经马达所作的功转换为机械能。

3.定向井钻进稳定器的应用

定向井主要指沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标
的井。定向井分为普通定向井、大斜度井、径向水平丛式井等。目前，定向井其中的稳定器有螺

旋式稳定器和滚子式稳定器两种，定向钻井中，目前最常用螺旋式稳定器。

稳斜钻具组合，可以减小钻头与稳定器之间，稳定器与稳定器之间的相对距离，增强下部钻

具的刚性，以限制下部钻具受压变形，达到稳斜效果，同时，可以增加下部钻具组合的刚性
达到稳定井斜和方位的目的。

通过改变稳定器下部钻具组合中的位置，可以达到改变下部钻具组合的受力状态，改变达到
控制井眼轨迹的目的。

稳定器出、入井口时，必段认真测量稳定器的外径，检查磨损情况和稳定器在钻具组合中的
安放位置，一般情况下，稳定器的外径磨损不大于 2mm。通过修整井眼，可以使井眼曲率变

化平缓、圆滑，有利于减少井下复杂情况。

4.定向井的水泥注入

目前，在我国进行定向井、水平井注水泥顶替模拟实验研究具有很重要的实际意义。在现有的
油田钻井现场，我们对于如何提高定向井、水平井注水泥的顶替效率等方面，并没有完整的

系统配套措施，原因是我们对于定向井、水平井等注水泥的顶替机理缺乏全面的认识和研究。
因此，我们经过建立实验设备，综合分析研究，发现利用自行研制的水平井及定向井注水泥

“

”

模拟实验装置能够有效在反映真实效果，所以，我们研制的 混浆密度拟连续测量法 测试顶
替效率，配合观测，系统地研究了井斜角、雷诺数、密度差、因素对注水泥过程中顶替效率、效

果的影响规律和评价分析。

在井斜角和偏心度相对稳定的情况下，水泥的密度差与相应的顶替排量之间，存在着相对稳

定的配比，合理地搭配密度与雷诺数可以得到较好的顶替效果。具体地说，就是当井斜角度
比较大时，密度差会随之增大，顶替的液体沿环外空低边进入的趋势越加明显，如果偏心度

增加严重，顶替液会容易沿着环外空高边率先行进行顶替；而当井斜度角偏小时，随着偏心
程度的增加，密度差增大的同时，有目的地减小雷诺数，会对于环空顶替有效果；雷诺数的

相应增大同样会使顶替液趋于沿着高边率先顶替，所以，配比合理的密度差和雷诺数，将会
使顶替效果更加明显。

当井斜角比较小或井眼相对垂直、层流注入水泥的时候，套管居中时大的正密度差有利于顶
替效率的提高；而当油井套管在井内的中心出现偏移时，正密度差的增大，有利于克服偏心

的影响，从而有利于顶替效率的进一步提高。所以当井斜角较大或水平时，套管居中小的密
度差顶替效果会比较明显，密度差无论正与负，在顶替时都容易产生分层流动的现象；而当

套管出现偏移中心时，正密度差会在重力的作用下和对顶替效率产生影响。

顶替液是沿着高边突进，还是低边突进取决于井斜角、密度差、偏心度以及雷诺数而起作用。

一般而言，紊流注水泥顶替效果要优于层流注水泥；层流注水泥时随雷诺数的增加顶替效果
逐渐变好。

井斜角对层流注水泥影响很大。当负密度差顶替时轻的顶替液越来越倾向于沿环空高边突进，
水平井注水泥时通常发生明显的分层流动现象。随着井斜角的增大，正密度差顶替时重的顶

替液越来越倾向于沿环空低边突进，水平井注水泥时甚至发生明显的分层流动现象；

“

”

采用 混浆密度拟连续测量法 可以有效地探索不同环境影响规律，这种方法的测试过程快速

而且简单，采用这种方法时，我们建立的实验装置成本也比较低，特别是当正密度差进行顶