【石油技术404】定向井钻井技术之直井段防斜打直(转)

【石油技术404】定向井钻井技术之直井段防斜打直



 

井斜的危害

1、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案。

2、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;易造成固井下套管困难和注水泥窜槽;纠斜侧钻增加成本。

3、在开发采油方面:影响分层开采;影响修井工作;影响采收率(死油区)。

井斜的原因                                    

地质因素    钻具因素

1
地质因素

地层倾斜地层可钻性不均匀性两个方面。

地层可钻性的各向异性因素

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。

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45°时,钻头偏向垂直地层层面的方向。

➽地层倾角超过60°时,钻头沿着平行地层层面方向下滑

➽地层倾角在45°~60°之间时,井斜方向属不稳定状态。

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。

地层可钻性的横向变化

垂直于钻头轴线方向上可钻性的变化。

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的地层。

2
钻具因素

主要因素是钻具的倾斜和弯曲

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。

“底部钻具组合”(BottomHoleAssembly),简称BHA。

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。

3
井眼扩大

钻头在井眼内左右移动,靠向一侧,钻头轴线与井眼轴线不重合,导致井斜。

防斜打直技术

常规防斜纠斜技术

➽ 满眼钻具组合控制井斜

➽ 钟摆钻具组合控制井斜

偏轴组合防斜打快技术

导向钻具防斜打快技术-双驱复合钻井

自动垂直钻井系统

1
常规防斜纠斜技术

满眼钻具组合控制井斜

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。

解决这些问题的方法之一:让钻具填满井眼,即满眼钻具组合。

基本原理

增大下部钻具组合的尺寸和刚度,近似“填满井眼”,防止 钻柱弯曲和倾斜。

方法

在下部钻具适当位置上安装3~4个扶正器。

扶正器尺寸:Δd=dh-ds=1.0~1.6mm

常用的稳斜钻具组合(满眼组合)作用:

➽ 近扶正器:抵抗侧向力,防止侧向切削和不对称切削。

➽ 中扶正器:保证中扶正器与钻头之间的钻柱不发生弯曲。其安放位置需严格计算。

➽ 上扶正器:保证钻具上至少有3个稳定点与井壁接触,从而保证井眼的直线性。

➽ 第四扶正器:增大下部钻柱的刚度,协助中扶防止钻柱弯曲。

满眼钻具组合的使用

➽ 只能控制井眼曲率,不能控制井斜角的大小。不能纠斜。

➽“以快保满,以满保直”。间隙对满眼钻具组合性能影响显著。

➽ 不宜在井眼曲率大的井段使用。防止卡钻。

➽ 在钻进软硬交错,或倾角较大的地层时,要注意适当减小钻压,勤划眼,以便消除可能出现的“狗腿”。

➽为了发挥满眼钻具的防斜作用,在钻具上至少要有3个稳定点。即:至少要安放3个稳定器。

钟摆钻具组合


基本原理

在下部钻柱的适当位置安装一个扶正器,当发生井斜时,该扶正器支撑在井壁上形成支点,使下部钻柱悬空。则该扶正器以下的钻柱就好象一个钟摆,产生一个钟摆力。钻头在此钟摆力的作用下切削下井壁。从而使新钻的井眼不断降斜。

常见的几种钟摆钻具:

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.。

➽ 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。

➽ 只能使用小钻压“吊打”。如果使用大钻压,可能形成新的支点。应在降斜过程开始吊打20m.

➽ 不能有效控制井眼曲率,易形成“狗腿”。

➽ 间隙对钟摆钻具组合性能的影响比较明显。

常规防斜斜技术

➽ 塔式钻具(钟摆原理)。

➽ 心钻铤(形成公转和钟摆力)。

➽ 方钻铤(满眼钻具原理)。

➽ 钻铤偏心短节(形成钻铤公转)。

2
偏轴组合防斜打快技术

研究思想

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

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。组合的原理图

偏轴组合示意图

组合的工作原理

➽ 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。

➽ 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。

偏轴接头

3
自动垂直钻井系统

国际上已商业化的导向钻井系统

VDS自动垂直钻井系统

SDD自动直井钻井系统

ADD自动定向钻井系统

AGS和Geo-Pilot旋转导向自动钻井系统

RCLS旋转闭环自动钻井系统

SRD全旋转导向自动钻井系统


✔ & ✘
小测试
选择

1、现场实践证明:塔式钻具组合中,钻铤柱的重心要低于全部钻铤长度的(    )。

      A、1/2      B、1/3      C、1/4

2、钟摆力是促使井斜(    )。

      A、增加的力       B、减小的力        C、稳定的力

3、刚性满眼钻具组合一般由多个稳定器和大尺寸钻铤组合而成,也称稳斜钻具组合。这种组合的稳定器至少有(   )。

      A、两个       B、三个        C、四个

4、在刚性满眼钻具(三个稳定器)组合中,使稳定器实际安放高度接近理想安放高度。一般用适当短钻铤来调整(    )。

A、上稳定器的安放高度     

B、中稳定器的安放高度   

C、近钻头稳定器的安放高度

判断

5、下部钻具弯曲,使钻压改变了作用方向,是钻具因素导致井斜的又一个原因。

6、定向钻井中,直井段要求严格控制井斜角,造斜点深度小于500~1000m井斜不超过3°。

7、塔式钻具组合是指下部钻柱组合由不同直径光钻铤组成的。直径大的在上,向下逐渐变小。

参考答案:1B   2B   3B   4B   5✓   6✕   7✕


022-23707746

022-23707748

邮箱:office@hj-tj.com

传真:022-23707749


公司地址:天津市南开区华苑产

 业园区海泰信息广场B座1012