CN111395960B - 一种降低旋转导向井下振动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低旋转导向井下振动的方法，属于石油钻井技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、钻进前，判断井下情况是否正常；b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件；若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件；c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件；若水平段井下异常，则下入第四钻具组件；d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。本发明能够在保证井下安全的基础上，有效减少旋转导向振动，提高旋转导向使用稳定性，延长旋转导向使用寿命，提高钻井效率。
Description
技术领域
本发明涉及到石油钻井技术领域，尤其涉及一种降低旋转导向井下振动的方法。
背景技术
页岩气是存在于页岩裂缝的空隙中的天然气，要使其尽可能地流入井筒就必须合理利用储层中的裂缝，使井筒穿过尽可能多的储层，现在业界多利用水平钻井来进行页岩气的开采，对于扩大页岩气开发具有重大意义。
页岩气产自渗透率极低的沉积岩中，大部分产气页岩分布范围广、厚度大且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气，页岩气在泥页岩地层中主要以游离态和吸附态存在，游离气渗流速度快、初期产量较高但产量下降快，相反吸附气解析扩散速度慢、产量相对较低但属于页岩气稳产期，进入该时期后产量递减，速度慢，使得生产周期变长。页岩气钻井过程中，常用到旋转导向机构，旋转导向机构中的电子元器件多，振动易造成电路、导向头及伽马传感器失效。
公开号为CN 109281612A，公开日为2019年01月29日的中国专利文献公开了一种高速旋冲钻井防斜钻具组件，其特征在于主体结构包括PDC钻头、旋转冲击钻井工具、井下动力钻具、无磁钻铤、第一钻铤、扶正器、第二钻铤和钻杆，各部件依次连接构成防斜钻具组件，其中PDC钻头能用牙轮钻头代替，用于破碎井底岩石，延伸井眼；旋转冲击钻井工具在钻井液作用下，形成对PDC钻头的液力冲击，实现高效冲击破碎岩石，将岩石较高的静切削强度转化为小钻压冲击作用下较小的动切削强度；井下动力钻具向钻头提供高转速动力，较高的转速同样可弥补小钻压对机械钻速的消极影响；无磁钻铤中内置MWD用于检测井斜变化；第一钻铤作为钻进钻压的主要来源，而且提供底部钻具组件刚度；扶正器的结构参数需根据所钻井眼尺寸、钻柱结构参数以及所要实现的防斜或纠斜能力通过杨勋尧法计算确定，无磁钻铤中内置MWD用于检测井斜变化，通过所检测的井斜变化趋势调整钻压，从而调节高速旋冲钻井防斜钻具组件钟摆力，达到防斜、控斜目的；当井斜增加时，通过减小钻压来增加钟摆力，增加钻头低边方向侧向切削力，从而降低井斜。
该专利文献公开的高速旋冲钻井防斜钻具组件，虽然能够实现小钻压钻进条件下控制井斜。但是，旋转导向在钻井过程中还是存在较大的振动，容易致使旋转导向振动损坏，影响钻井安全性和钻井效率。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种降低旋转导向井下振动的方法，本发明能够在保证井下安全的基础上，有效减少旋转导向振动，提高旋转导向使用稳定性，延长旋转导向使用寿命，提高钻井效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种降低旋转导向井下振动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
所述步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为80-120 r/min下进行钻进。
所述步骤d中，转速的基础值为10-20r/min，转速的调整范围为40-120 r/min。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，“a、钻进前，判断井下情况是否正常；b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件”，在造斜段井下正常时，采用第一钻具组件，PDC钻头攻击性强，能够提高钻井速度，无磁扶正器能够稳定旋转导向，避免横向撞击井壁，无磁钻杆能够形成无磁环境，提高测量精度，螺杆能够增加旋转导向向心力，不仅能够提高井下转速，而且能够减少振动；当造斜段钻遇异常时，采用第二钻具组件，PDC钻头攻击性弱，能够稳定钻具，减少振动；在水平段井下正常时，下入第三钻具组件，PDC钻头攻击性强，能够提高机械钻速，减少振动；当水平段钻遇异常，下入第四钻具组件，钻头攻击性强，由于没有采用螺杆，从而能够减小井下振动并保证机械钻速；较现有技术而言，在钻进整个环节通过采用不同的钻具组件，能够在保证井下安全的基础上，有效减少旋转导向振动，提高旋转导向使用稳定性，延长旋转导向使用寿命，提高钻井效率。
2、本发明，无磁扶正器具有稳定钻具，减少晃动的作用，但由于外径较大，掉块及沉砂不容易通过，从而引发卡钻风险，本发明特定的在造斜段井下正常时，在下入第一钻具组件中采用无磁扶正器才能够在降低卡钻风险基础上，减少振动。
3、本发明，螺杆能够加快钻井速度，使旋转导向向心力更强，减少振动，但由于螺杆在开泵情况下，存在一直转动的特性，会增加卡钻情况下的复杂处理难度，本发明特定的在第一钻具组件、第二钻具组件和第三钻具组件中才采用螺杆，才能在保障安全前提下，减少振动。
4、本发明，步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为80-120 r/min下进行钻进，顶驱转速便可提高至100-120RPM，不仅能够减少旋转导向在钻井过程中的振动值，而且具有良好的携砂效果。
具体实施方式
实施例1
一种降低旋转导向井下振动的方法，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
“a、钻进前，判断井下情况是否正常；b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件”，在造斜段井下正常时，采用第一钻具组件，PDC钻头攻击性强，能够提高钻井速度，无磁扶正器能够稳定旋转导向，避免横向撞击井壁，无磁钻杆能够形成无磁环境，提高测量精度，螺杆能够增加旋转导向向心力，不仅能够提高井下转速，而且能够减少振动；当造斜段钻遇异常时，采用第二钻具组件，PDC钻头攻击性弱，能够稳定钻具，减少振动；在水平段井下正常时，下入第三钻具组件，PDC钻头攻击性强，能够提高机械钻速，减少振动；当水平段钻遇异常，下入第四钻具组件，钻头攻击性强，由于没有采用螺杆，从而能够减小井下振动并保证机械钻速；较现有技术而言，在钻进整个环节通过采用不同的钻具组件，能够在保证井下安全的基础上，有效减少旋转导向振动，提高旋转导向使用稳定性，延长旋转导向使用寿命，提高钻井效率。
实施例2
一种降低旋转导向井下振动的方法，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
无磁扶正器具有稳定钻具，减少晃动的作用，但由于外径较大，掉块及沉砂不容易通过，从而引发卡钻风险，本发明特定的在造斜段井下正常时，在下入第一钻具组件中采用无磁扶正器才能够在降低卡钻风险基础上，减少振动。
实施例3
一种降低旋转导向井下振动的方法，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
所述步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为80 r/min下进行钻进。
实施例4
一种降低旋转导向井下振动的方法，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
所述步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为100 r/min下进行钻进。
所述步骤d中，转速的基础值为10r/min，转速调整为40 r/min。
实施例5
一种降低旋转导向井下振动的方法，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
所述步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为120 r/min下进行钻进。
所述步骤d中，转速的基础值为15r/min，转速调整为80 r/min。
实施例6
一种降低旋转导向井下振动的方法，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
所述步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为120 r/min下进行钻进。
所述步骤d中，转速的基础值为20r/min，转速调整为120 r/min。
螺杆能够加快钻井速度，使旋转导向向心力更强，减少振动，但由于螺杆在开泵情况下，存在一直转动的特性，会增加卡钻情况下的复杂处理难度，本发明特定的在第一钻具组件、第二钻具组件和第三钻具组件中才采用螺杆，才能在保障安全前提下，减少振动。
Claims (4)
1.一种降低旋转导向井下振动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、钻进前，判断井下情况是否正常；
b、若造斜段井下正常，则下入第一钻具组件，所述第一钻具组件由PDC钻头、旋转导向、用于稳定旋转导向并避免横向撞击井壁的无磁扶正器、用于形成无磁环境的无磁钻杆和用于增加旋转导向向心力的螺杆构成；
若造斜段井下异常，则下入第二钻具组件，所述第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和螺杆构成或第二钻具组件由PDC钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
c、若水平段井下正常，则下入第三钻具组件，所述第三钻具组件由PDC钻头、旋转导向、无磁钻杆和螺杆构成；
若水平段井下异常，则下入第四钻具组件，所述第四钻具组件由钻头、旋转导向和无磁钻杆构成；
d、钻井过程中，当横向振动大于5级时，降低钻压并降低转速；当横向振动大于8级时，上提钻具组件释放振动；当粘滑振动大于5级时，降低钻压并提高转速；当粘滑振动大于9级时，上提钻具组件。
2.根据权利要求1所述的一种降低旋转导向井下振动的方法，其特征在于：所述步骤a中，判断井下情况是否正常，具体是指观察返砂情况是否正常、有无掉块、扭矩是否正常及上提下放旋转导向是否有挂卡，全部正常则判断为井下情况正常。
3.根据权利要求1所述的一种降低旋转导向井下振动的方法，其特征在于：所述步骤b中，第一钻具组件在30L/S排量下，控制转速为80-120 r/min下进行钻进。
4.根据权利要求1所述的一种降低旋转导向井下振动的方法，其特征在于：所述步骤d中，转速的基础值为10-20r/min，转速的调整范围为40-120 r/min。
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