雙壁鉆桿PPT演示課件(PPT 22頁)

1、雙壁鉆桿陳帥1第1頁，共22頁。目錄雙壁鉆桿定義、結(jié)構(gòu)雙壁鉆桿的用途舉例（低壓鉆井、中心取樣鉆探、RDM技術(shù)）2第2頁，共22頁。定義又稱雙層鉆桿。由內(nèi)、外兩層鉆桿(稱內(nèi)管和外管)所組成。內(nèi)、外管之問構(gòu)成環(huán)隙,是水力輸巖鉆進(jìn)、中心取樣鉆進(jìn)時(shí),向孔底泵送沖洗介質(zhì)的通道。內(nèi)管中心孔是排出沖洗介質(zhì)固定成一個(gè)整體,每根雙壁鉆桿之間以外管的絲扣進(jìn)行連接,保證傳遞扭矩和壓力。而內(nèi)管之間多采用插接方式,一般只起流通沖洗介質(zhì)的作用,因此,插接處要設(shè)密封裝置 （來自：百度百科）3第3頁，共22頁。雙壁鉆桿的基本結(jié)構(gòu)4第4頁，共22頁。六方鉆桿和雙壁鉆桿接轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)用鉆桿主要有四方截面和六方截面兩類, 在內(nèi)徑和外徑

2、已定的條件下, 六方截面具有更大的機(jī)械強(qiáng)度, 因此雙壁管驅(qū)動(dòng)用鉆桿確定為六方形截面。雙壁鉆桿接頭其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在外管接頭的扣型上。從理論上講, 絲扣錐度越大, 則絲扣承受外力也越大, 在既考慮絲扣承受外力大小又考慮接頭綜合承受能力的情況下應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)錐度, 這樣有利于加工, 保證質(zhì)量。通過計(jì)算, 初步確定絲扣錐度為1 :16, 螺距為4.2 mm, 牙型為地質(zhì)鉆桿扣牙型5第5頁，共22頁。雙壁鉆具系統(tǒng)連接示意主要由井口和井下兩部分組成。井口部分從上往下主要有雙壁管旋轉(zhuǎn)充氣接頭和雙壁管六方鉆桿, 井下部分從上往下主要有雙壁管鉆桿、雙壁管防噴短節(jié)、雙壁管氣液分流短節(jié)6第6頁，共22頁。目錄雙壁鉆桿定義

3、、結(jié)構(gòu)雙壁鉆桿的用途舉例（低壓鉆井、中心取樣鉆探、RDM技術(shù)）7第7頁，共22頁。雙壁鉆桿低壓鉆井中心孔是雙壁管的內(nèi)管水眼, 是高壓鉆井液通道; 小環(huán)空是雙壁管內(nèi)環(huán)空, 是高壓氣體通道; 大環(huán)空是套管和雙壁管之間的環(huán)空, 是上返鉆井液和上返氣體的共用通道以正循環(huán)的方式, 分別從雙壁鉆桿的環(huán)形間隙和中心水眼內(nèi), 同時(shí)向井內(nèi)充(泵) 入一定量的壓縮空氣和鉆井液, 壓縮空氣從井下某一位置處的氣液混流器進(jìn)入井眼環(huán)空中, 鉆井液從鉆頭水眼處上返, 在井眼的環(huán)空中形成了兩個(gè)不同壓力梯度的氣液混合段和純液相段, 從而達(dá)到降低井底液柱壓力的目的。同時(shí)由于從井口到井底始終存在著連續(xù)的液相流, 常規(guī)井下動(dòng)力鉆具和

4、隨鉆儀器的性能不受影響, 可以進(jìn)行正常的井眼軌跡控制。8第8頁，共22頁。與以前的注氣的方法獲得低壓相比：解決了在低壓油氣層低壓鉆井過程中井眼軌跡無法控制的難題, 進(jìn)一步拓寬了低壓鉆井技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。整套工藝技術(shù)地面操作簡單, 井下控制容易, 對(duì)空氣壓縮機(jī)壓力等級(jí)要求低, 成本低, 具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)場可操作性, 特別適合于壓力枯竭的老油區(qū)側(cè)鉆井和低壓油藏水平井的鉆井施工。9第9頁，共22頁。中心取樣鉆探技術(shù)中心取樣鉆探技術(shù)的鉆進(jìn)原理如下圖所示。壓縮空氣經(jīng)側(cè)入式氣水龍頭進(jìn)入雙壁鉆桿的環(huán)狀間隙并下行, 到達(dá)底后經(jīng)內(nèi)管中心通道上返, 同時(shí)將所鉆地層樣品及巖屑攜至地表并進(jìn)入旋流器, 樣品在旋流器中

5、與空氣分離, 再根據(jù)地質(zhì)要求進(jìn)行不同比例的無分選縮分, 最后將所分樣品按要求包裝編號(hào)后送交化驗(yàn)室分析處理。10第10頁，共22頁。中心取樣鉆探方法原理 1 . 鉆頭; 2 .雙壁鉆桿; 3 . 側(cè)入式氣水龍頭; 4 . 動(dòng)力頭; 5. 旋流器11第11頁，共22頁。實(shí)用雙壁鉆桿帶來的優(yōu)點(diǎn)有利于穿越復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí), 壓縮空氣在雙壁鉆桿中的循環(huán)恰似一閉路循環(huán)系統(tǒng), 即便遇到老窿或溶洞, 一旦鉆具到達(dá)洞底, 正常循環(huán)也會(huì)立即恢復(fù), 而這在常規(guī)鉆探方法中卻是無法實(shí)現(xiàn)的。此外, 雙壁鉆桿為滿眼鉆具, 孔壁間隙小, 故破碎巖塊沒有坍塌的空間條件, 雙壁鉆桿對(duì)孔壁還有一定的支護(hù)作用。而鉆進(jìn)過程的連續(xù)性, 避

6、免了因頻繁提下鉆具所形成的壓力激動(dòng)和抽吸作用給鉆孔造成的破壞。鉆質(zhì)量好.雙壁鉆桿為滿眼鉆具, 剛性好, 所以很少發(fā)生孔斜; 雙壁鉆桿定尺規(guī)格一致, 不會(huì)發(fā)生孔深丈量誤差; 無論地層條件如何, 樣品采取率總能達(dá)到或接近100%, 且沒有外來的污染。12第12頁，共22頁?；陔p壁鉆桿的rellwell鉆井技術(shù)(RDM技術(shù))與常規(guī)鉆井技術(shù)的比較1.頂驅(qū)適配器2.旋轉(zhuǎn)控制裝置3.防噴器4.套管5.滑動(dòng)活塞6.雙壁鉆桿7.雙浮動(dòng)閥8.鉆具組合9.流動(dòng)轉(zhuǎn)換接頭10.鉆柱13第13頁，共22頁。RDM的系統(tǒng)組成及原理1.雙壁鉆桿; 2.常規(guī)防噴器; 3.導(dǎo)管; 4.表層套管; 5.上部鉆具組合; 6.中間

7、襯管; 7.鉆井襯管; 8.下部鉆具組合9.鉆頭/下部擴(kuò)眼器14第14頁，共22頁。RDM中鉆井液的循環(huán)原理鉆井液從壁雙鉆桿環(huán)形空間進(jìn)入井筒,清洗井眼并攜帶巖屑從內(nèi)鉆桿返回地面,從而實(shí)現(xiàn)了鉆井液的閉環(huán)循環(huán),這為鉆井井底壓力的方便、快捷、有效和精確控制提供了較好的條件和基礎(chǔ)。同時(shí),由于滑動(dòng)活塞封隔了下部鉆井液與上部環(huán)形空間,通過地面的液壓系統(tǒng)給滑動(dòng)活塞施加壓力將整個(gè)鉆柱向井下推進(jìn),這樣滑動(dòng)活塞就用于施加鉆壓和封隔井底壓力。從而在整個(gè)RDM的各個(gè)子系統(tǒng)的配合下,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井底壓力的精確控制,也為RDM在其他鉆井技術(shù)中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。15第15頁，共22頁。RDM與常規(guī)鉆井技術(shù)的優(yōu)勢RDM與

8、常規(guī)鉆井技術(shù)相比,具有十分明顯的優(yōu)勢,主要包括:RDM實(shí)現(xiàn)了井底隔離,提高了鉆井的安全性;RDM采用了雙鉆桿系統(tǒng)和滑動(dòng)活塞系統(tǒng),能更精確地控制井底壓力;RDM對(duì)井底巖屑的清洗能力得到了較大的提升;采用RDM可有效地降低鉆井液的成本,因?yàn)镽DM采用滑動(dòng)活塞封隔井底減少了鉆井液的用量;RDM通過滑動(dòng)活塞的液壓系統(tǒng)對(duì)鉆頭施加鉆壓,可方便、有效地控制鉆壓;RDM可較方便地使用尾管鉆井;RDM中鉆桿接頭采用了無壓接頭技術(shù)。16第16頁，共22頁。RDM的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面一.提高鉆井安全性: RDM系統(tǒng)提高了鉆井液增量/漏失的檢測,可檢測出0.01 m3的鉆井液體積變化,能夠?qū)︺@井液體積變化作出立即

9、的響應(yīng)和調(diào)整,可較早地發(fā)現(xiàn)溢流和漏失等工況。位于下部BHA處的雙浮動(dòng)閥和滑動(dòng)活塞可實(shí)現(xiàn)井底隔離,即充當(dāng)井下防噴器的角色,增強(qiáng)了鉆井的安全性。當(dāng)井底發(fā)生鉆井液漏失時(shí),可關(guān)閉雙浮動(dòng)閥,即關(guān)閉鉆井液流道,可有效地防止鉆井液漏失所導(dǎo)致的一系列井下復(fù)雜情況和事故的發(fā)生;當(dāng)井底發(fā)生溢流時(shí),關(guān)閉雙浮動(dòng)閥,便可以防止侵入流體進(jìn)入內(nèi)部鉆桿,也可以防止侵入流體進(jìn)入回流通道。RDM可以實(shí)現(xiàn)井眼環(huán)空壓力的直接測量,可實(shí)時(shí)了解井底壓力。當(dāng)井底發(fā)生鉆井液漏失時(shí),由于滑動(dòng)活塞已把井眼環(huán)空流體和循環(huán)鉆井液分割開,避免了井眼環(huán)空鉆井液的漏失。對(duì)于高含硫化氫油氣田的開發(fā),采用RDM鉆井,只需要采用防硫的鉆桿即可有效地防止H2S對(duì)

10、套管的腐蝕。同時(shí),由于RDM實(shí)現(xiàn)了鉆井液的閉環(huán)循環(huán),可較方便地實(shí)現(xiàn)密閉循環(huán)鉆井。當(dāng)把RDM系統(tǒng)用于控制壓力鉆井時(shí),可以避免使用控制壓力鉆井中常見的井口障礙因素,還可以省去旋流控制裝置。如起下鉆通過對(duì)雙浮動(dòng)閥的控制,可省去不壓井起下鉆裝置。17第17頁，共22頁。二.精確控制井底壓力：滑動(dòng)活塞已把井眼環(huán)空流體和循環(huán)鉆井液分割開,動(dòng)態(tài)鉆井液的體積可減少50%,成本相應(yīng)降低;深度一定時(shí),鉆井液體積是固定的,鉆井液的體積可以被精確地監(jiān)測和控制, RDM系統(tǒng)提高了鉆井液增量/漏失的檢測(可檢測出0.01立方米的變化),能夠?qū)︺@井液體積變化做出立即的響應(yīng)和調(diào)整,這使得RDM可以精確控制井底壓力;RDM系統(tǒng)

11、利用滑動(dòng)活塞,避免了井眼環(huán)空鉆井液的漏失,降低了鉆井液對(duì)近井地帶的污染,起到了保護(hù)儲(chǔ)層的作用;位于下部BHA處的雙浮動(dòng)閥和滑動(dòng)活塞可實(shí)現(xiàn)井底隔離,即充當(dāng)井下防噴器的角色,增強(qiáng)了鉆井的安全性;RDM系統(tǒng)避免了控制壓力鉆井中常見的井口障礙因素;RDM系統(tǒng)用于控制壓力鉆井時(shí)可以省去旋流控制裝置(如不壓井起下鉆裝置);RDM可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)空壓力的直接測量;RDM改善了當(dāng)量循環(huán)密度的控制方法,這樣就抑制了鉆井泵開關(guān)時(shí)的壓力波動(dòng);鉆井液的低循環(huán)速度降低了能量消耗,方便對(duì)井底壓力的控制。18第18頁，共22頁。RDM在提高鉆井效率方面的優(yōu)勢:由于鉆井液密度與機(jī)械鉆速有關(guān),鉆井液密度越低鉆速越快, RDM系統(tǒng)允

12、許采用低密度和低粘度的循環(huán)鉆井液,這樣就可以適當(dāng)?shù)亟档豌@井液密度以提高機(jī)械鉆速。合理地控制鉆壓不僅可以提高機(jī)械鉆速,還可以在一定程度上避免其他鉆井事故的發(fā)生, RDM通過對(duì)地面液壓系統(tǒng)的控制施加鉆壓,使得鉆壓的控制變得方便,對(duì)提高鉆井效率十分有效。RDM提高了井眼清洗能力的發(fā)生,可避免鉆頭重復(fù)破巖,從而可提高鉆速,還可以避免因井眼不清潔導(dǎo)致的一系列鉆井復(fù)雜情況和事故的發(fā)生。RDM可進(jìn)行多項(xiàng)作業(yè)平行操作,即在鉆井的同時(shí)進(jìn)行其他作業(yè),如在鉆井的同時(shí)進(jìn)行襯管下入作業(yè)和測井作業(yè)等等,這些都極大地提高了作業(yè)效率。單獨(dú)關(guān)閉鉆桿環(huán)空的雙浮動(dòng)閥,并選用合適的地面鉆井泵,便可方便地實(shí)現(xiàn)在井眼中直接進(jìn)行水力壓裂試

13、驗(yàn),不用單獨(dú)進(jìn)行水力壓裂試驗(yàn),19第19頁，共22頁。定向井鉆井、水平井鉆井或者大位移井鉆井,在這些鉆井技術(shù)中,都面臨著幾個(gè)共同的難題,主要包括10-11:井眼清潔問題;鉆柱摩阻/扭矩大的問題;井眼穩(wěn)定問題;加不上鉆壓問題;套管下入難的問題;套管磨損嚴(yán)重的問題;水平延伸難度大;井眼軌跡測量及控制問題;井身剖面設(shè)計(jì);固井問題等等。采用RDM可以很好地解決這其中的一些問題:RDM的井眼清洗能力得到了很大的提高:RDM的井眼清洗能力得到了很大的提高,可以較好地解決井眼清洗問題;RDM通過液壓系統(tǒng)向滑動(dòng)活塞施加壓力,該壓力可以給鉆柱施加向前推進(jìn)的牽引力,這就很好地解決了加不上鉆壓和水平延伸難度大等問題

14、,應(yīng)用RDM水平方向可以延伸超過20 km3;由于滑動(dòng)活塞安裝在下部起,即可有效地起到減摩降扭的作用,所以RDM可以較容易的克服鉆柱摩阻/扭矩大所帶來的問題,也可以較好地解決套管磨損嚴(yán)重等問題;RDM可采用尾管鉆井,即將尾管作為BHA的一部分,鉆井尾管可以在鉆完一段井段后通過滑動(dòng)活塞完成對(duì)尾管的膨脹并固井6-7,這樣便較好地解決了套管下入難的問題、井壁穩(wěn)定問題以及固井中的一些問題。由此不難看出, RDM可以較好地應(yīng)用于定向井鉆井、水平井鉆井或者大位移井鉆井中。20第20頁，共22頁。RDM在深水鉆井中的優(yōu)勢RDM在深水鉆井中有很大的優(yōu)勢,因?yàn)?RDM可以實(shí)現(xiàn)新的雙梯度鉆井方案;RDM可以使用低壓立管低費(fèi)用鉆機(jī);RDM可以實(shí)現(xiàn)無隔水管鉆井,可降低成本,還可降低對(duì)鉆井船的要求;RDM可使用海上輕型鉆井裝置,極大地降低了作業(yè)成本;由于RDM在定向井和大位移井鉆井中擁有較大的優(yōu)勢,非常適合海洋油田的開發(fā);由于RDM在控制井底壓力方面的強(qiáng)大優(yōu)勢,可有效保護(hù)儲(chǔ)層,這為提高采收率提供了有效的解決方案;由于RDM提高了作業(yè)效率、降低了成本,為海上油田的開發(fā)提供了快速、低成本建井方案。21第21頁，共22頁。RDM