水平井钻井技术概述
10页1、第一章定向井(水平井)钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念1. 定向井丛式井发展简史定向井钻井被(英)T . A.英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇 地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的 井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜 方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 是直井。定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿 钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通 过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别 人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的 侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向 井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与 失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援 井内注入重泥浆压死失控井。目
2、前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达10,654米;水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm 油田钻成的M11井,水平位移高达1,0114米。垂深水平位移比最高的是Statoil公司钻成的的33/9-C2达到了 1:3.14;丛式井口数最多,海上平台:96 口;人工岛:170 口;我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段,5060年代开始起步,首先在 玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2-15井和磨三井,其中磨三井 总井深1685米,垂直井深表遗憾350米,水平位移444.2米,最大井斜92,水平 段长160米;70年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联 合技术攻关,使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井,井深达到7000米, 垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大 位移井是大港定向井公司完成的 井,水平位移达到2666米,最大的丛式井组是 胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长
3、384米,宽115米,该丛式井平 台共有钻定向井42 口。2. 定向井的分类按定向井的用途分类可以分为以下几种类型:普通定向井多目标定向井定向井r丛式定向井救援定向井水平井多分枝井(多底井)国外定向井发展简况(表一)、年代 内容50年代60年代70年代80年代90年代剖面设计及迹计算方法误差很大的正 切法,进行定 向井设计轨迹 计算18种二维计算 方法,如更精 确的曲率半径 法发展到三维设计和大组丛式井整体设计计算机专家系 统进行定向井 的设计和指导 定向井施工发展了大型集 成设计软件包井斜控制理 论斜直井段的二 维分析考虑了井眼的 曲率及满眼组 合的特性三维数据分析, 由静态发展到 动态发展了多种分 析计算方法并 编制了计算机 程序在原来多种分 析的基础上引 入了数学及其 它边沿学科定向造斜工 艺涡轮加弯接头 斜向器配合转 盘钻使用效率更高 的螺杆动力钻 具,专用工具 的定型配套涡轮、螺杆动力 钻具向低速大 扭矩发展。各种 专用井下工具 系列化发展了复合式 动力钻具,导 向钻井系统, 长寿命PDC钻 头等发展成熟多分 枝井回接工艺 地质导向钻井 系统测量方式氢氟酸玻璃管刻线法和地面定
4、向法机械式罗盘,精度较高的单多点照相测斜仪有线随钻测斜 仪投入工业性 使用,无线随 钻测斜仪研制 成功多种无线随钻 测斜系统投入 工业使用和发 展了电子测量 系统和陀螺测 量系统发展成熟带地质参数的无线随钻测斜仪定向井钻井 水平精度要求不高 中深定向井可打准确度较高的定向井和小组定向井可打准确度较 高的定向救援 井和大组丛式 井钻成大量水平 井从大半径水 平井到小半径 水平井多底泄油井钻成位移过万 米的大位移井 径向水平井可 在0.3米之内 完成增斜过程我国定向井钻井技术发展情况(表二)、年代 内容 、60年代80 年 代90 年 代剖面设计及轨 迹计算方法设计采用查表法、 图解法等精度不 高的方法发展了曲率半径法,最小曲率半径法* 精确的轨迹计算和设计方法,编制了 预测和防碰扫描的计算机软件包。隼引入人工智能和专家系统 它进井斜控制理论进行了钻具的二 维静态分析主要 使用有限元法发展了多种新的分析计算方法,例 如:平衡梁法、加权余量法等,并编 制了计算机分析程序理论分析模型由静态态发展 到动态,由二维发展到三维定向造斜工艺使用地面定向法(钻杆打钢印)。数据测量使用电 测井数据。使用精
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