D——活塞外径,mm; d——活塞内径,mm。 利用以上公式,以设计钻压为依据,计算出喷嘴面积、排量和当量钻压关系,并由此确定合适的喷嘴组合,通过验算,可以得到图4所示的关系曲线。 
图4 当量钻压Fd排量Q和喷嘴面积A0关系曲线 通过图4可以看出,在给定设计钻压、排量的条件下,可以依照图4中的曲线来优选匹配喷嘴组合。 例如:某一口井三开井段设计钻压为F,钻井液密度为ρ,排量Q,可由Fd=F/ρ得出当量钻压Fd;在曲线图上找出Fd,对应排量曲线,可查出喷嘴面积A0,然后由喷嘴面积核算出喷嘴尺寸及喷嘴个数。 3.推荐钻具组合 液力推进器适用于井眼直径为215.9mm~244.5mm井的钻进作业,其钻具组合依井型及钻井方式的不同而异。表1是推荐的钻具组合。 表1 推荐的钻具组合 | 钻井方式 | 井 型 | 推 荐 钻 具 组 合 | | 转盘钻井 | 直井 | 钻头+推进器+防斜钻具+上部钻具 | | 定向井 | 钻头+推进器+稳斜钻具组合+上部钻具 | 大斜度井 及水平井 | 同定向井 | 井下动力 钻具钻井 | 直井 | 钻头+马达+推进器+上部钻具 | | 定向井 | 钻头+马达+推进器+稳斜钻具组合+上部钻具 | 大斜度 及水平井 | 同定向井 |
现 场 应 用 1.实例分析 1995~1998年井下液力推进器在大港油田等地区进行了20余口井的施工,从统计结果来看,使用这种装置可提高机械钻速,延长钻头寿命。 下面对4口井进行实例分析。 张巨河区块的张36-60井为生产井,最大井斜角为30°,使用液力推进器的井段为3300~3500m,地层岩性为含油砂岩,机械钻速达到了3m/h,而该区块同地层同井段未用推进器的井的机械钻速只有1m/h。 板桥区块板834-5井,井斜角为30.5°,使用液力推进器的井段为2946~3270m,该井段是稳斜段,地层岩性是砂岩,装置在井内工作达82.2h,用1只J22钻头,取出新度85%,机械钻速为6.43m/h,装置取出后检查完好无损,密封件也完好。这一区块未使用液力推进器的井在同井段同地层的机械钻速为4.58m/h,且使用了2只J22钻头。 塘沽区块的塘41井是直井,使用推进器的井段为3400~3800m,纯钻时间为99h,用了2只H517钻头,钻头取出新度40%,机械钻速4.04m/h。在该区块未使用推进器的可比邻井,纯钻时间104h,机械钻速3.85m/h,用了3只J22钻头。 段六拨区块的段38-45井,井斜角27.5°,使用液力推进器的井段为2820~3582m。地层岩性主要是含砾砂岩,用一只PDC钻头,使用时间达140.57h。机械钻速达5.42m/h,比同一区块未用推进器可比邻井在钻头和钻井液性能相同的条件下,钻头寿命延长20%。 通过以上分析,一方面证明井下液力推进器适用于直井、定向井,另一方面证明它的使用不仅使机械钻速有了较大的提高,而且减小了轴向振动,减轻了钻头和钻杆的振动,延长了钻头的使用寿命。更重要的是使用推进器后,减少了起下钻次数,减轻了操作人员的劳动强度。 2.局限性 大斜度定向井应用液力推进器表明,这种装置可以提高机械钻速,保护钻头和钻具,其相关的井底钻具组合和参数配置可在一定范围内进行调整,但这种调整受到液力推进器本身提供钻压能力的限制,因此限制了喷嘴的自由匹配与设计钻压的要求。在某种程度上,需要通过调整液力推进器自身的结构来适应最优钻井要求。 液力推进器的主体活塞密封问题已得到解决,完全适用于钻井现场工况,但要求含砂量控制在0.5%以内,这一结论通过JY—Ⅰ型的现场应用得到证实。安装有自动切换的高低压转换密封,受到高含砂量的影响,密封可靠性降低,要求降低局部井段的含砂量,并采用价格昂贵的金属密封。 对于钻井工程现场而言,逐渐增多的钻井井型及小曲率造斜井的施工,要求液力推进器的长度及外径具有更多的系列规格,而长度和外径参数是制约产生压载的主要因素,因而要求在液力推进器的系列规格上做进一步的开发。 |