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《高陡構(gòu)造直井防斜打快調(diào)研》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、高陡構(gòu)造直井防斜、打快調(diào)研防斜和控制井斜技術(shù)的理論研究很早就為鉆井學(xué)術(shù)界所重視，并列為重要的研究內(nèi)容。早在50年代，以美國學(xué)者Lubinski和Woods等人為代表[1]首先研究了光鉆鋌在鉆壓作用下的彎曲問題，探索了彎曲規(guī)律，導(dǎo)出了有關(guān)計(jì)算模式，在防斜問題的理論研究方面作了開創(chuàng)性的工作。在此理論的基礎(chǔ)上提出了在鉆鋌適當(dāng)部位加一個(gè)穩(wěn)定器來防斜（即鐘擺鉆具），并編制了一整套實(shí)用圖表來計(jì)算穩(wěn)定器的安置位置，為以后鐘擺鉆具防斜技術(shù)提供了理論依據(jù)。60年代是以Hoch[14]為代表，根據(jù)鉆柱在井內(nèi)受到鉆壓的縱向作用，彎曲后因井
2、壁的限制而受到井壁的反作用力，實(shí)際上是下部鉆柱看成是縱橫聯(lián)合載荷的梁，以此為依據(jù)提出了雙穩(wěn)定器防斜鉆具的理論，這是以后滿眼鉆具發(fā)展的基礎(chǔ)之一，在Hoch理論指導(dǎo)下，60年代廣泛使用了滿眼鉆具，以后又出現(xiàn)了在鉆頭上又加了一個(gè)近鉆頭穩(wěn)定器，即至少有三個(gè)穩(wěn)定器的鉆具組合。在“滿眼”思想指導(dǎo)下，又出現(xiàn)了“方鉆鋌”、“螺旋鉆鋌”防斜，可以說滿眼鉆具的出現(xiàn)，使鉆井的防斜問題取得了很大的進(jìn)展。1973年美國學(xué)者Walker[18]提出了用小勢能法求解下部鉆具的受力和變形，Amoco公司Millheim，和Warren[19]首先用
3、有限元法求解鉆柱下部結(jié)構(gòu)的受力和變形，Shell公司的Fischer和Brad1y使用差分法求解下部鉆柱的受力和變形。以上三家研究的共同特點(diǎn)是，所提供的模式都能解出鉆頭上所受的側(cè)向力和鉆柱與井壁的切點(diǎn)上所受的力，計(jì)算程序都相當(dāng)復(fù)雜，需要大型計(jì)算機(jī)，另外，由于力學(xué)模型過于簡化，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際都存有一定差距。Lubinski在1983年曾來華講學(xué)，系統(tǒng)介紹了70年代以來的研究成果，修正了過去研究中的不妥之處，并在過去研究的基礎(chǔ)上，仍然用解微分方程的方法進(jìn)一步求解多穩(wěn)定器鉆具組合的受力和變形，編制了計(jì)算機(jī)程序。70年代以來
4、，研究中的一個(gè)重要特點(diǎn)是把地層造斜的因素考慮進(jìn)去，并用某個(gè)數(shù)學(xué)模式來表示。Lubinski首先提出了“地層各向異性指數(shù)”的概念，石油工業(yè)出版社80年出版的《美國鉆井手冊》[20]中把地層的造斜能力分為21個(gè)等級（A、B、…T、U），并列表給出了不同地層傾角、不同井斜角、不同鉆具組合和不同地層等級下應(yīng)該使用的鉆壓值。我國60年代以前基本是引用外國的理論和方法。進(jìn)入70年代逐步開展了對防斜理論的研究，首先是[24]西南石油學(xué)院唐俊才等人，深入研究了Hoch的防斜理論，指出了公式推導(dǎo)中的錯(cuò)誤，并提出了修正公式。[22]70
5、年代未，白家祉教授提出用縱橫彎曲連續(xù)梁理論解下部鉆柱的受力和變形，并提出一種柔性鐘擺鉆具，這在防斜技術(shù)上開辟了一條新路子。白教授在最近幾年又分別用有限元法，最小勢能法求解下部鉆柱的受力和變形，并將求解結(jié)果與用縱橫彎曲連續(xù)理論進(jìn)行對比，得出了三個(gè)方法的結(jié)果基本上一致的結(jié)論。四[17、23]川鉆采工藝研究所楊勛堯在最近幾年，對鐘擺鉆具、滿眼鉆具都進(jìn)行了研究，得出了簡化的公式和圖表，并在川東現(xiàn)場上指導(dǎo)鉆井實(shí)踐，取得了較好的防斜效果。另外，白、楊二人對地層造斜力也進(jìn)行了一定的研究。1.井斜的原因影響井斜的原因是多方面的，如地
6、質(zhì)條件，鉆具結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)技術(shù)措施，操作技術(shù)，以及設(shè)備安裝質(zhì)量等。歸納起總結(jié)，造成井斜的主要原因如下：1)從客觀上來說是地質(zhì)條件，由于所鉆地層的傾斜和非均質(zhì)性使鉆頭受力不平衡而造成井斜；2)從技術(shù)上來說是底部鉆具彎曲，下部鉆具的工作狀態(tài)對井斜的影響很大，當(dāng)下部鉆具受壓發(fā)生彎曲就會(huì)使鉆頭偏斜導(dǎo)致井斜；3)從主觀上來說就是操作是否合理。即使有性能良好的防斜鉆具，也會(huì)因操作不當(dāng)而造成井斜。1.1.地質(zhì)條件地質(zhì)條件是產(chǎn)生井斜的重要原因。一般影響井斜的地質(zhì)因素有：地層傾角；層狀結(jié)構(gòu)；各向異性；巖性軟、硬交替以及斷層等。但其中起主要
7、作用的是地層傾角，其他諸因素對井斜的作用都與地層傾角緊密相連。(一)地層傾角對井斜的影響在有些地區(qū)觀察到以下現(xiàn)象：當(dāng)?shù)貙觾A角小于45°時(shí)，井眼一般沿上傾方向偏斜；當(dāng)?shù)貙觾A角大于60°時(shí)，井眼將順著地層面下滑發(fā)生偏斜；而在45°至60°之間是不穩(wěn)定區(qū)，即有時(shí)向上傾斜有時(shí)向下傾斜，這個(gè)不穩(wěn)定區(qū)的范圍是隨各地區(qū)地層條件而不同。高陡構(gòu)造是地下最復(fù)雜的構(gòu)造類型之一。它是由于受到強(qiáng)烈擠壓作用而形成各種復(fù)雜的揉皺形態(tài)，受古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響（主要是擠壓和壓扭應(yīng)力作用），構(gòu)造褶皺強(qiáng)烈，構(gòu)造兩翼極不對稱，一翼平緩，一翼陡峭。在此構(gòu)造背景下，
8、其陡帶通常具有非常復(fù)雜的構(gòu)造形態(tài)，主要特征有：地層傾角大（一般40°～90°），地層厚度異常，層位交錯(cuò)復(fù)雜多變，地層常常直立或倒轉(zhuǎn)，并伴生有扭曲和多級斷層。(二)層狀地層對井斜的影響有些地區(qū)井斜問題多發(fā)生在如頁巖、砂巖等層狀地層中，而較少發(fā)生在如石灰?guī)r等均質(zhì)地層中。例如，渤海灣地區(qū)沙河街厚頁巖及五七油田荊河鎮(zhèn)中下部及潛一段等都是成層性很強(qiáng)的薄層
