定向井技术交流.ppt

定向井技术交流,目录,定向井相关的重要参数,水平段长度极限分析,防碰扫描及技术介绍,回压凡尔介绍,FEWD地质导向仪器介绍,井眼恢复及处理,定向井相关的重要参数,单位井段内井斜角的改变速度称为“井斜变化率”通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度的比值表示常用单位是：°／100 m 井斜变化率的公式如下：,井斜变化率,狗腿度的基本概念,狗腿度的基本概念,单位井段内方位角的变化值，称为方位变化率通常以两测点间方位角的变化量与两测点间井段长度的比值表示常用单位有：°／100m 其计算公式如下：,方位变化率,,狗腿严重度,人们在走向钻井实践中发现有些井段部位井眼方向变化很大，起下钻很困难对于这样的井眼部位，人们形象地称为“狗腿”SY/T 5313-93《钻井工程术语》标准10.43条款中，对全角变化率定义为“单位井段长度井眼轴线在三维空间的角度变化”，而单位井段长度取决于生产实际中测斜需要它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化狗腿度的基本概念,“狗腿严重度”， “狗腿度” ，“井眼曲率”，都是相同的意义指的是在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化它即包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。

其 计量单位为：°／100m狗腿严重度,狗腿度的基本概念,狗腿度越大增斜段相对越短，起下钻摩阻越大，越容易遇阻，复合钻井扭矩越大，滑动钻进钻压的传递越困难 建议81/2”以上井眼定向井水平井增斜段设计狗腿度为15°/100m,尽量不超过25°/100m 实际施工连续3测点不超过30 °/100m 长水平段水平井水平段尽量不超过10°/100m 狗腿度对轨迹的影响,如下图所示DM为靶前位移，DB为增斜段的曲率半径，水平井的靶前位移尤为重要，由图可知靶前位移要大于等于曲率半径靶前位移对狗腿度的影响,总体来说，靶前位移越大，狗腿度越小如下图所示：A1-A5水平位移分别为150、200、250、300、350m,所需造斜率分别为38.38、28.75、22.98、19.24、16.4°/100m由图可知，靶前位移越大，段越长，越平缓靶前位移对狗腿度的影响,如果直井段井底位置落在左图红色区域就是井底负位移，而直井段井底落在右图中的粉红色区域就是正位移 负位移相对于增加了靶前位移，而正位移相当于减少了靶前位移正位移、负位移,如果直井段井底位置不落在红线上，都是侧位移对于二维剖面来说，出了侧位移就意味着实钻轨迹将要扭方位，增加定向工作量，但是有时候侧位移也会有好的效果。

侧位移,负位移能有效的降低狗腿度，由于地质导向的刚度比价大，FEWD要求狗腿度必须小于或等于25°/100m因此大于此狗腿的井，建议造负位移或加大靶前位移，保证设备安全如右图中的例子，A靶靶前位移是220m,如果不做负位移的话，需要的狗腿度是26.13°/100m,如果从800m开始做3°的井斜然后稳斜到造斜点，做了约23m的负位移后，后面所需要的狗腿度是23.65°/100m这样就可以安全的下地质导向负位移的应用,有时为了更有效的避开防碰井，做侧位移是很好的选择如施工的2-5-斜更254井，就是为了有效的避开防碰井向西做的侧位移，如下图所示：,侧位移的应用,三维井的施工，侧位移能够有效的降低狗腿度，减少扭方位的工作如下图所示，如果有意的做了红色所指方向的侧位移，则三维扭方位井变成了二维的井，减小了施工难度侧位移的应用,井口越往ＡＢ靶连线靠近或增大靶前位移，狗腿度越小如下图所示：Ａ靶水平位移350m闭合方位45°中靶需要狗腿度27.2°/100m井底往北分别移动125m和250m,狗腿度降低到25.6、23.3°/100m施工中要求尽量让A、B、造斜点在水平位移的投影点往一条直线上靠，这样能显著的降低定向难度,三维绕方位靶前位移控制,水平段长度极限分析,大位移水平井介绍 水平段长度极限的影响要素 使用软件确定水平段长度极限 屈曲的基本概念 屈曲极限的确定 水平段长度极限的敏感因素 如何提高水平段长度极限,内容,大位移水平井 水平位移超过3000m；平垂比大于2 施工难度可归纳为四大基本问题 管柱在井内的摩阻摩扭问题； 测量与轨迹控制问题； 井眼清洁问题； 井眼稳定问题.,大位移水平井,从大的方面 工程方面（钻机负荷、钻柱强度、泵压等） 地质方面（油藏地层、三压力、井壁稳定） 从工程设计角度 摩阻分析——确定钻机负荷、钻柱强度 水力分析——确定泵压、当量密度、携岩能力 井壁稳定分析——井壁稳定性,水平段长度影响要素,对一般水平井而言，摩阻问题是主要制约因素 钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大； (摩阻) 滑动钻进时加不上钻压，钻速很低； (屈曲) 旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏； (扭矩) 钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至磨穿； (侧向力) 套管下入困难，甚至下不到底； (下套管摩阻) 导致严重的粘滑振动(Stick/Slip Vibration). (振动),使用软件确定水平段长度极限,旋转钻进状态下扭矩曲线数据,在确定水平段长度极限时，最主要的决定因素就是钻杆是否发生屈曲。

如果发生屈曲，钻压无法正常到达钻头，严重的导致钻具自锁，最终导致无法钻进 因此，通过钻柱力学分析，施工中，钻具不会发生屈曲的最大井深，就是该水平井在摩阻力学方面的最大极限（一般情况下，此时抗拉，抗扭等校核安全系数都还比较大）滑动钻进-核心问题是屈曲,当钻杆承受过大的轴向压力时，钻杆会失效变弯，导致屈曲一旦轴向压力超过了正弦临界屈曲力，钻柱会发生正弦屈曲（蛇形）在这个阶段，钻柱会沿着井眼的低边如蛇状弯曲 继续增加钻压，将导致钻柱的轴向压力继续增加，如果超过了螺旋临界屈曲力，钻柱将由正弦弯曲过渡到螺旋弯曲，即沿着井壁盘成螺旋状屈曲的概念,摩阻——影响最大 侧向力 摩阻系数 钻压——临界破岩钻压 施工方式 滑动钻进 旋转钻进 钻具强度 抗拉抗扭 屈服极限,水平段长度的敏感因素,敏感性参数设置为泥浆密度,水平段长度的敏感因素,敏感性参数设置为摩擦系数,水平段长度的敏感因素,从设计上 优化轨迹和钻具，减少摩阻（悬链线轨道或准悬链线；降低造斜率；） 采用较粗的钻具和较细的井身结构； 外径不变情况下，采用较厚的钻具（倒装加重）； 采用线重大的钻具； 从工程上 改善泥浆的润滑性能 采用动力钻具压差载荷加压； 采用液力加压器加压,如何提高水平段长度极限,井斜角度对垂深影响随井斜角的减小而增加 油层水平分布时应尽量控制在85-87°井斜探油层 油层较薄而以较小井斜探油层容易进入油层后立刻穿出油层。

在井斜未增至90°前，垂深一直是下降趋势,井斜角对垂深的影响,水平难度级别判断标准(选摘),防碰扫描及技术介绍,防碰工作是丛式井生产的重中之重必须树立防碰意识，安全距离必须大于４m 严格遵守水平井测斜间距小于10m，定向井测斜间距小于３０m的规定，必要时可以加密测斜 严格执行直井段井身质量标准，控制最大井斜 认真、逐点预算并作好防碰图防碰技术介绍,落实好防碰技术措施和防碰岗位责任制 同一井组直井段使用同一类型的钻具结构、同一种钻井参数、同一类型仪器 直井段防斜打直, 必要时下螺杆纠斜 定向工程师上井后必须与井队技术员进行充分交流防碰技术措施,,,防碰扫描报表,误差扫描方法介绍,误差扫描方法介绍,分离系数1时不相碰,误差分离系数,误差来源,误差模型,*451-平15位于北二路北500m，西二路东600m，防碰井数超过30口误差实例分析,防碰距离示意图,三维仰视图(带误差椭圆),误差椭圆与不包含误差椭圆对比图,误差椭圆局部放大图,通过以上对比图形看出： 1、不考虑误差椭球的情况下两条轨迹并未相交 2、考虑误差椭球时，轨迹有可能相交 3、井斜过小、年代较久远的井误差椭球相对较大 4、不同的测量仪器误差椭球大小不同。

5、井斜误差一般为±0.5，方位误差±1.2,现象分析,Sperry-Sun MWD-650仪器误差,回压凡尔介绍,在钻井过程中,为防止井喷和压差倒流,在钻柱上接一单流凡尔,称回压凡尔回压的存在会引起停泵时钻井液的倒流，从而导致钻头水眼的堵塞，接单根时井口的反喷，影响井口作业的进行，为了防止这种倒流，在钻杆内接有一个回压凡尔 一种内防喷工具，是一个单流阀，井喷的时候可以防止地层流体通过钻头水眼进入钻具内回压凡尔的作用,坐卡式的MWD仪器，如YST-48R等都使用回压凡尔，它的作用为以下两个方面： 1、可以防止在下钻、及钻进过程中，泥浆倒灌，泥浆沙砾进入无磁钻铤卡住仪器驱动头，造成仪器无信号 2、可以防止由于下钻速度过快，泥浆倒灌引起的仪器脱键，造成仪器无信号无法定向因此定向方提供的回压凡尔是用来保护 仪器正常使用的一种具备特殊功能的回压 凡尔，不具备真正的井控功能定向井公司回压凡尔的作用,结构原理是在工具水眼内有一个锥形活动装置，安装时其大端朝下，小端朝上，当钻井液由水眼至上而下时，流动阻力较小，钻井液能够顺利通过；当钻井液从钻柱内由下而上反窜流动时，其大端受到的推力较大，而促使锥形活动装置向上移动，直至大端座于钻柱内径台阶上，从而达到封堵水眼的目的。

回压凡尔的原理,按其结构形式可以分为四种，即箭形回压阀、球星回压阀、碟形回压阀、投入式回压阀常用的为箭形和投入式回压阀回压凡尔的分类,1-阀体； 2-压帽； 3-密封套； 4-密封圈a； 5-垫圈； 6-密封箭； 7-复位弹簧； 8-导向套； 9-密封圈b,公司使用的回压凡尔的装配图,现场使用的投入式的回压凡尔现场图片,现场使用的回压凡尔,FEWD地质导向仪器介绍,FEWD地质导向技术是录测井技术、钻井技术、油藏描述等多学科的综合性技术,实现了在钻井的同时对钻井作业的综合评价和测井作业,简化了钻井作业程序,节省了钻机时间,降低了成本,提高了钻井作业精度能实时检测到地层变化以便及时对钻井设计做必要的调整,使钻头最大化地在油气藏中最有价值的地带钻进,提高了油田的采收率,对于高效开发复杂油气藏具有重要意义,现已成为油田开发获得最大效益的至关重要手段FEWD地质导向概述,电阻率传感器,伽马和振动 传感器,密度 传感器,孔隙度 传感器,数据控制总成,定向参数传感器 及脉冲发生器,6-3/4” FEWD 结构示意图,FEWD仪器的结构及组成,,一般情况下只安装电阻率和伽马短节，孔隙度和岩石密度的短节要装放射原，一般不加 。

伽玛测点离FE 下端面是1m， 电阻率测点离FE 下端面要3.4m假设螺杆和钻头为8m的话，伽玛距井底9m,电阻率离井底11.4m，井斜、方位测点离井底约18mFEWD测量零长,伽玛传感器,DGR传感器采用双向伽玛测量技术，双向自然咖玛传感器包含有两组伽马射线探测器，每组由8根22.9mm长的盖革·米勒计数管组成，16根计数管在仪器周围按360度排列两组探测器捕获的地层自然伽玛射线计数，地层中的放射性元素主要有钾、钍、铀钾和钍存在于页岩和粘土矿物（伊利石、高岭石、蒙脱石）中 传感器将记数捕获的自然咖玛的原始计数转换成API标准计数，经过平均计算后合成咖玛测井曲线 这种结构可以在有一组探测器失效的情况下，仍可以保证获得可靠的伽玛计数FEWD伽玛短节,伽玛传感器,主要应用 a、划分岩性并确定地层界面 b、进行地层物性的初步评价 c、水平井钻进时，根据曲线变化可以预告地层变化FEWD伽玛短节,电阻率传感器,SPERRY-SUN公司的EWR-Phase4电磁波电阻率传感器采用独有的四相位测量技术，具有高精度、高灵敏度和可靠性好的特点仪器由四个发射器和两个接受器组成，通过测量每一组传感器和接受器之间的相位差和波幅衰减，可以绘制出八条不同探测深度（极浅、浅、深、极深）的电阻率曲线，相位差和对应的波幅衰减经过组合，可以得到组合电阻率曲线（CPA）。

FEWD电阻率短节,电阻率传感器,FEWD电阻率短节,主要应用 a、利用地层的电阻率差异区分油水界面或其他液相界面。