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 • 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 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 n 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的基本概念 •狗腿度越大增斜段相对越短，起下钻摩阻起下钻摩阻 越大，越大，越越容易遇阻，复合钻井扭矩容易遇阻，复合钻井扭矩越越大，滑大，滑 动钻进钻压的传递动钻进钻压的传递越越困难困难 •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°/100m25°/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三维绕方位靶前位移控制 • 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） 滑动钻进滑动钻进- -核心问题是屈曲核心问题是屈曲 • 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如何提高水平段长度极限 井斜角垂深变化(m) 900.00 890.17 880.33 870.50 860.66 850.83 840.99 831.16 821.32 •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井斜角对垂深的影响 序号 项目数值分值 0基础分值水平井3 1地质导向不使用0 40-60度使用 1 2方位变化41-60度3+K1+K2 61度以上4+K1+K2 3完钻位移1001-1500米 2 1501米以上3 4 防碰井数量( 最小距离30 米以内有效) 21口以上3 5造斜点深度2001-3000米 1 3001米以上2 6造斜率+T46-60度3+T 61度以上4+T 7井眼尺寸321-400mm1 大于401mm2 8靶半高2米-1 1米0 序号 项目数值分值 9靶半宽6-10米0 1-5米1 10靶点个数双靶0 三靶1 11靶前位移小于200米2 201-250米1 251米以上0 12完钻垂深小于2000米0 2001-3000米1 3001米以上2 13异常地层压 力 无0 有1 14井底循环温 度 90度及以下0 90度-110度2 110度以上4 15岩石可钻性沙三段及以上 0 沙四段1 沙四段以下2 水平难度级别判断标准水平难度级别判断标准( (选摘选摘) ) • 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 防碰技术措施防碰技术措施 防碰扫描报表防碰扫描报表 误差扫描方法介绍误差扫描方法介绍 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 误差分离系数误差分离系数 误差来源误差来源 误差模型误差模型 • *451-平15位于北二路北500m，西二路东 600m，防碰井数超过30口 误差实例分析误差实例分析 防碰距离示意图防碰距离示意图 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 现象分析现象分析 内容误差范围条件 方位±1.5°0°-360°井斜10°以上 地磁倾角小于70° 井斜±0.2°0°-180° 磁性工具面±2.8° 重力工具面±2.8° Sperry-Sun MWD-650Sperry-Sun MWD-650仪器误差仪器误差 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。

凡尔，不具备真正的井控功能 定向井公司回压凡尔的作用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。