愛華網(wǎng)???? 定向井是通過利用特殊的井下工具，使鉆頭沿著設(shè)定的軌道鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的一種區(qū)別與直井的井型。作為一種相對復(fù)雜的井型，其參數(shù)包括井斜、方位、垂深、水平位移、造斜點(diǎn)、狗腿度等，它可以大幅提高油氣產(chǎn)量，降低開采成本，使油氣資源得以更經(jīng)濟(jì)、有效的開發(fā)。 目前使用最普遍的井下定向工具為螺桿鉆具，螺桿鉆具具有轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、過載能力好等特點(diǎn)，在定向井鉆井中配合使用帶有彎接頭的動力鉆具，可以有效的提高造斜能力和定向井鉆井速度。 1、 螺桿鉆具工作原理 螺桿鉆具屬于容積式（Positive Displacement Motor）井底馬達(dá)，其工作動力來自鉆具進(jìn)出口液體流動壓差做功，帶動內(nèi)部轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并通過萬向軸和傳動軸將扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞到鉆頭上，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)的目的。 螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)特征。螺桿鉆具基本結(jié)構(gòu)自遠(yuǎn)鉆頭至近鉆頭分為旁通總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動軸總成。旁通總成在起下鉆時使環(huán)空和鉆具內(nèi)連通，降低下鉆時的阻力和起鉆時鉆具內(nèi)的液面高度，鉆進(jìn)時在高速鉆井液帶動下關(guān)閉而避免水功率的損失。 馬達(dá)總成是螺桿鉆具的動力源，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子在繞軸線的左旋螺桿上有一些列嚙合點(diǎn)，這些嚙合點(diǎn)構(gòu)成一個密封腔，隨著螺桿在轉(zhuǎn)動，密封腔也向下移動并最后將能量轉(zhuǎn)換完的低壓泥漿排出馬達(dá)。 由于螺桿鉆具一般都具有一定彎度，萬向軸總成就是把馬達(dá)轉(zhuǎn)子工作時的平面行星運(yùn)動轉(zhuǎn)化為為傳動軸額定軸轉(zhuǎn)動，同時將馬達(dá)的工作扭矩傳遞給傳動軸和鉆頭；傳動軸總成是由殼體、傳動軸及各種軸承組成，一方面承受軸向變動載荷，另一方面保證傳動軸的正常工作位置。 螺桿鉆具工作理論計算。由于螺桿鉆具屬于容積式機(jī)械鉆具，根據(jù)水力學(xué)原理，其輸出功率為排量與壓差的乘積，即： 根據(jù)動力學(xué)理論及能量守恒定律，動力鉆具輸出功率等于鉆頭上扭矩功率，鉆頭上扭矩功率為鉆頭扭矩與鉆頭轉(zhuǎn)速的乘積，于是可得出如下關(guān)系 螺桿鉆具實(shí)際工作分析。螺桿鉆具實(shí)際工作中，由于受轉(zhuǎn)子與定子、各處軸承等摩擦造成機(jī)械損失，定子、轉(zhuǎn)子間線性密封腔鉆井液的漏失造成的水力損失，都使螺桿鉆具的實(shí)際效率低于理論效率。 由式子右邊前半部分為鉆井液使轉(zhuǎn)子自身空載旋轉(zhuǎn)消耗的扭矩，后半部分為施加鉆壓負(fù)載后，螺桿鉆具傳導(dǎo)到鉆頭上的扭矩。定向鉆進(jìn)時， 螺桿鉆具上壓降與動力鉆具型號、鉆壓、泥漿性能、鉆頭尺寸、排量等參數(shù)有關(guān)，而鉆頭上的扭矩與鉆壓、轉(zhuǎn)速、泥漿性能、地層性質(zhì)、排量等參數(shù)有關(guān)，即鉆頭上的扭矩可表示為上述參數(shù)的函數(shù)： 由上式可以看出，在排量、泥漿性能、地層性質(zhì)不變的情況下，動力鉆具從懸空循環(huán)到鉆頭接觸井底，鉆頭上扭矩的變化與鉆壓成正比關(guān)系，即與立壓成正比關(guān)系。 2、定向鉆進(jìn)確定鉆壓方法的應(yīng)用 鉆進(jìn)中，從指重表上讀取的鉆壓受井斜、井壁摩擦、泥漿性能等因素影響，往往失真。在地層性質(zhì)一致的地層中直井段采用螺桿鉆具鉆進(jìn)，鉆壓受其他因素影響也小，所以泵壓的負(fù)載壓降更能準(zhǔn)確反映鉆壓，通過記錄一組鉆壓與負(fù)載壓降數(shù)據(jù)，確定好鉆壓與負(fù)載壓降的關(guān)系，可以用于井斜較大時確定實(shí)際鉆壓。 螺桿鉆具的總效率與其頭數(shù)有關(guān)，頭數(shù)越多，定子與轉(zhuǎn)子接觸面越大，馬達(dá)轉(zhuǎn)動時需克服的阻力也越大，其效率也就越低。目前螺桿鉆具的效率值為0.4~0.7，水力效率0.9~1。某定向井鉆進(jìn)中使用的螺桿鉆具型號為7LZ244×7V*1.5°，即螺桿鉆具頭數(shù)為7/8。 取螺桿鉆具效率值0.5，水力效率0.95，通過上一節(jié)公式可計算出螺桿鉆具的機(jī)械效率0.53。根據(jù)使用螺桿鉆具參數(shù)，確定螺桿鉆具每轉(zhuǎn)排量q 取某一井直井段定向鉆進(jìn)初期一系列鉆壓與負(fù)荷壓降，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，擬合出對應(yīng)關(guān)系方程。求出鉆壓與壓降對應(yīng)曲線，并擬合出參數(shù)方程，得出鉆壓與負(fù)荷壓降的關(guān)系方程 從計算結(jié)果可以看出，定向井鉆井過程中，指重表上所示鉆壓與實(shí)際鉆壓相比失真較大。這是由于定向鉆進(jìn)過程中，螺桿鉆具前方帶一近尺寸扶正器，造成鉆壓部分加于扶正器上，特別是鉆頭使用至后期，由于鉆頭磨損導(dǎo)致鉆頭直徑減小，所鉆井眼變小，扶正器分壓更加明顯；同時，對于一些井斜、方位變化大的井段，施加鉆壓的效率相對其他井段也較低；由于送鉆而使鉆具與地層摩擦，也影響有效鉆壓的施加。 3、結(jié)論 在地層性質(zhì)一致，排量、泥漿性能、鉆具型號等其他參數(shù)保持不變的情況下，可以通過直井段鉆壓與負(fù)荷壓降的變化，建立鉆壓與負(fù)荷壓降的關(guān)系方程，并對井斜增大后的有效鉆壓進(jìn)行計算。 在利用鉆壓與負(fù)荷壓降關(guān)系方程求鉆壓時，必須保證負(fù)荷壓降采集的正確，避免由于鉆壓施加過大、過猛，泥漿變化等對立壓變化的干擾。 鉆壓的求取過程中，只要求了地層性質(zhì)一致，未對地層走向、夾層等因素考慮，因此必然存在誤差，需做進(jìn)一步研究。
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