一种快滑动导向钻井方法与流程

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种快滑动导向钻井方法。

背景技术：

滑动导向技术是常规定向钻井作业常用的定向钻井技术。实际定向作业过程中，随着井斜度的增加和斜度井段的增加，钻柱在不旋转的情况下，钻柱向前滑动的难度将增加，原因是钻柱不旋转时受到黏附、卡钻、厚大岩屑的作用摩擦力大大增大。通过下放钻柱让钻压传递到钻头,钻头实际得到的钻压和钻柱的重力之间的差异是钻杆移动的摩擦阻力,由于钻柱与井壁之间的相对运动产生的摩擦在静态与动态之间交替变换,因而滑动钻进模式要控制均匀的钻头钻压十分困难,巨大的静摩擦力可能会在瞬间释放,导致钻压突然增大,如果一个钻压峰值使钻头破岩反扭矩超过井下马达的额定载荷,马达就会失速,钻头的旋转会突然停止,这样的失速情况可能会损坏导向马达的橡胶定子,损坏程度取决于传递给钻头的钻压大小和马达失速的次数。

常规钻井模式中，由于钻头难以保持一个恒定的钻压，进而影响钻速，使得滑动导向时钻井速度大大低于机械钻井速度。由于井下钻头钻压的不断变化，使得工具面角度不断变化，精确定向变得困难。实际滑动定向钻井是通过上提钻柱释放钻柱扭矩，重新调整工具面，并再次下放到井底来完成定向，此种方法效率低下。约30%的钻井时间用在滑动定向工具面调整上。同时，钻柱上提时，泥浆马达由于突然失去负载，其转动速度会突然增加，高低速交替出现会降低pdc钻头使用寿命。

《快速滑动导向钻井技术》是通过该摆动顶驱完成快速滑动定向，首先保持泥浆泵稳定排量输出，游车以恒定的速度（或钻压）钻井，顶驱通过来回不停摆动，将钻杆受轴向静摩檫力的影响转为动摩擦力的影响，来回摆动的依据是顶驱受到的扭矩作用。钻头力学平衡后，通过不断补偿顺时针的作用扭矩，使得井下工具面向顺时针偏移；通过补偿逆时针方向的作用扭矩，使得工具面向逆时针偏移。整个作业过程中，钻压的测量是参考立管压力，通过立管压力计算钻头受到的反扭矩力作用，进而调整顶驱摆动。如何确定顶驱左右摆动钻杆所使用的扭矩平衡点显得极为重要，扭矩过大，会影响到井下工具面，进而定向效果，扭矩太小，扭矩影响范围短，效果不明显。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种快滑动导向钻井方法。

具体的，一种快滑动导向钻井方法，包括以下步骤：

s1：钻柱接触井底并以预设转速进行复合钻井，记录下稳定后的顶驱最小扭矩tbottom；

s2：转柱提离井底1.5～2.5米并以与步骤s1相同的转速转动，记录下稳定后的顶驱扭矩toff；

s3：计算逆时针转动扭矩限制tccw和顺时针扭矩限制；

s4：设定顶驱正反转速，设定顺时针限制扭矩tcw和逆时针限制扭矩tccw，准备顶驱摆动；

s5：启动顶驱摆动。

进一步地,步骤s5中所述顶驱摆动，包括以下子步骤：

s51：正向摆动，并实时循环监测顶驱当前扭矩，如所述当前扭矩大于顺时针扭矩限制值tcw，则进入顶驱反向摆动，否则，继续进行正向摆动；

s52：顶驱反向摆动，并实时循环监测顶驱当前扭矩，如所述当前扭矩大于逆时针转动扭矩限制值tccw，则再次转入正向摆动，否则,继续进行反向摆动。

进一步地,所述预设转速为10rpm。

进一步地,所述逆时针转动扭矩限制tccw的计算公式tccw=tcw-2*（tbottom-toff）计算逆时针转动扭矩限制值；

进一步地,所述顺时针扭矩限制tcw的计算公式值为：tcw=tbottom。

本发明的有益效果在于：（1）定向过程中，钻头不需要提离井底；减少作业时间，提高工作效率，降低作业成本。

（2）减少泥浆马达由于反扭矩的宽度变化造成的伤害，延长使用寿命。

（3）将钻柱弯钻杆以上的部分受静摩擦力的影响该为动摩擦，提高机械钻速。

（4）钻井作业过程连续，容易钻出更长的水平段，减轻钻柱弯曲。

（5）通过钻柱摆动的方法可以降低钻井过程中对钻井润滑液的使用。

附图说明

图1是扭矩示意图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

一种快滑动导向钻井方法，提高滑动钻井钻速的方法通过顶驱（或转盘）摆动来完成，滑动钻井过程中，顶驱不停地摆动，破坏钻杆与井壁间建立的力学平衡，降低摩阻，减少摩擦力，使钻压能够作用到钻头，有效提高机械钻速，同时减少钻头因钻压突然变化产生冲击进而伤害钻头。

该方案关键技术在于如何确定顶驱左右摆动钻杆所使用的扭矩平衡点，扭矩过大，会影响到井下工具面，进而定向效果，扭矩太小，扭矩影响范围短，效果不明显，摆动扭矩需要通过钻柱特性与井眼轨迹共同确定。

摆动过程中，有脱扣和失效风险，系统设计有调节超时保护和脱扣扭矩保护。

如图1所示，

ae段为顶驱上扣扭矩，ad段为顶驱复合钻进扭矩，cd段为井下螺杆马达反扭矩，顶驱摆动时设定顺时针限制扭矩tcw，逆时针限制扭矩tccw。

计算tccw的方法如下：顶驱以10rpm(假定)在井底进行复合钻井，取此时顶驱的最小扭矩tbottom,将钻柱提离井底2米，确保钻头脱离井底悬空，以相同顶驱转速转动，取此时的平均扭矩toff,根据扭矩示意图推算，tcw值应略小于tbottom,，确保顺时针摆动时不会将工具面往顺时针方向移动，逆时针转动扭矩限制值tccw=tcw-2*（tbottom-toff；其中，顺时针扭矩限制值tcw=tbottom。滑动定向时，以tcw和tccw分别为顺时针逆时针扭矩限制值进行摆动，可有效减少钻杆的摩阻，减少托压，提高钻井速度。

顶驱进行正向或反向摆动的判断标准如下：

正向摆动，并实时循环监测顶驱当前扭矩，如所述当前扭矩大于顺时针扭矩限制值tcw，则进入顶驱反向摆动，否则，继续进行正向摆动；

顶驱反向摆动，并实时循环监测顶驱当前扭矩，如所述当前扭矩大于逆时针转动扭矩限制值tccw，则再次转入正向摆动，否则,继续进行反向摆动。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种快滑动导向钻井方法，包括以下步骤：S1：钻柱接触井底并以预设转速进行复合钻井，记录下稳定后的顶驱最小扭矩Tbottom；S2：转柱提离井底1.5～2.5米并以与步骤S1相同的转速转动，记录下稳定后的顶驱扭矩Toff；S3：计算逆时针转动扭矩限制TCCW和顺时针扭矩限制；S4：设定顶驱正反转速，设定顺时针限制扭矩TCW和逆时针限制扭矩TCCW，准备顶驱摆动；S5：启动顶驱摆动,本发明降低了摩阻，减少摩擦力，使钻压能够作用到钻头，有效提高机械钻速，同时减少钻头因钻压突然变化产生冲击进而伤害钻头。

技术研发人员：魏仕海;马双富;马鹏宇;陈欣
受保护的技术使用者：四川宏华电气有限责任公司
技术研发日：2018.09.30
技术公布日：2018.12.25