(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111303545.6 (22)申请日 2021.11.05 (71)申请人 中国石油天然气集团有限公司 地址 100007 北京市东城区东 直门北大街9 号 申请人 中国石油集团川庆钻探 工程有限公 司 (72)发明人 连太炜　刘伟　陈东　许期聪　 郑海波　冯思恒　张萍　寇明　 杨瑞帆　高林　 (74)专利代理 机构 成都中玺知识产权代理有限 公司 5123 3 代理人 邢伟 (51)Int.Cl. E21B 7/04(2006.01)E21B 7/10(2006.01) E21B 44/04(2006.01) E21B 47/00(2012.01) G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 地面扭矩摇摆范围的确定方法和钻柱扭摆 滑动钻井方法 (57)摘要 本发明提供了一种地面扭矩摇摆范围的确 定方法和钻柱扭摆滑动钻井方法， 所述确定方法 包括： 正向转动时持续加大顺时针扭矩， 直到顺 时针扭矩向下传递的零点位置A位于螺杆钻具反 扭矩的作用区， 且井底的螺杆钻具开始启动时， 停止施加顺时针扭矩， 获得地 面顺时针最大扭矩 反向转动时确定顺时针扭矩消失后， 螺杆钻具反扭矩在惯性作用下向上传递的零点 位置B， 获得地面逆时针最大扭矩 将地 面逆时针最大扭矩与地面顺时针最大扭矩构成 的区间 确定为地面扭矩摇 摆范围。 本发 明能够充分发挥 地面扭摆力的减阻 作用， 避免滑动钻进时静摩擦区托压严重问题， 提高钻柱扭摆滑动钻井效率和钻井 速度。 权利要求书2页 说明书13页 附图3页 CN 114016915 A 2022.02.08 CN 114016915 A 1.一种地 面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特 征在于， 所述确定方法包括： 顶驱带动钻柱正向转动， 持续加大顺时针扭矩， 直到顺 时针扭矩向下传递的零点位置A 位于螺杆钻具反扭矩的作用区， 且井底的螺杆钻具开始启动时， 停止施加顺时针扭矩， 获得 地面顺时针最大 扭矩 顶驱带动钻柱反向转动， 确定顺时针扭矩消失后， 螺杆钻具反扭矩在惯性作用下向上 传递的零 点位置B， 获得地 面逆时针最大 扭矩 将地面逆时针最大扭矩与地面顺时针最大扭矩构成的区间 确定为地 面扭矩摇摆范围。 2.根据权利要求1所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 根据现场实时改 变顶驱顺时针扭矩和逆时针扭矩的大小来确定地面扭矩摇摆范围， 所述确定方法具体包 括： 步骤S1、 通过顶驱顺时针旋转钻具， 并持续加大顺时针扭矩， 直到顺时针扭矩大于常规 计算模型推荐的顺时针扭矩， 且工具面开始变化时， 停止施加顺时针扭矩， 并将对应的顺时 针扭矩确定为 地面顺时针最大 扭矩 步骤S2、 通过顶驱逆时针旋转钻具， 并持续加大逆时针扭矩， 直到工具面开始发生变化 时， 停止施加逆时针扭矩， 并将对应的逆时针扭矩确定为 地面逆时针最大 扭矩 步骤S3、 将 地面逆时针最大扭矩与地面顺时针最大扭矩构成的区间 确定为地面扭矩摇摆范围。 3.根据权利要求2所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 在步骤S1中， 所 述持续加大顺时针扭矩的具体方式为： 先将顺时针扭矩设置为常规计算模 型推荐的顺时针 扭矩， 再采用每次叠加100～150N.m 的方式逐渐加大顺时针扭矩； 其中， 所述常规计算模型 推荐的顺时针扭矩采用常规摩阻扭矩计算模型计算获得。 4.根据权利要求1所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 根据管柱力学计 算结果来确定地 面扭矩摇摆范围， 所述确定方法具体包括： 步骤S1′、 确定顶驱正向旋转时工具面 不受影响的安全位置S； 步骤S2′、 计算螺杆反扭矩向上传递的零 点位置B； 步骤S3′、 结合所述零点位置B， 采用管柱力学计算转动螺杆反扭矩向上传递至零点位 置B以上管柱时所需要的地面逆时针扭矩T逆， 并将地面逆时针扭矩T逆确定为地面逆时针最 大扭矩 步骤S4′、 在保证顺时针扭矩向下传递的零点位置A小于或等于所述安全位置S的前提 下， 采用管柱力学计算顺时针扭矩向下传递至零点位置A时所需要的地面顺时针扭矩T顺， 并 将地面顺时针扭矩T顺确定为地面顺时针最大 扭矩 步骤S5 ′、 将地面逆时针最大扭矩与地面顺时针最大扭矩构成的区间 确定为地面扭矩摇摆范围。 5.根据权利要求4所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 在步骤S1 ′中， 通 过分析钻具组合， 将工具面理论 不受影响的安全位置S确定为螺杆顶端。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114016915 A 26.根据权利要求5所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 将螺杆顶端沿钻 柱向上距离 0.1mm～30m的位置确定为工具面 不受影响的安全位置S。 7.根据权利要求4所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 在步骤S2 ′中， 采 用压力传感器测量螺杆工作压 差， 根据实测的螺杆工作压 差计算螺杆反扭矩T螺。 8.根据权利要求4所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 步骤S4 ′的具体 方式为： 假设顺时针扭矩的初始值 等于螺杆反扭矩T螺； 将地面顺时针扭矩T顺、 螺杆反扭矩T螺和摩擦扭矩Tf之和确定为钻柱所受的合扭矩T合， 获 得合扭矩分布曲线； 根据合扭矩分布曲线， 对比合扭矩为零的位置T0与所述安全位置S的大小， 若合扭矩为 零的位置T0小于所述安全位置S， 则令T顺＝T顺+△T顺， 获得更新后的合扭矩 分布曲线， 直到合 扭矩为零的位置T0等于所述安全位置S， 将对应 的地面顺时针扭矩T顺确定为地面顺时针最 大扭矩 所述合扭矩为 零的位置T0就是顺时针扭矩向下传递的零 点位置A。 9.根据权利要求8所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 所述 △T顺的取值 范围为10 0～150N.m。 10.根据权利要求1所述的地面扭矩摇摆范围的确定方法， 其特征在于， 所述地面逆时 针最大扭矩的数值小于所述 地面顺时针最大 扭矩的数值。 11.一种钻柱扭摆滑动钻井方法， 其特征在于， 在滑动钻井过程中， 利用顶驱旋转控制 系统， 按照地面扭矩摇摆范围对钻柱交替施加 正扭力和反扭力， 使得井下 的一部分钻柱的 运动状态表现为顺时针、 逆时针扭摆转动的周向旋转， 其中， 所述地面扭矩摇摆 范围采用如 权利要求1至10中任意 一项所述的地 面扭矩摇摆范围的确定方法获得。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114016915 A 3