定向井-直井段防斜打直.ppt

《定向井-直井段防斜打直.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《定向井-直井段防斜打直.ppt（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、定向井-直井段防斜打直第一页，共50页。第一节 直井(段)防斜技术井斜的危害：井斜的危害： 1 1、在地质勘探方面：、在地质勘探方面：造成地质资料失真；打乱合理的地下井网和开发方造成地质资料失真；打乱合理的地下井网和开发方案。案。 2 2、在钻井施工方面：、在钻井施工方面：恶化钻柱工作条件；易造成井壁坍塌和卡钻；易造恶化钻柱工作条件；易造成井壁坍塌和卡钻；易造成固井下套管困难和注水泥窜槽；纠斜侧钻增加成本。成固井下套管困难和注水泥窜槽；纠斜侧钻增加成本。 3 3、在开发采油方面：、在开发采油方面：影响分层开采；影响修井工作；影响采收率（死影响分层开采；影响修井工作；影响采收率（死油区）。油区）

2、。 第二页，共50页。一井斜的原因一井斜的原因 地质因素，钻具因素。地质因素，钻具因素。 ( (一一) )地质因素地质因素 地层倾斜地层倾斜和和地层可钻性不均匀性地层可钻性不均匀性两个方面。两个方面。 1.1.地层可钻性的各向异性因素地层可钻性的各向异性因素 沉积岩特性：沉积岩特性：垂直层面方向的可钻性高，平行层面方向的可钻性低垂直层面方向的可钻性高，平行层面方向的可钻性低。 钻头总是有向着容易钻进的方向前进的趋势。钻头总是有向着容易钻进的方向前进的趋势。 地层倾角小于地层倾角小于4545时，钻头偏向垂直地层层面的方向。时，钻头偏向垂直地层层面的方向。 地层倾角超过地层倾角超过6060时，钻头

3、沿着平行地层层面方向下滑，时，钻头沿着平行地层层面方向下滑，地层倾角在地层倾角在45456060之间时，井斜方向属不稳定状态。之间时，井斜方向属不稳定状态。第三页，共50页。第四页，共50页。2.2.地层可钻性的纵向变化地层可钻性的纵向变化 地层倾斜且软硬交错，钻头偏向垂直地层层面方向。地层倾斜且软硬交错，钻头偏向垂直地层层面方向。软地层 硬地层 硬地层 软地层第五页，共50页。3.3.地层可钻性的横向变化地层可钻性的横向变化 垂直于钻头轴线方向上可钻性的变化。垂直于钻头轴线方向上可钻性的变化。 如：如：在钻头的一侧下面钻遇溶洞或较疏松的地层，而另一侧则钻遇较致密在钻头的一侧下面钻遇溶洞或较疏

4、松的地层，而另一侧则钻遇较致密的地层。的地层。 第六页，共50页。( (二二) )钻具因素钻具因素 主要因素是主要因素是钻具的倾斜和弯曲钻具的倾斜和弯曲。 引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削。引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削。 使钻头受侧向力的作用，产生侧向切削。使钻头受侧向力的作用，产生侧向切削。 “ “底部钻具组合底部钻具组合”( Bottom Hole Assembly )( Bottom Hole Assembly )，简称，简称BHABHA。 导致钻具倾斜和弯曲的原因：导致钻具倾斜和弯曲的原因： 钻具和井眼之间有一定间隙。钻具和井眼之间有一定间隙。 钻压的作用，钻柱受压靠近井壁或发

5、生弯曲。钻压的作用，钻柱受压靠近井壁或发生弯曲。 钻具本身弯曲；转盘安装不平、井架安装不正等。钻具本身弯曲；转盘安装不平、井架安装不正等。 ( (三三) )井眼扩大井眼扩大 钻头在井眼内左右移动，靠向一侧，钻头轴线与井眼钻头在井眼内左右移动，靠向一侧，钻头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。轴线不重合，导致井斜。 第七页，共50页。第八页，共50页。二防斜打直技术 常规防斜纠斜技术常规防斜纠斜技术满眼钻具组合控制井斜满眼钻具组合控制井斜满眼钻具组合控制井斜满眼钻具组合控制井斜 偏轴组合防斜打快技术偏轴组合防斜打快技术 导向钻具防斜打快技术导向钻具防斜打快技术 自动垂直钻井系统自动垂直钻井系统第九页

6、，共50页。常规防斜纠斜技术常规防斜纠斜技术 1. 满眼钻具组合控制井斜满眼钻具组合控制井斜 由钻具引起井斜的原因可归结为：由钻具引起井斜的原因可归结为： 钻头对井底的不对称切削；钻头对井底的不对称切削； 钻头轴线相对于井眼轴线发生倾斜；钻头轴线相对于井眼轴线发生倾斜； 钻头上的侧向力导致对井底的侧向切削。钻头上的侧向力导致对井底的侧向切削。 解决这些问题的方法之一是让解决这些问题的方法之一是让钻具填满井眼钻具填满井眼，即，即满眼钻具组合。满眼钻具组合。 基本原理：基本原理： 增大下部钻具组合的尺寸和刚度，近似增大下部钻具组合的尺寸和刚度，近似“填满井眼填满井眼”，防止钻柱弯曲和，防止钻柱弯曲

7、和倾斜。倾斜。 方法：方法：在下部钻具适当位置上安装在下部钻具适当位置上安装3 34 4个扶正器。个扶正器。 扶正器尺寸：扶正器尺寸：d=dd=dh h-d-ds s=1.0 =1.0 1.6 mm1.6 mm第十页，共50页。常用的稳斜钻具组合(满眼组合)第十一页，共50页。 作用：作用： 近扶正器：近扶正器：抵抗侧向力，防止侧向切削和不对称切削。抵抗侧向力，防止侧向切削和不对称切削。 中扶正器：中扶正器：保证中扶正器与钻头之间的钻柱不发生弯曲。其安保证中扶正器与钻头之间的钻柱不发生弯曲。其安 放位置需严格计算。放位置需严格计算。 上扶正器：上扶正器：保证钻具上至少有保证钻具上至少有3 3个

8、稳定点与井壁接触，从而保个稳定点与井壁接触，从而保 证井眼的直线性。证井眼的直线性。 第四扶正器：第四扶正器：增大下部钻柱的刚度，协助中扶防止钻柱弯曲。增大下部钻柱的刚度，协助中扶防止钻柱弯曲。第十二页，共50页。“中扶中扶”位置的计算公式位置的计算公式 根据等截面梁纵横弯曲理论中的挠度计算公式和压杆稳定的临界载根据等截面梁纵横弯曲理论中的挠度计算公式和压杆稳定的临界载荷计算公式，并进行处理求导可得最优位置：荷计算公式，并进行处理求导可得最优位置： L Lp p - -中扶距钻头的最优长度，中扶距钻头的最优长度，m m ； C-C-扶正器与井眼的半间隙，扶正器与井眼的半间隙，C=(dC=(dh

9、 h-d-ds s)/2 )/2 ，m m ； d dh h井眼直径，井眼直径，m m ；d dm m扶正器外径，扶正器外径，m m ； E-E-钻铤钢材的杨氏模量，钻铤钢材的杨氏模量，kN/mkN/m2 2 ； J-J-钻铤截面的轴惯性矩，钻铤截面的轴惯性矩，m m4 4 ； q qm m-钻铤在钻井液中的线重，钻铤在钻井液中的线重，kN/m kN/m ； -允许的最大井斜角，允许的最大井斜角，( () ) 。 4sin16mqJECpL64)(44cicoddJ第十三页，共50页。例题：例题： 已知钻头直径已知钻头直径216mm216mm ，扶正器直径，扶正器直径215mm215mm ，钻

10、铤钢材的杨氏模量为，钻铤钢材的杨氏模量为2.05942.059410108 8kN/mkN/m2 2 ，钻铤外径，钻铤外径178mm 178mm ，内径，内径71.4mm71.4mm ，钻井液密度，钻井液密度1.25 1.25 g/cmg/cm3 3 ，钻铤线重，钻铤线重1.6 kN/m1.6 kN/m ，允许的最大井斜角，允许的最大井斜角3 3，求中扶距钻头的最，求中扶距钻头的最优长度。优长度。 解：解：根据给定条件，可求得：根据给定条件，可求得： J =J = （d dcoco4 4-d-dcici4 4）/64 = 0.48/64 = 0.481010-4-4 m m4 4 , , q

11、qm m =1.6=1.6（1-1- d d/ / s s）= 1.34 kN/m , = 1.34 kN/m , c = c =（d dh h-d-ds s）/2 = 0.0005 m /2 = 0.0005 m L Lp p = (16CEJ)/(Q = (16CEJ)/(Qm msin)sin)0.250.25 = 5.789 m = 5.789 m 。第十四页，共50页。第十五页，共50页。第十六页，共50页。 常见的几种钟摆钻具第十七页，共50页。钟摆钻具组合设计钟摆钻具组合设计 钻头上的钟摆力：钻头上的钟摆力： 可产生最大钟摆力的最优扶正器安放位置计算：可产生最大钟摆力的最优扶正器

12、安放位置计算： W-W-钻压，钻压，kNkN； d dh h-井径，井径，m m； d dc c- -钻铤直径，钻铤直径，m m。 考虑到扶正器磨损和考虑到扶正器磨损和 井径扩大，使用距离比计井径扩大，使用距离比计 算距离适当减小。算距离适当减小。 L LS S= =（0.9 0.9 0.950.95）L Lz z sin21zmdLqF 222246 .18404.82sin2chddmABACBzrrJECrWBqAL第十八页，共50页。 钟摆钻具组合的使用钟摆钻具组合的使用 多数用于井斜角较大的井纠斜。直井内无防斜作用多数用于井斜角较大的井纠斜。直井内无防斜作用. . 其性能对钻压特别敏

13、感。钻压增大，则增斜力增大，钟摆力减小。使其性能对钻压特别敏感。钻压增大，则增斜力增大，钟摆力减小。使用时必须严格控制钻压。用时必须严格控制钻压。 只能使用小钻压只能使用小钻压“吊打吊打”。如果使用大钻压。如果使用大钻压, ,可能形成新的支点可能形成新的支点。应在降斜过程开始吊打。应在降斜过程开始吊打20m.20m.不能有效控制井眼曲率，易形成不能有效控制井眼曲率，易形成“狗腿狗腿”。 间隙对钟摆钻具组合性能的影响比较明显。间隙对钟摆钻具组合性能的影响比较明显。第十九页，共50页。3.其它常规防斜斜技术 塔式钻具（钟摆原理）。 偏心钻铤（形成公转和钟摆力）。 方钻铤（满眼钻具原理）。 钻铤偏心

14、短节（形成钻铤公转）。 第二十页，共50页。= 传统思想 减压吊打，以牺牲机械钻速来换取直井的井身质量，导致井越钻越慢研究思想= 新认识 加大钻压，使下部钻具由自转变成稳定的公转回旋运动，钻头均匀切削地层，克服地层的造斜，实现既能使井打直，又能打快，达到防斜与打快的统一。弓形回旋，以稳求降。 偏轴组合防斜打快技术第二十一页，共50页。组合的原理图偏轴组合示意图 组合的工作原理n组合在井底形成稳定的公转回旋，钻头均匀切削井壁四周，实现稳斜。n该组合可加大钻压和使用高转速，且在一定钻压范围内钻压越高，钻速越快，降斜效果越好。实践证明，该组合具有结构简单，使用方便，可减少井下事故等。第二十二页，共5

15、0页。偏轴接头第二十三页，共50页。钻杆钻铤偏轴接头钻铤钻头偏心距第二十四页，共50页。 偏轴钻具组合为：(1) 444.5mm钻头 + 228.6mm钻铤 x 1根 + 265mm偏轴接头(偏心距30mm) + 228.6mm钻铤 x 2根 + 203.2mm钻铤 x 3根 + 232mm悬浮器 + 203.2mm钻铤 x 11根 + 203.2mm随钻震击器 + 203.2mm钻铤 x 3根 + 127mm加重钻杆 x 15根 + 127mm钻杆(2) 311.1mm钻头 + 228.6mm钻铤 x 1根 + 252mm偏轴接头(偏心距24mm) + 228.6mm钻铤 x 2根 + 20

16、3.2mm钻铤 x 3根 + 232mm悬浮器 + 203.2mm钻铤 x 11根 + 203.2mm随钻震击器 + 203.2mm钻铤 x 3根 + 127mm加重钻杆 x 15根 + 127mm钻杆第二十五页，共50页。在依南5井中的应用 依南5井是塔里木盆地库车坳陷克-依构造带东段依南断鼻构造上的一口预探井，实际井深5030米，海拨1843米，地层倾角55-65，地质条件复杂，易产生井斜，影响钻井效率。表1为依南5井常规钟摆钻具组合与偏轴钻具组合使用对比情况。第二十六页，共50页。井眼尺寸（mm）钻具组合使用井段m 钻压kN 转速rpm 机械钻速m/h 井斜()地层倾角() 444.5钟

17、摆 102.5-922 14085 3.92 4.72/825 55-65 -97580902.534.68/900-102660901.154.12/1000444.5偏轴1026-1098180802.404.01/1075偏轴1098-1290200802.443.5/1250偏轴-13701401002.073.15/1350第二十七页，共50页。在克孜1井中的应用井眼尺寸（mm）钻具组合使用井段m 钻压kN 转速rpm 机械钻速m/h 井斜()地层倾角() 311.15 钟摆 2030-2160.5 80 70 0.75 6.64/18757.21/20005.66/215050-7

18、0 偏轴2160.5-2229.7 160 70 1.85 5.23/21755.20/2200 克孜-1井是塔里木盆地库车坳陷克依构造带克孜勒努尔背斜高点上的一口预探井，实际井深4446米，海拨1940米，地层倾角50-70，是易斜的一口复杂井。 第二十八页，共50页。自动垂直钻井系统第二十九页，共50页。 斯伦贝谢旋转导向钻井简介 斯伦贝谢PowerV的原理 PowerV 在国内外的一些实例 PowerV 的在实钻中的优点PowerV 旋转导向垂直钻井系统第三十页，共50页。斯伦贝谢旋转导向系统PowerDrive家族：PowerV旋转导向垂直钻井系统旋转导向垂直钻井系统 PD Xtra定

19、向井/水平井旋转导向系统 PD Vortex与泥浆马达一体化的旋转导向系统 PD X5带有方位伽玛测井水平井旋转导向系统 PD Exceed适用于造斜比较困难地层的旋转导向系统 井眼范围井眼范围：5 7/8“18 ”第三十一页，共50页。 钻具旋转时进行纠斜 (不需滑动钻进) 主动防斜！ 在钻进时自动感应井斜，并进行自动化纠斜，无线控制 所有部件都旋转 “Everything Rotates” 减少摩擦力和阻力 (钻压和扭矩传输更有效) 降低卡钻风险 井眼更平滑 (低狗腿度) 减少井眼净化问题 最大限度提高钻速 解放钻压, 正常钻进提高钻速 可以划眼和倒划眼提高井身质量，降低每米成本第三十二页

20、，共50页。Bias Unit机械偏置单元机械偏置单元Control Unit电子控制单元电子控制单元第三十三页，共50页。Bias UnitSteering Actuator Pad涡 轮 涡 轮 Control Unit各种传感器及电子控制板l上/下转子、上/下扭矩仪、l陀螺、传感器模块组、l通讯控制模块组、存储器l控制引鞋、l发射天线等u三个推力扳及活塞、u控制阀、控制轴、u泥浆分流器、u泥浆导向器、第三十四页，共50页。第三十五页，共50页。第三十六页，共50页。Pad 开Pad 关第三十七页，共50页。推力扳Pad伸出， 推顶上井壁 从而使钻头产生一个指向下井壁的侧向力 扶正器支点

21、第三十八页，共50页。Disk Valve控制轴第三十九页，共50页。第四十页，共50页。第四十一页，共50页。 入井后，开泵，入井后，开泵，CU测出井底井斜角和方位角。地面工程测出井底井斜角和方位角。地面工程师根据需要，按照一定的时间编排方式，在不同的时间开师根据需要，按照一定的时间编排方式，在不同的时间开不同的工作排量，就把指令传递给不同的工作排量，就把指令传递给CU，CU接到指令后，通接到指令后，通过控制轴控制过控制轴控制BU，使，使BU的三个导向推块均在转动到该方位的三个导向推块均在转动到该方位时有时有2-5%钻井液从导流阀孔冲出，推动该方位的导向推钻井液从导流阀孔冲出，推动该方位的导

22、向推块打向井壁，对钻头产生侧向力，达到增斜、降斜或扭块打向井壁，对钻头产生侧向力，达到增斜、降斜或扭方位等目的。指令不同，导向推块伸出的机率不同。增方位等目的。指令不同，导向推块伸出的机率不同。增加泵排量，可提高导向推块打向井壁的力量，但不能超加泵排量，可提高导向推块打向井壁的力量，但不能超过最大允许排量。过最大允许排量。第四十二页，共50页。 POWER V的钻进周期可以设定，常规设定为的钻进周期可以设定，常规设定为3min(180s)或或5min(180s),即每即每3min或或5min仪器重复实现预定的工作过程。如仪器重复实现预定的工作过程。如180/60%的设定，以钻进周期的设定，以钻

23、进周期3min(180s)为例，在为例，在18060%=108s内，仪器以内，仪器以180的工具面工作的工具面工作(降斜降斜)，其余，其余在在18040%=72s内工具面是随钻具旋转的；如内工具面是随钻具旋转的；如180/100%的设的设定，仪器在定，仪器在180s内工具面始终保持为内工具面始终保持为180工作工作(降斜降斜)。180s后进后进入下一周期，又重复上一过程，依此类推，即在整个钻进入下一周期，又重复上一过程，依此类推，即在整个钻进过程中过程中POWER V始终保持始终保持180的工具面工作。的工具面工作。第四十三页，共50页。随钻震击器钻头BUPowerV的偏置单元钻铤CUPowe

24、rV的控制单元扶正器钻井参数钻井参数钻压钻压 36吨转速转速 65-200转/分排量排量 38-76 升/秒第四十四页，共50页。井号井号井段井段 (米米)进尺进尺 (米米)纯钻时间纯钻时间 (小时小时)平均钻速平均钻速 (米米/小时小时)钻速提高钻速提高 (%)周期周期 (天天)周期提前周期提前 (%)KL-205 (邻井邻井)148 - 2596244014891.5-96-KL2-3350 - 26752325764.23.0103%6532%KL2-7302 - 291926171017.162.672%6334%KL2-8344 - 23291954258.167.6405%2475

25、%KL2-7 井井/Well PowerV 数据数据/Data012345678910111213141516171819202122232425302424541683817959109512361594173518782067.252163.432233.972828深度深度/depth钻速钻速/钻压钻压/井斜井斜/ROP/WOB/Inc钻速钻速/ROP钻压钻压/WOB井斜井斜/INC第四十五页，共50页。井斜井斜/INC02004006008001000120014001600180020002200240001230 344 m 井斜从井斜从00 增至增至 2.30钟摆钻具钟摆钻具19

26、00m 1960m井斜从井斜从 0.60 增至增至 1.80 原因：长段未测斜原因：长段未测斜开始降斜开始降斜最后井斜最后井斜 1 0390m 1860m PowrV 井段，井斜井段，井斜 10平均钻速平均钻速 13.3 m/hr第四十六页，共50页。KL2-8 钻速、钻压、井斜钻速、钻压、井斜0.0010.0020.0030.0040.0050.0005001000150020002500深度（深度（m）钻速钻速(m/h) / 钻压钻压(ton)01234567891011121314151617181920井斜（度）井斜（度）钻速钻速/ROP钻压钻压/WOB井斜井斜/INC第四十七页，共5

27、0页。050010001500200025000102030405060708090时间（天）井深（m）井斜0.00500.001000.001500.002000.000.001.002.003.004.005.00q进尺2109m，纯钻 420 小时q平均钻速 5.02 m/hr q邻井平均钻速1.2m/hr, 提高3倍以上q地层倾角6080度q最大井斜0.6度，位移 8m开始使用PowerV 实钻 设计 第四十八页，共50页。q进尺1844m，纯钻 414.5 小时q平均钻速 4.5 m/hr q邻井平均钻速1-2m/hr, 提高1倍以上q钻井周期提前 30 天q地层倾角5070度q井斜控制 2 度以内HUo-003 井井PowerV数据数据012345678910深度57296814351701.551817.031923.81深度深度钻速钻速/井斜井斜井斜第四十九页，共50页。谢谢！第五十页，共50页。