 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期30-31,共2页

小井眼由于其井眼间隙小 ,井下容易发生阻、卡 ,为了防止阻、卡的发生 ,减少井下事故 ,研究了 16 5 .1mm液力变径稳定器。对液力变径稳定器的工作原理、特点进行了论述 ,对防阻、卡的原理进行了分析 ,通过现场试验 ,得出液力变径稳定... 小井眼由于其井眼间隙小 ,井下容易发生阻、卡 ,为了防止阻、卡的发生 ,减少井下事故 ,研究了 16 5 .1mm液力变径稳定器。对液力变径稳定器的工作原理、特点进行了论述 ,对防阻、卡的原理进行了分析 ,通过现场试验 ,得出液力变径稳定器耐磨损 ,寿命长 ;并可根据实际需要调整钻具组合 ,减少更换底部钻具组合的次数。 展开更多

关键词 小尺寸变径稳定器 小井眼定向井 应用 油气井 结构设计 现场试验 增斜 防阻卡

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井下可控变径稳定器工作机理及力学分析 被引量：6

6

作者 刘少胡 陈敏 +3 位作者 冯定 李思行 夏正新 魏世忠 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第18期182-187,共6页

石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,旋转导向钻井工具可控制井眼轨迹,但日租费昂贵,使用变径稳定器可有效解决该问题。针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了井下可控变径稳定器,详细介绍了工具的结... 石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,旋转导向钻井工具可控制井眼轨迹,但日租费昂贵,使用变径稳定器可有效解决该问题。针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了井下可控变径稳定器,详细介绍了工具的结构组成和工作原理。利用CAE技术对其关键部件进行力学分析;并利用CFD技术计算工具在三种工位时过流压降。综合考虑可变径稳定器受钻井液驱动力、节流套筒及导向体阻力、弹簧弹力等因素,对可调整支撑块进行力学分析,推导出可变径稳定器所受液压压降与工具直径的计算公式,同时实验论证该公式的合理性。该工具与防磨工具配套使用在钻井时可减少钻井时长,大大缩短钻井周期,降低钻井成本。 展开更多

关键词 变径稳定器 CAE/CFD技术 安全校核 流体分析

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遥控变径稳定器的研制与应用 被引量：6

7

作者 孟庆昆 马家骥 等 《石油机械》 北大核心 2001年第C00期39-42,共4页

在定向井、水平井钻井作业中，采用常规的钻井工具往往受地质条件，施工工艺程序等因素的影响，在地面难以观测，判断和[控制，须通过频繁起下钻来调整井下钻具组合，方能完成复杂的钻井作业，据此研制了提压钻柱式，投球式和变排量式... 在定向井、水平井钻井作业中，采用常规的钻井工具往往受地质条件，施工工艺程序等因素的影响，在地面难以观测，判断和[控制，须通过频繁起下钻来调整井下钻具组合，方能完成复杂的钻井作业，据此研制了提压钻柱式，投球式和变排量式三种遥控变径稳定器，介绍了三种变径稳定器的控制原理，特点以及操作过程，并对其在复杂中应用提出几点建议，现场使用表明，提压钻柱式变径稳定器成功地实现了增斜，稳斜钻具组合，整个应用过程中变径自如可靠，投球式变径稳定器根据工艺需要成功实现了直径195－202－216－195一个循环的变径。 展开更多

关键词 定向钻井 定向控制 变径稳定器 研制 应用 石油钻井

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近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性研究 被引量：7

8

作者 周爱照 夏柏如 《石油机械》 北大核心 2014年第5期39-43,共5页

为提高现有导向钻具组合井眼轨迹控制能力,针对近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性开展了研究。根据纵横弯曲梁法和三弯矩方程,考虑钻具结构弯角和变刚度管柱的影响,建立了带近钻头可变径稳定器的导向钻具组合力学特性分析模型,采用单因... 为提高现有导向钻具组合井眼轨迹控制能力,针对近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性开展了研究。根据纵横弯曲梁法和三弯矩方程,考虑钻具结构弯角和变刚度管柱的影响,建立了带近钻头可变径稳定器的导向钻具组合力学特性分析模型,采用单因素法,对各种条件下近钻头可变径稳定器外径对钻具造斜能力的影响进行分析。分析结果表明,近钻头可变径稳定器外径对钻具造斜能力影响显著,在所研究的参数范围内,钻具长度和井径扩大率对复合钻进造斜率的影响较为明显,上稳定器和钻压的影响次之,螺杆钻具结构弯角对复合钻进造斜率的影响最小。最后根据研究结果并结合现场实际工况,设计并研制出了井下遥控式近钻头可变径稳定器导向钻具。 展开更多

关键词 近钻头 变径稳定器 导向钻具 造斜 复合钻进

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国内外遥控变径稳定器的最新进展 被引量：3

9

作者 杨海波 王洪英 《西部探矿工程》 CAS 2006年第12期212-213,共2页

遥控变径稳定器通过改变井下稳定器的直径改变井下动力组合的力学特性,能更好的控制井斜,减少井下钻具组合的起下钻次数,提高钻井效率、降低钻井成本,该文对可变径稳定器的最新进展进行了介绍。

关键词 变径稳定器 遥控 旋转闭环 导向马达

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水平井一趟钻变径稳定器的研制与应用 被引量：7

10

作者 陈霖 王立宏 张盘龙 《石油矿场机械》 2016年第7期87-89,共3页

长庆油田部分区域钻井施工周期短、一趟钻技术能够明显减少钻井周期,提高施工效率。介绍了研制的水平井一趟钻变径稳定器的工作原理和现场应用情况。分析了目前投阀型、排量型、电传控制型3种型号控制机构的优缺点,并提出了变径稳定器... 长庆油田部分区域钻井施工周期短、一趟钻技术能够明显减少钻井周期,提高施工效率。介绍了研制的水平井一趟钻变径稳定器的工作原理和现场应用情况。分析了目前投阀型、排量型、电传控制型3种型号控制机构的优缺点,并提出了变径稳定器的发展方向。 展开更多

关键词 变径稳定器 水平井 一趟钻

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遥控变径稳定器在胜利油田钻井中的应用 被引量：9

11

作者 巩同标 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2007年第6期82-84,共3页

详细介绍了遥控变径稳定器的结构、工作原理、技术特点和主要技术参数,以辛100-斜49井和梁20-29井为例介绍了遥控变径稳定器在胜利油田钻井中的应用情况。现场应用表明,遥控变径稳定器实现了井下稳定器外径的遥控可调,从而不需起下钻就... 详细介绍了遥控变径稳定器的结构、工作原理、技术特点和主要技术参数,以辛100-斜49井和梁20-29井为例介绍了遥控变径稳定器在胜利油田钻井中的应用情况。现场应用表明,遥控变径稳定器实现了井下稳定器外径的遥控可调,从而不需起下钻就可调整钻具组合,能满足不同钻井作业的需要,大大减少钻井作业辅助时间,提高钻井效率,降低钻井成本,并且遥控变径稳定器变径自如可靠,操作简单,使用方便。同时还解决了由于使用常规稳定器造成的卡钻、起下钻中遇阻卡和"拔活塞"的问题。 展开更多

关键词 遥控 变径稳定器 钻具组合 胜利油田 辛100-斜49井 梁20-29井

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钻井遥控变径稳定器的研制及应用 被引量：4

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作者 张玉英 王永宏 邹涌 《石油矿场机械》 2008年第1期87-89,共3页

常规稳定器和钻铤构成的底部钻具组合(BHA)其力学特性不能改变,若与实际要求不相符合时,必须起下钻更换。常规稳定器在缩径地层起下钻易阻卡,钻进时,泥浆循环阻力大,不利于携岩。研制的钻井遥控变径稳定器(RCDS)在现场应用表明,能克服... 常规稳定器和钻铤构成的底部钻具组合(BHA)其力学特性不能改变,若与实际要求不相符合时,必须起下钻更换。常规稳定器在缩径地层起下钻易阻卡,钻进时,泥浆循环阻力大,不利于携岩。研制的钻井遥控变径稳定器(RCDS)在现场应用表明,能克服常规稳定器的不足,提高井身质量,是值得推广的井眼轨迹控制工具。 展开更多

关键词 变径稳定器 研制 应用

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φ215mm双级变径稳定器试验研究

13

作者 叶文勇 胡东锋 赵航博 《石油矿场机械》 2015年第11期58-60,共3页

常规钻具在改变钻具组合特性时要频繁起钻来更换稳定器,作业周期长,效率低,同时也增大了起下钻遇阻卡的风险。研制的φ215mm双级变径稳定器,可在地面通过开停泵遥控其外径进行两级交替变化,改变钻具组合特性,不需要起钻具,提高了钻井效... 常规钻具在改变钻具组合特性时要频繁起钻来更换稳定器,作业周期长,效率低,同时也增大了起下钻遇阻卡的风险。研制的φ215mm双级变径稳定器,可在地面通过开停泵遥控其外径进行两级交替变化,改变钻具组合特性,不需要起钻具,提高了钻井效率,降低钻具遇阻卡的风险。现场试验表明,双级变径稳定器变径动作可靠,变径状态压差信号显示清楚,试验取得了阶段性成功。 展开更多

关键词 变径稳定器 井眼轨迹 钻具阻卡 试验

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新型遥控变径稳定器的研制及应用 被引量：5

14

作者 周志刚 赵洪山 夏文安 《石油机械》 北大核心 2020年第9期20-24,共5页

目前国内的变径稳定器大多存在工具结构复杂、现场应用工艺繁琐、井下安全可靠性低以及应用效果差或不明显等问题。为此,研制了KB85型遥控变径稳定器。新型遥控变径稳定器采用开关钻井泵进行控制,利用活塞的径向运动改变工具的外径尺寸... 目前国内的变径稳定器大多存在工具结构复杂、现场应用工艺繁琐、井下安全可靠性低以及应用效果差或不明显等问题。为此,研制了KB85型遥控变径稳定器。新型遥控变径稳定器采用开关钻井泵进行控制,利用活塞的径向运动改变工具的外径尺寸。该工具在定向井中应用163 h,应用井段总长920 m,工具在井下改变状态后,地面能清晰判断,配套工具的钻具组合在稳斜段实现了每100 m增、降斜约1°的功能,平均机械钻速12.5 m/h,相比邻井明显减少滑动定向钻进,并提高机械钻速。现场应用结果表明,该工具具有较强的可靠性和稳定性,达到了提速提效的目的,具有较高的推广应用价值。 展开更多

关键词 变径稳定器 变径动作 井斜控制 滑动定向钻进 机械钻速

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井眼轨道控制系统中可变径稳定器的发展概况 被引量：3

15

作者 刘英辉 苏义脑 刘旭辉 《石油机械》 北大核心 2000年第5期52-53,58,共3页

对可变径稳定器作了初步分析。指出井眼轨道控制系统执行机构设计的理论基础是井下控制机构设计学。针对可变径稳定器类执行机构 ,按照控制形式、控制信号和结构形式作了分类阐述 ,从控制论的观点给出两种控制形式的定义 ,总结出目前用... 对可变径稳定器作了初步分析。指出井眼轨道控制系统执行机构设计的理论基础是井下控制机构设计学。针对可变径稳定器类执行机构 ,按照控制形式、控制信号和结构形式作了分类阐述 ,从控制论的观点给出两种控制形式的定义 ,总结出目前用于变径稳定器中的几种控制信号。对所介绍的 3种典型的变径稳定器的控制原理、结构特征作了分析比较。还对可变径稳定器的设计及今后的发展方向提出几点建议 ,认为应研制开发适合我国油田现场需求的机液型开环遥控和闭环自控变径稳定器 。 展开更多

关键词 井眼轨迹 控制系统 变径稳定器 石油钻井

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地面连续可控变径稳定器的设计研究 被引量：1

16

作者 王嵩 白继鹏 《石化技术》 CAS 2017年第1期141-141,共1页

变径稳定器是一种新型的井下控制工具,在水平井、定向井、大位移钻井中广泛应用。本文提出了一种地面连续可控变径稳定器的设计,该稳定器结构简单,能够实现钻井过程中的増斜、降斜和稳斜等操作。

关键词 变径稳定器 地面连续可控

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遥控变径稳定器变径动作分析及现场试验 被引量：4

17

作者 周志刚 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期120-124,共5页

由于遥控变径稳定器存在状态信号不可靠的问题,导致该类稳定器的状态有时无法辨识。为了研究影响该类稳定器状态信号的相关因素,针对其结构特点,根据液体不可压缩和物体受力平衡原理,对该类稳定器在地面和井下两种环境下的变径动作进行... 由于遥控变径稳定器存在状态信号不可靠的问题,导致该类稳定器的状态有时无法辨识。为了研究影响该类稳定器状态信号的相关因素,针对其结构特点,根据液体不可压缩和物体受力平衡原理,对该类稳定器在地面和井下两种环境下的变径动作进行了分析,并利用现场试验进行了部分验证。该类稳定器依据MWD仪器提供的井斜信号进行状态控制,并利用相邻两次开泵的泵压差值确定其工作状态。分析认为,该类稳定器内平衡活塞出现上限、下限位置对其变径动作行程有减小的作用。现场试验发现,该类稳定器状态转换遵循控制活塞伸出与平齐的循环规律,活塞伸出泵压大于活塞平齐泵压,相邻泵压绝对差值约1.0 MPa,该类稳定器状态由第二次开泵时的泵压值判断其工作状态。研究表明,该类稳定器内平衡活塞出现上限、下限位置会导致状态信号减弱或无信号;利用相邻两次开泵泵压差值确定其状态的方法可靠,可为地面遥控稳定器提供依据。 展开更多

关键词 遥控 变径稳定器 井眼轨迹 状态信号

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遥控变径稳定器的研制及应用 被引量：6

18

作者 李兵 唐洪林 +2 位作者 余中岳 杨春旭 周志刚 《石油机械》 北大核心 2018年第7期1-6,共6页

为了提高大位移钻井长稳斜井段和长水平井长水平井段的轨迹控制能力,扩大复合钻进进尺比例,提高钻井时效和井身质量,研制了遥控变径稳定器。针对其结构特点,利用液体不可压缩和物体受力平衡的原理,在井口对遥控变径稳定器的变径动作进... 为了提高大位移钻井长稳斜井段和长水平井长水平井段的轨迹控制能力,扩大复合钻进进尺比例,提高钻井时效和井身质量,研制了遥控变径稳定器。针对其结构特点,利用液体不可压缩和物体受力平衡的原理,在井口对遥控变径稳定器的变径动作进行了测试,并利用井口测试数据进行部分验证。测试中,该稳定器状态转换遵循控制活塞伸出与平齐的循环规律,活塞伸出泵压大于活塞平齐泵压,相邻泵压绝对差值约1.0 MPa。最后,开展了2口井的入井试验,分别验证了在大位移井稳斜井段和长水平井段工具的工作可靠性和稳斜性能。现场试验结果表明:遥控变径稳定器伸缩控制可靠,配合弯螺杆钻具能实现复合钻进增斜、降斜和稳斜性能,大大减少了滑动调整井眼轨迹的进尺比例和起下钻次数,从而提高了机械钻速和钻井时效,同时也提高了井眼质量。 展开更多

关键词 变径稳定器 轨迹控制 变径动作 变径状态 井口试验 机械钻速

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遥控变径稳定器信号动作分析及试验研究 被引量：3

19

作者 周志刚 《石油机械》 2015年第4期43-47,共5页

针对我国的遥控变径稳定器在深井中没有信号,以及信号时有时无,不能有效确认工具状态的问题,在分析遥控变径稳定器充油腔容积变化的基础上,对工具的上、下限位位置信号动作进行了分析和室内试验,并将试验结果与分析结果进行对比。指出... 针对我国的遥控变径稳定器在深井中没有信号,以及信号时有时无,不能有效确认工具状态的问题,在分析遥控变径稳定器充油腔容积变化的基础上,对工具的上、下限位位置信号动作进行了分析和室内试验,并将试验结果与分析结果进行对比。指出平衡活塞上限位和下限位的出现对工具在室内试验和井下工作的状态信号有直接影响,导致了不可靠信号的出现。在不同流量下对工具进行水试验,对信号动作分析的正确性进行检验。分析结果表明,工具状态转换动作顺畅,运动到位,动作严格遵循控制逻辑;工具状态信号明显,结构可用,对工具的开发具有指导作用。 展开更多

关键词 遥控变径稳定器 信号动作 状态信号 上限位 下限位 平衡活塞

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变径稳定器在鄂北水平井钻井应用研究 被引量：2

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作者 李德红 罗宏志 +5 位作者 李季 温伟 李明忠 宋文宇 王超 王旭升 《钻探工程》 2022年第2期123-128,共6页

鄂北大牛地、东胜气田施工水平井水平段长度在1000~2000 m之间,以稳斜钻进为主,为保证稳斜效果,降低轨迹调整频次,减少滑动钻进进尺,主要采用双扶稳斜钻具组合,起到了较好的稳斜效果。但鄂北致密砂岩储层的非均质性强,水平段经常钻遇泥... 鄂北大牛地、东胜气田施工水平井水平段长度在1000~2000 m之间,以稳斜钻进为主,为保证稳斜效果,降低轨迹调整频次,减少滑动钻进进尺,主要采用双扶稳斜钻具组合,起到了较好的稳斜效果。但鄂北致密砂岩储层的非均质性强,水平段经常钻遇泥岩夹层而调整轨迹,造成双扶稳斜钻具组合在轨迹调整中存在造斜率低、无法快速调整达到地质目的的问题。通过分析不同钻具组合作用效果,配套应用变径稳定器,控制其井下工作状态,改变外径尺寸,使钻具组合、结构和作用效果发生变化,满足轨迹控制需求,实现整体水平段稳斜钻进,并兼顾轨迹调整快速灵活的目的。在鄂北大牛地和东胜气田水平井水平段应用变径稳定器10余口井,平均机械钻速10.18 m/h,水平段提速24.6%,应用效果良好,实现了提高水平段钻井施工效率的目的,为鄂尔多斯盆地长水平段提速提效提供了有利借鉴。 展开更多

关键词 变径稳定器 活塞 钻具组合 井斜 造斜率 水平井

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