优快钻井技术(四公司)

优快钻井技术,钻井四公司,内 容,二,概 述,优快钻井技术内容,复合钻进注意事项,引 言,多年来，技术人员就致力于两大问题的解决： 螺杆定向时，牙轮钻特别易掉牙轮； 定向过程中因种种原因全角变化率很难控制， 2001年初，中原油田逐步引进了单弯螺杆和PDC钻头。,什么是？ 为什么？,一、概念,优快钻井技术是应用长寿命螺杆和高效PDC钻头，从井位优选开始，通过对钻头、螺杆、剖面、钻具组合、钻井参数及泥浆参数等的优选实现的一体化钻井技术，是提高机械钻速缩短钻井周期的有效途径。它包括钻井工艺、钻头、工具、泥浆、钻井设备、钻井仪表在内的综合配套技术。（全称应该是优快钻井综合配套技术） 研究初期，中原油田在机械钻速、钻井周期、事故复杂时效等多种指标，与国内外先进指标存在较大差距，实施优快技术研究过程中，各项指标大幅度提高。,什么是？,优,优质,优选：优选井位、钻头、螺杆、钻具组合、参数等,快,快速钻井,快速完井,快速组织生产,“一高一低”,“八个心中有数”,为什么？,不同地区研究内容不同,例如：优快钻井综合配套技术在镇泾地区的应用 难点：表层裂缝性井漏，二开以下井段渗透性、裂缝性井漏、缩径垮塌以及钻井速度慢等诸多技术难题。 应用：石灰堵漏、防斜打直、钻头优选、随钻防漏平衡穿漏等工艺技术。 完善：钾铵基聚合物低固相钻井液体系抑制性理论基础和作用功能和丛式定向井优快钻进工艺技术。 形成：适合镇泾地区施工特点的优快钻井综合配套技术。,2009年获奖成果,2008年获奖成果,油田内部部分高指标,1、40队施工的春9-24井完钻井深3203米，钻井周期13天6小时，平均机械钻速26.15米/小时。 2、 40队施工的卫79-平1井完钻井深3529米，最大井斜94.61º，水平段长227米，平均机械钻速13.09米/小时；钻进到井深3348米、井斜86.2 º时，钻井周期25天18小时，因地质原因3348米填井侧钻，全井钻井周期43天6小时，建井周期53天。 3、 50队施工的新16-5井完钻井深3981米，最大井斜45.12 º，10天12小时上3000米，钻井周期20天12小时，平均机械钻速25.14米/小时。 4、32队施工的胡63-25井完钻井深2720米， 4天20小时上2000米，6天20小时完钻,平均机械钻速25.89米/小时。,2005-2008年完成井数据,1、井位优选 2、剖面优选 3、钻头优选 4、钻具组合优选 5、参数优选 6、螺杆等工具优选 7、钻井液体系优选,重在优选,复合钻进优点,解决了掉牙轮问题、通过随钻仪器可随时监测井身轨迹； 可施工小半径多靶定向井及水平井，有利于控制井身质量； 钻具组合得到简化，使粘卡几率大大降低； 复合钻进时，钻头获得较高转速，而转盘转速较低，有利于大幅提高机械钻速，延长设备维修周期； 井眼轨迹平滑，狗腿度易于控制，有利于提高井身质量和固井质量； 钻井液固相控制科学、合理，有利于保护油气层，为井下安全提供保障； 可以大幅度降低起下钻频率，缩短钻井周期。,二、优快钻井内容,井位优选技术是优快钻井技术的重要内容之一，是优质快速打好井的前提。 定井位过程中，方位及靶前位移是确定井口位置的关键。,（一）井位优选,单双靶井井位确定的关键 单靶井考虑因素： 自然倾角、倾向、方位影响，地面障碍，地质断层（防井漏） 直井及垂直靶井位： 直井井位移动，垂直靶井的最大井斜确定反推井位移动的恰当位移 双靶井井位确定要点： 双靶井最大平均井斜计算公式 反算靶前位移最小值 注意各地允许的全角变化率（度/30米）对靶前位移最小值影响。,定井位人员由地质录井公司、钻井公司协调科及技术部成员组成。本文仅从工程技术的角度探讨定井位及优选井位的方法。 从工程上来讲，井位优选主要从以下几个方面考虑： 1、方位及靶前位移的确定， 2、地层对井斜方位的影响， 3、避开大漏层、破碎带等复杂地层。,1、井位确定应遵循的原则 井口位置的影响因素很多，地面条件限制了不少井口的实际位置，但我们仍需要先确定最优井口位置，依照地面服从地下的原则，将实际井口位置尽量靠近这个点，为下步顺利施工奠定基础。最优井口位置应遵循以下原则： （1）多靶井方位尽量在一条线上； （2）按照地区不同调整靶前位移；,（3）依井深不同、造斜点位置及钻时快慢确定靶前位移预留量； （4）根据邻井实钻资料和地层倾向倾角，适当调整靶前位移和方位; （5）根据造斜工具实际造斜率确定实际靶前位移; （6）地面河流、村庄、高压线、公路等障碍物将影响靶前位移时，尽量以地面服从地下原则确定井位。,2 、方位确定 按照多靶井方位尽量在一条线上的原则，多靶方位的确定是首先要考虑的因素。,根据甲方提供的上下靶垂深、坐标值及靶心半径这些数据可确定方位线，具体计算如下： N坐标X-X E坐标Y-Y tg= E坐标/ N坐标 E坐标东西坐标两靶差值 N坐标南北坐标两靶差值 双靶方位线 也可以使用画坐标图的方法，直观又简单。,例如上表所列的卫77×井： 靶心坐标：3970645 ：20352380 靶心垂深：2590米 靶心半径：20米 靶心坐标：3970940 ：20352320 靶心垂深：2950米 靶心半径：30米 利用公式： N坐标= X-X=3970940-3970645=295(m) E坐标Y-Y203523202035238060（m） 则tg= E坐标/ N坐标-60/295-0.2034 得：-11.4966即360-11.4966348.50（度）,也可以用以下坐标图直观得表示出来： X坐标即南北坐标，Y坐标即东西坐标。以靶为原点，根据E坐标为负值， N坐标为正值可以判断从靶到靶应该在第四象限。计算得靶到靶方位线为348.50°。,一般要求井口在两靶方位线上，偏差控制在3°之内。,3、靶前位移的确定,靶前位移的确定需要考虑的因素很多，需要确定最大井斜角max及造斜率等，以下是具体步骤： （ 1）确定穿靶井斜 穿靶井斜一般即是这口的最大井斜max，求法比较简单，先确定两靶垂深差和位移差，即H和S。 然后用公式：tgmaxS/H 求出max 例如上例中的卫77-×井： H=2950-2590=360(m) S=295²+(-60)² ½=301.04(m) 则：tgmaxS/H=301.04/360=0.836 可得最大井斜：max=39.9°,（2）造斜工具造斜率的预测 目前中原油田内部普遍采用双驱复合钻进，剖面大部分是直增稳三段制设计，特别是长寿命螺杆的大量的使用，使定向、扭方位钻进一趟钻完成得以实现。 当前使用的单弯螺杆主要有：0.75°、1°及1.25°单弯单扶和双扶螺杆，各种弯螺杆因本身弯度区别，其滑动增斜率、双驱中的增斜或稳斜情况都有所区别，但也具有一定的规律，见下表： 当然增斜率和很多因素有关，如地层可钻性、钻时、钻压以及井斜大小等，以上数据只是平均数据。,（3）最小位移及最合适位移的确定,最小位移是完全靠滑动增斜至靶，并且井斜正好达到最大井斜max，此时靶位移最小，这里采用平均角法，造斜率按照4°/30m，可按照以下公式计算： Sminmax/4°30msin(max/2) 平均角法本身就存在误差，这里两测点间距又过长，所以sin min仅是近似值，仅在定井位时使用，施工过程中需软件跟踪。,最合适位移是剖面优选的结果，现场施工过程中，总是想尽量缩短随钻时间，一般做法是先滑动增斜至10°15°，然后双驱增斜。具体公式是： （假设第一次随钻至10°开始双驱,双驱增斜率按4.5°/100m计算） S合适10°/4°30msin（10°/2）（max10°）/4.5°100m+60msin（max+10）/2 加号前面为随钻所需位移，数据直接计算可得约为7m。加号后面是双驱增斜井段，利用平均角法求出得位移。中间60m的含义是预留出的扭方位井段。,案例1,文209-69井是我公司在油田内部施工的一口三靶定向井。 根据给定数据计算：穿一、二靶是37.5°井斜，二、三靶是21.5°井斜，并且方位不在一条线上。 我们先后算出所需最大及最小井斜、穿一、三靶井斜，最终确定26°这个可兼顾三靶的角度，根据这个井斜定出了靶前位移120米（实际118.31米），但因地面条件限制，一、三靶方位偏差4.97°，超过3°的要求。,案 例 2,卫77-×井： 可利用公式求出这两种位移 Sminmax/4°30msin(max/2)=39.9°/4°30msin(39.9°/2) =102.1m S合适10°/4°30msin（10°/2）（max10°）/4.5°100m+60msin（max+10）/2=6.54m+724.4msin24.95°=6.54m+305.57m=312.11m 因此定井位时，靶位移不能小于102.1m，尽量控制在312.11m附近。,例如45753队施工的云9-7井最大井斜46.75º，因地面条件限制靶前位移仅 102.28m（经计算最小位移须150m），经讨论制定了一套特殊施工方案，要求中完打出反向位移不小于50m，中完井斜必须降至2º以内，该井实际施工以这个思路顺利施工， 6天上2000m并创造了区块最快记录。,（二）剖面优选,剖面选择决定了宏观轨迹控制方法，与钻井速度、井下安全息息相关，剖面选择非常重要。 根据地质要求，多靶井多采用三段制，垂直靶采用五段制; 应避开井下地质断层、漏失等地下复杂情况; 盐层比较发育，应选用四段制或五段制剖面，减小穿盐层时的井斜角； 剖面选择应以简单、控制容易、井下施工安全为条件。,考虑：造斜位置、技套下深、最大井斜、简单易施工,注意：,在定向井施工中，特别是大斜度、大位移定向井，钻井工程设计几乎都是以4°/30m的造斜率设计造斜段。 现场实际施工中，造斜率又不能完全确定，若按工程设计剖面施工，势必造成定向难度增加。或因实际造斜率太低，增加起下钻时间。 另外，滑动钻进与复合钻进钻时差距很大，一般在3倍以上。加大复合钻进增斜段是提高钻井速度的有效途径之一，即采用双增剖面。特别是大井斜、大位移深部定向井中，效果更为显著。,剖面选择,剖面类型选择 二维定向井形状:铅垂、增斜、稳斜、降斜 组成多种剖面，主要：三段式、五段式、双增、悬链等 1、定向井剖面类型：“J”型、 “S”型：“水平井” 2、“J”型：剖面简单、易操作 3、“S”型： 4、水平井 5、悬链,待钻井眼设计-,（三）PDC 钻头优选,PDC钻头采用人造聚晶金刚石复合片作切削齿。复合片由薄层人造金刚石和碳化钨的基体在高温高压下压制而成，切削齿的尺寸有3/8、1/2、3/4、1等选择，在较低的钻压下可吃入底层，靠剪切作用破碎岩石而获得较高钻速。 冠部轮廓有抛物线形、圆形和锥形三种，其中冠部轮廓形状为抛物线形的钻头适用于各种软地层，具有进尺多，机械钻速高，稳定性好的特点，适合于转盘及井下动力钻具；冠部轮廓形状为圆形的钻头，工作面积小，水力集中，清冼较好，有利于钻穿硬夹层，在转盘钻井中常用；冠部轮廓形状为锥形的钻头，吃入性好，稳定性强，适合于转盘及高转速下动力钻具钻井。,PDC金刚石钻头采用不同形状规格的切削齿，不同的布齿密度，露齿高度与布齿方式，并匹配相应的水力布置，可适应不同地层使用而获得最佳效果。 螺杆和PDC钻头都适合在低钻压、高转速条件下工作，螺杆运转时提供的高转速为PDC钻头快速钻进创造了有利条件。 两者在井下的工作时间都较长，可减少不必要的起下钻时间，因此，两者的配合是最佳的。,钻头优选在优快钻井中占重要地位，针对不同地层、不同区块或同一区块不同厂家型号PDC钻头试用、对比，坚持每月对PDC钻头进行统计，效果好的很快被推广。,在优选钻头过程中，用机械钻速