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SY／T 5619-2018 定向井下部钻具组合设计方法简介：

SY/T 5619-2018 是由中国石油天然气行业标准制定的，其全称为《定向井下部钻具组合设计方法》。这一标准主要针对定向井的下部钻具组合设计提出了一套详细的方法和指南。

定向井是一种特殊的井下钻井技术，其目的是在不改变井眼方向的情况下，实现对地下特定目标区域的钻探。定向井的下部钻具组合设计是关键环节，它包括选择合适的钻头、稳定器、定向器、喷嘴、马达等工具，以保证钻井过程的顺利进行，同时满足定向钻井的特殊要求，如控斜、定向、增斜等。

该标准详细规定了以下内容： 1. 钻具组合的选择原则：根据井眼设计、地层特性、钻井工艺等因素来确定。 2. 钻头和稳定器的设计：如何根据地层硬度、钻井速度等因素选择合适的钻头，并设计出能有效保持井眼稳定的稳定器。 3. 定向器和喷嘴的设计：如何精确控制井眼的定向，以及如何优化钻井液的喷射以提高钻速。 4. 马达的选择和安装：如何选择适合的马达以驱动钻具，并确保其在复杂井眼中的稳定工作。

总的来说，SY/T 5619-2018 是为了提供一套科学、合理、有效的定向井下部钻具组合设计方法，以确保定向井的钻探质量和效率，降低钻井风险。

SY／T 5619-2018 定向井下部钻具组合设计方法部分内容预览：

3.1.1钻链的规格应符合SY/T5144的规定，选择和使用应符合SY/T6268的规定 3.1.2在定向钻井段宜选用螺旋钻链，并满足钻头加压要求。在深井、超深井井斜大于30°或井眼曲 率大于6°/30m时宜采用加重钻杆代替钻链。 3.1.3钻链的长度和加重钻杆的长度宜满足钻头加压的要求。

3.2.1采用测量仪器时应采用无磁钻具，在大斜度段或水平段宜用无磁承压钻杆代替无磁钻链。 3.2.2无磁钻具的安放位置应满足测量仪器的测量要求，保持测量仪器与钻头距离最短。 3.2.3根据井位所在的区域，宜采用国际地磁参考场计算确定该区域的地磁场水平磁场强度 3.2.4无磁钻具长度宜根据地磁场水平磁场强度计算确定。 3.2.5没有井底动力钻具时，测量仪器在无磁钻具中的安放位置距无磁钻具下端为三分之一无磁钻具 度；有井底动力钻具时，测量仪器在无磁钻具中的安放位置距无磁钻具下端为二分之一无磁钻具长度，

4旋转钻进钻具组合设计

GB／T 38111-2019标准下载4.1.1稳定器的外形结构应符合SY/T5051的规定

急定器的外形结构应符合SY/T5051的规定

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2在软地层中，宜选用扶正条较少的长型螺旋稳定器；在硬地层中，宜选用扶正条较多的短型 急定器。 3在阻卡严重的井段，宜采用可变径稳定器。

4.2增斜钻具组合的设计

钻进增斜钻具组合有三种常用形式，如图1所示

图1旋转钻进增斜钻具组合基本形式

4.2.2稳定器安放位置见表1，其计算方法宜采用纵横弯曲连续梁法，计算公式参见附录A。

表1旋转钻进增斜组钻具组合稳定器安放位置

4.3稳斜钻具组合的设计

4.3.1旋转钻进稳斜钻具组合有两种常用形式，如图2所示。 4.3.2稳定器安放位置见表2，其计算方法宜采用纵横弯曲连续梁法，计算公式参见附录A

SY/T5619—20183a）形式一b）形式二说明：钻头；2稳定器；短钻链；4无磁钻具；无磁钻具或钻链。图2旋转钻进稳斜钻具组合基本形式表2旋转钻进稳斜组钻具组合稳定器安放位置单位为米稳定器安放位置稳斜钻具组合基本形式L2图2 a)1.0~1.83.0 ~ 6.09.0 ~ 18.0图2 b)1.0 ~ 1.84.5 ~ 9.09.0 ~ 10.0注：井眼直径减小，宜减少L2和L3的长度。4.4降斜钻具组合的设计4.4.1旋转钻进降斜钻具组合有两种常用形式，如图3所示。4.4.2稳定器安放位置见表3，其计算方法宜采用纵横弯曲连续梁法，计算公式参见附录A。表33旋转钻进降斜组钻具组合稳定器安放位置单位为米稳定器安放位置降斜钻具组合基本形式LL图3 a)9.0 ~ 27.0图3 b)9.0 ~ 27.09.0 ~ 10.0注：井眼直径减小，宜减少L的长度。3

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4.5调整钻具组合的造斜能力

调整钻具组合的造斜能力，可选用下列方法： 用稳定器安放位置调整图1、图2、图3中L,和L的长度； 调整稳定器外径； 调整钻压。

5滑动导向钻井钻具组合设计

5.1滑动导向钻井钻具组合

5.2.1螺杆钻具的规格应符合SY/T5383的规定。

5.2.1螺杆钻具的规格应符合SY/T5383的规定。 5.2.2钻头直径与相应的螺杆钻具最大外径根据表4选择

图3旋转钻进降斜钻具组合基本形式

螺杆钻具组合钻头直径与相应螺杆钻具最大外

5.3弯壳体螺杆钻具弯角的选用

5.4.1弯接头角度根据造斜率的需要选择，最大不宜超过3° 5.4.2弯接头外径宜与相应无磁钻具或螺杆钻具外径相匹配。

5.5LWD、近钻头测量系统选用

5.5.1LWD、近钻头测量系统的外径应与井眼尺寸相匹配。

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6旋转导向钻井钻具组合设计

图4滑动导向钻井钻具组合形式

旋转导向钻并钻具的组合有三种常用形式，如图5所示， 旋转导向钻具造斜能力宜结合设计和本地区钻井实践的造斜率选用。 旋转导向钻井钻具组合宜参照不同类型旋转导向系统的工作原理、操作方式和配置要求

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7.1在大斜度定向井、水平井钻井时可采用倒装钻具组合，加重钻杆或钻宜安放在直井段或井斜 角较小井段。 7.2加重钻杆或钻链的下入深度及长度宜按井眼轨道设计及钻井参数的需要确定。 7.3钻具组合应进行临界钻压计算和校核，避免发生屈曲。

注：无磁钻具包括无磁钻链、无磁承压钻杆

8钻具内防喷工具的使用、安装

钻具内防喷工具的使用应符合GB/T31033的规定，且满足保护测量仪器的需要。 钻具内防喷工具的具体安装位置宜结合内防喷工具类型、本地区的钻井实践和施工技术要求确

9.1在定向井钻具组合中宜加装随钻震击器。 9.2随钻震击器的安装位置宜结合本地区的钻井实践确定，操作方式参照产品使用说明书。

采用纵横弯曲连续梁法分析下部钻具组合时，采用了如下假设： a）刚性井壁； b）不考虑钻柱旋转的影响

A.2纵横弯曲连续梁法计算公式

A.2.1三弯矩短方程

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设共有n个稳定器，那么第ii=l，2，"，n）个稳定器处的三弯矩方程见公式（A.1）至公式（A.6）

式中： 轴向载荷对梁端部转角的放大因子； M 第i个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛顿米（N·m）； L 第i段钻柱的长度，单位为米（m）； 第i段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（m*）； 轴向载荷对梁端部转角的放大因子：

式中： 一轴向载荷对梁端部转角的放大因子； M, 第i个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛顿米（N·m）； L 第i段钻柱的长度，单位为米（m）； 1 第i段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（m*）； 轴向载荷对梁端部转角的放大因子：

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A.2.2切点处的辅助方程

切点处的辅助方程见公式（A.7。

式中： M,一 第n个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛顿米（N·m）； 第n+1段钻柱的长度，单位为米（m）； 钻柱的弹性模量，单位为牛顿每平方米（N/m²）； I+ 第n+1段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（m*）； α+I 第n+1段钻柱轴向载荷对梁端部转角的放大因子； qn+I 第n+1段钻柱的轴向载荷，单位为牛顿每米（N/m）； Yn+I 第n+1段钻柱轴向载荷对梁端部转角的放大因子； Arn 第n个稳定器与井壁间的半径差值，单位为米（m）； Arm 切点处钻柱与井壁间的半径差值，单位为米（m）。

A.2.3第i个稳定器处的井壁反力方程

稳定器处的井壁反力R，的计算见公式（A.8）至

A.2.4钻头处的侧向力方程

钻头处的侧向力P。的计算见公式（A.11）：

侧向力P。的计算见公式

式中： 钻头处的侧向力，单位为牛顿（N）； Ro 钻头处的井壁反力，单位为牛顿（N）； 第1段钻柱的轴向载荷，单位为牛顿每米（N/m）； L一第1段钻柱的长度，单位为米（m）； M,一一第1个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛顿米（N·m） S。一作用在钻头处的钻压，单位为牛顿（N）；

A.2.5第i段钻柱的中点挠度方程

JIS A1129-3-2001 灰浆和混凝土长度变化的试验方法 第3部分 千分表法段钻柱的重点挠度Y的计算见公式（A.12）至

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式中： 第i段钻柱的中点挠度，单位为米（m）； Y'——第i段钻柱上端点内弯矩在中点处产生的挠度，单位为米（m）； 第i段钻柱下端点内弯矩在中点处产生的挠度，单位为米（m）； Y"——第i段钻柱上的均布载荷在中点处产生的挠度，单位为米（m）； Y"第i段钻柱上、下端点处稳定器外径不同在中点处产生的挠度，单位为米（m）； M一第i个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛顿米（N·m）； 第i段钻柱的长度，单位为米（m）； E 钻柱的弹性模量，单位为牛顿每平方米（N/m²）； 第i段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（m）； 纵横弯曲梁柱的稳定系数； q 第i段钻柱的轴向载荷，单位为牛顿每米（N/m）； △ 第i个稳定器与井壁间的半径差值，单位为米（m）

A.2.6钻头转角方程

钻头转角6的计算见公式（A.17）：

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式中： 。 钻头转角，单位为弧度（rad）； M, 第1个稳定器处的钻柱内弯矩，单位为牛顿米（N·m）； L 第1段钻柱的长度，单位为米（m）； E 钻柱的弹性模量CJJ∕T 220-2014 城镇供热系统标志标准，单位为牛顿每平方米（N/m²）； 1. 第1段钻柱的惯性矩，单位为四次方米（m*）； α 轴向载荷对梁端部转角的放大因子； qi 第1段钻柱的轴向载荷，单位为牛顿每米（N/m）； 轴向载荷对梁端部转角的放大因子； Ar 第1个稳定器与井壁间的半径差值，单位为米（m）