第8章 新型鉆井技術(shù)

1、第八章第八章 新型鉆井技術(shù)新型鉆井技術(shù)一、平衡壓力鉆井1. 平衡壓力鉆井含義平衡壓力鉆井含義鉆井用泥漿密度鉆井用泥漿密度 m正好等于正好等于平衡地層壓力平衡地層壓力所需泥所需泥漿密度漿密度 p，稱為平衡壓力鉆井。，稱為平衡壓力鉆井。平衡壓力：平衡壓力：保持保持井內(nèi)鉆井液井內(nèi)鉆井液動(dòng)壓力動(dòng)壓力與地層孔隙壓與地層孔隙壓力相等力相等，即，即 u式中，式中，pfp 地層孔隙壓力（地層壓力）；地層孔隙壓力（地層壓力）；u pf鉆井液柱靜壓力；鉆井液柱靜壓力；u pa鉆井液循環(huán)時(shí)的環(huán)空壓降。鉆井液循環(huán)時(shí)的環(huán)空壓降。affpppp2. 平衡壓力鉆井目的平衡壓力鉆井目的u降低巖石強(qiáng)度降低巖石強(qiáng)度、巖屑的壓持效

2、應(yīng)巖屑的壓持效應(yīng)，提高鉆速提高鉆速；u可有效地保護(hù)地層，可有效地保護(hù)地層，防止地層污染、井漏防止地層污染、井漏。3. 實(shí)現(xiàn)平衡鉆井的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)平衡鉆井的關(guān)鍵u是選擇合理的鉆井液密度是選擇合理的鉆井液密度，使鉆井液動(dòng)壓力同，使鉆井液動(dòng)壓力同地層孔隙壓力始終保持平衡。地層孔隙壓力始終保持平衡。4. 平衡鉆井技術(shù)保證平衡鉆井技術(shù)保證u安安井控設(shè)備井控設(shè)備，防止井涌、井噴；，防止井涌、井噴；u配先進(jìn)配先進(jìn)固控設(shè)備固控設(shè)備，適時(shí)調(diào)、控鉆井液性能。，適時(shí)調(diào)、控鉆井液性能。二、二、 欠平衡鉆井欠平衡鉆井鉆井鉆井用泥漿密度用泥漿密度 m 285m 285m K K 6 6/30m/30m中半徑：中半徑： R=

3、28586mR= 28586m K K= 620= 620/30m/30m短半徑：短半徑： R= 5712mR= 5712m K K= 15= 15/m/m 6 6、大位移井、大位移井水平位移水平位移懸鏈線水平位移水平位移/ /垂深垂深2 2垂垂深深造斜點(diǎn)造斜點(diǎn) 大位移井或大位移延伸井大位移井或大位移延伸井(Extended reach well)(Extended reach well)， 早期早期，國(guó)外將大位移井定義為：水平位移與垂深之比大于或等于，國(guó)外將大位移井定義為：水平位移與垂深之比大于或等于1 1的井。的井。 隨著鉆井的技術(shù)進(jìn)步，通常將水平位移超過(guò)隨著鉆井的技術(shù)進(jìn)步，通常將水平位移

4、超過(guò)30003000米、米、水平位移與垂深之比大于或等于水平位移與垂深之比大于或等于2 2的井稱之為大位移井。的井稱之為大位移井。為什么要鉆大位移井為什么要鉆大位移井 （1 1）尋找更大儲(chǔ)量，擴(kuò)大油氣資源。）尋找更大儲(chǔ)量，擴(kuò)大油氣資源。 （2 2）減少投資，節(jié)約成本。）減少投資，節(jié)約成本。海上叢式大位移井可減少海洋鉆井平臺(tái)的數(shù)量海上叢式大位移井可減少海洋鉆井平臺(tái)的數(shù)量3km5km1km位移位移10001000米控制米控制范圍范圍3.143.14平方公平方公里里位移位移30003000米，控米，控制范圍為制范圍為28.2628.26平方公里平方公里位移位移50005000米，米，控制范圍為控制范

5、圍為78.578.5平方公里平方公里 在在5 5公里的潮汐和灘涂地帶，用修海堤或公里的潮汐和灘涂地帶，用修海堤或海上修公路建人工島等方法開(kāi)發(fā)。海上修公路建人工島等方法開(kāi)發(fā)。5 5公里公里缺點(diǎn)：修堤、筑路、建人工島費(fèi)用高缺點(diǎn)：修堤、筑路、建人工島費(fèi)用高 建造海底管線、鋪設(shè)電纜施工困難且費(fèi)用高建造海底管線、鋪設(shè)電纜施工困難且費(fèi)用高 后期維護(hù)不方便且投資巨大后期維護(hù)不方便且投資巨大用于開(kāi)發(fā)淺海灘涂油田 我國(guó)有廣闊的海岸線和豐富的淺海灘涂油氣藏我國(guó)有廣闊的海岸線和豐富的淺海灘涂油氣藏對(duì)于沿岸極淺海域，鉆大位移井可以實(shí)現(xiàn)海油陸采、對(duì)于沿岸極淺海域，鉆大位移井可以實(shí)現(xiàn)海油陸采、節(jié)省建平臺(tái)或人工島的投資。節(jié)

6、省建平臺(tái)或人工島的投資。 7、分支井技術(shù)1 1）多底井）多底井 一個(gè)主井眼中鉆出兩個(gè)以上的井眼一個(gè)主井眼中鉆出兩個(gè)以上的井眼2 2）分支井）分支井 一個(gè)主井眼中側(cè)鉆出多個(gè)小井眼，大部一個(gè)主井眼中側(cè)鉆出多個(gè)小井眼，大部分是指分支水平井，分是指分支水平井，水平井技術(shù)水平井技術(shù)水平井是從定向斜井發(fā)展起來(lái)的。目前，水平井是從定向斜井發(fā)展起來(lái)的。目前，勝利油田打水平井的技術(shù)水平較高。勝利油田打水平井的技術(shù)水平較高。（1）水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)）水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)u借助于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)借助于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)油藏研究、地質(zhì)分析、鉆對(duì)油藏研究、地質(zhì)分析、鉆井、測(cè)井、完井、采油等進(jìn)行井、測(cè)井、完井、采油等進(jìn)行優(yōu)化

7、設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)。（2）井眼軌跡檢測(cè)技術(shù)）井眼軌跡檢測(cè)技術(shù)u根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的井眼軌跡，配備先進(jìn)的根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的井眼軌跡，配備先進(jìn)的導(dǎo)向鉆進(jìn)系統(tǒng)導(dǎo)向鉆進(jìn)系統(tǒng)，采用先進(jìn)的采用先進(jìn)的隨鉆測(cè)量（隨鉆測(cè)量（MWD：Measure While Drilling ）儀器和技術(shù)）儀器和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的連續(xù)控制井眼軌跡的連續(xù)控制。（3）優(yōu)化完井技術(shù)）優(yōu)化完井技術(shù)u水平井完井難度大，需研究專用的完井技術(shù)和工具。水平井完井難度大，需研究專用的完井技術(shù)和工具。五、小井眼鉆井五、小井眼鉆井定義：定義：對(duì)于小井眼的提法有各種各樣，不盡相同，到目前為止沒(méi)有統(tǒng)一的定義。u1、美國(guó)Amoco公司，90%以上的井眼用小于6的

8、鉆頭鉆成u2、法國(guó)Elf公司，完鉆井眼小于常規(guī)完鉆井眼（81/2） 的井統(tǒng)稱為小井眼。 u3有的認(rèn)為， 70%以上的井眼小于6。u4還有的認(rèn)為，環(huán)空間隙小于1的井眼。u5. Bp 公司，套管層數(shù)少于常規(guī)井的井眼。u對(duì)直井來(lái)講，全井對(duì)直井來(lái)講，全井90以上井眼的直徑小于以上井眼的直徑小于7in，或，或70的的井眼直徑小于井眼直徑小于5in的井稱為小井眼井。的井稱為小井眼井。u對(duì)于水平井來(lái)說(shuō)，水平段井眼直徑小于對(duì)于水平井來(lái)說(shuō)，水平段井眼直徑小于6in的井稱為小井眼的井稱為小井眼井。井。小井眼鉆井技術(shù)發(fā)展的原因小井眼鉆井技術(shù)發(fā)展的原因經(jīng)濟(jì)因素經(jīng)濟(jì)因素u小井眼可節(jié)省鉆井費(fèi)用25-50%。在個(gè)別邊遠(yuǎn)地區(qū)

9、甚至使鉆井費(fèi)用降低75%。技術(shù)進(jìn)步技術(shù)進(jìn)步u 80年代，鉆頭，泥漿和井下動(dòng)力鉆具，井控等鉆井技術(shù)與設(shè)備均取得重大發(fā)展，使安全經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行小井眼鉆井成為可能環(huán)境保護(hù)的壓力小環(huán)境保護(hù)的壓力小u小井眼鉆機(jī)占地面積小,小井眼比常規(guī)井眼井徑縮小一半，鉆井液用量及巖屑量減少75%，施工機(jī)具用量大幅度下降，對(duì)環(huán)保有利?？碧介_(kāi)發(fā)的需要勘探開(kāi)發(fā)的需要u 在邊遠(yuǎn)地區(qū)，地面條件惡劣，運(yùn)輸困難，勘探工作風(fēng)險(xiǎn)大，地震工作在短時(shí)間內(nèi)不能獲得精確的地下資料，在這些地區(qū)打一些連續(xù)取芯的探井，可及早搞清地下情況，及早作出決策，減小勘探的風(fēng)險(xiǎn)。特點(diǎn)特點(diǎn)井徑小井徑小材料、人工成本低、鉆速高：由于井眼小，可減少鉆井液、鉆頭、鉆桿、材料

10、、人工成本低、鉆速高：由于井眼小，可減少鉆井液、鉆頭、鉆桿、套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和鉆井作業(yè)人員套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和鉆井作業(yè)人員的經(jīng)費(fèi)支出；可減的經(jīng)費(fèi)支出；可減少鉆屑和場(chǎng)地；可提高鉆井和起下鉆速度。少鉆屑和場(chǎng)地；可提高鉆井和起下鉆速度。 鉆機(jī)和操作成本低：可大大減少常規(guī)鉆機(jī)的體積和重量，可大大節(jié)約鋼鉆機(jī)和操作成本低：可大大減少常規(guī)鉆機(jī)的體積和重量，可大大節(jié)約鋼材，減少拆裝、修路、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用。井場(chǎng)占地面積小材，減少拆裝、修路、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用。井場(chǎng)占地面積小75，節(jié)省，節(jié)省30的的費(fèi)用和大量的時(shí)間。費(fèi)用和大量的時(shí)間。 減少資金投入，提高可采儲(chǔ)量：在條件十分惡劣的邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行勘探

11、，減少資金投入，提高可采儲(chǔ)量：在條件十分惡劣的邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行勘探，可大大減少在高風(fēng)險(xiǎn)、高成本作業(yè)情況下的資金投入；在老油氣田利用可大大減少在高風(fēng)險(xiǎn)、高成本作業(yè)情況下的資金投入；在老油氣田利用常規(guī)鉆機(jī)只能開(kāi)采出大約常規(guī)鉆機(jī)只能開(kāi)采出大約40的原始地質(zhì)儲(chǔ)量，而用小井眼鉆機(jī)打加密的原始地質(zhì)儲(chǔ)量，而用小井眼鉆機(jī)打加密井可采儲(chǔ)量將提高井可采儲(chǔ)量將提高50；在舊開(kāi)發(fā)井內(nèi)用小井眼鉆機(jī)繼續(xù)向深部鉆探，；在舊開(kāi)發(fā)井內(nèi)用小井眼鉆機(jī)繼續(xù)向深部鉆探，可發(fā)現(xiàn)老油層下面的新油藏；用小井眼鉆機(jī)進(jìn)行老井再鉆比用常規(guī)鉆機(jī)可發(fā)現(xiàn)老油層下面的新油藏；用小井眼鉆機(jī)進(jìn)行老井再鉆比用常規(guī)鉆機(jī)可大大降低投資成本?？纱蟠蠼档屯顿Y成本。 節(jié)能環(huán)

12、保：小井眼鉆機(jī)的裝機(jī)功率和鉆井泵功率比常規(guī)鉆機(jī)的小，所以節(jié)能環(huán)保：小井眼鉆機(jī)的裝機(jī)功率和鉆井泵功率比常規(guī)鉆機(jī)的小，所以燃油消耗和排放的廢氣少，對(duì)空氣的污染和噪聲級(jí)別小。由于井眼尺寸燃油消耗和排放的廢氣少，對(duì)空氣的污染和噪聲級(jí)別小。由于井眼尺寸小，所用的鉆井液、產(chǎn)生的鉆屑和廢物少小，所用的鉆井液、產(chǎn)生的鉆屑和廢物少(比常規(guī)井減少約比常規(guī)井減少約70)。 六、連續(xù)柔管鉆井特點(diǎn)六、連續(xù)柔管鉆井特點(diǎn) 占地少占地少，適合于地面條件受限制的地區(qū)和海上平臺(tái)作業(yè)。，適合于地面條件受限制的地區(qū)和海上平臺(tái)作業(yè)。 適用于適用于小井眼小井眼鉆井，減少了設(shè)備和人力的投入，降低鉆井成本。鉆井，減少了設(shè)備和人力的投入，降低

13、鉆井成本。在在老井重鉆老井重鉆(加深鉆井或側(cè)鉆井加深鉆井或側(cè)鉆井)作業(yè)中，因連續(xù)管直徑小可進(jìn)行過(guò)油管作業(yè)中，因連續(xù)管直徑小可進(jìn)行過(guò)油管作業(yè)，無(wú)需取出老井中現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)邊鉆邊采的目的，可作業(yè)，無(wú)需取出老井中現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)邊鉆邊采的目的，可顯著節(jié)約成本，適應(yīng)老井重鉆的這一潛在的大市場(chǎng)。顯著節(jié)約成本，適應(yīng)老井重鉆的這一潛在的大市場(chǎng)。 進(jìn)行進(jìn)行欠平衡欠平衡鉆井作業(yè)，注入頭下安裝水力封隔進(jìn)行邊噴邊鉆，不僅可鉆井作業(yè)，注入頭下安裝水力封隔進(jìn)行邊噴邊鉆，不僅可確保安全、提高機(jī)械鉆速，而且可減少泥漿漏失、防止地層傷害和增加確保安全、提高機(jī)械鉆速，而且可減少泥漿漏失、防止地層傷害和增加產(chǎn)量

14、。產(chǎn)量。 其他優(yōu)點(diǎn)：由于連續(xù)管其他優(yōu)點(diǎn)：由于連續(xù)管不需接單根不需接單根，因而在起下鉆過(guò)程中能夠連續(xù)循，因而在起下鉆過(guò)程中能夠連續(xù)循環(huán)泥漿，減少起下鉆時(shí)間，縮短作業(yè)周期，提高起下鉆速度和作業(yè)的安環(huán)泥漿，減少起下鉆時(shí)間，縮短作業(yè)周期，提高起下鉆速度和作業(yè)的安全性，避免因接單根可能引起的井噴和卡鉆事故；連續(xù)管可以全性，避免因接單根可能引起的井噴和卡鉆事故；連續(xù)管可以內(nèi)置電纜內(nèi)置電纜，改善信號(hào)的隨鉆傳輸，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)井，并且有利于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)鉆井；地面改善信號(hào)的隨鉆傳輸，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)井，并且有利于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)鉆井；地面設(shè)備少，巖屑廢料少，井場(chǎng)占地少，噪音低，減少環(huán)境污染；實(shí)現(xiàn)軟地設(shè)備少，巖屑廢料少，井場(chǎng)占地少，噪

15、音低，減少環(huán)境污染；實(shí)現(xiàn)軟地層快速鉆進(jìn)層快速鉆進(jìn)(不需要接單根不需要接單根)；快速搬運(yùn)和組裝；作業(yè)人員少。；快速搬運(yùn)和組裝；作業(yè)人員少。七、套管鉆井七、套管鉆井套管鉆井是指用套管代替鉆桿對(duì)鉆頭施加套管鉆井是指用套管代替鉆桿對(duì)鉆頭施加扭矩和鉆壓，實(shí)現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)與鉆進(jìn)。扭矩和鉆壓，實(shí)現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)與鉆進(jìn)。整個(gè)鉆井過(guò)程不再使用鉆桿、鉆鋌等，鉆整個(gè)鉆井過(guò)程不再使用鉆桿、鉆鋌等，鉆頭是利用鋼絲繩投撈，在套管內(nèi)實(shí)現(xiàn)鉆頭頭是利用鋼絲繩投撈，在套管內(nèi)實(shí)現(xiàn)鉆頭升降，即實(shí)現(xiàn)不提鉆更換鉆頭鉆具。減少升降，即實(shí)現(xiàn)不提鉆更換鉆頭鉆具。減少了起下鉆，減少了井噴、卡鉆等意外事故，了起下鉆，減少了井噴、卡鉆等意外事故，提高了鉆井安全性，降低了鉆井成本。提高了鉆井安全性，降低了鉆井成本。特點(diǎn)特點(diǎn)鉆機(jī)鉆井可大大降低鉆井成本鉆機(jī)鉆井可大大降低鉆井成本,據(jù)估計(jì)據(jù)估計(jì),一口井深一口井深3000m的井的井,與常規(guī)鉆機(jī)鉆井相比與常規(guī)鉆機(jī)鉆井相比,所需費(fèi)用可節(jié)省所需費(fèi)用可節(jié)省30以上以上,其經(jīng)濟(jì)效益其經(jīng)濟(jì)效益十分十分明顯；明顯； 節(jié)省了大量的鉆井管材節(jié)省了大量的鉆井管材,節(jié)約了大量與鉆桿、節(jié)約了大量與鉆桿、鉆鋌鉆鋌采用鋼絲繩采用鋼絲繩起下鉆起下鉆,減少了起下鉆減少了起下鉆時(shí)間，比時(shí)間，比傳統(tǒng)的鉆桿起鉆快傳統(tǒng)的鉆桿起鉆快510倍；倍；在起下鉆更