現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井的課件

1、現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井的理論、技術(shù)與發(fā)展 張紹槐 現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井的理論、技術(shù)與發(fā)展 張紹槐 一、主要內(nèi)容重要概念國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀MRSS系統(tǒng)與MRST工具垂直鉆井技術(shù)發(fā)展（結(jié)束語(yǔ)） 一、主要內(nèi)容重要概念一、重要概念復(fù)雜油氣藏鉆復(fù)雜結(jié)構(gòu)井是提高產(chǎn)量與采收率的重要手段，需要現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井理論與技術(shù)；導(dǎo)向鉆井有兩個(gè)導(dǎo)向功能，打直（尤其是垂鉆）與定向（井斜與方位）；常規(guī)導(dǎo)向（傳統(tǒng)定向）鉆井：調(diào)變鉆柱結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑），選擇扶正器結(jié)構(gòu)、直徑、數(shù)目、位置，優(yōu)選鉆頭與調(diào)整鉆壓、轉(zhuǎn)數(shù)等鉆進(jìn)參數(shù)；控制BHA力學(xué)特性與變形；屬于被動(dòng)防斜打直和開環(huán)定向（造斜、增斜、穩(wěn)斜、降斜）性質(zhì)；每鉆進(jìn)一個(gè)井段后需起鉆測(cè)斜分析井身質(zhì)量和井軌狀況后再

2、下鉆鉆進(jìn)或糾斜（甚至填井糾斜）再鉆。一、重要概念復(fù)雜油氣藏鉆復(fù)雜結(jié)構(gòu)井是提高產(chǎn)量與采收率的重要手導(dǎo)向鉆井的產(chǎn)生與發(fā)展導(dǎo)向鉆井的產(chǎn)生與發(fā)展現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井：優(yōu)化鉆柱結(jié)構(gòu)，使用滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，配合使用MWD、LWD、FEWD，等先進(jìn)裝備，實(shí)現(xiàn)幾何導(dǎo)向以及既能幾何導(dǎo)向又能地質(zhì)導(dǎo)向，按實(shí)際地層和儲(chǔ)層狀況隨鉆閉環(huán)（半閉環(huán)）控制井身軌跡，能夠在一趟鉆中根據(jù)實(shí)時(shí)井斜、方位等信息實(shí)現(xiàn)增斜、穩(wěn)斜和降斜，能精準(zhǔn)入靶。現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井有滑動(dòng)導(dǎo)向與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向兩種類型。滑動(dòng)導(dǎo)向鉆井時(shí)，鉆柱不旋轉(zhuǎn)；用井底動(dòng)力鉆具（渦輪鉆具、螺桿鉆具）帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)。螺桿鉆具及部分鉆柱與扶正器貼靠井壁只能在井壁上下滑動(dòng)。它的缺點(diǎn)是

3、摩阻大、有效鉆壓、扭矩與功率小，鉆速低、井眼呈螺旋狀不光滑不干凈、井身質(zhì)量差、易事故，往往被迫啟動(dòng)鉆盤采用“復(fù)合鉆進(jìn)”，而“復(fù)合鉆進(jìn)”往往只能有限使用?；瑒?dòng)導(dǎo)向的極限井深小于4000m左右。要較大改變井斜方位時(shí)，需起鉆改變鉆柱結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代導(dǎo)向鉆井現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井：優(yōu)化鉆柱結(jié)構(gòu)，使用滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆不同導(dǎo)向方式成本對(duì)比 導(dǎo)向鉆井發(fā)展史 不同導(dǎo)向方式成本對(duì)比 導(dǎo)向鉆井發(fā)展史 導(dǎo)向鉆具組合動(dòng)力段地面可調(diào)彎外殼軸承段和扶正器導(dǎo)向鉆具組合動(dòng)力段地面可調(diào)彎外殼軸承段和扶正器彎外殼或彎轉(zhuǎn)軸井下動(dòng)力馬達(dá)其彎曲部分離鉆頭近，采用滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)模式鉆井，大大減少起下鉆次數(shù)，但容易形成不規(guī)則井眼。彎外殼或彎轉(zhuǎn)軸井下動(dòng)力馬達(dá)其

4、彎曲部分離鉆頭近，采用滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)可變彎接頭：克服普通彎接頭弱點(diǎn)，避免多次起下鉆， 但其定向角的大小須從地面遙控調(diào)整可變彎接頭：克服普通彎接頭弱點(diǎn)，避免多次起下鉆，現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井的課件旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)，鉆柱及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具等在井壁上滾動(dòng)，滾動(dòng)摩擦阻力小，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)能在鉆進(jìn)中控制調(diào)整其造斜與定向功能，能隨鉆實(shí)時(shí)完成造斜、增斜、穩(wěn)斜、降斜，且摩阻小、扭矩小、鉆速高、鉆頭進(jìn)尺多、時(shí)效高、成本低、井身平滑井軌易控。極限井身可達(dá)15km，是鉆復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和海油陸系及超大位移井（10km）的新式武器。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鉆柱旋轉(zhuǎn)，鉆柱及旋導(dǎo)向系統(tǒng)組成導(dǎo)

5、PowerDrive在大位移井和特殊井鉆井中取得的成就PowerDrive在大位移井和特殊井鉆井中取得的成就地 質(zhì) 導(dǎo) 向 定 義：幾何靶點(diǎn)地質(zhì)靶點(diǎn) 用地質(zhì)準(zhǔn)則來(lái)設(shè)計(jì)井眼的位置，對(duì)準(zhǔn)確鉆入油氣目的層負(fù)責(zé)。 用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測(cè)量和隨鉆控制手段來(lái)保證實(shí)際井眼穿過(guò)儲(chǔ)層并取得最佳位置。地 質(zhì) 導(dǎo) 向 定 義：幾何靶點(diǎn)地質(zhì)靶點(diǎn) 用地質(zhì)準(zhǔn)則來(lái)地質(zhì)導(dǎo)向與其它幾種技術(shù)概念間的區(qū)別與聯(lián)系 幾何導(dǎo)向： 幾何導(dǎo)向的任務(wù)就是對(duì)鉆井井眼設(shè)計(jì)軌道負(fù)責(zé)，使實(shí)鉆軌道盡量靠近設(shè)計(jì)軌道，以保證準(zhǔn)確鉆入設(shè)計(jì)靶區(qū)（由于地質(zhì)不確定度帶來(lái)的誤差，原設(shè)計(jì)靶區(qū)可能并非是儲(chǔ)層）。在地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)問(wèn)世之前，常規(guī)的井眼軌道控制技術(shù)均應(yīng)屬于幾何

6、導(dǎo)向范疇。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向： 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具系統(tǒng)是以井下旋轉(zhuǎn)工作方式的閉環(huán)自控執(zhí)行工具（典型代表是偏心變徑穩(wěn)定器）為導(dǎo)向工具、以MWD（或LWD）為信息傳輸通道和地面信息處理軟件系統(tǒng)組成的鉆井工具系統(tǒng)，在海上大位移鉆井中獲得廣泛應(yīng)用。當(dāng)以常規(guī)的MWD作為信息通道時(shí)，上傳信息只有工程測(cè)量參數(shù)（井斜角，方位角）而無(wú)地質(zhì)參數(shù)；當(dāng)以LWD作為信息通道時(shí)，上傳信息除工程參數(shù)外，還包括地質(zhì)參數(shù)（電阻率、自然伽瑪，以及其他地質(zhì)參數(shù)）。但是，由于工具位置所限，它缺少近鉆頭的地質(zhì)參數(shù)測(cè)量，這一點(diǎn)形成了它與地質(zhì)導(dǎo)向工具系統(tǒng)的主要差別。 地質(zhì)導(dǎo)向與其它幾種技術(shù)概念間的區(qū)別與聯(lián)系 幾何導(dǎo)向：地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“軟著陸”并不必打

7、領(lǐng)眼引進(jìn)和租用LWDPWD等。如：Slb的Periscope15 ，Ecoscope AND 密度成像儀CDR補(bǔ)償雙電阻，CDN補(bǔ)償密度中子，IDEAL系統(tǒng)； Halb的APR方位電阻率； BK的深讀數(shù)傳播電阻率和無(wú)線隨鉆多路電阻率測(cè)井； Geolink的LWD及Path-Finder LWD和SLIM 1 GR MWD等。 國(guó)內(nèi)自研的有蘇義腦研制CGDS-1近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) 李琪NFSC項(xiàng)目“地質(zhì)導(dǎo)向鉆井信息臨境模擬與協(xié)同決策的研究”需要研制有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地質(zhì)導(dǎo)向（主要參數(shù)電阻率，伽馬）與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向相結(jié)合的集成式旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“軟著陸”并不必打領(lǐng)眼CDN補(bǔ)償中

8、子密度CDR補(bǔ)償雙電阻率CDN補(bǔ)償中子密度井下閉環(huán)工具與導(dǎo)向技術(shù)動(dòng)力鉆具地 質(zhì) 導(dǎo) 向 鉆 井 技 術(shù)幾 何 導(dǎo) 向 鉆 井 技 術(shù)井 眼 軌 跡 自 動(dòng) 控 制 技 術(shù)MWD類導(dǎo)向工具LWD+類導(dǎo)向工具動(dòng)力鉆具M(jìn)WD 類導(dǎo)向工具M(jìn)WDLWD地面閉環(huán)井下閉環(huán)LWD+小彎角導(dǎo)向（旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向）變彎角導(dǎo)向零彎角導(dǎo)向?qū)?向技 術(shù)類 型井下閉環(huán)工具與導(dǎo)向技術(shù)動(dòng)力鉆具地 質(zhì) 導(dǎo) 向 鉆 二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)狀 國(guó)外從20世紀(jì)80年代后期開始進(jìn)行旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的理論研究。20世紀(jì)90年代世界上多家公司包括：美國(guó)Schlumberger公司、Anadrill公司、Baker Hughes公司與ENIAgip公

9、司的聯(lián)合研究項(xiàng)目組、英國(guó)的Camco公司、英國(guó)的Cambridge Drilling Automation公司、日本國(guó)家石油公司（JNOC）等分別形成了各自的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)樣機(jī)，并開始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用。至20世紀(jì)末期，三家大的石油技術(shù)服務(wù)公司Baker Hughes、Schlumberger和Halliburton通過(guò)各種方式分別形成了其各自商業(yè)化應(yīng)用的PowerDrive SRD、AutoTrak RCLS和Geo-Pilot旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)狀旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井法 從20世紀(jì)80年代后期國(guó)際上就開始研究，到90年代初期多家公司開始形成商業(yè)化技術(shù)。目前，已有5個(gè)國(guó)家（美、英、德、意、日）的石油公司（Baker Hughes Inteq、Camco、Schlumberger、Sperry-Sun/Halliburton、RSS、JNOC etc.）形成了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)。 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井法 從20世紀(jì)80年代后期國(guó)際上就開始研究，已出現(xiàn)的有代表性的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)： 已出現(xiàn)的有代表性的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)： VDS自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng) 20世紀(jì)90年代初德國(guó)KTB(Kontinentale s Ti