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大位移井鉆井技術(shù)2提綱一、大位移井概念及其應(yīng)領(lǐng)域二、大位移井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)四、大位移井鉆井系統(tǒng)五、特大位移井鉆井實(shí)例分析
大位移井是指測(cè)量深度等于或大于真垂直深度兩倍的井,特大位移井是指測(cè)量深度大于真垂直深度三倍的井。另外的定義:水平位移等于3000米或大于3000米的井。
大位移井的英文名稱(chēng)ExtendedReachWell水平位移
水平位移/垂深≥2垂深造斜點(diǎn)一、大位移井概念及其應(yīng)領(lǐng)域4
大位移鉆井就是將鉆井能力推進(jìn)到極限,這無(wú)論是從現(xiàn)有的井場(chǎng)設(shè)施鉆探遠(yuǎn)處的油藏,還是為了生產(chǎn)和油藏管理便利而暴露大量的油藏井段。
簡(jiǎn)言之,大位移鉆井技術(shù)不僅要看成是延伸位移的鉆井,還應(yīng)看成延伸油藏的鉆井,或者是既延伸位移又延伸油藏的鉆井。
在這方面,大位移鉆井在現(xiàn)代鉆井業(yè)中起作關(guān)鍵性的作用,它已在世界許多工程上產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。一、大位移井概念及其應(yīng)領(lǐng)域520年代美國(guó)開(kāi)始運(yùn)用,90年代迅速發(fā)展.主要用于以比較少的平臺(tái)開(kāi)發(fā)海上油氣田和從陸上開(kāi)發(fā)近海油氣田。英國(guó)BP公司1999年7月在英國(guó)WytchFarm油田鉆的M16SPZ井,水平位移達(dá)10728.4米,創(chuàng)下了水平位移世界紀(jì)錄。M16SPZ井,TD11278米,TVD1637米,鉆井和下套管123天。1997年6月中國(guó)南海西江24-3-A14井的水平位移是8060.7米。運(yùn)用大位移井技術(shù)開(kāi)發(fā)海上油氣和從陸上開(kāi)發(fā)近海油氣田,可以大大降低開(kāi)發(fā)成本。例如:二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1、國(guó)外大位移鉆井技術(shù)發(fā)展6挪威北海Statfjord油田北部,用大位移井技術(shù)取代原計(jì)劃的海底技術(shù)開(kāi)發(fā)方案可使開(kāi)發(fā)成本至少節(jié)約1.2億美元。在加利福尼亞州南部近海的Pt.Pedernales油田,1989年,Unocal公司提出運(yùn)用大位移井技術(shù)開(kāi)發(fā)該油田的方案,5年間共鉆大位移井9口,與原計(jì)劃建造第二座平臺(tái)相比,新方案的開(kāi)發(fā)成本節(jié)約1億美元。在英國(guó)WytchFarm油田,運(yùn)用大位移井技術(shù)(已鉆14口)代替原計(jì)劃的人工島開(kāi)發(fā)方案,開(kāi)發(fā)成本可節(jié)約1.5億美元,且提前3年生產(chǎn)。二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀7
大位移井記錄真垂深,ft水平位移,ft8大位移井世界記錄變化情況垂深最大的海上大位移井——應(yīng)用M-I公司的Novaplus合成鉆井液,殼牌公司在墨西哥灣的Mars平臺(tái)鉆成一口大位移井,該井水深898m,測(cè)量深度8407m,真垂直深度達(dá)到6039m,水平移位4331m。二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀9二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15CNPC最大水平位移:3118m
大港油田鉆成各類(lèi)位移井60余口大于1500m13口,大于2000m5口國(guó)際最大H/TVD>5國(guó)際最大水平位移:11km國(guó)內(nèi)陸上最大水平位移:3168m國(guó)內(nèi)海上最大位移:8086m二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2、國(guó)內(nèi)大位移鉆井技術(shù)發(fā)展16中海洋鉆大位移井14口,H/V>2有7口井,最大2.75位移大于3000m的有11口大于7000m的有4口中石油H/V最大紅9×1井為1.46位移大于3000m的有2口二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17井號(hào)測(cè)深m垂深m水平位移m位移/垂深完成時(shí)間大港油田張17-1井3934299922790.761991年大港油田趙東F-1井4420332926150.791996年大港油田紅9-1井2218115016681.461997年大港油田港深69x1井5464431831180.722000年勝利油田埕北21-平1井4837263431671.22000年北堡西3X1井4189245230491.242002年
在我國(guó)陸上油田中,最具代表意義的高指標(biāo)定向井,是大港油田在20世紀(jì)90年代以來(lái)完成的一些較大位移定向井,表中是我國(guó)陸上油田完成的較高指標(biāo)定向井主要參數(shù)表。
二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀18
北堡西3X1井為預(yù)探井。2002年4月21日一開(kāi),2002年6月20日鉆進(jìn)至4189m完鉆,鉆井周期60天。水平位移為3056.9m。機(jī)械鉆速:14.08m/h。全井施工未發(fā)生任何事故、復(fù)雜,井身質(zhì)量、固井質(zhì)量合格,圓滿(mǎn)的完成了該井的鉆探任務(wù)。大位移鉆井技術(shù)的應(yīng)用二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀19北堡西3x1井鉆柱扭矩預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)對(duì)比表井深m設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)扭矩kN·m實(shí)鉆計(jì)算扭矩kN·m實(shí)鉆監(jiān)測(cè)扭矩kN·m232623.523.724276028.627.128305332.433.334418938.540.838二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀20北堡西3X1完井管柱防磨減扭接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防磨減扭接頭自己研制的下套管減摩阻工具防磨減扭接頭,下井一次成功,滿(mǎn)足工況要求滾輪扶正器垂深2400米滾輪扶正器雙弓扶正器位移3096米二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21水平位移4000m
水平位移
10000m剖面設(shè)計(jì)軟件摩阻/扭矩計(jì)算軟件水力參數(shù)計(jì)算軟件固井計(jì)算軟件導(dǎo)向馬達(dá)MWDLWD可控變徑穩(wěn)定器漂浮下套管工具非旋轉(zhuǎn)鉆桿保護(hù)器水力加壓器大位移井的水平位移不斷增加中國(guó)大位移鉆井完井配套技術(shù)二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀22二、大位移鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1、扭矩/阻力(1)定向剖面最優(yōu)化準(zhǔn)懸鏈線(xiàn)剖面,下入懸重提高25%(2)泥漿潤(rùn)滑性石蠟/酯混合物(3)降低扭矩的工具非旋轉(zhuǎn)鉆桿保護(hù)器,扭矩降低25%(4)摩阻預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)模擬三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)2、鉆柱設(shè)計(jì)提供與頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩容量相適應(yīng)的鉆柱設(shè)計(jì)(1)接頭應(yīng)力平衡增加上緊扭矩會(huì)降低公接頭頸部的抗拉能力,需要選擇一種接頭來(lái)在需要緊扣扭矩的水平下抗拉能力與本體相當(dāng)。(2)高扭矩絲扣化合物一個(gè)高摩擦力的絲扣連接允許在接頭內(nèi)產(chǎn)生相同的應(yīng)力下,采用較高的上緊扭矩。(3)高抗扭接頭增加接頭扭矩容量的一個(gè)直接方法是制成多扭矩臺(tái)階。(4)高強(qiáng)度鉆桿材料選擇
S-135級(jí)以下鉆桿通常認(rèn)為是常規(guī)鉆桿三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)25三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)26三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)27三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)28三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)29三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)30三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)31三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)32三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)33三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)34三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)3、井眼穩(wěn)定性機(jī)械穩(wěn)定性分析的目的在于優(yōu)化泥漿密度,以保證不僅能順利地進(jìn)行鉆井和完井還能保證生產(chǎn)過(guò)程中井眼的完整性。
(1)巖體性能描述和參數(shù)輸入地層應(yīng)力:使用擴(kuò)展的壓裂漏失實(shí)驗(yàn)、小型壓裂、井下電視、巖心應(yīng)變松弛實(shí)驗(yàn)、測(cè)井曲線(xiàn)求解地層應(yīng)力頁(yè)巖取芯:沒(méi)有侵害和干擾的巖性巖芯力學(xué)性質(zhì)測(cè)定:改型指數(shù)試驗(yàn)、膨脹試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室模擬裝置試驗(yàn)
三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)
(2)計(jì)算與模擬應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系(本構(gòu)方程):包括隨維壓、時(shí)間的變化關(guān)系、泥漿頁(yè)巖的相互作用應(yīng)變硬化、應(yīng)變軟化模擬:邊界元和有限元編碼計(jì)算:集成數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算分析軟件
(3)井眼的監(jiān)測(cè)及驗(yàn)證測(cè)井儀:MWD和LWD、聲波儀和井徑儀的使用井下超聲波成象。井眼診斷:實(shí)時(shí)圖象顯示、現(xiàn)場(chǎng)巖屑指數(shù)實(shí)驗(yàn)、井底鉆具組合動(dòng)載。
三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)4、井眼凈化(1)流量用井眼凈化模型來(lái)計(jì)算井眼清潔所需的最底流量和最佳流變性,[SPE27486](2)流變性(3)鉆桿旋轉(zhuǎn)(4)起鉆前充分循環(huán)(5)井眼凈化監(jiān)測(cè)使用鉆壓鉆頭扭矩測(cè)量短節(jié)(6)固相控制雙層線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩、清潔器和離心機(jī)
三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)5、套管考慮(1)避免套管磨損表面硬化材料(主要為絡(luò)合金)(2)下套管的選擇
1)基礎(chǔ)問(wèn)題主要三個(gè)問(wèn)題需要評(píng)價(jià)允許下入的最大重量下套管的摩擦損失下套管的機(jī)械損失(由鉆屑、凹穴、井壁突起、壓差卡鉆、扶正器嵌入地層引起)
三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)
2)部分漂浮關(guān)鍵問(wèn)題:下套管過(guò)程中不能循環(huán)
3)頂驅(qū)操作循環(huán)、上下活動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和壓套管
4)旋轉(zhuǎn)尾管剛性套管扶正器(采用鋅鋁合金)
6、注水泥問(wèn)題長(zhǎng)裸眼注水泥引起井漏問(wèn)題注水泥量大三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)40
MWD——measurewhiledrillingEM.MWD——eleetronicmeasureMWDFE.MWD——formtionEvaluationMWDLWD——loggingwhiledrillingSWD——seismicwhiledrillingGST——GeosteeringTool1、隨鉆測(cè)量與地質(zhì)導(dǎo)向(1)MWD(LWD)四、大位移井鉆井系統(tǒng)41
井斜、方位、工具面、井下鉆壓、井下扭矩、馬達(dá)轉(zhuǎn)速井下振動(dòng)、伽馬射線(xiàn)、地層電阻率、密度方位中子密度、中子孔隙度、環(huán)空溫度探測(cè)各種異常地層壓力、預(yù)測(cè)鉆頭磨損狀況探測(cè)井下異常情況及故障分析通過(guò)井下存儲(chǔ)可實(shí)現(xiàn)測(cè)井的全井圖像分析隨鉆測(cè)量參數(shù)四、大位移井鉆井系統(tǒng)42
渦輪發(fā)電機(jī)給系統(tǒng)供電接收系統(tǒng)接收各部分傳感器采集的數(shù)據(jù)連續(xù)脈沖波發(fā)生器由轉(zhuǎn)子和定子組成,轉(zhuǎn)子與定子之間切割泥漿產(chǎn)生不同的泥漿壓力差。隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
利用鉆桿傳播應(yīng)力波(聲波)方法:哈里伯頓(2000)開(kāi)發(fā)了聲波遙傳系統(tǒng)ATS(AcousticTelemetrySystem)最有潛力的高速傳輸方式電磁波(EM)遙傳系統(tǒng)載波頻率一般在30Hz以下泥漿脈沖遙傳系統(tǒng)載波頻率一般在100Hz以下聲波遙傳系統(tǒng)(ATS)載波頻段在400~2000Hz四、大位移井鉆井系統(tǒng)43四、大位移井鉆井系統(tǒng)44MWD隨鉆測(cè)量系統(tǒng)四、大位移井鉆井系統(tǒng)45井下傳感器組裝工具四、大位移井鉆井系統(tǒng)46
A/D轉(zhuǎn)換板溫度校正換算,標(biāo)定鉆壓校正加速度X,Y,Z鉆壓,鉆頭扭矩環(huán)空壓力井眼壓力
溫度磁力儀X、Y1000赫茲
16位
為研究用的儀表面板儲(chǔ)存器1000赫茲
16位1000赫茲
16位0.2赫茲0.2赫茲0.2赫茲格式變換數(shù)字低頻濾波付立葉變換處理集成平均值計(jì)算轉(zhuǎn)換診斷處理
記錄速度200,100,40赫鉆壓扭矩彎矩轉(zhuǎn)速環(huán)定壓力井眼壓力加速度靜態(tài)矩(平方根、立方根)溫度1跳鉆2粘/滑3渦動(dòng)、反轉(zhuǎn)4扭振5軸向加速度6橫向加速度7彎矩8鉆頭切削效率
傳輸?shù)降孛?.2赫茲診斷標(biāo)志
靜態(tài)的
數(shù)據(jù)檢測(cè)
數(shù)字信號(hào)處理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和處理框圖四、大位移井鉆井系統(tǒng)
MWD的未來(lái)發(fā)展方向:在鉆頭處進(jìn)行測(cè)量把鉆井測(cè)量和地質(zhì)測(cè)量進(jìn)一步結(jié)合用交互式多學(xué)科進(jìn)行設(shè)計(jì)把地震數(shù)據(jù)/聲波數(shù)據(jù)與技術(shù)設(shè)備結(jié)合進(jìn)行隨鉆井筒掃描,探測(cè)地層裂縫和地層傾角四、大位移井鉆井系統(tǒng)48與電纜測(cè)井的比較
使測(cè)井在地層被破壞或被污染之前完成;部分信息能實(shí)時(shí)測(cè)量,可使鉆井過(guò)程更有效;使測(cè)井更完全保險(xiǎn)(某些井環(huán)境惡劣、下電纜困難);避免了儀器落入井中又無(wú)法回收等事故;幾乎能完成所有電纜測(cè)井工作,且有相同的測(cè)量精度;成本高、尺寸大;海上鉆井作業(yè)中,使用LWD的比例高達(dá)95%;每年隨鉆測(cè)井服務(wù)產(chǎn)值已占整個(gè)測(cè)井行業(yè)產(chǎn)值的25%。LWD隨鉆測(cè)井系統(tǒng)四、大位移井鉆井系統(tǒng)49CDN——補(bǔ)償中子密度CDR——補(bǔ)償雙電阻率系統(tǒng)組成及性能四、大位移井鉆井系統(tǒng)50四、大位移井鉆井系統(tǒng)51地質(zhì)導(dǎo)向:使用井下動(dòng)力鉆具近鉆頭測(cè)量地質(zhì)和工程參數(shù)并隨鉆傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行處理、解釋?zhuān)笇?dǎo)井下工具姿態(tài),滿(mǎn)足地質(zhì)要求的鉆井方式。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向:缺少近鉆頭的地質(zhì)參數(shù)測(cè)量,并使用閉環(huán)自控執(zhí)行工具(偏心變徑穩(wěn)定器)的鉆井方式。幾何導(dǎo)向:只有工程參數(shù),保證軌跡控制的鉆井方式。(2)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)四、大位移井鉆井系統(tǒng)52
IDEAL地質(zhì)導(dǎo)向工具(斯倫貝謝Anadrill公司)IntegratedDrillingEvaluationandLogging
關(guān)鍵:定向和測(cè)井傳感器接近鉆頭(1—2m)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)(電磁波)把數(shù)據(jù)從鉆頭處傳到MWD系統(tǒng)。可以更好地指導(dǎo)鉆井井眼穿過(guò)薄層和復(fù)雜地區(qū),利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)直接進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)井眼軌跡,在兩點(diǎn)測(cè)量井斜角,其一是近鉆頭處,其二是保留原MWD處的井斜角測(cè)量。四、大位移井鉆井系統(tǒng)53由PowerPak導(dǎo)向馬達(dá)、測(cè)量短節(jié)、無(wú)線(xiàn)遙感測(cè)量系統(tǒng)組成;在地面實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向顯示屏上將鉆頭處實(shí)時(shí)測(cè)得的油藏信息與油藏模擬模型對(duì)比,可確定鉆頭在油藏中的位置。四、大位移井鉆井系統(tǒng)54地質(zhì)導(dǎo)向的特性:電阻率和咖碼測(cè)井可確定被鉆巖層的流體和巖石性質(zhì);方位電阻率提示司鉆鉆遇新的地層(approachingformationboundariesandcontacts),以便確定最佳工具面角;四、大位移井鉆井系統(tǒng)55四、大位移井鉆井系統(tǒng)
目前地質(zhì)導(dǎo)向鉆井可完成下列工作:驗(yàn)證井眼是否鉆入了目的層避免井眼穿過(guò)油水界面防止井眼離開(kāi)目的層優(yōu)化井眼在產(chǎn)層中的位置增加水平井段長(zhǎng)度評(píng)估流體的侵入范圍
四、大位移井鉆井系統(tǒng)57
隨鉆測(cè)量/隨鉆測(cè)井(MWD/LWD)新技術(shù)隨鉆測(cè)量/隨鉆測(cè)井(MWD/LWD)技術(shù)發(fā)展迅速,已研制了適用于各種井眼尺寸的MWD/LWD工具。其測(cè)量參數(shù)已逐步增加到近20種鉆井和地層參數(shù),目前,傳感器離鉆頭尚有1~2米的距離。新的儀器化鉆頭。地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)成為新的發(fā)展方向。1992年底,斯倫貝謝Anadrill公司推出其綜合鉆井評(píng)價(jià)和測(cè)井系統(tǒng)(IDEAL系統(tǒng)),到1997年已在歐洲和非洲的50口井中成功地應(yīng)用了這種工具。四、大位移井鉆井系統(tǒng)58
斯倫貝謝已在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了鉆時(shí)脈沖中子測(cè)井儀。四參數(shù)組合隨鉆測(cè)井儀已成為標(biāo)準(zhǔn)隨鉆測(cè)井儀器,可以隨鉆測(cè)量原狀地層的真電阻率、體積密度、中子孔隙度和自然伽嗎。目前,正在出現(xiàn)的六參數(shù)組合隨鉆測(cè)井儀,在四參數(shù)的基礎(chǔ)上增加了聲波速度和光電指數(shù),提供更加豐富的地層評(píng)價(jià)信息??蓽y(cè)量的參數(shù)包括井斜、方位、工具面、井下鉆壓、井下扭矩,井下震動(dòng)、自然伽馬、地層電阻率、密度、中子孔隙度和環(huán)空溫度。與早期的隨鉆測(cè)井相比,現(xiàn)在的隨鉆測(cè)井儀器可靠性高,穩(wěn)定性強(qiáng),可更好地評(píng)價(jià)油、氣、水層。隨鉆測(cè)井為用戶(hù)實(shí)時(shí)提供決策信息,有助于避免井下復(fù)雜情況的發(fā)生,引導(dǎo)井眼沿著最佳軌跡穿過(guò)油層。目前從井下往地面?zhèn)鬏旊S鉆測(cè)量數(shù)據(jù)的技術(shù)主要是泥漿脈沖,近年來(lái)電磁波傳輸技術(shù)應(yīng)用已有很大進(jìn)展。據(jù)2002年油氣雜志報(bào)道,殼牌公司已在北海南部成功的將電磁波MWD用于測(cè)量深度4420米(垂深1950米)的井中。四、大位移井鉆井系統(tǒng)2、串接泥漿馬達(dá)和加長(zhǎng)泥漿馬達(dá)(1)串接泥漿馬達(dá)在標(biāo)準(zhǔn)泥漿馬達(dá)基礎(chǔ)上,在加上一個(gè)動(dòng)力段,兩個(gè)動(dòng)力段之間采用高強(qiáng)度連接(如鈦扭桿)其特點(diǎn)是有較高的輸出功率(與標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)比)。生產(chǎn)廠(chǎng)家Halliburton公司。
(2)加長(zhǎng)泥漿馬達(dá)這種新型泥漿馬達(dá)具有加長(zhǎng)的動(dòng)力段,并按“目標(biāo)一致性”原則進(jìn)行設(shè)計(jì),避免了串接泥漿馬達(dá)用常規(guī)部件帶來(lái)的負(fù)面影響。特點(diǎn)是顯著增加輸出功率和扭矩,生產(chǎn)廠(chǎng)家BakerHughes四、大位移井鉆井系統(tǒng)60四、大位移井鉆井系統(tǒng)61四、大位移井鉆井系統(tǒng)62四、大位移井鉆井系統(tǒng)3、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)和高性能穩(wěn)定器
(1)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)
在旋轉(zhuǎn)方式下微調(diào)井眼軌跡在大位移井中十分重要。井下可調(diào)穩(wěn)定器翼片的控制位置通過(guò)泥漿脈沖傳送到地面,以便監(jiān)測(cè)翼片是否處在所要求的位置。它與隨鉆測(cè)量系統(tǒng)組合形成了新一代的鉆井系統(tǒng)——旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。這種新型井下穩(wěn)定器的翼片直徑可以微調(diào),有助于大位移井:減少井身扭曲降低鉆柱阻力改善巖屑運(yùn)移允許用最大鉆壓鉆進(jìn)四、大位移井鉆井系統(tǒng)64測(cè)量的數(shù)據(jù)傳向地面測(cè)出相對(duì)于目標(biāo)位置的井眼方位從地面下行傳送控制命令導(dǎo)向裝置接受控制命令進(jìn)行調(diào)整旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是20世紀(jì)末期發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)的鉆井技術(shù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)主要特征:在鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí),能夠調(diào)整井斜和方位;能夠通過(guò)上傳信號(hào)讓地面跟蹤實(shí)鉆井眼軌道;能夠直接下傳指令調(diào)整井眼軌道(地面干預(yù))。四、大位移井鉆井系統(tǒng)65節(jié)省鉆進(jìn)時(shí)間,井眼質(zhì)量好,事故少,降低鉆井綜合成本四、大位移井鉆井系統(tǒng)66旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)非旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向穩(wěn)定滑套旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸水力控制閥導(dǎo)向塊控制電路和井斜傳感器
AutoTrak系統(tǒng)把增斜鉆井的目的與導(dǎo)向能力集成在一個(gè)單一系統(tǒng)中,可以用連續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆井的方式鉆成理想的井斜和方位。1)AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)四、大位移井鉆井系統(tǒng)67四、大位移井鉆井系統(tǒng)68詳細(xì)構(gòu)造圖非旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向穩(wěn)定滑套近鉆頭啟動(dòng)器模塊交流發(fā)電機(jī)脈沖啟動(dòng)器油泵交流發(fā)電機(jī)井下聯(lián)接記憶模塊振動(dòng)模塊電池組轉(zhuǎn)向控制組子交流發(fā)電機(jī)子脈沖啟動(dòng)器穩(wěn)定器多相流阻止器短N(yùn)MCSDP可選三級(jí)接頭可選井下計(jì)量計(jì)巖性密度測(cè)量模塊中子孔隙度測(cè)量模塊四、大位移井鉆井系統(tǒng)69AutoTrak系統(tǒng)先進(jìn)的設(shè)計(jì)包括:非旋轉(zhuǎn)定向套筒上裝有能夠獨(dú)立操作的、可調(diào)的導(dǎo)向筋,導(dǎo)向筋可以在鉆頭上形成側(cè)向力,以便進(jìn)行造斜或保持現(xiàn)在的井眼軌跡。當(dāng)鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí),非旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向套筒控制井斜和方位。方位由三個(gè)可調(diào)導(dǎo)向肋的合力確定。通過(guò)電子控制和液力脈沖技術(shù)的結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)向力的方向和大小。井下計(jì)算機(jī)和傳感器可以連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制相對(duì)于下步目標(biāo)的當(dāng)前井眼軌跡。地面與地下的實(shí)時(shí)通信聯(lián)系。即使在工具進(jìn)行連續(xù)鉆井時(shí),它允許作業(yè)者給井下計(jì)算機(jī)發(fā)送新的井眼軌跡。
AutoTrak可以以旋轉(zhuǎn)方式鉆定向井、可以自動(dòng)控制鉆井過(guò)程、可以在不中斷鉆井的情況下接收來(lái)自地面的信號(hào),它可以帶來(lái)下列優(yōu)點(diǎn):顯著增加機(jī)械鉆速;大大改進(jìn)井眼質(zhì)量;滿(mǎn)足鉆大位移井和三維復(fù)雜井的需要。四、大位移井鉆井系統(tǒng)70
AutoTrak系統(tǒng)共有三種尺寸:6?
"OD,8?
"OD,9?
"OD,可以鉆83/8"~18?
"井眼。AutoTrak系統(tǒng)自1997年投入市場(chǎng),至2001年5月在575口井應(yīng)用,累計(jì)工作了72500小時(shí),進(jìn)尺達(dá)83萬(wàn)米,節(jié)約了3.2億美元,至2002年11月累計(jì)進(jìn)尺已達(dá)183萬(wàn)米。2002年推出AutoTrak系統(tǒng)第三代,速度、可靠性和精度更好。新LWD完全與之配套,有近鉆頭LWD/MWD測(cè)量,獨(dú)立的雙向傳輸系統(tǒng)和電源。四、大位移井鉆井系統(tǒng)71四、大位移井鉆井系統(tǒng)72四、大位移井鉆井系統(tǒng)73四、大位移井鉆井系統(tǒng)74四、大位移井鉆井系統(tǒng)75(2)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDrive旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)向(100%旋轉(zhuǎn))進(jìn)一步提高鉆速,降低卡鉆風(fēng)險(xiǎn)井眼更平滑,優(yōu)化井眼沖洗,優(yōu)化鉆井參數(shù)可用于定向井,大斜度井,大位移井和水平井全自動(dòng)化防斜打快
–
封密系統(tǒng)-PowerV可以進(jìn)行裸眼井段側(cè)鉆–
狗腿度8deg/30m近鉆頭井斜方位測(cè)量可用于6“
–18”
井眼最高壓力和溫度–20000psi135C可利用馬達(dá)推動(dòng)PowerDrive,加大扭矩,加大轉(zhuǎn)速,更進(jìn)一步提高鉆速四、大位移井鉆井系統(tǒng)76旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDrivePad開(kāi)Pad關(guān)四、大位移井鉆井系統(tǒng)77四、大位移井鉆井系統(tǒng)78四、大位移井鉆井系統(tǒng)79旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDriveControlShaftDiskValve四、大位移井鉆井系統(tǒng)80旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDrive
PowerDrive1100 PowerDrive900 PowerDrive825 PowerDrive675 PowerDrive475四、大位移井鉆井系統(tǒng)81旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDrive四、大位移井鉆井系統(tǒng)82旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDriveJuly2002PowerDrive1100&PowerDrive475servicescommercialized2001WorldRecord#1PowerDrive675drills17,283ftof8.5”holein1run2000PowerDrivebecomesfastestexpandingandmostsuccessfulrotarysteerableserviceintheworld2001WorldRecord#2PowerDrive900drills13.789ftof12.25”holein1run1999PowerDriveparticipatesindrillingworldslongestERDwellatWytchFarmNov2001PowerDrivedrillsmorethan1.3mftin12months2002World’sFirst6”RSSRunPowerDrive475drills4712ftof61/8”holein1run1999200020012002四、大位移井鉆井系統(tǒng)83旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDriveWorldRecord12-1/4”Run–13,799ft四、大位移井鉆井系統(tǒng)(3)高性能穩(wěn)定器鉆柱在井內(nèi)有效滑動(dòng)對(duì)獲得設(shè)計(jì)的井眼軌跡至關(guān)重要。這種高性能穩(wěn)定器放在鉆頭和泥漿馬達(dá)之間。其在滑動(dòng)鉆進(jìn)中隨鉆頭一起旋轉(zhuǎn),在大位移井中有助于:最大限度地減少地部鉆具組合在大斜度井筒內(nèi)的現(xiàn)象,維持工具面角可重新分布鉆頭載荷,改善鉆頭穩(wěn)定狀況延長(zhǎng)鉆頭壽命,最大限度地減少鉆頭重鉆現(xiàn)象如果在旋轉(zhuǎn)鉆井底部鉆具組合中使用動(dòng)態(tài)穩(wěn)定器,則必須稍微調(diào)整他的外徑和安裝位置,已對(duì)付輕度降斜趨勢(shì)。四、大位移井鉆井系統(tǒng)85四、大位移井鉆井系統(tǒng)4、水力加壓器(水力推進(jìn)器)水力加壓器結(jié)構(gòu)與原理水力加壓器是靠鉆頭噴嘴壓降或井底動(dòng)力鉆具加噴嘴的壓降來(lái)推動(dòng)活塞,通過(guò)活塞將此壓降轉(zhuǎn)變?yōu)殂@壓。水力加壓器用于加鉆壓大位移井由于鉆柱摩阻大,鉆進(jìn)時(shí)鉆頭究竟得到多少鉆壓是一個(gè)難于解決的問(wèn)題,用水力加壓器時(shí),鉆壓是恒定的。
四、大位移井鉆井系統(tǒng)87四、大位移井鉆井系統(tǒng)88四、大位移井鉆井系統(tǒng)89四、大位移井鉆井系統(tǒng)90四、大位移井鉆井系統(tǒng)4、集成鉆井軟件和三維可視化技術(shù)建立一個(gè)應(yīng)用程序共享的數(shù)據(jù)庫(kù)將鉆井軟件集成軌跡設(shè)計(jì)采用三維可視技術(shù)與地質(zhì)構(gòu)造立體圖相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)5、制動(dòng)化(閉環(huán))鉆井
全部鉆井過(guò)程依靠傳感器測(cè)量各種參數(shù),依靠計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù),并解釋和發(fā)出指令,最后由設(shè)備自動(dòng)去執(zhí)行,使整個(gè)鉆井系統(tǒng)變成無(wú)人操作的自動(dòng)控制系統(tǒng),其主要優(yōu)點(diǎn)是:
四、大位移井鉆井系統(tǒng)節(jié)約鉆井時(shí)間提高控制精度減少人為誤差減少體力勞動(dòng)可嚴(yán)格按預(yù)定軌跡鉆進(jìn)也可完全根據(jù)地下情況鉆進(jìn)取得實(shí)際應(yīng)用成果的國(guó)家:德國(guó)的VDS自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)英國(guó)的AGS自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)美國(guó)的ADD自動(dòng)定向鉆井系統(tǒng)挪威的連續(xù)油管鉆井系統(tǒng)四、大位移井鉆井系統(tǒng)93提綱一、大位移井概念及其應(yīng)領(lǐng)域二、大位移井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀三、大位移井鉆井關(guān)鍵技術(shù)四、大位移井鉆井系統(tǒng)五、特大位移井鉆井實(shí)例分析
井號(hào)M11,WytchFarmNo15井ERD井眼數(shù)據(jù):水平位移:10114m垂深:1650m測(cè)深:10656m鉆井:186天,日產(chǎn)油3180M3/d設(shè)計(jì):165天1、M11大位移井的關(guān)鍵技術(shù)五、特大位移井鉆井實(shí)例分析95
大位移延伸井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具等與分支井技術(shù)的結(jié)合掀起了海洋油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。1998年WytchFarm油田創(chuàng)記錄的M11井由于僅需鉆很少的井,降低了油田開(kāi)發(fā)費(fèi)用,使邊際油田、不具備單井開(kāi)發(fā)價(jià)值的小油藏、圈閉區(qū)塊、頂層油及剩余油的開(kāi)發(fā)成為可能。
五、特大位移井鉆井實(shí)例分析
M11井,121/4"井段鉆至井深2900m遇開(kāi)始易塌地層和穿越斷層。鉆至7400m井塌下鉆遇阻,找不到老眼,被迫填井。在以133/8“管鞋側(cè)鉆。新井改變軌跡,減少穿越斷層段成功。95/8"套管下至8819m。121/4"井裸眼段長(zhǎng)5000m。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析M11,121/4"井段泥漿低毒油基泥漿;r=1.28S.G.新井老井r=1.20S.G.YP620PV2830M11,121/4"鉆柱95/8"Anadrill(5/6)單彎螺桿PoworpalseMWD,PDCm鉆頭全部65/8"鉆桿,65/8"HWDP五、特大位移井鉆井實(shí)例分析M11,121/4"井段凈化,摩阻排量:1050/1100gPM,相當(dāng)于66/69L/sec121/4”名義井眼在如此高的排量之下:AV(視粘度),C(巖屑濃度),Cb(巖屑床厚)等顯著變化,凈化特優(yōu),無(wú)需機(jī)械清巖,無(wú)需打入清掃液扭矩:28000fbs,相當(dāng)于3817kgm折算扭轉(zhuǎn)摩阻系數(shù)0.2(裸眼)\0.13(套內(nèi))無(wú)扭屆(Tortuosity)(頂驅(qū))五、特大位移井鉆井實(shí)例分析M11,121/4"井段95/8/"套管深接箍深:1800m空段長(zhǎng)8819-1800m=7019m在7000m深時(shí)試旋轉(zhuǎn)套管扭矩為23000ft(1381kgm低于鉆柱)M1181/2"井,鉆井方式在95/8”技套之后,不能用滑動(dòng)態(tài),轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)造斜至900水平段全轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析
M1181/2"井,扭矩扭矩特大,與巖性有關(guān);泥巖 小泥巖+巖屑床 中砂巖 大砂巖+巖屑 最大該井水平段為砂巖+巖屑床:M扭特大,被迫加入微珠降扭,微珠可回收,泥漿0.94五、特大位移井鉆井實(shí)例分析
M1181/2"井,水平段側(cè)鉆鉆至9688m,發(fā)現(xiàn)油層特性變差,側(cè)鉆找好的油層,9150m側(cè)鉆采用定點(diǎn)循環(huán)側(cè)鉆法,0.1m/hr,維持2天。在6m厚油層內(nèi)鉆至10658m起鉆。M1181/2"井,井下工具Camco變徑扶正器:下6次,3次破壞,1次被迫起鉆改變一次直徑要30分鉆CDR工程參數(shù)測(cè)量:環(huán)空液壓特別在接單眼劃眼時(shí)控制速度有用五、特大位移井鉆井實(shí)例分析M1181/2"井,7"尾管注尾管注水泥,旋轉(zhuǎn)注水泥,扭矩過(guò)大時(shí)停止旋轉(zhuǎn)。螺旋扶正器,兩根套管加三個(gè)。
五、特大位移井鉆井實(shí)例分析103
南海東部石油公司的位置已開(kāi)發(fā)的油田共有四個(gè):流花;陸豐;惠州;西江。2、中國(guó)南海西江24-3-A14井大位移井關(guān)鍵技術(shù)五、特大位移井鉆井實(shí)例分析104五、特大位移井鉆井實(shí)例分析105三個(gè)區(qū)塊:XJ24-3,XJ30-2,XJ24-1。前兩個(gè)是主力區(qū)塊。兩個(gè)鉆采平臺(tái),每個(gè)平臺(tái)可鉆井分別為30口和28口井。生產(chǎn)出來(lái)的油,通過(guò)輸油管線(xiàn),送到“南海開(kāi)拓號(hào)”油輪上。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析106XJ24-3-A14區(qū)塊是美國(guó)PHILIPS公司的風(fēng)險(xiǎn)勘探區(qū),1986年1月8日鉆完第一口探井XJ24-1X,發(fā)現(xiàn)了11個(gè)油層。XJ24-1區(qū)塊的情況:位于XJ24-3區(qū)塊的鉆采平臺(tái)東南(116°)約8公里處。油藏圈閉面積不到2平方公里,是一個(gè)小油田,或稱(chēng)為XJ24-3油田的衛(wèi)星油田。該海域水深100米左右。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析107
XJ24-1區(qū)塊開(kāi)采方案:建立一個(gè)衛(wèi)星鉆采平臺(tái)(無(wú)人操作)要花7000萬(wàn)美元,加上鉆井費(fèi)用和按照7年開(kāi)采期計(jì)算的作業(yè)費(fèi),加起來(lái)的投資將超過(guò)一億美元。按采收率25%計(jì)算,可采出100萬(wàn)噸油。按120美元一噸算,可得1.2億美元?;旧蠜](méi)有開(kāi)采價(jià)值。所以,從1986年到1996年,10年時(shí)間,該區(qū)塊沒(méi)有開(kāi)采90年代以來(lái),大位移井技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,很自然提出用大位移井來(lái)開(kāi)發(fā)這個(gè)油田。1995年,大位移紀(jì)錄是8035米。經(jīng)過(guò)論證,該井于1996年11月22日開(kāi)鉆,1997年5月19日完鉆,6月10日完井。全井鉆進(jìn)時(shí)間85天,完井周期僅僅101天。該井原計(jì)劃投資2400萬(wàn)美元。實(shí)際打井費(fèi)用1800萬(wàn)美元,加上論證及各項(xiàng)行政開(kāi)支,共花錢(qián)2000萬(wàn)美元。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析108效益:6月23日交井投產(chǎn),初產(chǎn)為1672桶(6.29桶等于1方)約265方,含水63%。以后產(chǎn)量逐日增加,直到7000桶(1000噸)穩(wěn)?。缓鹑諟p少,減到2.2%穩(wěn)住。到1997年底已經(jīng)生產(chǎn)了16萬(wàn)多噸,價(jià)值約2000萬(wàn)美元。已將投入的全部成本收回。而且,這口井在鉆井中,還有大的發(fā)現(xiàn),新發(fā)現(xiàn)5個(gè)油層,最厚的一個(gè)是15.4米。地質(zhì)儲(chǔ)量翻了一番。由于A-14井的效益很好,且儲(chǔ)量翻番,所以1999年又打了一口大位移井A-17井。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析109XJ24-3-A14大位移井關(guān)鍵技術(shù)
管柱的摩阻摩扭問(wèn)題是大位移井技術(shù)的頭號(hào)問(wèn)題。給鉆井帶來(lái)的問(wèn)題:①鉆柱起鉆負(fù)荷很大,下鉆阻力很大;②滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)加不上鉆壓,鉆速很低;③旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)扭矩很大,導(dǎo)致鉆柱強(qiáng)度破壞;④鉆柱與套管摩擦,套管磨損嚴(yán)重,甚至磨穿;⑤套管下入困難,甚至下不到底;⑥導(dǎo)致嚴(yán)重的粘滑振動(dòng)(Stick/SlipVibration);(1)管柱的摩阻摩扭問(wèn)題五、特大位移井鉆井實(shí)例分析110①解決起下鉆摩阻問(wèn)題的方法:使用頂部驅(qū)動(dòng),起下鉆時(shí)可適當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆柱,改變摩阻方向(倒劃眼時(shí)要特別謹(jǐn)慎);優(yōu)化井眼軌道形狀,減小摩阻;國(guó)外用懸鏈線(xiàn)軌道或準(zhǔn)懸鏈線(xiàn);提高造斜點(diǎn),降低造斜率;控制穩(wěn)斜角:αK=ATN(1/μ);改善泥漿的潤(rùn)滑性五、特大位移井鉆井實(shí)例分析111大位移井的軌道設(shè)計(jì):大位移井軌道設(shè)計(jì)研究,國(guó)外很重視,但很少有公開(kāi)發(fā)表的研究文章。英國(guó)BP公司在WytchFarm油田上用懸鏈線(xiàn)或準(zhǔn)懸鏈線(xiàn),沒(méi)有具體講。有一篇文章中談到設(shè)計(jì)方法:增斜段的曲率是變化的,開(kāi)始的曲率1~1.5°/30米,最后增到2.5°/30米。曲率增加的方式是連續(xù)的,每400米曲率增加0.5°/30米。據(jù)說(shuō)這種曲線(xiàn)可使套管可下重量增加25~27%。這實(shí)際上是一種恒變?cè)銮是€(xiàn)。據(jù)我們研究,這種曲線(xiàn)并沒(méi)有多大優(yōu)越性。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析112XJ24-2-A14井軌道設(shè)計(jì)五、特大位移井鉆井實(shí)例分析113XJ24-2-A14井泥漿降摩阻摩扭技術(shù)采用低毒油基泥漿,商品名稱(chēng)VersaClean。提高油水比:試驗(yàn)表明,90:10的油水比與62:38的油水比進(jìn)行比較,前者比后者摩阻降低50%。實(shí)際使用在12-1/4“井眼,油水比為75:25;在8-1/2“井眼,油水比為85:15;使用塑料小球:據(jù)試驗(yàn),使用塑料小球,可降低摩阻摩扭15%;從井深7248米開(kāi)始用,井深超過(guò)9000米后,每鉆一個(gè)立柱,加入塑料小球約123公斤。泥漿的實(shí)際潤(rùn)滑性很好,非常有利于減小摩阻系數(shù)。根據(jù)實(shí)鉆數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行擬合,鉆柱在套管內(nèi)的摩阻系數(shù)為0.19,在裸眼井段內(nèi)為0.17。(值得注意的是:裸眼井段內(nèi)摩阻系數(shù)竟然小于套管內(nèi)的摩阻系數(shù))五、特大位移井鉆井實(shí)例分析114②解決滑動(dòng)鉆進(jìn)加不上鉆壓?jiǎn)栴}采用滑動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),盡可能旋轉(zhuǎn)鉆柱。需要定向時(shí)用滑動(dòng)鉆進(jìn)方式;不需要定向時(shí)用旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式;采用動(dòng)力鉆具壓差載荷加壓;采用液力加壓器加壓;開(kāi)發(fā)先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng),徹底拋棄滑動(dòng)鉆進(jìn)方式;五、特大位移井鉆井實(shí)例分析115③解決鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩的問(wèn)題:主要辦法是:提高鉆桿的抗扭能力。使用高抗扭的螺紋脂;據(jù)說(shuō)可提高抗扭27%;采用高扭矩的螺紋聯(lián)接多級(jí)螺紋或多級(jí)臺(tái)肩,可增大扭矩;采用高強(qiáng)度鉆桿:鋁合金、鈦合金鉆桿等,重量小,強(qiáng)度高;實(shí)現(xiàn)鉆桿接頭的應(yīng)力平衡(見(jiàn)下兩張片子):高強(qiáng)度鉆桿的接頭抗扭強(qiáng)度,低于管體;采取增大上扣扭矩,犧牲抗拉強(qiáng)度,增大抗扭強(qiáng)度,使鉆桿適應(yīng)高扭矩的需要。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析116實(shí)現(xiàn)鉆桿接頭的應(yīng)力平衡:以NC-50(411×410)接頭為例,當(dāng)公接頭內(nèi)徑為4-3/4“時(shí),若上扣扭矩為30千磅英尺,則承拉能力為200千磅;若上扣扭矩為25千磅英尺,則承拉能力為450千磅;五、特大位移井鉆井實(shí)例分析117④解決套管磨損問(wèn)題一種方法是在鉆桿上帶膠皮護(hù)箍據(jù)說(shuō)在大位移井中,橡膠護(hù)箍很快就被破壞;改變鉆桿接頭表面上的鎧裝材料,既有較高的耐磨性,又可減小對(duì)套管的磨損;在鉆桿上加非旋轉(zhuǎn)鉆桿保護(hù)器象個(gè)扶正器,不隨鉆桿旋轉(zhuǎn)。與套管之間不旋轉(zhuǎn),所以不磨套管;但與鉆桿之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn);這是目前最有效的方法。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析118XJ24-3-a14井對(duì)套管磨損問(wèn)題的解決特別在彎曲井段,鉆柱以很大的正壓力作用于套管壁,在旋轉(zhuǎn)時(shí)引起套管磨損。采用了“非旋轉(zhuǎn)鉆桿保護(hù)器”(NRDPP–Non-RotatingDrillPipeProtector)。在套管保護(hù)段,每根鉆桿單根加一個(gè)。這樣在NRDPP與套管之間是不旋轉(zhuǎn)的,代之以NRDPP與鉆桿之間的旋轉(zhuǎn)。
未使用NRDPP時(shí),泥漿出口撈出大量鐵屑,而且逐日增加。(三天,150克,270克,750克)據(jù)說(shuō)最多一天可撈出3.7公斤。使用NRDPP之后,鐵屑大量減少。(三天,260克,85克,65克)。而且,鉆柱的摩扭大大減小。在可比的情況下,使用前摩扭為22000英尺磅,使用后為12000~17000英尺磅。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析119⑤解決套管下入問(wèn)題采用滾輪式套管扶正器;使套管與井壁之間有滑動(dòng)摩擦,變成滾動(dòng)摩擦;采用漂浮法下套管漂浮接箍以下的套管內(nèi)是空的,沒(méi)有鉆井液;漂浮接箍的位置需要仔細(xì)計(jì)算;要考慮套管的抗擠強(qiáng)度問(wèn)題;在下套管過(guò)程中不能循環(huán)泥漿;利用頂部驅(qū)動(dòng)的重力;五、特大位移井鉆井實(shí)例分析120XJ24-3-a14井對(duì)套管下入問(wèn)題的解決
鉆柱下不去,可用頂部驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)下入。套管由于絲扣問(wèn)題,不能承受大的扭矩。所以下套管是大位移井最大的難題。這口井采取了兩個(gè)主要技術(shù):帶軸向滾柱的套管扶正器將套管與井壁之間的軸向滑動(dòng)摩擦,變成了軸向滾動(dòng)摩擦。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析121
第二項(xiàng)技術(shù)是:套管漂浮技術(shù)。一個(gè)漂浮接箍可使一段套管中空。從而減小對(duì)井壁的正壓力。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析122套管漂浮接箍的工作原理:a.漂浮狀態(tài),隔開(kāi)上下;b.壓力剪斷上銷(xiāo)釘,打開(kāi)循環(huán)孔;c.剪斷下銷(xiāo)釘,下行碰壓。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析123
⑥解決鉆柱的粘滑振動(dòng)問(wèn)題類(lèi)似于“蹩鉆”。蹩鉆是鉆頭上扭矩的劇烈變化引起的;粘滑振動(dòng)是鉆柱上摩阻扭矩的劇烈變化引起的。危害是:鉆速降低,鉆頭壽命降低,鉆柱的強(qiáng)度安全系數(shù)降低,鉆進(jìn)能力降低;粘滑振動(dòng)還會(huì)激發(fā)起鉆柱的其他振動(dòng),特別是橫向振動(dòng),危害也很大。采用旋轉(zhuǎn)回饋系統(tǒng),有的稱(chēng)為軟扭矩系統(tǒng)。國(guó)外已經(jīng)有產(chǎn)品,是荷蘭人研究的;我國(guó)應(yīng)早研究解決。石油大學(xué)已經(jīng)在理論上和原理上進(jìn)行了大量工作,下步研究需要協(xié)作。五、特大位移井鉆井實(shí)例分析124(2)測(cè)量與軌跡控制問(wèn)題隨鉆測(cè)斜,是準(zhǔn)確控制井眼軌跡的前提條件。大位移井更不能用電纜測(cè)量。在大位移井中,MWD已經(jīng)成為常規(guī)方法。隨鉆測(cè)井,是準(zhǔn)確控制井眼進(jìn)入預(yù)定的目標(biāo)層的前提條件。在大位移井中,LWD(FEWD)也應(yīng)該成為常規(guī)方法。由于井很深
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