大位移鉆井技術(shù)畢業(yè)設(shè)計

1、西西 南南 石石 油油 大大 學(xué)學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計學(xué)生畢業(yè)設(shè)計論文論文 題題 目目 ：大位移鉆井技術(shù)大位移鉆井技術(shù)學(xué)學(xué) 生生 ： 學(xué)學(xué) 號號 ： 專業(yè)班級專業(yè)班級 ：石油鉆井技術(shù)石油鉆井技術(shù) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 ： 輔導(dǎo)老師輔導(dǎo)老師 ：宋宋 勝勝 軍軍 完成日期完成日期 ：20212021 年年 1212 月月 20212021 年年 1212 月月 1212 日日摘 要大位移鉆井技術(shù)是目前世界上最先進的鉆井技術(shù)之一,它已成為海上和灘海油田勘探開發(fā)最有效的手段。它能夠大范圍地控制含油面積和提高油氣采收率,降低油田開發(fā)本錢,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。文章介紹了國內(nèi)外大位移鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀,大位移井的

2、關(guān)鍵技術(shù)和開展趨勢,分析比照了國內(nèi)大位移鉆井技術(shù)存在的差距和應(yīng)努力的方向。隨著定向井、水平井鉆井技術(shù)的開展，出現(xiàn)了大位移井，大位移井一般是指井的水平位移與井的垂深之比等于或大于 2 的定向井。大位移鉆井技術(shù)在邊際油田的開發(fā)，特別是在海洋石油開發(fā)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。在我國海上已發(fā)現(xiàn)油田構(gòu)造和油氣田 112 個，其中在1000 萬噸以下的邊際小油氣田 67 個，因此利用已有海上生產(chǎn)裝置，運用大位移鉆井技術(shù)，可以有效地對周邊油田實施開發(fā)，從而節(jié)省昂貴的海上油田開發(fā)費用，為有效益地開發(fā)一些小的斷塊油田、邊際油田開辟了一條嶄新的途徑，并具有極為廣闊的應(yīng)用。所以大位移井實際上是定向井、水平井、深井、超

3、深井技術(shù)的綜合表達(dá)，因此大位移井鉆井技術(shù)實際上表達(dá)了目前世界上各個方面的最先進鉆井技術(shù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:大位移井；井眼剖面；扭矩；摩阻；旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向目目 錄錄摘摘 要要.IIII前前 言言.4 41 1 大位移井的概況分析大位移井的概況分析.5 5大位移井的根本概念大位移井的根本概念.5 5大位移井的特點大位移井的特點, ,難點及用途難點及用途.5 5大位移井的特點大位移井的特點 .5 5大位移近水平井的鉆井難點大位移近水平井的鉆井難點 .5 5大位移井的用途大位移井的用途 .6 62 2 大位移井的開展?fàn)顩r大位移井的開展?fàn)顩r7 7世界上鉆大位移井成熟的配套技術(shù)主要表現(xiàn)在世界上鉆大位移井成熟的配套技

4、術(shù)主要表現(xiàn)在.7 7國內(nèi)大位移井開展現(xiàn)狀國內(nèi)大位移井開展現(xiàn)狀.7 73 3 大位移井的關(guān)鍵技術(shù)大位移井的關(guān)鍵技術(shù).9 9管柱的摩阻和扭矩管柱的摩阻和扭矩.9 9鉆柱扭矩和摩阻力的計算鉆柱扭矩和摩阻力的計算 .9 9減小管柱扭矩和摩阻的措施減小管柱扭矩和摩阻的措施 .1111井壁穩(wěn)定井壁穩(wěn)定.1111影響大位移井井壁不穩(wěn)定的因素影響大位移井井壁不穩(wěn)定的因素 .1111井壁穩(wěn)定性機理井壁穩(wěn)定性機理 .1212井眼清洗井眼清洗.1313軌跡控制軌跡控制.1414裝備配套要求裝備配套要求.14144 4 大位移井鉆井工具與儀器大位移井鉆井工具與儀器.1616變徑穩(wěn)定器變徑穩(wěn)定器.1616旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)旋

5、轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng).1616加長加長/ /串聯(lián)馬達(dá)串聯(lián)馬達(dá).1717地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng).1717減摩接頭減摩接頭.1818鉆壓推加器鉆壓推加器.1818頂部驅(qū)動裝置頂部驅(qū)動裝置.1919結(jié)結(jié) 論論 2020參考文獻參考文獻.2 21 1前 言大位移井始于上世紀(jì) 20 年代，由于當(dāng)時的技術(shù)限制大位移井鉆井技術(shù)開展緩慢。進入 80 年代后半期，隨著相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)和其它鉆井技術(shù)的開展，如水平井、超深井鉆井技術(shù)等，大位移井鉆井技術(shù)才迅速開展起來。國內(nèi)先后在勝利、中原、大港等油田鉆成數(shù)口位移超千米的定向井。進入 20 世紀(jì)九十年代后，隨著鉆井技術(shù)的提高，大位移井開展的更為迅速。大位移井最早應(yīng)用是出

6、于經(jīng)濟上的考慮，主要思想是利用現(xiàn)有平臺或陸地開發(fā)邊際油田，使原先不具備商業(yè)開采價值的小油田通過大位移技術(shù)能夠到達(dá)有效地開發(fā)和利用。推動大位移井向前開展的主要動力來自于高效開發(fā)邊際油田?？梢园l(fā)現(xiàn)采用大位移鉆井技術(shù)可以大大降低開發(fā)本錢.中國海洋石油總公司在其所屬的勘探開發(fā)范圍內(nèi)，已發(fā)現(xiàn) 109 個油氣田，其中大油田 4 個，中型油田 40 個，小型油田 65 個。局部構(gòu)造是成群成帶分布:渤西、渤南、南海的涸西南。這些局部的小構(gòu)造有望通過大位移井鉆井技術(shù)得到開發(fā)。勝利油田和大港油田在淺海區(qū)域己經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個有利的含油氣圈閉，并且也已經(jīng)成功鉆成水平位移為 2km 左右的定向井、水平井.由此可見，在我國海

7、灘、淺海及中深海域，采用大位移井進行勘探和開發(fā)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。大位移鉆井技術(shù)是定向井水平井技術(shù)的延續(xù)，但又在很多方面對鉆井完井技術(shù)提出了更高的要求。其關(guān)鍵技術(shù)包括井壁穩(wěn)定技術(shù)、軌跡及鉆柱的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、摩阻扭矩預(yù)測與監(jiān)測技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、數(shù)據(jù)的測量及采集技術(shù)、完井工藝技術(shù)。一些技術(shù)代表了當(dāng)今世界上最先進的鉆井技術(shù)水平。跟蹤和研究這些技術(shù)對提高我國鉆井技術(shù)的整體水平具有極其重要的意義。第 1 章 大位移井的概況分析大位移井是在定向井、水平井技術(shù)之后又出現(xiàn)的一種特殊工藝井，英文 名 稱為ERw(ExtendedReachwell)，大 位 移 鉆 井技 術(shù) 稱 ERD(Extende

8、dReachDrilling)。顧名思義，大位移井具有很大的水平位移和很長的高井斜穩(wěn)斜井段。正是由于這一特征，即大井斜、長井段下的突出的重力效應(yīng)，帶來了大位移井的一系列技術(shù)難點和特點，具體表現(xiàn)在鉆井工藝、固井工藝、井下工具和儀器等諸多方面。大位移井的定義一般是指井的水平位移與井的垂深之比等于或大于 2 的定向井。水平位移與垂深之比的定義美國公司和英國公司用得較多，這種定義從垂直剖面上看較直觀，也比擬確定1。大位移井具有很長的大斜度穩(wěn)斜段，大斜度穩(wěn)斜角稱穩(wěn)航角(sailAngle)，穩(wěn)航角大于 60。由于多種類型油氣藏的需要，從不變方位角的大位移井，又開展了變方位角的大位移井，這種井稱為多目標(biāo)三

9、維大位移井(DesignerWel)。, ,難點及用途難點及用途大位移井用于優(yōu)化海上和淺海油田的開發(fā)，對于淺海油田，可以從海邊或修建堤壩鉆大位移井來開采油藏，這樣可以減少開發(fā)這些油藏所需的平臺數(shù)量及油井?dāng)?shù)量，增加儲層裸露面積，從而增加油井的產(chǎn)量和采收率，主要有以下特點3:1水平位移大。因此能較大范圍地控制含油面積，開發(fā)相同面積的油田可以大量減少陸地及海上鉆井的平臺數(shù)量。2)鉆穿油層的井段長?？梢允褂筒氐男褂兔娣e增大，大幅度提高單井產(chǎn)量?；谶@種巨大的經(jīng)濟利益，大位移井技術(shù)才得以迅速開展。3)摩阻和扭矩大。由于大位移井位移較大，導(dǎo)致鉆進過程中摩阻和扭矩較大，因此很有必要對大位移井進行優(yōu)化設(shè)計。大

10、位移近水平井的鉆井難點大位移近水平井的鉆井難點1)區(qū)塊復(fù)雜，著陸控制、穩(wěn)斜段長控制難度大；2)對鉆井裝備、鉆井液設(shè)備要求高；3)鉆具、監(jiān)測工具、儀器等針對性強，技術(shù)含量高；4)要求鉆井液有很強的潤滑性、懸浮能力和攜砂能力，并能保持井眼穩(wěn)定；5)對防噴、防漏和保護油氣層、固井質(zhì)量、完井技術(shù)的要求高；6)井下惡劣條件與隨鉆測量儀器和動力鉆具使用的矛盾十分突出；7)井眼軌道的預(yù)測、控制難度大，需要有高質(zhì)量的應(yīng)用軟件和高素質(zhì)的工程技術(shù)人員。大位移井應(yīng)用是出于經(jīng)濟的考慮，如美國在加州享廷海灘，是從陸上鉆大位移井開發(fā)海上油田。挪威北海西 sleiPner 油田，用大位移井代替原來的開發(fā)方案，節(jié)約了 10

11、億美元。美國 Pedemales 油田，用大位移井代替原來建鉆井平臺的方案，節(jié)約 1 億美元。英國的 wytchFaIm 油田，在岸上鉆大位移井，代替原來的建人工島方案，節(jié)約費用億美元。鉆大位移井的主要優(yōu)點為:(1)用大位移井開發(fā)海上油氣田，大量節(jié)省費用。開發(fā)海上油氣田，用常規(guī)定向井、水平井鉆井，需要建的人工島或固定平臺的數(shù)量多，打井也多，花錢多，如果鉆大位移井，就可少建人工島或固定平臺，少打井，可節(jié)省大量投資。(2)靠近海岸的油田，可鉆大位移井進行勘探、開發(fā)。過去開發(fā)這類油田，需要建造人工島、固定鉆井平臺，或用活動鉆井平臺鉆井。現(xiàn)在凡距海岸 IOkm 左右的近海油田，均可使用大位移井進行勘探

12、、開發(fā)。這樣，可以不建人工島或固定平臺，也可以不用活動鉆井平臺設(shè)備，完全可以從陸上向海上鉆大位移井勘探、開發(fā)油田，從而節(jié)省大量投資。(3)不同類型油氣田鉆大位移井可提高經(jīng)濟效益.小斷塊的油氣田，或幾個不相連的小斷塊油氣田，可鉆 1 口或 2 口大位移井開發(fā)，少鉆不少井，節(jié)省投資，便于管理;對于幾個油田，油氣層不在同一深度，方位也不一樣，這時可鉆多目標(biāo)三維大位移井，節(jié)省投資。(4)使用大位移井可以代替復(fù)雜的海底井口開發(fā)油田，節(jié)省海底設(shè)備，節(jié)省大量投資。5有些油氣藏在環(huán)保要求高的地區(qū)，鉆井困難。利用大位移井可以在環(huán)保要求不太高的地區(qū)鉆井，以滿足環(huán)保要求。所以說大位移鉆井技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用對我過石油事業(yè)

13、的開展有重大意義。第 2 章 大位移井的開展?fàn)顩r(1)世界上每年鉆成的大位移井?dāng)?shù)量成倍增加,并且鉆井周期越來越短,鉆井本錢明顯降低。(2)控制實鉆軌跡的手段更加先進,測量儀器錄取數(shù)據(jù)也由單一的井身參數(shù)向地質(zhì)參數(shù)和油藏特性描述等多方面開展。(3)研制成鉆大位移井的多種井下工具系列。(4)已形成保持井壁穩(wěn)定和井眼清潔的鉆井液體系。我國在大位移井鉆井技術(shù)方面，20 世紀(jì) 80 年代中期開始鉆井探索,20 世紀(jì) 90年代末期有了一定進展。中海石油深圳分公司南海西江邊際油田開發(fā),對大位移井關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究,形成了大位移井開發(fā)工程計算和工藝技術(shù)。針對 XJ24-1 油田的開發(fā),已成功地鉆成了 5 口

14、大位移井,其中 A14 井的水平位移到達(dá)了 8063m,創(chuàng)造了當(dāng)時的世界記錄。截至 2002 年 6 月底,XJ24-1 油田實際利潤與政府稅收綜合已超過 20 多億人民幣。勝利油田從 80 年代末對大位移鉆井進行了積極探索,2000 年 3 月完成的埕北 21-平-1 井,完鉆井深 4837.40m,水平位移到達(dá) 3167.34m,是當(dāng)時國內(nèi)陸上油田完成的水平位移最大的一口井。我國的大位移井技術(shù)與國外先進水平相比,存在相當(dāng)大的差距,鉆一口水平位移 3000m 左右的大位移井,與國外鉆一口水平位移10000m 的鉆井速度相當(dāng)。尤其是在鉆井技術(shù)裝備上:鉆機、高強度鉆具、專用井下工具、測量儀器,根

15、本上依賴進口,我國的大位移井技術(shù)還有很長的路要走2。對井下工具、儀器和裝備的要求，表現(xiàn)在 10 個方面:(1)選好鉆機，克服大摩阻，保證鉆出長井段。(2)選好鉆井泵，保證排量，清潔井眼，降低摩阻。(3)選好驅(qū)動裝置，保證井眼質(zhì)量。(4)選好鉆井方式，提高鉆速，減小摩阻和井下作業(yè)時間。(5)選好鉆井工具，保證有足夠扭矩克服摩阻鉆出長井段。(6)選好測控系統(tǒng)，保證測量傳輸導(dǎo)向能力，控制好軌跡。(7)選好井下工具，保證鉆頭加上足夠鉆壓，快速鉆進。(8)助選好井下工具，減少摩阻與套管磨損。(9)選好鉆井液，減少摩擦，增大攜屑能力。(10)選好下套管方法，保證順利下入和居中?？偠灾@一系列要求的核心

16、在于，用工程手段(工藝、工具、儀器、裝備)，克服大摩阻，提高鉆速，減少作業(yè)時間，保證成功，兼顧本錢。而我國的技術(shù)與國外技術(shù)差距很大4。第 3 章 大位移井的關(guān)鍵技術(shù)鉆大位移井時，由于井斜角和水平位移的增加而摩阻和扭矩增大是非常突出的問題，它是限制位移增加的主要因素。管柱的摩阻和扭矩是指鉆進時鉆柱的摩阻和扭矩，下套管時套管的摩阻和扭矩。為簡化計算，作如下假設(shè)：在垂直井段，鉆柱和井壁無接觸；鉆柱與鉆井液之間的摩擦力忽略不計；在斜井段，鉆柱與井壁的接觸點連續(xù)，且不發(fā)生失穩(wěn)彎曲。計算時，將鉆柱劃分為假設(shè)干個小單元，從鉆柱底部的力開始逐步向上計算。假設(shè)要知道鉆柱上某點的扭矩或摩阻力，只要把這點以下各單元

17、的扭矩和摩阻力分別疊加，再分別加上鉆柱底部的力。鉆柱扭矩的計算在斜井段中取一鉆柱單元，其受力狀態(tài)單元所處的井斜角和方位角分別為 和，單元鉆柱底部的扭矩為 M，拉力 T。該單元的扭矩增量為rRFM 3-1式中M鉆柱單元的扭矩增量，Nm;R鉆柱的半徑，m;rF鉆柱單元與井壁間的周向摩檫力，N該單元上端的扭矩為3-2式中jM從鉆頭算起，第 j 個單元的上端的扭矩，Nm;oM鉆頭扭矩起下鉆時為零 ，Nm；iM第 i 段的扭矩增量，Nm。鉆柱摩阻力的計算轉(zhuǎn)盤鉆轉(zhuǎn)盤鉆進時，鉆柱既有旋轉(zhuǎn)運動，又有沿井眼軸向運動，因此，鉆柱外表某點的運動軌跡實為螺線運動。在斜井段中取一鉆柱單元，如圖 3-1。圖 3-1 中，

18、V 為鉆柱外表 C 點的運動速度，Vt 和 Vr 分別為 V 沿鉆柱軸向和周向的速度分量；F 為 C 點處鉆柱所受井壁的摩擦力，其方向與 V 相反；Ft，F(xiàn)r 分別為 F 沿鉆柱軸向和周向的摩擦力的分量，即鉆柱的軸向摩擦力和周向摩擦力。FrFFtVrVtV圖 3-1 鉆柱摩阻力由圖 3-1 可知：VVFVFrtstt22/ (3-3)VVFVFrtsrr22/ (3-4)22rtFFF (3-5)jiiojMMM1fNFS (3-6)式中SF鉆柱單元的靜摩擦力，N；f摩擦系數(shù)；N鉆柱單元對井壁的擠壓力，N。為減小管柱在大位移井中的扭矩和摩阻，在大位移井的設(shè)計與施工中要采取各種必要的措施。(1)

19、優(yōu)化井身剖面選擇管柱摩阻最小的井身剖面。(2)增強鉆井液的潤滑性許多大位移井采用油基鉆井液，油水比越大，鉆井液的潤滑性越好。(3)優(yōu)化鉆柱設(shè)計鉆柱設(shè)計包括底部鉆具組合設(shè)計和鉆桿設(shè)計。在大位移井中一般使用高強度薄壁鉆桿，以減少扭矩和摩阻。對底部鉆具組合BHA ，尺寸越大，鉆柱的扭矩和摩阻也越大，這并不利于大位移井的鉆進，所以在保證鉆壓需要的前提下應(yīng)使底部鉆具組合的尺寸盡量減小。(4)使用降扭矩工具使用不轉(zhuǎn)動的鉆桿護箍和減摩接頭可有效地減小扭矩。5使用滾輪式套管扶正器使常規(guī)的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。6漂浮法下套管國外應(yīng)用漂浮法下套管技術(shù)，可降低套管的摩阻。這種技術(shù)的原理是在套管內(nèi)全部或局部地充滿空氣

20、，通過降低套管在井內(nèi)的重量來降低套管的摩阻。用的較多的是局部充氣，這種方法可使套管的法向力大大降低。7提高地面設(shè)備的功率8使用頂部驅(qū)動系統(tǒng)起下鉆時可適當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆柱，改變摩阻方向(倒劃眼時要特別謹(jǐn)慎) 10.1狹窄的鉆井液密度范圍一般來講，當(dāng)井眼傾角增加時，鉆井液要提供足夠大的壓力來防止井壁坍塌。與此同時，井壁出現(xiàn)裂縫的可能性也增加了。簡言之，防止井壁坍塌的鉆井液密度范圍較小。2當(dāng)量循環(huán)密度高ECD大位移井井眼長，鉆井液循環(huán)時環(huán)空壓降大，而鉆井液密度工作范圍窄，高的當(dāng)量循環(huán)密度容易到達(dá)井壁的破裂壓力，而使井壁破裂。3抽吸壓力和沖動壓力在大位移井中，由于狹窄的鉆井液密度范圍，井壁對抽吸壓力和沖動壓力

21、相當(dāng)敏感，可能導(dǎo)至井壁坍塌或破裂。4時間關(guān)系井壁在低密度泥漿中長期侵泡，特別是水基鉆井液的情況下，非穩(wěn)定性尤為明顯，常常會造成許多井下事故5化學(xué)反響鉆井液和地層間的化學(xué)作用也影響井壁穩(wěn)定性，水基鉆井液和油層上部的泥頁巖經(jīng)常發(fā)生強化學(xué)反響，泥頁巖膨脹造成縮徑或井壁坍塌7。1井眼井壁應(yīng)力原始地應(yīng)力分為三項主應(yīng)力，即上復(fù)應(yīng)力 Sv亦稱最大主應(yīng)力 、最大水平應(yīng)力SH 和最小水平應(yīng)力 Sh，翻開井眼之后，原始地應(yīng)力消失，而沿井壁重新分布，即平行于井眼軸線的應(yīng)力 SZ、周向應(yīng)力 S 和徑向應(yīng)力 SR,如下列圖 3-2。SvSHSZSRSSh圖 3-2 地應(yīng)力變化圖2巖石的破壞1壓縮破壞當(dāng)作用于巖石上的壓力

22、大于巖石的抗壓強度時產(chǎn)生壓縮破壞。2拉伸破壞當(dāng)作用于巖石的拉力大于巖石的抗拉強度時產(chǎn)生拉伸破壞.(巖石力學(xué)規(guī)定壓應(yīng)力為正，拉伸應(yīng)力為負(fù)。)3巖石的破壞在井筒內(nèi)的表現(xiàn)形式1巖石的壓縮破壞在井筒內(nèi)表現(xiàn)為井壁坍塌。2巖石的拉伸破壞在井筒內(nèi)表現(xiàn)為井壁破裂。4大位移井眼的不穩(wěn)定性。隨著井斜的增加，井壁的不穩(wěn)定性增加。井眼由垂直變?yōu)樗健Ｆ鋺?yīng)力狀態(tài)的變化如下列圖 3-3圖 3-3 應(yīng)力變化圖大位移井同其它類型井一樣，好的井眼清洗和凈化，有利于提高鉆速、降低摩阻和扭矩、縮短作業(yè)時間、節(jié)省鉆井費用等。提高井眼清洗效率的措施51高泵排量和環(huán)空返速都有利于井眼凈化通常要用井眼凈化模型來計算井眼凈化的最小排量和最優(yōu)

23、鉆井液流變性。大排量可以提高鉆井液的流速，增加攜巖能力。然而，大排量需要高的泵壓，在大位移井中，泵壓可能會受到限制。為使鉆井液以紊流循環(huán)，可以增大鉆桿尺寸來增加給定泵壓下的環(huán)空返速。2鉆井液的流變性良好的鉆井液流變性對任何類型的井都非常重要，對大位移井更是如此。要保證鉆井液的流型為層流或紊流，防止過渡流，因為過渡流的攜巖能力差。在砂巖油層井段可能會發(fā)生漏失，鉆井液流變性應(yīng)保持較低值，以降低當(dāng)量循環(huán)密度。3鉆具轉(zhuǎn)動由于大位移井的位移不斷增加，井眼的最優(yōu)排量難以到達(dá)，這就需要其它的井眼凈化技術(shù)，如提高轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度和倒劃眼。4固相控制在大位移井中，鉆屑將在環(huán)空鉆井液中長期滯留，使鉆屑變的更細(xì)，更難以

24、攜帶，如要鉆井液保持良好狀態(tài)，就必須有良好的固相控制設(shè)備。保鉆井液的凈化效果。(1)大位移井要求旋轉(zhuǎn)模式鉆進。在大位移井鉆進作業(yè)中,要求滑動鉆進的層段和次數(shù)要降到最少。如 WF 油田在 445mm 井眼,旋轉(zhuǎn)鉆進的進尺從 60%增加到 70%。(2)井下可變徑穩(wěn)定器。使用可變徑穩(wěn)定器(HVGS)有助于旋轉(zhuǎn)鉆進。在南海西江24-3-A14 井中用的可變徑穩(wěn)定器,調(diào)節(jié)范圍從 127mm 到 3175mm。它與 MWD 系統(tǒng)配合使用,井下可變徑穩(wěn)定器接到地面指令后啟動控制裝置,使翼片外廓直徑在設(shè)計調(diào)整范圍內(nèi)變動。(3)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的應(yīng)用已成為鉆大位移井的關(guān)鍵技術(shù)6。根據(jù)國外成功

25、的經(jīng)驗,大位移井適合海上和灘海油氣田的勘探與開發(fā),這樣,鉆井設(shè)備應(yīng)選擇負(fù)荷能力較大、操作性能較好的電動鉆機,并安裝頂部驅(qū)動系統(tǒng),液力系統(tǒng)要配備大功率鉆井液泵,保證大排量和高泵壓的循環(huán)能力,固控設(shè)備應(yīng)選用高性能設(shè)備,確旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是多種新技術(shù)新工藝的完美結(jié)合,是一種全新的鉆井系統(tǒng),已在大位移井中廣泛應(yīng)用。國外大位移井的開展方向不再以增大位移與垂深比為主要目標(biāo),而是采用先進的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)鉆井液、先進的工具和工藝技術(shù),以提高施工速度和軌跡控制精度,減少事故,降低本錢為主要開展方向。由于我國在大位移井方面起步較晚,與世界先進水平相比還存在很大差距,根據(jù)內(nèi)陸油田現(xiàn)有裝備及技術(shù)水平,大位移井鉆井

26、技術(shù)試驗可分為兩個階段。第一階段利用現(xiàn)有裝備、工具、儀器和技術(shù)增加少量的裝備、工具配套進行 4000m-5000m 位移井的試驗研究,完成幾口中國特色的大位移井;第二階段引進包括頂驅(qū)在內(nèi)的先進設(shè)備、工具、儀器和技術(shù)完成幾口位移垂深比大于等于 2 的大位移井,形成一套自己的大位移井鉆井技術(shù)7。4 大位移井鉆井工具與儀器(1)功能通過遙控(或井下自控)方式，調(diào)整穩(wěn)定器的外徑，從而調(diào)整 BHA 的力學(xué)特性，到達(dá)不起下鉆調(diào)整井斜角的目的，節(jié)約輔助時間。(2)控制方式遙控：正排量，負(fù)排量，投球式，鉆壓式，時間排量，閉環(huán)：自動調(diào)整(反響，比擬，執(zhí)行)(3)結(jié)構(gòu)舉例1)法國的 VARISTAB2)我國自行研

27、制的正排量可變徑穩(wěn)定器3)Halliburton 的 TRACE 閉環(huán)變徑穩(wěn)定器4)Sperry-Sun 的 AGS 可調(diào)變徑穩(wěn)定器(1)功能是一個井下閉環(huán)變徑穩(wěn)定器與測量傳輸儀器(MWD/LWD)聯(lián)合組成的工具系統(tǒng)，以旋轉(zhuǎn)鉆進方式，可以自動調(diào)節(jié)井斜和方位，造斜能力一般為 8/30m 以下(長半徑范圍)，特別適合用來鉆大位移井的長穩(wěn)斜段。(2)典型產(chǎn)品介紹BakerHughes：AutoTrack(RCLS)RotaryClosedLoopDrillingSystemShlumberger：PowerDriveSystemSppery-Sun:Geopilot特性和優(yōu)點(以 AutoTrak

28、為例)以旋轉(zhuǎn)方式鉆進，減少滑動摩阻，提高鉆深能力井眼光滑，減少事故因素穩(wěn)定器的活塞按程序交替引縮，可較好地控制井眼方向適于鉆大位移井穩(wěn)斜段，鉆速較快不適于鉆中曲率井段及應(yīng)急調(diào)整導(dǎo)向。(1)串聯(lián)馬達(dá)用萬向軸(鈦連接桿)把兩個馬達(dá)連接，扭矩可成倍增加馬達(dá)結(jié)構(gòu)尺寸不變，排量不變，轉(zhuǎn)速不變p 增加，立管壓力增加(2)加長馬達(dá)不用連接軸連接兩個馬達(dá)，而是把馬達(dá)的定/轉(zhuǎn)子副尺寸加長，級數(shù)加多，如由4 級增大為 6 級，扭矩即可按比例增加。(1)地質(zhì)導(dǎo)向的定義國際上目前對此尚無權(quán)威性定義國外一種定義:用地質(zhì)準(zhǔn)那么來設(shè)計井眼的位置。我們的定義:用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取

29、得最正確位置。(2)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)的組成(以 IDEAL 為例)用戶圖像顯示屏、司鉆屏、平安屏、遠(yuǎn)距離通訊、Anadrill 鉆井制圖中心制作的詳細(xì)鉆井圖、深度和其它地面?zhèn)鞲衅?排量、泵壓)、碎屑和泥漿氣測值分析、補償密度、中子、脈沖 10 字節(jié)/秒隨鉆遙測、DWOB 鉆壓、扭矩、CDR 補償雙電阻率、PowerPak 導(dǎo)向馬達(dá)、GST 地質(zhì)導(dǎo)向、GEOdrilling 地質(zhì)鉆井、近鉆頭電阻率.(3)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)在國外的應(yīng)用效益有資料說明，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)問世后，在 19931995 年的 3 年中，已被 13 家公司用于歐洲和非洲 6 個國家的近 50 口井，累計進尺超過 20 英里(3218

30、7m)，取得了顯著技術(shù)效果和重大經(jīng)濟效益。IDEAL 系統(tǒng)已在北海獲得了成功應(yīng)用，鉆成幾口復(fù)雜的水平井.在墨西哥灣的某一油田，先前所鉆 8 口井的總產(chǎn)量僅為 923 桶/天；后來，Anadrill 公司應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在該油田鉆成一口高質(zhì)量的水平井，日產(chǎn)原油達(dá)1793 桶，使這一枯竭的油田得以重新復(fù)活。在英國 BP 公司 WytchFam 油田，地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)(測傳馬達(dá))與變徑穩(wěn)定器(位于測傳馬達(dá)上部)配合使用鉆大位移井，幾乎全部實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)鉆進，提高鉆速和井身質(zhì)量，大大減少了井下事故和風(fēng)險。在英國北海 Texaco 的一口開發(fā)井中使用地質(zhì)導(dǎo)向工具(測傳馬達(dá))，至少防止了兩次側(cè)鉆：井場地質(zhì)師用近鉆

31、頭方位伽瑪射線確定井眼上下是否遇到泥巖，通過正確的導(dǎo)向控制將井眼扭回砂巖儲層。KerrMcGee 所鉆的一口井說明，由于地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)的近鉆頭電阻率的作用，比原有技術(shù)(電阻率傳感器在馬達(dá)上部)多獲得 14%的產(chǎn)層進尺7。(1)功能接入鉆柱串中，使鉆柱在其中旋轉(zhuǎn)，而接頭與套管無相對轉(zhuǎn)動，防止了鉆柱對套管的直接磨損，保護了套管和鉆柱。由于大位移井摩阻大，井段長，作業(yè)時間長，磨損問題十分突出。(2)典型產(chǎn)品非旋轉(zhuǎn)鉆桿護箍(NRDPP)鉆桿軸承短節(jié)(DPBS)低扭矩短節(jié)低扭矩鉆桿DSTR 短節(jié)ROTOTECFRICTIONREDUCERS(3)應(yīng)用效果(以 NRDPP 為例要安裝在彎曲井段的側(cè)向接觸點處，形成新支點，合理選型，工具接頭外徑要大于鉆桿接頭外徑。如 5DP(接頭 6-5/8)，應(yīng)選 7-1/4(NRDPP)實際溫度限制350C)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)向載荷2000lb(8.9k