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电动井径扩大器
来源：广搜网
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发布日期： 3:31:46
&&&&发明人：祝效华 敬俊（摘要：本发明是一种在采用连续油管钻井中用于扩大井眼直径的电动井径扩大器。它能增加固井水泥环厚度，提高固井质量延长油井使用寿命，以及缓解地层蠕变引起的缩径卡钻事故，降低钻进成本。其技术方案是：工具由动力短节、扩径短节和接头短节组成。电机转子是中空的；上传动短节通过花键与电机转子连接，下端通过螺纹与扩径短节壳体连接，并通过上载荷接头和动力短节壳体限位台阶实现限位；驱动心轴下端安装有弹簧；刀座通过螺钉与扩径短节壳体连接，扩径刀翼安装在刀座上；下载荷接头和弹簧座实现对下传动短节的限位；接头短节上端通过螺纹与下传动短节连接。本发明结构简单、操作简便，可配合下部钻头实现随钻扩径，也可单独完成扩径。）
1. 电动井径扩大器，由动力短节、扩径短节和接头短节（28）组成；其特征是：动力短节由电缆接头（4）、向心轴承（5）、电机（6）、电机密封块（7）、单向推力轴承（8）、双向推力轴承（9）、上传动短节（10）、上载荷接头（11）、安装孔塞（12）等组成；连续油管（1）通过油管螺钉（2）实现与动力短节的连接，连续油管（1）下端紧压在电缆接头（4）上；电缆接头（4）在轴向上开设5 个钻井液过流孔，中心为电缆转换接口；电缆（3）通过电缆转换接口与动力短节壳体（27）内壁开设的线路通道连接到电机（6）；电机转子上端与向心轴承（5）配合和安装，下端通过花键和上传动短节（10）连接；电机密封块（7）阻隔钻井液进入电机（6），通过动力短节壳体（27）上的台阶实现定位；上传动短节（10）与电机密封块（7）之间安装有单向推力轴承（8），与上载荷接头之间安装有双向推力轴承（9）；上传动短节（10）上开设有安装槽（24），上载荷接头（11）在相应的位置开设有安装孔；扩径短节由扩径短节壳体（19）、 驱动心轴（13）、刀座（18）、扩径刀翼（17）、收刀连杆（15）、弹簧（20）、弹簧座（21）、单向推力轴承（8）、双向推力轴承（9）、下传动短节（22）、下载荷接头（23）、安装孔塞（12）等组成；扩径短节通过与上传动短节（10）之间的螺纹连接实现与动力短节的连接；驱动心轴（13）下端安装有弹簧（20），并在弹簧（20）的作用力下压紧在扩径短节壳体（19）内台阶上；刀座（18）通过螺钉（14）固定在扩径短节壳体（19）上，镶嵌有PDC 切削齿（16）的扩径刀翼（17）通过圆柱销安装在刀座（18）上；扩径刀翼（17）与驱动心轴（13）的推刀斜面（26）之间连接着收刀连杆（15）；弹簧（20）下端紧压在弹簧座（21）上；下传动短节（22）与弹簧座（21）之间安装有单向推力轴承（8）、下传动短节（22）与下载荷接头（23）之间安装有双向推力轴承（9）；下传动短节（22）通过扩径短节壳体（19）上的台阶、弹簧座（21）和下载荷接头（23）实现定位；下传动短节（22）上开设有安装槽（24），下载荷接头（23）在相应的位置开设有安装孔；接头短节（28）通过螺纹与下传动短节（22）连接，下端通过油管螺钉（2）与连续油管（1）连接。2. 根据权利要求1 所述的电动井径扩大器，其特征是：电机（6）采用并励式直流电机，配合地面的直流调速器实现对电机转速的控制；电机转子是中空的，为钻井液的过流通道。3. 根据权利要求1 所述的电动井径扩大器，其特征是：驱动心轴（13）的推刀斜面（26）倾角为60°～ 72°，推刀斜面（26）内开有梯形滑槽（25）。4. 根据权利要求1 所述的电动井径扩大器，其特征是：收刀连杆（15）一端安装有滚柱，安放在推刀斜面（26）的梯形滑槽（25）内且可沿滑槽自由滑动，另一端连接在扩径刀翼（17）上，且可绕连接点自由转动。电动井径扩大器技术领域[0001] 本发明涉及一种在采用连续油管钻井时用于扩大井眼直径的电动井径扩大器，该工具可配合下部钻头实现随钻扩径，也可单独完成扩径。背景技术[0002] 连续油管钻井技术做为一种可满足对钻井作业安全性、可靠性、环保和成本控制等要求的钻井新技术，可很好的用于侧钻井、小井眼井、欠平衡钻井及油管作业，拥有很强的作业优势，具有降低钻井成本、井场占地少和不用接单根等优点。连续油管钻井技术多用于钻小井眼井，小的井眼意味着小的环空间隙，因此给固井作业带来了一系列问题，如环空压耗过大、井底水力作用能量较低等。如果在钻进过程中遇到复杂地层，出现诸如盐层蠕变缩径、钻屑沉积等复杂情况，由于连续油管本身特点，不能进行强行起钻或解卡之类的操作，严重影响正常钻进和事故处理。小的环空间隙将引起薄的水泥环厚度，导致固井质量不能保证，将会出现地层应力过大挤毁套管或地层蠕变挤坏套管，影响油气的生产。[0003] 使用电动井径扩大器可以提高连续油管的钻井效率、提升固井质量、优化井身结构、降低作业成本。利用该工具可以增大正常段和缩径段井眼的直径，解决小井眼井环空间隙小所带来的一系列钻井、完井、固井及采油等环节的技术问题。另外，该工具的出现将完善连续油管钻井作业系统，为连续油管钻井的推广和发展发挥重要的作用。发明内容[0004] 本发明的目的是：为解决连续油管钻井作业钻出的小井眼井易出现地层蠕变导致的缩径卡钻和环空间隙小带来的钻进困难和固井问题，提高连续油管钻井效率、固井质量和降低作业成本，特提供一种电动井径扩大器。[0005] 为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：电动井径扩大器，由动力短节、扩径短节和接头短节组成。其特征是：动力短节由电缆接头、向心轴承、电机、电机密封块、单向推力轴承、双向推力轴承、上传动短节、上载荷接头、安装孔塞等组成。连续油管通过油管螺钉实现与动力短节的连接，连续油管下端紧压在电缆接头上。电缆接头在轴向上开设5 个钻井液过流孔，中心为电缆转换接口；电缆通过电缆转换接口与动力短节壳体内壁开设的线路通道连接到电机；电机采用并励式直流电机，配合地面的直流调速器实现对电机转速的控制。电机转子是中空的，为钻井液的过流通道；电机转子上端与向心轴承配合和安装，下端通过花键和上传动短节连接；电机密封块阻隔钻井液进入电机，通过动力短节壳体上的台阶实现定位；上传动短节与电机密封块之间安装有单向推力轴承，与上载荷接头之间安装有双向推力轴承；上传动短节上开设有安装槽，上载荷接头在相应的位置开设有安装孔。[0006] 扩径短节由扩径短节壳体、 驱动心轴、刀座、扩径刀翼、收刀连杆、弹簧、弹簧座、单向推力轴承、双向推力轴承、下传动短节、下载荷接头、安装孔塞等组成。扩径短节通过与上传动短节之间的螺纹连接实现与动力短节的连接；驱动心轴下端安装有弹簧，并在弹簧的作用力下压紧在扩径短节壳体内台阶上。驱动心轴的推刀斜面倾角为60°～ 72°，推刀斜面内开有梯形滑槽；刀座通过螺钉固定在扩径短节壳体上，镶嵌有PDC 切削齿的扩径刀翼通过圆柱销安装在刀座上；扩径刀翼与驱动心轴推刀斜面之间连接着收刀连杆；收刀连杆一端安装有滚柱，安放在推刀斜面的梯形滑槽内且可沿滑槽自由滑动，另一端连接在扩径刀翼上，且可绕连接点自由转动；扩径短节壳体周向上均布有3 个扩径刀翼；弹簧下端紧压在弹簧座上；下传动短节与弹簧座之间安装有单向推力轴承、下传动短节与下载荷接头之间安装有双向推力轴承。下传动短节通过扩径短节壳体上的台阶、弹簧座和下载荷接头实现定位；下传动短节上开设有安装槽，下载荷接头在相应的位置开设有安装孔；接头短节通过螺纹与下传动短节连接，下端通过油管螺钉与连续油管连接。[0007] 本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：（1）该工具采用电机作为扩径短节的旋转动力来源，结构紧凑，增强了在弯曲井段的可通过性，适用性强；（2）通过对输入电机电流的控制，可很好的控制扩径作业，并通过电机载荷在电流信号上的反应，可对扩径作业进行反馈调节，操作方便；（3）通过与下部钻头配合实现边钻边扩径，将减少起下钻次数，延长连续油管寿命，提高经济效益；（4）当扩径载荷过大时，扩径刀翼会自动缩回而不被损坏，安全性高。（5） 动力短节和扩径短节为相互独立的单元，便于维护。（6）在选定动力短节的前提下，可根据井眼扩径需要更换不同尺寸的扩径短节，节省成本。附图说明[0008] 图1 是本发明电动井径扩大器的结构示意图。[0009] 图2 是本发明电动井径扩大器Ⅰ处局部视图。[0010] 图3 是由横剖面A-A 得到的电动井径扩大器动力短节安装孔处的剖面示意图。[0011] 图4 是由横剖面B-B 得到的电动井径扩大器扩径短节驱动心轴处的剖面示意图。[0012] 图中：1 连续油管；2 油管螺钉；3 电缆；4 电缆接头；5 向心轴承；6 电机；7 电机密封块；8 单向推力轴承；9 双向推力轴承；10 上传动短节；11 上载荷接头；12 安装孔塞；13 驱动心轴；14 螺钉；15 收刀连杆；16 PDC 切削齿；17 扩径刀翼；18 刀座；19 扩径短节壳体；20弹簧；21 弹簧座；22 下传动短节；23 下载荷接头；24 安装槽；25 梯形滑槽；26 推刀斜面；27动力短节壳体；28 接头短节。具体实施方式[0013] 由图1，本发明电动井径扩大器由动力短节、扩径短节和接头短节（28）组成；动力短节由电缆接头（4）、向心轴承（5）、电机（6）、电机密封块（7）、单向推力轴承（8）、双向推力轴承（9）、上传动短节（10）、上载荷接头（11）、安装孔塞（12）等组成；连续油管（1）通过油管螺钉（2）实现与动力短节的连接，连续油管（1）下端紧压在电缆接头（4）上；电缆接头（4）在轴向上开设5 个钻井液过流孔，中心为电缆转换接口；电缆（3）通过电缆转换接口与动力短节壳体（27）内壁开设的线路通道连接到电机（6）；电机（6）采用并励式直流电机，配合地面的直流调速器实现对电机转速的控制。电机转子是中空的，为钻井液的过流通道；电机转子上端与向心轴承（5）配合和安装，下端通过花键和上传动短节（10）连接；电机密封块（7）阻隔钻井液进入电机（6），通过动力短节壳体（27）上的台阶实现定位；上传动短节（10）与电机密封块（7）之间安装有单向推力轴承（8），与上载荷接头之间安装有双向推力轴承（9）；上传动短节（10）上开设有安装槽（24），上载荷接头（11）在相应的位置开设有安装孔。[0014] 扩径短节由扩径短节壳体（19）、 驱动心轴（13）、刀座（18）、扩径刀翼（17）、收刀连杆（15）、弹簧（20）、弹簧座（21）、单向推力轴承（8）、双向推力轴承（9）、下传动短节（22）、下载荷接头（23）、安装孔塞（12）等组成；扩径短节通过与上传动短节（10）之间的螺纹连接实现与动力短节的连接；驱动心轴（13）下端安装有弹簧（20），并在弹簧（20）的作用力下压紧在扩径短节壳体（19）内台阶上；驱动心轴（13）的推刀斜面倾角（26）为60°～72°，推刀斜面（26）内开有梯形滑槽（25）；刀座（18）通过螺钉（14）固定在扩径短节壳体（19）上，镶嵌有PDC 切削齿（16）的扩径刀翼（17）通过圆柱销安装在刀座（18）上；扩径刀翼（17）与驱动心轴（13）的推刀斜面（26）之间连接着收刀连杆（15）；收刀连杆（15）一端安装有滚柱，安放在推刀斜面（26）的梯形滑槽（25）内且可沿滑槽自由滑动，另一端连接在扩径刀翼（17）上，且可绕连接点自由转动；扩径短节壳体（19）周向上均布有3 个扩径刀翼（17）；弹簧（20）下端紧压在弹簧座（21）上；下传动短节（22）与弹簧座（21）之间安装有单向推力轴承（8）、下传动短节（22）与下载荷接头（23）之间安装有双向推力轴承（9）。下传动短节（22）通过扩径短节壳体（19）上的台阶、弹簧座（21）和下载荷接头（23）实现定位；下传动短节（22）上开设有安装槽（24），下载荷接头（23）在相应的位置开设有安装孔；接头短节（28）通过螺纹与下传动短节（22）连接，下端通过油管螺钉（2）与连续油管（1）连接。[0015] 如图2 所示，当电动井径扩大器下入到需要扩大井眼直径的目标井段时，接通电源，通过电缆（3）给动力短节电机（6）提供电源，电机（6）开始旋转并且电机（6）输出的动力通过上传动短节（10）传到扩径短节，驱动扩径短节旋转。配合地面的直流调速器实现对电机（6）转速的控制。此时，增大泵压，驱动心轴（13）在钻井液的作用下向下运动，推刀斜面（26）与扩径刀翼（17）接触，随着驱动心轴（13）的不断下移，扩径刀翼（17）不断被推刀斜面（26）推出，当驱动心轴（13）上端密封头与刀座（18）上端面接触产生限位时，扩径刀翼（17）外伸至最大外径。伴随着工具的不断下入与扩径短节的旋转，电动井径扩大器正式开始实施扩径作业。当完成目标井段的扩径作业后，减小泵压或停泵，驱动心轴（13）在弹簧（20）作用下上推回初始位置，同时通过收刀连杆（15）将扩径刀翼（17）收回进扩径短节壳体（19），然后断开动力短节电机（6）电源，扩径作业结束。[0016] 如图3 所示，连接动力短节与扩径短节时，从上载荷接头（11）安装孔处插入一根足够长度的圆柱形钢条，并插入到上传动短节的安装槽（24）内。此时，钢条限制了上传动短节（10）相对于上载荷接头（11）的旋转，便可通过固定动力短节壳体（27），旋拧扩径短节顺利完成扩径短节与动力短节的连接安装。安装完成后，取出钢条，装上安装孔塞（12）。拆卸时，旋下安装孔塞（12），插入足够长度的圆柱形钢条直至上传动短节（10）的安装槽（24）内，固定动力短节，旋出扩径短节，实现动力短节与扩径短节的分离。同理，扩径短节和接头短节(28) 的连接与拆卸，采用相同的方法。
发明人：祝效华 敬俊
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豫ICP备案号 经营许可证编号：豫B2-导读：地层坍塌压力的测井预测研究＊，刘之的等.地层坍塌压力的测井预测研究.天然气工业,):57～5，摘要地层坍塌压力剖面的准确确定,对于井眼稳定和安全钻井至关重要，文章在建立了地层坍塌压力计算模型之后,着重研究了如何从测井信息中准确提取模型中所，将该法应用到罗家寨构造LJ2井等多口井的测井资料精细解释处理中,计算出该井不同井，主题词测井资料地层坍塌压力井眼稳定泥浆密度，测井资料蕴藏
第24卷第1期　　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　　钻井工程
地层坍塌压力的测井预测研究＊
刘之的1　夏宏泉1　张元泽2　严仁俊2　李兰熙2　李香华2
(1.西南石油学院石油工程学院　2.四川石油管理局)
　　刘之的等.地层坍塌压力的测井预测研究.天然气工业,):57～59
　　摘　要　地层坍塌压力剖面的准确确定,对于井眼稳定和安全钻井至关重要。文章在建立了地层坍塌压力计算模型之后,着重研究了如何从测井信息中准确提取模型中所涉及的岩石力学参数。将该法应用到罗家寨构造LJ2井等多口井的测井资料精细解释处理中,计算出该井不同井深与不同层位地层坍塌压力及保持井壁稳定的泥浆密度。此结果应用到实际钻井中,效果良好,且实用性强,为该地区科学钻井提供了合理的泥浆密度设计依据。　　主题词　测井资料　地层坍塌压力　井眼稳定　泥浆密度
　　测井资料蕴藏着大量地层信息并能充分反映岩石力学性质,现代数据处理技术的发展与进步使从测井资料中快速提取科学钻井所需要的某些参数成为可能。充分利用测井信息,从岩石力学角度出发,求取岩石力学参数并建立地层坍塌压力预测模型,实现对钻井地质环境因素的认识,并给出地层坍塌压力与合理的泥浆密度,已成为井壁稳定性评价中迫切需要解决的问题。近年来国内外钻井工程学者在岩石力学性质实验的基础上,主要从测井资料中提取地层坍塌压力这一重要的工程参数,并在此方面做了较为深入的工程应用研究工作。但从多数文献报道来看,存在公式模型较为复杂混乱,公式中参数量纲不统一(尤其是声波时差、地应力、地层孔隙压力等参数)的问题,给实际计算和工程应用带来了一定的困难,其计算公式需要修正补充。为此,本文根据井壁围岩应力分布规律和剪切破坏准则,给出坍塌压力计算模型,并重点讨论如何由测井资料来准确提取地层坍塌压力模型中的岩石力学参数,以求得合理的地层坍塌压力及其当量泥浆密度。
　　建立地层坍塌压力计算模型的关键是要选择合适的强度屈服准则。关于岩石在压缩情况下的屈服,人们提出了许多准则,Mohr-Coulomb和扩展的Griffith破裂判别准则应用最广泛,Morimta等人在地层坍塌中把张性破裂与剪切滑移结合在一起进行了研究。目前表示主应力最常用的是Mohr-Coulomb准则。根据理论分析结果,在小范围的围压下,除去最脆弱的岩层外,采用线性屈服准则,则Mohr-Coulomb准则更为合适。用切向应力σθ、径向应力σCoulomb准则的表达式γ来表示的Mohr-为:
　σcot2(π/4-φ/2)+2Ccot(π/4-φ/2)θ&σγ
　　根据井眼围岩应力分布规律以及剪切破坏准则,考虑到地层岩石是非线性弹性体的实际情况,可以建立如式(2)所示的地层坍塌压力(Bp)的计算模型。
η(3σ-2τK+αpp(K2-1)H-σh)
式中:Bp为地层坍塌压力,MPa;σH、σh分别为水平最大、最小主地应力,MPa;K=tan-1(π/4-φ/2),φ为内摩擦角,一般取π/6;τ为岩石粘聚力,MPa;α为Biot弹性系数,无量纲;pp为地层的孔隙压力,MPa;η为应力非线性修正系数,无量纲。
　　则对应的地层坍塌压力当量泥浆密度(Bpgm)可
地层坍塌压力计算模型的建立
　　井眼形成后井壁周围的岩石将产生应力集中,当井壁围岩所受的切向应力σθ和径向应力的σγ差达到一定数值后,将形成剪切破坏,造成井眼坍塌,此时的钻井液液柱压力即为地层坍塌压力(Bp)。
　　＊本文属“油气藏地质和开发工程”国家重点实验室基金项目PLN0133和部411项目的研究成果。
　　作者简介:刘之的,1977年生,在读博士;从事石油工程测井新技术与应用研究。地址:(610500)四川省成都市新都区。电话:(028)。
钻井工程　　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　　　2004年1月
由式(3)计算
　　Bpgm=1000Bp/(9.80665Dep)式中:Bpgm单位为g/cm3;Dep为深度,m。
　　由式(2)可以看出,计算地层坍塌压力的关键是利用测井资料求准α、pp、σ、φ、η等参数。H、σh、τ
式中:ρb、ρm分别为地层和岩石骨架体积密度,g/cm3;Δtmp、Δtms分别为岩石骨架的纵波、横波时差,μs/ft。
　　3.水平最大、最小主地应力σH和σh的确定　　计算水平应力的方法较多,常用的有多孔弹性水平应变模型法、双轴应变模型法、莫尔库仑应力模型法、一级压实模型法等方法。
　　一般认为最大、最小水平地应力分量σH和σh一是由上覆岩层压力的泊松效应引起的,二是由构造运动所产生的构造应力引起的。利用测井资料计算地层应力时,首先通过对岩石力学参数的动静态同步测试及岩石抗压和抗拉强度测试建立地区的动静态弹性参数经验关系式,然后根据该地区地层应力特征选择上述模型之一,用密度和全波列测井资料由式(6)、式(7)计算水平最大、最小主应力。ud
+A(σpp)+αppv-α1-ud
　　σ+B(σpp)+αpph=v-α1-ud　　σH=
×H0+　　其中,σ0098068ρv=0.
利用测井资料确定模型中的参数
　　计算地层坍塌压力时需要知道岩石的泊松比(μ、Biot弹性系数(α)、粘聚力(τ)和内摩擦角(φ)d)等多个参数,这些参数可在室内通过实验直接确定,但这一过程要耗费大量的人力和物力,并且实验室
所需的原地层岩石很难完整地取得。由于测井资料具有高分辨率、连续性、方便性、可靠性、经济性等优点,因此可通过测井信息来获取这些岩石力学参数。　　地层的纵、横波速度,密度和泥质含量等是反映地层特性和提取钻井地层环境特性的最基本地球物理测井信息。已有研究表明〔1,2〕,这些测井资料可较好地体现泥页岩(或膏岩)地层的物理力学特性。地层的横波时差反映了地层的剪切变形特性,纵波时差反映了地层的拉伸和压缩变形特性及强度特性,而密度与电阻率测井响应反映地层岩石的致密程度及裂缝、孔隙发育程度,自然伽马测井能够很好地反映地层的泥质含量多少,因此岩石的这些测井响应必然能反映出泥页岩、膏盐或致密的碳酸盐岩地层的坍塌压力特征。研究发现,岩石的纵横波时差、密度和自然伽马及电阻率等测井响应特性与上述岩石力学参数之间有很好的相关性,由此可利用测井数据来求取岩石力学参数,进而建立连续的地层坍塌压力和当量泥浆密度剖面。　　1.泊松比μd的确定
　　根据岩石弹性力学理论,利用纵横波测井资料由(4)式可以求得连续的动态泊松比值μd,
0.5(Δts/Δtp)-1
(4)　　μd=2
(Δts/Δtp)-1
式中:ud是地层的动态泊松比,无量纲;Δtp、Δts分别为地层的纵、横波时差,μs/ft。
　　2.Biot弹性系数α的确定　　岩石的Biot弹性系数α(0&α≤1)是岩石井壁力学稳定性研究中的一个重要参数。只有当岩石的孔隙度和渗透率足够大时才可以近似取α=1。α取值可以由经验公式求得,也可根据室内试验和现场试验数据获得,本文利用声波测井资料确定α值。ρ3/Δt24/Δt2b(p-s)　　α=1-ρ3/Δt2mp-4/Δt2m(ms)(5)
式中:ρ、ρb分别为研究井段以上的地层密度平均值、研究井段内的地层密度,g/H0、H为顶界深度、
目的点的深度,m;A、B为地层构造应力系数(A≥B),可通过室内声发射试验或水力压裂法实验数据确定出某深度处的σ6)、(7)H、σh值,并将其代入式(反算求得。
　　4.岩石粘聚力τ和内摩擦角φ的确定　　岩石的粘聚力τ和内摩擦角φ都是岩石的强度参数。τ可利用声波、密度、自然伽马测井资料采用式(8)计算,φ既可通过岩心三轴试验确定,也可通过式(9)确定。
2　　τ=4.6ρ1-2ud)×b(
(1+0.78Vsh)/Δt4p
　　φ=[2.654×lg(M+M+1)+20]π/180(9)　　其中,M=58.93-1.785τ。
式中:Vsh为岩石的泥质含量,%,可由GR测井值求取。
　　5.应力非线性修正系数η的确定　　η=σθn/σθl
　　其中,σθl=2σ-
第24卷第1期　　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　　
(1-w)(1-ud)
提高了钻井速度。
　　根据罗家寨构造LJ2井飞仙关组地层部分井段(m)地层坍塌压力和安全钻井液密度解
释成果剖面图分析,LJ2井飞仙关组地层井深70m,利用测井信息确定的泥浆密度范围为1.30～1.43g/cm3,而实际钻井使用的泥浆密度为1.46～1.49g/cm,大于所计算的地层坍塌压力当量泥浆密度,有效地防止了井壁坍塌,该段未出现钻井工程井壁失稳问题。此外,由该井的测井解释成果图可知,在飞仙关组地层上部,自然伽马幅度较大,泥质含量增加,井径曲线显示扩径特征,说明井眼扩大率增大,为了防止井眼垮塌,应该增大所用的钻井泥浆密度。
(2ud-1)(1-w)w1-w
(1-ud)(1+w)
式中:σθl、δθn分别为均匀地应力下切向应力的线性弹性解和非弹性解,MPa;σ为水平地应力的平均应力,MPa;泥浆液柱压力pm=9.80665×Dep×Dmud/1000,MPa;Dmud为泥浆的密度,g/cm3;w为待定系数,通常取为0.1。
应用实例及分析
　　将上述方法采用VisualFortran语言编程,直接挂接在Forward平台上运行,实现应用测井资料进行地层坍塌压力的可视化解释处理。利用式(3)可以得到保持井眼稳定所需的最小泥浆密度(即地层坍塌压力当量密度)。将罗家寨构造LJ2井等多口井的地应力、岩石力学参数代入(3)式,即可求得任意深度处保持井眼稳定所需的钻井液泥浆密度。在此基础上,给出了LJ2井不同层位的防止井眼坍塌、保持井眼稳定所需的最小泥浆密度推荐值(见表1)。
表1　LJ2井实际使用的钻井液密度与推荐的钻井液密度
井段(m)29.28.61.66.37.17.70.0
实际钻井液推荐钻井液钻进
密度(g/cm3)密度(g/cm3)情况1.02～1.151.02～1.031.0～1.251.001.02～1.191.02～1.161.46～1.49
1.001.001.010.981.011.031.43
正常正常正常正常正常正常正常
结论与建议
　　利用测井资料可以快速、方便、连续、准确地确定出不同层位与不同井深的地层坍塌压力值及其当量泥浆密度,其关键是求准模型中的α、σH、σh、τ、φ、
η等参数。采用本文所建立的方法模型来计算碳酸盐岩地层坍塌压力是可行的,且该法实用性强,能满足现场实际钻井的需要。
　　基于测井资料计算地层坍塌压力的模型较多,但这些模型的使用有一定的适用范围。实际工作中可以针对某一地区开展模型优选研究,并对具体模型进行适应性修正。
参　考　文　献
1　楼一珊等.地层坍塌压力预测技术在钟市地区的应用.石
油钻探技术,):12～13
2　祖峰等.江苏句容地区水化膨胀泥页岩坍塌压力研究.钻
井工艺,):21～24
3　李天太等.井壁稳定性技术研究及其在呼图壁地区的应
用.西安石油学院学报,):23～26
4　TangXMetal.IdentifyingandEstimatingFormation
StressfromBoreholeMonopoleandCross-DipoleAco-usticMeasurement.SPWLA40th,1999
(收稿日期　　编辑　钟水清)
　　当实际使用的泥浆密度大于地层坍塌压力当量密度时,井眼不坍塌;当实际使用的泥浆密度小于地层坍塌压力当量密度时,井眼容易发生坍塌、掉块。
由表1可知,所推荐的钻井液密度与该地区实际使用的钻井液密度基本一致,说明了在实际钻井过程中采用所推荐的钻井液密度钻井,可以较好地解决该地区钻井过程中的井塌和卡钻等复杂问题,进而
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　NATURALGASINDUSTRY/Jan.,2004
　　SUBJECTHEADINGS:BohaiGulf,Horizontalextendedreachwells,Completiontechnology,Completionfluidssystem,Reservoirprotection,In-housestudy
　　JiangWei(seniorengineer)isthedeputydirectorofRe-searchCenter,CNOOC.　Add:EastThirdRingRd.,ChaoyangDistrict,Beijing(100027),China　Tel:(010)
drillingbenefits,theinterchangeofthesedisciplinesasdrilling,geologyandgeophysicsshouldbestrengthenedandthedatare-latedtothesedisciplinesshouldbeusedasmuchaspossible.Theapplicationof3-Dvisualizationtechniqueindrillingengineeringisdescribedinthepaper.Thoughcombiningthedrilleddataandpre-drillingdesigndatawiththeirrelateddataonmechan-ics,geologyandwelllog,theinterrelationsamongthemmaybevisuallyshowupina3-Dvisualizationenvironment.Ontheba-sisofthis,theabilitiesofthedrillingpersonnelinanalyzing
FORMATIONCOLLAPSEDPRESSUREPREDICT-INGWITHLOGGINGDATA2)
　　LiuZhidi,XiaHongquan(SouthwestPetroleumInstitute)andZhangYuanze(SichuanPetroleumAd-ministration).NATUR.GASnese)
　　ABSTRACT:It'sveryimportanttodeterminetheforma-tioncollapsedpressureprofileforbore-holestabilizationandsafedrilling.Thearticlefocusesonstudyinghowtoaccuratelyac-quirerockmechanicsparametersneededbythemodelfromlog-gingdataaftersettingupthecalculatingmodelofformationcol-lapsedpressure.ThemethodisappliedtothefineinterpretationandprocessingofwellsLJ2andothersloggingdatainLuoji-azhaistructure.Andtheformationcollapsedpressureandmuddensitythatcankeepborestabilityarecalculatedforthediffer-entdepthsandsectionsofthewells.Theresultscalculatedbythemethodareusedtopracticaldrillingandmakegoodprac-tice,andprovidethebasisforscientificdrillingonthemudden-sitydesignofthearea.
　　SUBJECTHEADINGS:Loggingdata,Formationcollapsedpressure,Holestabilization,Muddensity
　　LiuZhidi,bornin1977,isstudyingfordoctoraldegree.　Add:XingduDistrict,Chengdu,Sichuan(610500),China　Tel:(028)
complicateddataandextractingusablemessagescanbeeffec-tivelyenhancedintheprocessesofpre-drillingdesign,drillingmonitoring,drillingtroublepredictionandprocessingandpost-drillinganalysis,etc.,thusacceleratingtheirexchangeandco-operationwiththedisciplinesrelatedandraisingthedrillingbenefits.
　　SUBJECTHEADINGS:Drilling,Visualization,Design,Monitoring,Drillingproblem,Comprehensiveanalysis　　GuoZhaoxue(Master),bornin1974,receivedhisMaster'sdegreeinoilandgasdrillingengineeringfromSouthwestPetroleumInstitutein2000.NowheisstudyingforhisDoctor'sdegreeintheInstituteandismainlyengagedintheresearchondrillingsimulationandtheapplicationofthe3-Dvisualizationtechniqueindrillingengineering.　Add:GraduateSchoolofSouthwestPetroleum
Institute,Xindu,Chengdu,Sichuan
(610500),China　Tel:(028)
IND.v.24,no.1,
pp.57～59,1/25/2004.(ISSN;InChi-
MATHEMATICALMODELTORECOVERGASHYDRATEFROMFORMATIONS
　　YuXichong1,2,WuYingxiang1,AnWeijie2,LiQingpingandWuYaling(1.MechanicsInstituteofChineseSciencesA2.ResearchCenterofCNOOC;3.SichuanPetroleumAdministration).NATUR.GASIND.v.24,no.1,pp.63～67,1/25/2004.(ISSN;InChinese)
　　ABSTRACT:Now,themainmethodstorecovernaturalgasfromgashydrateare:increasingformationtemperature,injectinginhibitorsanddepressurization.Withpropersimplification,thearticletheoreticallyderivesthenumeralmodeltorecovergasbythedepressurizationmethod,andtherepresentofthedistanceofthehydratedecompositionfrontfromthebore-hole.Also,withlinearizationapproximationsimplificationandself-similarprinci-plesolution,theequationoftemperatureandpressuredistribu-tioninthehydratereservoir,andtheequationofgasproductionarederived.Withrealcases,thedistributionlawofpressureand
APPLICATIONOF3-DVISUALIZATIONTECH-NIQUEINPETROLEUMDRILLINGwest
　　GuoZhaoxue,ChenPingandZhouKaiji(South-).NATUR.GAS
IND.v.24,no.1,pp.60～63,1/25/2004.(ISSN;InChinese)
　　ABSTRACT:Alongwiththeincreaseindifficultyofoilandgasexplorationanddevelopment,thedegreeofcomplicationofpetroleumdrillingisrelevantlyincreased.Inordertoraise
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