定向鉆進技術在地熱井施工中的應用
發布時間:
2022-12-27
【概要描述】
定向地熱井施工鉆井技術最早應用于地熱井施工工程,多年來隨著技術的不斷進步,在許多行業得到了推廣和應用。近年來,隨著隨鉆測斜儀的普及,單點定向在地熱井施工中已經很少使用,但由于其經濟性和實用性,單點定向在煤層氣和地熱鉆井中仍被廣泛使用。
定向地熱井施工鉆井技術最早應用于地熱井施工工程,多年來隨著技術的不斷進步,在許多行業得到了推廣和應用。近年來,隨著隨鉆測斜儀的普及,單點定向在地熱井施工中已經很少使用,但由于其經濟性和實用性,單點定向在煤層氣和地熱鉆井中仍被廣泛使用。本工程將采用單點測斜儀定向,與常規鉆井相比,需要配備彎螺桿鉆具、單點測斜儀、定向接頭、無磁鉆鋌等工具和設備。
螺桿鉆具的組成和造斜原理主要由旁通閥總成、液壓馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成四部分組成,是一種將液壓動能轉化為機械能的孔底動力鉆具。鉆井液通過旁通閥流入電機總成,推動電機轉子轉動,產生的動力通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭,從而驅動鉆頭進尺。與常規螺桿不同,為了實現定向鉆進,單彎螺桿鉆具的萬向軸殼具有一定的曲率,一般為0 ~ 3。如果要用彎螺造斜,只需鎖緊轉盤,固定螺絲定子,使彎殼向井壁一側傾斜,從而帶動轉子帶動鉆頭向井壁另一側推進即可。
彎曲螺釘可以實現造斜操作,但為了準確控制造斜方向,需要用測斜儀配合定向接頭進行定向。定向接頭與螺桿連接,單點測斜儀從鉆桿放入井內。當到達定向接頭位置時,將測斜儀定向桿的鍵槽插入定向接頭的定位鍵中,讀取鉆孔的頂角、方位角、工具面角等數據。刀面旋轉角度(轉盤)=定向角-反向扭轉角-刀面角,其中刀面角為螺旋刀面相對于高邊方向的夾角;定向角,即定向工具面角,是螺桿啟動后工具面與高邊方向的夾角,根據現場定向偏差或扭轉定向的要求計算定向角;螺桿鉆具加壓后,井底反向扭矩迫使鉆具偏斜,鉆具啟動后與啟動前的工具面夾角為反向扭矩角,總是使工具面逆時針旋轉。
定向地熱井施工鉆井技術在地熱井施工工程中的應用非常成功,解決了現場實際問題,驗證了單點定向地熱井施工鉆井技術的經濟性和實用性優勢,同時也使國內鉆井隊掌握了定向地熱井施工鉆井技術,提高了隊伍的鉆井施工能力。但是單點定位技術的缺點也很明顯。一是施工效率低,需要連續進行單點測斜。井越深,測量時間越長,仍然存在測量失敗的風險。有時一個點需要多次測量,單點定向的輔助時間比較長;二是反扭角難以準確把握,特別是隨著井深的增加,反扭角變化越不規律,就越需要及時修正反扭角。然而單點測斜儀之間存在間隙,反向扭轉角的校正被延遲,這導致工具表面放置角的誤差,并影響定向效率。