空气钻井时用牙轮钻头钻直井易斜已为人们所共识,本研究主要研究易斜的机理及防治方法。首先对空气钻井直井井斜问题进行了调研,随后建立了空气钻井钻具组合的通用动力学模型和光钻铤钻具组合的专用模型,探讨了计算方法,研制了BHA动力学特性计算分析软件系统,计算了光钻铤钻具组合在空气和泥浆钻井时的动力学特性,比较了两种情况时钻头上侧向力的特征,发现空气钻井时钻头上的降斜力远远小于泥浆钻井。在此基础上,研究了地层出水对空气钻井井斜的影响,指出地层出水会使岩屑粘在钻铤下壁和井眼低边,形成垫层,从而使钻头上出现很大的增斜力,使井斜角快速增加。初步分析了空气钻井破岩原理及对井斜影响。用Lagrangian法导出了带预弯曲的下部钻具组合的非线性转子动力学方程,研究了对应的求解方法;分析了带预弯曲结构钻具组合的动力学特性,发现钻井液介质对钻头上的防斜力影响较小。虽然空气钻井时预弯曲动力学防斜打快钻具组合的防斜力有一定下降,但仍远大于钟摆钻具组合的降斜力。依据预弯曲动力学防斜打快钻具组合的特点,研制了专用工具,并制定了现场试验技术措施。
英文主题词Air Drilling; Hole Deviation; Dynamics; Pre-Bending; Mechanism