钻井新技术zou_最新钻井新技术简介

2020-02-27 其他范文下载本文

钻井新技术zou由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“最新钻井新技术简介”。

中短半径水平井钻井技术

随着石油勘探开发的不断深入，国内大部分钻井技术已经进入生产中后期，老井的改造与重修势在必行。同时，在一些新区的开发中，特别是裂缝，溶洞性油藏，由于前期对储层的溶缝发育不认识，直井钻遇裂缝、溶洞的机遇较小，致使先期部分直井钻成后无产能。而中短半径水平井是老井恢复产能、老油田挖潜增效的有效手段，利用中短半径水平井技术对已钻无产能的直井进行再次利用，在原直井井眼侧钻井钻中短半径水平井，；可有效开发老井为受控面积内的储油和剩余油，恢复并提高单井产量和终极采收率，减少钻井投资，具有极高的经济效益。

中短半径水平井轨道控制半径技术

中短半径水平井轨道控制，由于造斜段高斜率变化，而带来的一系列的问题，钻具要满足高斜率的要求，刚性、结构适应曲率变化，高造斜率和滞后的测量间距，使轨道没有可回旋的余地，造斜率预测偏差或工艺措施考虑不周，会导致轨道控制陷入极为被动的局面，甚至填井，因此，中短半径水平井井眼轨道控制与常规的中、长半径水平井相比，有极大的区别，施工作业中应把握关键点，综合钻井、力学、数学与决策论等进行全面规划，最终确定科学的钻具组合和合理的钻井措施。

1、减摩降阻

中短半径水平井钻井中，在高造斜率弯曲井眼中，钻柱在造斜率井段弯曲严重，侧向力会随着井斜的增大产生相当大的摩阻力使得钻具上提、下放及旋转的负荷和扭矩增大，对水平井钻井极为不利。因此，中短半径水平井钻井中如何充分的估算和减少摩阻力是设计和施工应考虑的核心问题之一。

（1）计算分析在钻进参数下，钻柱轴向受力状况，及时掌握和了解造斜井段小尺寸钻杆屈服状况，通过改变钻井方式、调节钻井参数，避免钻柱的“自锁”。

（2）计算钻进时钻柱的轴向摩阻力和摩擦阻力，合理的选择钻柱组合和钻井参数，避免钻柱扭转破坏，确保钻压的有效传递。

减摩降阻的有效措施：

（1）造斜井段全部采用柔性钻杆，降低钻柱和井眼间的摩阻力。（2）钻井液保持低固相、强抑制，低失水，形成薄而韧的优质泥饼。

（3）在钻井液形成优质泥饼的基础上进行适度混油并充分乳化，尽可能的降低泥饼摩擦系数。

（4）解决好净化问题，首先要有足够的泵排量，保持井眼环空反速，保证良好的钻井液性能，此外，钻井过程中，要坚持短程起下钻和分段的旋转洗井作业，以达到破坏岩屑床和携岩洗井的要求。

2、钻具和高曲率井眼的相容性分析

相容性是指钻具通过曲率变化井段的能力，钻具下入中，由于井眼曲率或钻具的刚性影响造成遇阻的现象视为不相容，侧钻中短半径水平井中，高曲率的造斜井段，使得钻具与井眼的相容性问题更加突出，钻具的选择不当，往往给井下带来一系列的复杂，其危害性主要表现在以下几个方面：

（1）钻具的失效，钻具下入后，由于刚性较强，下压力推动进入高曲率井段，大的弯曲应力造成钻具失效破坏。

（2）易造成卡钻，井眼曲率与下入钻具不相容时，在下压力的作用下，钻具的刚性减小，勉强通过，上提钻具时，钻具刚性增加，钻具无法起出。

（3）不相容划眼时，更易划出新井眼和发生钻具事故。

施工中采取的措施：

（1）钻具的刚性尽量减小，控制外径和长度，钻具的外壳上不加稳定器或欠尺寸稳定器；下入的任何钻具的刚性小于或者等于造斜钻具的刚性。

（2）增加钻具的柔性，用无磁承压钻杆代替无磁钻铤。造斜段、水平段全部采用小尺寸钻杆。

（3）减小钻柱构件的刚性。

3、中短半径水平钻井，井眼曲率变化使钻柱在造斜井段会产生较大的弯曲应力，会造成钻具的疲劳破坏；特别在钻柱旋转时，弯曲井段的钻柱受交变应力的作用，钻柱极易发生疲劳破坏，因此，中短半径水平井钻柱受力分析计算，是保证安全钻进和合理选配钻具组合，钻井参数及钻井方式的理论依据的基础。

与常规水平井相比中短半径水平井钻柱力学的特殊性表现在：

（1）中短半径水平井采用小尺寸钻杆柱抗压扭能力弱，易发生弯曲，导致屈曲变形甚至扭转破坏；

（2）扭曲失稳的钻杆柱由正弦弯曲变为螺旋弯曲，有可能失去钻压传递能力；（3）扭曲失稳钻杆柱产生较大应力，尤其在高曲率井段中易发生疲劳破坏；

采用的主要技术对策：

（1）施工中，每钻进1~2躺钻倒换弯曲井段的弯曲位置，避免钻柱受交变应力作用，钻柱发生疲劳破坏；

（2）造斜段和水平段全部使用小尺寸钻杆，加重钻杆放在直径段，减少钻柱在高造斜率井段的刚性，降低钻柱的摩阻，增加钻柱的抗压失稳能力；

（3）安装扭矩仪，监测钻井过程中的钻具扭矩变化；（4）强化施工工艺措施，制定合理的钻井参数，确保施工安全。

4、中短半径水平井具有曲率半径小、造斜率高的特点，这个基本特点就是要求钻具组合必须具备以下基本性能：

（1）具有较高的造斜能力，即满足高造斜率的要求；（2）具有通过短曲率半径井段的能力；（3）具有一定的可控能力，即导向性。

钻具具有高造斜率的能力，是中短半径水平井最根本的要求，在造斜钻具的选择时，必须预测和掌握其造斜率造斜率的预测是井眼轨道控制技术的基础和重要组成部分，国外在中短半径水平井中通常使用铰接式动力马达，在使用过程中存在稳定性比短弯马达差，对地层的敏感性强等问题特别在高造斜率的斜井段，方位不易调整（高井斜稳方位效应）；同时铰接马达一旦钻遇地质断层，会顺层面漂移，造成井斜、方位时控。应用常规数弯马达，虽在造斜率上收到一定限制，但仍满足较高的造斜率，并使仪器、工具等常规系列化，侧段中短半径水平井应用常规短弯马达实现了0.8~2的高造斜率，实践证明既经济又有效。

5、中短半径水平井井底预测技术

中短半径水平井高造斜率与预测的滞后（一般滞后十米左右）的矛盾，增加了中短半径水平井井眼轨道控制的难度，造斜率预测不准，便很难调整，只能填井重钻，只要准确的预测造斜率，必须要依据井眼的实际状况，综合考虑可能影响造斜的诸因素，把握以下几个方面：

（1）入井钻具的实际造斜率及可能受到影响因素分析；

（2）底层的各向异性、岩性及井眼曲率、眼井曲率的变化，对造斜率的影响；（3）装置角的变化、对造斜率的影响；（4）靶区允许的造斜率偏差范围。对于中短半径水平井，造斜率的主要影响因素表现在地质特性和螺杆钻具的结构弯角两个方面。实钻中，运用摩尔和兰德马克软件中的井底预测模块结合采用实时统计法和几何分析法预测井底轨迹参数和轨迹变化的趋势。造斜段施工中始终以靶点为目标进行待钻井眼设计；水平延伸段钻进以控制纵向和横向偏差最小为目标进行待钻井眼设计，施工中每变换一次钻具和每钻完易个最短测量距离的井段，都做出待钻井眼设计，并以此为依据选择不同造斜率的钻具和钻井参数。最后进行综合分析，准确预测井底的井眼轨迹，实现轨迹的有效控制和钻具的选择、参数确定的科学性。

6、中短半径水平井导向钻井技术的应用

侧钻中短半径水平井水平段的井眼轨道控制与长、中水平井相比，有一定的区别，高曲率变化的造斜井段，使钻具的旋转产生较大的扭矩，且钻柱在交变弯曲应力的连续作用下，极易发生疲劳破坏。采用滑动钻井方式钻水平段，造斜井段钻柱与井壁的摩擦阻力，限制的水平段的延伸长度，无法达到地质的钻探目标。因此，中短半径水平井延伸段的钻进，尽量以旋转导向的钻井方式完成，旋转导向钻具组合：钻头＋小角度弯马达＋无磁承压钻杆（测量为有线随钻测斜仪或无线随钻测斜仪MWD）＋小尺寸钻杆＋加重钻杆＋钻杆，这种导向钻具的特点是采用小角度的短码达，配合有线（或无线）随钻实现井眼轨迹的连续控制，使钻盘或顶驱钻具与螺杆钻进相结合，旋转钻进与滑动钻进交替使用，改善钻具摩阻，确保水平段延伸更长的距离和井眼轨迹的控制精度。其特点：

（1）钻柱变滑动于滚动，降低钻柱与井壁间的摩阻力，可有效的传递钻压，增加水平段的延伸长度；

（2）钻具具有导向性，可实现高精度的轨迹控制；（3）钻柱旋转情况下，能有效的清除井底岩屑；（4）避免钻具粘卡，提高机械钻速。

7、井眼轨迹测量技术

中短半径水平井造斜率高达0.8以上，这对轨迹的测量提出了很高的要求：

（1）高造斜率的条件下，有线随钻测量仪器的顺利入井和坐键，并保证井眼轨迹测量的精度。

（2）仪器的测量元件具有耐高温和很好的抗震性。原井眼轨迹的精确测量：侧钻中短半径水平井井眼轨迹控制的特殊性，决定了原井眼轨迹测量数据的较高要求。利用陀螺的高精度和不受磁性干扰的特性，对原井井眼轨迹进行二次测量并获取高精度数据，是侧钻中短半径水平井井眼轨迹和设计的控制基础。

造斜段、水平段的随钻监控和测量：侧钻中短半径水平井井眼轨迹随钻监测中，一般常规尺寸的MWD无法满足高曲率的要求。通过对国产小径有线随钻井测斜仪改进，有效解决了中短半径水平井仪器下入、坐键等测量问题。短半径水平井施工中，采用国产有线随钻测量仪进行随钻跟踪监测，造斜段在井斜70º以前，仪器在自然下放状态下，柔性仪器总成成功地通过平均造斜率达1.27º/m（最高造斜率达1.75º/m）的造斜井段下入到井斜70º以后和水平延伸段的测斜，借助于岩浆汞冲力，实现中短半径水平井井眼轨迹的测量。

8、中短半径水平井完井管柱下入技术由于中短半径水平井井眼曲率大，完井管串下入较为困难。为保证在中短半径水平井能够顺利下入完井管柱，完井管尺寸不宜过大，同时，下入的完井管柱加装柔性接头以增加管柱的柔性，下入滚轮引鞋降低套管柱在中短半径水平井中下入的摩阻降低完井管柱通过大曲率井段的风险。

9、井下安全问题分析和控制

针对中短半径水平井施工控制技术关键和各环节危险点，结合已钻水平井经验，制定了一系列与工艺环节套管的井下安全技术措施。

优选合理的井下工具和钻具结构：

（1）优选钻具结构，使其钻出的井身轨迹和设计剖面具有较高的符合度。

（2）在满足井眼轨迹控制和安全钻井前提下，简化钻具结构，使用刚度小的钻具。

（3）依据井眼条件，合理选择螺杆钻具及钻柱结构的尺寸，解决井眼曲率与钻柱的相容性。

优化钻井工艺安全措施：

（1）加强井眼轨迹的监测和控制，避免井眼井斜、方位的突变，确保的井眼曲率均匀变化。

（2）在不同的井段，不同的井眼状况和条件下，准确的选择使用不同的钻井方式。

（3）依据井下钻进的井段长度、摩阻变化、返回岩屑量、钻时的变化等，合理控制和选择短提、通井、划眼、洗井作业。包括划定划眼的方式和洗井的方式与时间。

（4）细化测量时操作和配套措施。包括仪器的下入、放起、钻具的活动和配合等，；以保证测量中，仪器的顺利下入和成功测量时井下的安全。