径向水平钻井研究(集团公司2005年9月钻井会议论(3)

课题研究初期，江汉机械研究所与有关石油学院开展了钻杆的对焊接技术研究，焊接采用了钨极氩弧焊（TIG）方法，单面焊接双面成型工艺，采用TIG打底、填丝，小线能量多层焊并依次减少热输入的焊接工艺。完成的管对管焊接试件，取得最佳的性能测试结果，内通径≥95%，焊接接头弯曲成0.3m半径，抗内压大于90MPa，焊缝的综合机械性能达到母材钢管的性能。焊缝反复通过转向器的次数可达6次。解决了径向水平井钻井打长距离径向井对钻杆需求问题。

3. 径向水平井钻井试验台架研制

为了验证钻杆转向、运动控制、钻杆焊接、水射流破碎岩石等各项技术的可行性，我们在项目初始阶段研制了较简易的室内试验台架。针对水射流破碎岩石技术试验，还研制了水射流简易的破碎岩石的室内台架。为了更加真实反映径向水平井钻井工具试验情况，我们研制了室外综合模拟试验台架，可以全尺寸模拟径向水平钻井系统地面和井下各个部件连续协同的工作情况，可实时采集各项实验数据，满足不同系列转向器的径向水平钻井系统的地面垂直模拟试验要求。

4. Z7型试验型转向器系统研究

在初期的可行性研究过程中，为了回答钻杆在给定压力下，能否在塑变过程中顺利通过所要求的曲率半径滑道，实现钻杆由垂直方向向水平方向转向的技术，我们按照7"套管所能提供的井眼空间尺寸研制了Z7型试验型转向器。单项试验研究证明：钻杆在一定压力作用下可以通过转向器实现90°的钻杆转向，所需动力可在系统中得到满足。

第三部分 关键技术研究

1． Z5型转向器系统研究

转向器是径向水平钻井系统关键部件，其作用是：在系统液动力驱动下使钢质钻杆由垂直方向向水平方向转向，转向曲率半径仅为0.3m；使钻杆通过它作连续弯曲和伸出运动。

针对我国大部分油田油层是由5 1／2"套管固井的，江汉机械研究所研制了适合于5 1／2"套管尺寸的Z5型转向器，这种转向器具有以下几个特点。

（1） 采用双向弯曲挂钩形的转筒组合结构，适合于大直径圆周扩孔工艺技术，它所需扩孔

直径同国外第一代转向器相比减少了一半，扩孔施工成本大大降低了。

（2） 在竖起机构上，有机械竖起机构和液压竖起机构，二者在结构上各有优点，在整体结

构上，可实现在井下多次定向，多次喷射钻进。

（3） 可以重复使用。

1994年4月，在中石油集团公司组织的中原油田地面综合模拟试验中，我们研制的Z5型转向器系统国内首次实现钻进。试验表明：各项参数基本达到要求。所钻水泥试件抗压强度一般为20MPa。成孔直径Φ70-110mm。后在本所综合试验台架上多次完成5m的水泥试件的喷射。1996年至1999年多次在辽河油田、吉林油田、南阳油田下井试验，取得了丰富的经验和较好的试验结果。

2． YDZ5型转向器系统研究

为了在低渗透、裂缝比较发育、裂缝方向有一定规律，而且油层埋藏深度较浅、单井产量较低的吉林油田进一步展开径向水平井钻井技术应用攻关和试验，集团公司科技发展局组织项目组对套