钻井稳定器：定义、类型和选择指南

您是否知道，如果钻柱缺乏适当的稳定性，即使是最先进的钻头也可能会出现故障？钻井稳定器是钻井行业的无名英雄，在幕后运行，以确保作业更顺畅、减少工具磨损并提高钻孔质量。如果没有它们，钻井就会变得低效、昂贵且容易失败。

在复杂的钻井环境中，例如深水井、页岩井或大斜度井，井眼稳定性和工具对准是不容忽视的。这就是钻井稳定器发挥作用的地方，它在维持方向控制和延长设备寿命方面发挥着至关重要的作用。

在这篇文章中，您将了解什么是钻井稳定器，发现其各种类型，了解放置如何影响性能，并探索如何为您的项目选择合适的稳定器。我们将介绍技术细节、设计注意事项、性能比较和实际应用——您在做出购买或运营决策之前需要了解的一切。

要点

• 钻井稳定器是底部钻具组合 (BHA) 中的关键部件，用于稳定钻柱并防止意外偏斜。

• 稳定器有多种类型，包括整体刀片、焊接刀片、可更换套筒、可更换刀片、非旋转式和滚轮铰刀类型。

• 稳定器的正确选择和放置会显着影响钻井效率、成本和井眼质量。

• 叶片几何形状、堆焊和超规格选项等设计特征对于确定特定地层的性能至关重要。

• 本指南对稳定剂类型、选择策略和性能指标进行了全面分析。

钻井稳定器的主要类型及其特点

整体式刀片钻井稳定器

整体式刀片钻孔稳定器由整块钢加工而成，非常坚固，适合高负载应用。

特征：

• 高耐用性和抗疲劳性

• 无焊缝或接头，降低故障风险

• 通常用于高压、高温 (HPHT) 环境

应用： 深井、磨蚀性地层、海上钻井

焊接刀片钻井稳定器

在这种类型中，叶片被焊接到实体上，实现了成本和性能之间的平衡。

特征：

• 比整体型号成本更低

• 可定制的刀片几何形状

• 在极端负载下更容易发生刀片脱落

应用： 中深度钻井、定向井

可更换套筒钻孔稳定器

这些稳定器的主体周围有一个可更换的套筒，可以在磨损后更换，从长远来看，它们非常经济。

特征：

• 减少停机时间和成本

• 非常适合软到中硬地层

• 允许使用同一身体多次重新运行

应用： 陆地钻机、以维护为重点的操作

可更换刀片钻孔稳定器

这种设计无需更换套筒，而是可以更换刀片，这在仅切割元件磨损时非常有用。

特征：

• 维护方便

• 钻井现场的周转速度更快

• 刀片由硬质合金或钨制成，增强耐磨性

应用： 远程位置、工具库存有限的操作

非旋转钻井稳定器

这些稳定器具有不随钻柱旋转的套筒，可减少扭矩和阻力，特别是在斜井或水平井中。

特征：

• 更低的扭矩和阻力

• 减少套管和工具损坏

• 通常与随钻测量 (MWD) 工具一起使用

应用： 定向和水平钻井作业

作为钻井稳定器的牙轮扩孔器

虽然主要是一种扩孔工具，但牙轮扩孔器也可以通过保持钻头居中并扩大钻孔中的狭窄点来充当稳定器。

特征：

• 结合铰孔和稳定

• 减少狗腿和钻孔螺旋

• 包括滚刀，使钻孔壁更光滑

应用： 硬地层、大位移井

钻井稳定器放置和设计注意事项

近钻头钻井稳定器

近钻头稳定器放置在钻头正上方，可确保钻头保持居中，从而减少振动并延长钻头寿命。

好处：

• 增强方向控制

• 提高孔直线度

• 减少钻头旋转和粘滑

管柱钻井稳定器

管柱内稳定器放置在钻柱的更上方，可保持井眼轨迹并减少长钻柱的屈曲。

好处：

• 保持钻压 (WOB) 分布

• 减少钻杆接头磨损

• 防止钻柱弯曲

叶片设计选项

刀片设计显着影响性能。常见选项包括：

叶片类型	应用	优点	缺点
直刀片	垂直井	设计更简单，易于制造	在斜井中效果较差
螺旋叶片	斜井或定向井	更好的钻孔接触	制造成本较高
V 形刀片	软地层	轻柔的切割动作	在坚硬地层中的使用有限

刀片宽度和角度也影响岩屑输送和孔清洁效率。

堆焊技术

堆焊涉及在刀片表面应用耐磨材料，以延长工具的使用寿命。材料包括：

• 碳化钨：用于硬地层

• 金刚石增强材料：具有极高的耐磨性

• 镍基合金：耐腐蚀

超薄设计

超规格稳定器的直径略小于孔尺寸，可减少扭矩和阻力。

使用案例：

• 大斜度井

• 容易发生肿胀的地层

• 当泥浆马达扭矩是一个问题时

钻井稳定器如何提高钻井效率和孔质量

正确选择和放置的钻井稳定器可以改善钻井过程的多个方面：

1. 最大限度地减少无意偏差

通过保持 BHA 居中，稳定器可以防止狗腿和螺旋，这可能导致工具故障并增加钻井成本。

2. 减少工具和钻头磨损

稳定器振动和钻头跳动较少，可延长的使用寿命 钻头和随钻测量工具 。

3. 加强孔清洁

螺旋形或人字形刀片可改善流体循环，有助于更有效地去除切屑。

4. 提高渗透率（ROP）

稳定的组件可实现更高的钻压，提高机械钻速，同时保持较高的钻孔质量。

统计洞察

有稳定器	无稳定器
ROP 提高 20–35%	偏差风险较高
钻头寿命延长 40%	工具故障增加
NPT（非生产时间）减少 30%	需要更多铰孔

钻井稳定器的选择标准

选择钻井稳定器 时，应考虑以下因素：

1. 阵型类型

• 硬地层：使用整体式或非旋转稳定器

• 软地层：使用可更换刀片或焊接刀片类型

2. 孔径

将稳定器的 OD（外径）与井眼尺寸相匹配。尺寸过小的工具会引起振动，而尺寸过大的工具会增加阻力。

3、钻孔方向

• 垂直井：使用直叶片稳定器

• 斜井或水平井：选择螺旋或非旋转稳定器

4. 预算和生命周期成本

尽管整体稳定器价格昂贵，但它们提供了更高的耐用性。可更换类型的每次运行成本较低。

5. 工具兼容性

确保稳定器与 BHA 设计兼容，尤其是与 MWD/LWD 工具和泥浆马达兼容。

结论

钻井稳定器不仅仅是一个被动组件，它还是性能增强器、成本降低器和钻孔质量的关键。通过选择正确的类型、刀片设计和放置策略，操作员可以显着提高钻井效率、减少非生产时间并延长钻头寿命。

随着钻井环境变得更加复杂，稳定器的作用只会变得越来越重要。随着新材料、智能传感器和自适应设计的出现，钻井稳定技术的未来充满希望并不断发展。

常见问题解答

Q1：钻井稳定器的使用寿命是多少？

高质量的稳定器可以持续 500-1,000 钻井小时，具体取决于地层类型和硬面。

问题 2：我可以在 BHA 中使用多种稳定剂吗？

是的，结合近钻头稳定器和串内稳定器可以增强方向控制并减少振动。

Q3：稳定器和铰刀有什么区别？

稳定器使 BHA 居中，而扩孔器则扩大或平滑钻孔。有些工具（例如滚子铰刀）可以执行这两种功能。

问题 4：我如何知道我的稳定器是否表现不佳？

刀具过度磨损、孔质量差以及钻头行为不稳定可能表明稳定器错位或故障。

Q5：稳定器应该多久检查一次？

每次运行都应进行目视检查。建议每 300-500 小时进行一次 NDT（无损检测）。