定向钻进技术在地热井施工中的应用

2024-09-09 14:15:12 来源：互联网分类：五金知识

定向地热井施工钻井技术最早应用于地热井施工工程，多年来随着技术的不断进步，在许多行业得到了推广和应用。近年来，随着随钻测斜仪的普及，单点定向在地热井施工中已经很少使用，但由于其经济性和实用性，单点定向在煤层气和地热钻井中仍被广泛使用。本工程将采用单点测斜仪定向，与常规钻井相比，需要配备弯螺杆钻具、单点测斜仪、定向接头、无磁钻铤等工具和设备。

螺杆钻具的组成和造斜原理主要由旁通阀总成、液压马达总成、万向轴总成和传动轴总成四部分组成，是一种将液压动能转化为机械能的孔底动力钻具。钻井液通过旁通阀流入电机总成，推动电机转子转动，产生的动力通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而驱动钻头进尺。与常规螺杆不同，为了实现定向钻进，单弯螺杆钻具的万向轴壳具有一定的曲率，一般为0 ~ 3。如果要用弯螺造斜，只需锁紧转盘，固定螺丝定子，使弯壳向井壁一侧倾斜，从而带动转子带动钻头向井壁另一侧推进即可。

弯曲螺钉可以实现造斜操作，但为了准确控制造斜方向，需要用测斜仪配合定向接头进行定向。定向接头与螺杆连接，单点测斜仪从钻杆放入井内。当到达定向接头位置时，将测斜仪定向杆的键槽插入定向接头的定位键中，读取钻孔的顶角、方位角、工具面角等数据。刀面旋转角度(转盘)=定向角-反向扭转角-刀面角，其中刀面角为螺旋刀面相对于高边方向的夹角；定向角，即定向工具面角，是螺杆启动后工具面与高边方向的夹角，根据现场定向偏差或扭转定向的要求计算定向角；螺杆钻具加压后，井底反向扭矩迫使钻具偏斜，钻具启动后与启动前的工具面夹角为反向扭矩角，总是使工具面逆时针旋转。

定向地热井施工钻井技术在地热井施工工程中的应用非常成功，解决了现场实际问题，验证了单点定向地热井施工钻井技术的经济性和实用性优势，同时也使国内钻井队掌握了定向地热井施工钻井技术，提高了队伍的钻井施工能力。但是单点定位技术的缺点也很明显。一是施工效率低，需要连续进行单点测斜。井越深，测量时间越长，仍然存在测量失败的风险。有时一个点需要多次测量，单点定向的辅助时间比较长；二是反扭角难以准确把握，特别是随着井深的增加，反扭角变化越不规律，就越需要及时修正反扭角。然而单点测斜仪之间存在间隙，反向扭转角的校正被延迟，这造成工具表层放置角的偏差，并影响定向效率。