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连续油管钻井井下钻具组合的组成及对比分析魏志军

发表时间：2020/7/17 来源：《文化时代》2020年4期作者：魏志军

[导读] 通过对连续油管钻井井下钻具组合的基本元件性能进行分析，并对连续油管钻井和常规钻井进行比较分析，得出连续油管钻井井下钻具常用的钻具组合方式，并提出相应的井下钻具组合选用原则，根据油井的实际情况来选择合适的连续油管钻井井下钻具组合在很大程度上能够提高机械转速，增加油田企业的经济效益和社会效益。

中国石油集团长城钻探工程有限公司井下作业分公司北京 100101
        摘要：通过对连续油管钻井井下钻具组合的基本元件性能进行分析，并对连续油管钻井和常规钻井进行比较分析，得出连续油管钻井井下钻具常用的钻具组合方式，并提出相应的井下钻具组合选用原则，根据油井的实际情况来选择合适的连续油管钻井井下钻具组合在很大程度上能够提高机械转速，增加油田企业的经济效益和社会效益。
        关键词：连续油管钻井；井下钻具组合；对比分析


随着科学技术的不断发展，连续油管钻井井下钻具组合一直在不断的改进和完善。井下作业工具的不断完善，能够有效提高连续油管钻井井下工具组合的作业能力，使连续油管钻井有着非常独特的优势，合理选择相应的井下钻具有效拓展了连续油管钻井技术的应用范围，通过对连续油管钻井井下钻具组合分析，得出相应的组合模式，可以有效提高机械转速。
        1连续油管钻井井下钻具组合
        1.1组成元件
        连续油管钻井井下钻具组合中所使用到的元件比较复杂，这些元件的使用能够有效提高井下作业的破岩动力以及测量钻井参数等作用，在进行连续油管钻井过程中合理利用井下钻具组合可以减少钻井成本、降低钻井时间、提高井眼轨迹的准确度。
        连续油管连接器。该元件的主要作用是将连续油管和底部钻具组合进行连接，该元件的抗拉、抗扭能力较强。
（1）        止回阀。该元件的主要作用是限制流体流动方向，能够有效阻止环空流体进入连续油管管线，确保钻井工作安全，一般情况下该元件与连续油管连接器相连。
（2）        紧急分离工具。该元件的主要作用是当钻具出现问题时能够及时将连续油管和钻具组合进行分离，从而有效实现液压和电力通讯的切断，确保钻井工作的安全性，减少安全事故的发生。
（3）        循环阀。循环阀位于紧急分离工具元件下方，减少钻具组合的压力损失和流速限制，能够有效加强流体流速，可以有效提高井眼清洁效果。
（4）        定向工具。定向工具的主要类型包括液力定向器、电驱动定向器以及智能无线定向器，该元件的主要作用为改变钻具组合的工作面。
（5）        随钻测量工具。该元件的主要作用为在钻井过程中能够对数据、地层参数以及钻井参数进行测量，并及时向操作人员反馈测量数据，为后期钻井工程提供数据基础。
（6）        马达。马达元件能够提供破岩动力，目前最常用的马达种类为螺杆马达和电动马达，在实际应用过程中螺杆马达的使用范围更加广泛，因为螺杆马达能够减少电磁干扰，从而实现对井眼轨迹的有效控制。
（7）        钻头。连续油管钻井对钻头的要求比较高，并且连续油管钻井钻头转速比常规钻井钻头转速要高。需要根据不同的地层环境来选择连续油管钻井钻头，对于软底层或者中硬地层一般情况下才用PDC钻头，对于坚硬地层则使用金刚石钻头。
（8）        1.2钻井井下钻具组合基本分类
        井下钻具组合控制方式。连续油管钻井井下工具可以分为泥浆脉冲系统井下钻具组合和电缆系统井下钻具组合。电缆系统井下钻具组合能够实现测井数据传输，对钻井速率进行有效控制，为提高钻井操作以及改善井眼质量奠定基础。
（1）        根据钻井工艺方法的不同，钻具组合又分为欠平衡压力钻井、动态净平衡压力钻井以及过平衡压力钻井。

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（2）        钻井过程中作业类型的不同，钻具组合分为套管开窗钻具组合和裸眼钻井钻具组合。
（3）        由于油井所处的地理环境不同，会导致井身结构出现差异，因此钻具组合又分为垂直井钻具组合和定向井钻具组合。
（4）        2连续油管钻井井下钻具组合及作业性能对比
        目前连续油管钻井最为常见的钻具组合方式有两种：第一，泥浆脉冲系统底部钻具组合；第二，电缆系统底部钻具组合，两种钻具组合在结构和作业性能上有着明显差别，其中最主要的区别在于元件的结构和钻井工作方式上的差异，两种钻具组合的动力来源和井下数据传输方式也有明显差异。不管选择哪种钻具组合，都需要为钻具组合匹配4-6节的钻铤，从而确保钻头钻压的稳定性。
        电缆系统底部钻具组合的钻井作业范围适用于一般连续油管钻井作业，并且适合可压缩钻井液下的钻井作业。其钻井作业优势为：钻井作业能力强，使用范围广；数据传输便捷，智能化程度高，能够实现闭环控制；定向时间短，节省大量作业时间；井眼轨道更加光滑等。
        泥浆脉冲系统底部钻具组合的作业范围是用于一般连续油管钻井作业，不适用于可压缩钻井液下的钻井作业。其钻井优势为：运行费率低，能够有效完成一般情况下的连续油管钻井作业。
        从实际应用角度分析，电缆系统底部钻具组合作业能力和应用范围比泥浆脉冲系统底部钻具组合有着更多的优势，电缆系统底部钻具组合比较适合于复杂和高难度的钻井作业。
        3连续油管钻井井下钻具的选用原则
        作业经济性。提高钻井速率、降低设备成本以及钻井时间可以有效提升油田钻井的经济性。电缆系统底部钻具组合运行成本比较高，并且结构复杂，功能较多。但是电缆系统底部钻具组合的钻井速度较快，在进行组合和装卸过程中所需要的时间较短。
（1）        作业类型。油井的作业类型会制约连续油管钻井井下钻具组合配置。
（2）        作业工艺。对于相同的钻井作业会有不同的工艺方法进行选择，因此所需要的作业工具也会不同。
（3）        地层因素和钻井作业复杂程度。对于复杂地层的钻井作业，需要了解井下的地质参数和工程设计，并将所获得的数据传输至地面，相关工作人员根据所获得的数据进行钻具组合，避免安全事故的发生。
（4）        井眼清洁。对与连续油管钻井尺寸过大的套管井进行加深作业时需要依靠大流量的钻井业来运移岩屑，确保井眼清洁，防止油管堵塞。
（5）        4结束语
        通过对比现阶段我国连续油管钻井井下钻具组合的作用，有利于提高连续油管钻具组合的作业能力，为钻井工程现场工作人员提供相应的技术指导，对于连续油管钻具组合的选择，一定要结合油井的实际情况，在保确保经济性和可行性的前提下获得最大程度的钻井效率，不同的钻具组合需要结合相应作业类型、技术要求以及操作人员的经验来进行选择，从而有效提高油田的经济效益和社会效益。
        参考文献：
        [1]杨磊，张刚，程涛，魏鸿，张丽.连续油管钻井技术分析[J].化工设计通讯，2018，44（11）：249.
        [2]李乔乔，姚宁平，王力，彭涛.井下可回收式组合钻具设计及特性分析[J].煤矿安全，2016（11）
        [3]刘勇.石油定向井常用钻具组合的分析与探讨[J].中国石油石化，2017（02）：8-9.