定向井技術(shù)交流.ppt

1、定向井技術(shù)交流,目錄,定向井相關(guān)的重要參數(shù),水平段長(zhǎng)度極限分析,防碰掃描及技術(shù)介紹,回壓凡爾介紹,FEWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器介紹,井眼恢復(fù)及處理,定向井相關(guān)的重要參數(shù),單位井段內(nèi)井斜角的改變速度稱(chēng)為“井斜變化率”。通常以?xún)蓽y(cè)點(diǎn)間井斜角的變化量與兩測(cè)點(diǎn)間井段的長(zhǎng)度的比值表示。常用單位是：100 m。 井斜變化率的公式如下：,井斜變化率,狗腿度的基本概念,狗腿度的基本概念,單位井段內(nèi)方位角的變化值，稱(chēng)為方位變化率。通常以?xún)蓽y(cè)點(diǎn)間方位角的變化量與兩測(cè)點(diǎn)間井段長(zhǎng)度的比值表示。常用單位有：100m。 其計(jì)算公式如下：,方位變化率,狗腿嚴(yán)重度,人們?cè)谧呦蜚@井實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)。有些井段部位井眼方向變化很大，起下鉆很困難

2、。對(duì)于這樣的井眼部位，人們形象地稱(chēng)為“狗腿”。SY/T 5313-93鉆井工程術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)10.43條款中，對(duì)全角變化率定義為“單位井段長(zhǎng)度井眼軸線在三維空間的角度變化”，而單位井段長(zhǎng)度取決于生產(chǎn)實(shí)際中測(cè)斜需要。它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。,狗腿度的基本概念,“狗腿嚴(yán)重度”， “狗腿度” ，“井眼曲率”，都是相同的意義。指的是在單位井段內(nèi)井眼前進(jìn)的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它即包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。其 計(jì)量單位為：100m。,狗腿嚴(yán)重度,狗腿度的基本概念,狗腿度越大增斜段相對(duì)越短，起下鉆摩阻越大，越容易遇阻，復(fù)合鉆井扭矩越大，滑動(dòng)鉆進(jìn)鉆壓的傳遞越困難。 建議81

3、/2”以上井眼定向井水平井增斜段設(shè)計(jì)狗腿度為15/100m,盡量不超過(guò)25/100m 。實(shí)際施工連續(xù)3測(cè)點(diǎn)不超過(guò)30 /100m 。 長(zhǎng)水平段水平井水平段盡量不超過(guò)10/100m 。,狗腿度對(duì)軌跡的影響,如下圖所示DM為靶前位移，DB為增斜段的曲率半徑，水平井的靶前位移尤為重要，由圖可知靶前位移要大于等于曲率半徑。,靶前位移對(duì)狗腿度的影響,總體來(lái)說(shuō)，靶前位移越大，狗腿度越小。如下圖所示：A1-A5水平位移分別為150、200、250、300、350m,所需造斜率分別為38.38、28.75、22.98、19.24、16.4/100m。,由圖可知，靶前位移越大，段越長(zhǎng)，越平緩。,靶前位移對(duì)狗腿度

4、的影響,如果直井段井底位置落在左圖紅色區(qū)域就是井底負(fù)位移，而直井段井底落在右圖中的粉紅色區(qū)域就是正位移。 負(fù)位移相對(duì)于增加了靶前位移，而正位移相當(dāng)于減少了靶前位移。,正位移、負(fù)位移,如果直井段井底位置不落在紅線上，都是側(cè)位移。對(duì)于二維剖面來(lái)說(shuō)，出了側(cè)位移就意味著實(shí)鉆軌跡將要扭方位，增加定向工作量，但是有時(shí)候側(cè)位移也會(huì)有好的效果。,側(cè)位移,負(fù)位移能有效的降低狗腿度，由于地質(zhì)導(dǎo)向的剛度比價(jià)大，F(xiàn)EWD要求狗腿度必須小于或等于25/100m。因此大于此狗腿的井，建議造負(fù)位移或加大靶前位移，保證設(shè)備安全。,如右圖中的例子，A靶靶前位移是220m,如果不做負(fù)位移的話，需要的狗腿度是26.13/100m,

5、如果從800m開(kāi)始做3的井斜然后穩(wěn)斜到造斜點(diǎn)，做了約23m的負(fù)位移后，后面所需要的狗腿度是23.65/100m。這樣就可以安全的下地質(zhì)導(dǎo)向。,負(fù)位移的應(yīng)用,有時(shí)為了更有效的避開(kāi)防碰井，做側(cè)位移是很好的選擇。如施工的2-5-斜更254井，就是為了有效的避開(kāi)防碰井向西做的側(cè)位移，如下圖所示：,側(cè)位移的應(yīng)用,三維井的施工，側(cè)位移能夠有效的降低狗腿度，減少扭方位的工作。如下圖所示，如果有意的做了紅色所指方向的側(cè)位移，則三維扭方位井變成了二維的井，減小了施工難度。,側(cè)位移的應(yīng)用,井口越往靶連線靠近或增大靶前位移，狗腿度越小。如下圖所示：靶水平位移350m閉合方位45中靶需要狗腿度27.2/100m。井底

6、往北分別移動(dòng)125m和250m,狗腿度降低到25.6、23.3/100m。施工中要求盡量讓A、B、造斜點(diǎn)在水平位移的投影點(diǎn)往一條直線上靠，這樣能顯著的降低定向難度,三維繞方位靶前位移控制,水平段長(zhǎng)度極限分析,大位移水平井介紹 水平段長(zhǎng)度極限的影響要素 使用軟件確定水平段長(zhǎng)度極限 屈曲的基本概念 屈曲極限的確定 水平段長(zhǎng)度極限的敏感因素 如何提高水平段長(zhǎng)度極限,內(nèi)容,大位移水平井 水平位移超過(guò)3000m；平垂比大于2 施工難度可歸納為四大基本問(wèn)題 管柱在井內(nèi)的摩阻摩扭問(wèn)題； 測(cè)量與軌跡控制問(wèn)題； 井眼清潔問(wèn)題； 井眼穩(wěn)定問(wèn)題.,大位移水平井,從大的方面 工程方面（鉆機(jī)負(fù)荷、鉆柱強(qiáng)度、泵壓等） 地

7、質(zhì)方面（油藏地層、三壓力、井壁穩(wěn)定） 從工程設(shè)計(jì)角度 摩阻分析確定鉆機(jī)負(fù)荷、鉆柱強(qiáng)度 水力分析確定泵壓、當(dāng)量密度、攜巖能力 井壁穩(wěn)定分析井壁穩(wěn)定性,水平段長(zhǎng)度影響要素,對(duì)一般水平井而言，摩阻問(wèn)題是主要制約因素 鉆柱起鉆負(fù)荷很大，下鉆阻力很大； (摩阻) 滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)加不上鉆壓，鉆速很低； (屈曲) 旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)扭矩大，導(dǎo)致鉆柱強(qiáng)度破壞； (扭矩) 鉆柱與套管摩擦，套管磨損嚴(yán)重，甚至磨穿； (側(cè)向力) 套管下入困難，甚至下不到底； (下套管摩阻) 導(dǎo)致嚴(yán)重的粘滑振動(dòng)(Stick/Slip Vibration). (振動(dòng)),使用軟件確定水平段長(zhǎng)度極限,旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)狀態(tài)下扭矩曲線數(shù)據(jù),在確定水平段長(zhǎng)度極限時(shí)

8、，最主要的決定因素就是鉆桿是否發(fā)生屈曲。如果發(fā)生屈曲，鉆壓無(wú)法正常到達(dá)鉆頭，嚴(yán)重的導(dǎo)致鉆具自鎖，最終導(dǎo)致無(wú)法鉆進(jìn)。 因此，通過(guò)鉆柱力學(xué)分析，施工中，鉆具不會(huì)發(fā)生屈曲的最大井深，就是該水平井在摩阻力學(xué)方面的最大極限（一般情況下，此時(shí)抗拉，抗扭等校核安全系數(shù)都還比較大）。,滑動(dòng)鉆進(jìn)-核心問(wèn)題是屈曲,當(dāng)鉆桿承受過(guò)大的軸向壓力時(shí)，鉆桿會(huì)失效變彎，導(dǎo)致屈曲。一旦軸向壓力超過(guò)了正弦臨界屈曲力，鉆柱會(huì)發(fā)生正弦屈曲（蛇形）。在這個(gè)階段，鉆柱會(huì)沿著井眼的低邊如蛇狀彎曲。 繼續(xù)增加鉆壓，將導(dǎo)致鉆柱的軸向壓力繼續(xù)增加，如果超過(guò)了螺旋臨界屈曲力，鉆柱將由正弦彎曲過(guò)渡到螺旋彎曲，即沿著井壁盤(pán)成螺旋狀。,屈曲的概念,摩阻

9、影響最大 側(cè)向力 摩阻系數(shù) 鉆壓臨界破巖鉆壓 施工方式 滑動(dòng)鉆進(jìn) 旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 鉆具強(qiáng)度 抗拉抗扭 屈服極限,水平段長(zhǎng)度的敏感因素,敏感性參數(shù)設(shè)置為泥漿密度,水平段長(zhǎng)度的敏感因素,敏感性參數(shù)設(shè)置為摩擦系數(shù),水平段長(zhǎng)度的敏感因素,從設(shè)計(jì)上 優(yōu)化軌跡和鉆具，減少摩阻（懸鏈線軌道或準(zhǔn)懸鏈線；降低造斜率；） 采用較粗的鉆具和較細(xì)的井身結(jié)構(gòu)； 外徑不變情況下，采用較厚的鉆具（倒裝加重）； 采用線重大的鉆具； 從工程上 改善泥漿的潤(rùn)滑性能 采用動(dòng)力鉆具壓差載荷加壓； 采用液力加壓器加壓,如何提高水平段長(zhǎng)度極限,井斜角度對(duì)垂深影響隨井斜角的減小而增加 油層水平分布時(shí)應(yīng)盡量控制在85-87井斜探油層 油層較薄而以

10、較小井斜探油層容易進(jìn)入油層后立刻穿出油層。 在井斜未增至90前，垂深一直是下降趨勢(shì),井斜角對(duì)垂深的影響,水平難度級(jí)別判斷標(biāo)準(zhǔn)(選摘),防碰掃描及技術(shù)介紹,防碰工作是叢式井生產(chǎn)的重中之重。必須樹(shù)立防碰意識(shí)，安全距離必須大于m。 嚴(yán)格遵守水平井測(cè)斜間距小于10m，定向井測(cè)斜間距小于m的規(guī)定，必要時(shí)可以加密測(cè)斜。 嚴(yán)格執(zhí)行直井段井身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，控制最大井斜。 認(rèn)真、逐點(diǎn)預(yù)算并作好防碰圖。,防碰技術(shù)介紹,落實(shí)好防碰技術(shù)措施和防碰崗位責(zé)任制。 同一井組直井段使用同一類(lèi)型的鉆具結(jié)構(gòu)、同一種鉆井參數(shù)、同一類(lèi)型儀器。 直井段防斜打直, 必要時(shí)下螺桿糾斜。 定向工程師上井后必須與井隊(duì)技術(shù)員進(jìn)行充分交流。,防碰技術(shù)

11、措施,防碰掃描報(bào)表,誤差掃描方法介紹,誤差掃描方法介紹,分離系數(shù)1時(shí)不相碰,誤差分離系數(shù),誤差來(lái)源,誤差模型,*451-平15位于北二路北500m，西二路東600m，防碰井?dāng)?shù)超過(guò)30口。,誤差實(shí)例分析,防碰距離示意圖,三維仰視圖(帶誤差橢圓),誤差橢圓與不包含誤差橢圓對(duì)比圖,誤差橢圓局部放大圖,通過(guò)以上對(duì)比圖形看出： 1、不考慮誤差橢球的情況下兩條軌跡并未相交。 2、考慮誤差橢球時(shí)，軌跡有可能相交。 3、井斜過(guò)小、年代較久遠(yuǎn)的井誤差橢球相對(duì)較大。 4、不同的測(cè)量?jī)x器誤差橢球大小不同。 5、井斜誤差一般為0.5，方位誤差1.2,現(xiàn)象分析,Sperry-Sun MWD-650儀器誤差,回壓凡爾介紹

12、,在鉆井過(guò)程中,為防止井噴和壓差倒流,在鉆柱上接一單流凡爾,稱(chēng)回壓凡爾?；貕旱拇嬖跁?huì)引起停泵時(shí)鉆井液的倒流，從而導(dǎo)致鉆頭水眼的堵塞，接單根時(shí)井口的反噴，影響井口作業(yè)的進(jìn)行，為了防止這種倒流，在鉆桿內(nèi)接有一個(gè)回壓凡爾 。一種內(nèi)防噴工具，是一個(gè)單流閥，井噴的時(shí)候可以防止地層流體通過(guò)鉆頭水眼進(jìn)入鉆具內(nèi)。,回壓凡爾的作用,坐卡式的MWD儀器，如YST-48R等都使用回壓凡爾，它的作用為以下兩個(gè)方面： 1、可以防止在下鉆、及鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿倒灌，泥漿沙礫進(jìn)入無(wú)磁鉆鋌卡住儀器驅(qū)動(dòng)頭，造成儀器無(wú)信號(hào)。 2、可以防止由于下鉆速度過(guò)快，泥漿倒灌引起的儀器脫鍵，造成儀器無(wú)信號(hào)無(wú)法定向。,因此定向方提供的回壓凡爾是

13、用來(lái)保護(hù) 儀器正常使用的一種具備特殊功能的回壓 凡爾，不具備真正的井控功能。,定向井公司回壓凡爾的作用,結(jié)構(gòu)原理是在工具水眼內(nèi)有一個(gè)錐形活動(dòng)裝置，安裝時(shí)其大端朝下，小端朝上，當(dāng)鉆井液由水眼至上而下時(shí)，流動(dòng)阻力較小，鉆井液能夠順利通過(guò)；當(dāng)鉆井液從鉆柱內(nèi)由下而上反竄流動(dòng)時(shí)，其大端受到的推力較大，而促使錐形活動(dòng)裝置向上移動(dòng)，直至大端座于鉆柱內(nèi)徑臺(tái)階上，從而達(dá)到封堵水眼的目的。,回壓凡爾的原理,按其結(jié)構(gòu)形式可以分為四種，即箭形回壓閥、球星回壓閥、碟形回壓閥、投入式回壓閥。常用的為箭形和投入式回壓閥。,回壓凡爾的分類(lèi),1-閥體； 2-壓帽； 3-密封套； 4-密封圈a； 5-墊圈； 6-密封箭； 7-復(fù)

14、位彈簧； 8-導(dǎo)向套； 9-密封圈b,公司使用的回壓凡爾的裝配圖,現(xiàn)場(chǎng)使用的投入式的回壓凡爾現(xiàn)場(chǎng)圖片,現(xiàn)場(chǎng)使用的回壓凡爾,FEWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器介紹,FEWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是錄測(cè)井技術(shù)、鉆井技術(shù)、油藏描述等多學(xué)科的綜合性技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在鉆井的同時(shí)對(duì)鉆井作業(yè)的綜合評(píng)價(jià)和測(cè)井作業(yè),簡(jiǎn)化了鉆井作業(yè)程序,節(jié)省了鉆機(jī)時(shí)間,降低了成本,提高了鉆井作業(yè)精度能實(shí)時(shí)檢測(cè)到地層變化以便及時(shí)對(duì)鉆井設(shè)計(jì)做必要的調(diào)整,使鉆頭最大化地在油氣藏中最有價(jià)值的地帶鉆進(jìn),提高了油田的采收率,對(duì)于高效開(kāi)發(fā)復(fù)雜油氣藏具有重要意義,現(xiàn)已成為油田開(kāi)發(fā)獲得最大效益的至關(guān)重要手段。,FEWD地質(zhì)導(dǎo)向概述,電阻率傳感器,伽馬和振動(dòng) 傳感器,密度 傳

15、感器,孔隙度 傳感器,數(shù)據(jù)控制總成,定向參數(shù)傳感器 及脈沖發(fā)生器,6-3/4” FEWD 結(jié)構(gòu)示意圖,FEWD儀器的結(jié)構(gòu)及組成,一般情況下只安裝電阻率和伽馬短節(jié)，孔隙度和巖石密度的短節(jié)要裝放射原，一般不加 。伽瑪測(cè)點(diǎn)離FE 下端面是1m，電阻率測(cè)點(diǎn)離FE 下端面要3.4m。假設(shè)螺桿和鉆頭為8m的話，伽瑪距井底9m,電阻率離井底11.4m，井斜、方位測(cè)點(diǎn)離井底約18m。,FEWD測(cè)量零長(zhǎng),伽瑪傳感器,DGR傳感器采用雙向伽瑪測(cè)量技術(shù)，雙向自然咖瑪傳感器包含有兩組伽馬射線探測(cè)器，每組由8根22.9mm長(zhǎng)的蓋革米勒計(jì)數(shù)管組成，16根計(jì)數(shù)管在儀器周?chē)?60度排列。兩組探測(cè)器捕獲的地層自然伽瑪射線計(jì)數(shù)

16、，地層中的放射性元素主要有鉀、釷、鈾。鉀和釷存在于頁(yè)巖和粘土礦物（伊利石、高嶺石、蒙脫石）中。 傳感器將記數(shù)捕獲的自然咖瑪?shù)脑加?jì)數(shù)轉(zhuǎn)換成API標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)平均計(jì)算后合成咖瑪測(cè)井曲線。 這種結(jié)構(gòu)可以在有一組探測(cè)器失效的情況下，仍可以保證獲得可靠的伽瑪計(jì)數(shù)。,FEWD伽瑪短節(jié),伽瑪傳感器,主要應(yīng)用 a、劃分巖性并確定地層界面 b、進(jìn)行地層物性的初步評(píng)價(jià) c、水平井鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)曲線變化可以預(yù)告地層變化。,FEWD伽瑪短節(jié),電阻率傳感器,SPERRY-SUN公司的EWR-Phase4電磁波電阻率傳感器采用獨(dú)有的四相位測(cè)量技術(shù)，具有高精度、高靈敏度和可靠性好的特點(diǎn)。儀器由四個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)接受器組成，

17、通過(guò)測(cè)量每一組傳感器和接受器之間的相位差和波幅衰減，可以繪制出八條不同探測(cè)深度（極淺、淺、深、極深）的電阻率曲線，相位差和對(duì)應(yīng)的波幅衰減經(jīng)過(guò)組合，可以得到組合電阻率曲線（CPA）。,FEWD電阻率短節(jié),電阻率傳感器,FEWD電阻率短節(jié),主要應(yīng)用 a、利用地層的電阻率差異區(qū)分油水界面或其他液相界面。 b、配合咖瑪測(cè)量數(shù)據(jù)，可預(yù)告地層變化，回避油水界面。 c、結(jié)合咖瑪數(shù)據(jù)，進(jìn)行地層物性的初步評(píng)價(jià)。 d、水平井鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)曲線變化可以預(yù)告地層變化。,電阻率傳感器,FEWD電阻率短節(jié),計(jì)算公式為：L1= H1/Tan()-PTB,FEWD能夠預(yù)測(cè)鉆頭與儲(chǔ)層間的位置關(guān)系，優(yōu)化軌跡的控制。,軌跡預(yù)測(cè)與控制

18、,利用FEWD地質(zhì)參數(shù)可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)儲(chǔ)層的位置，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡精確命中目的層，精確控制軌跡在儲(chǔ)層中穿行。,FEWD精確地質(zhì)導(dǎo)向,井眼恢復(fù)及處理,一井眼的恢復(fù)及處理,井眼恢復(fù)即“找眼”是指控制新井眼朝著老眼鉆進(jìn)，越來(lái)越近，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接。 施工的關(guān)鍵在于必須準(zhǔn)確計(jì)算兩個(gè)井眼的相對(duì)位置，為軌跡控制提供依據(jù)。 兩個(gè)眼之間相對(duì)位置的掃描計(jì)算均是從側(cè)鉆點(diǎn)開(kāi)始，這就要求從側(cè)鉆點(diǎn)以下的老眼軌跡數(shù)據(jù)必須精確，稍有誤差就會(huì)造成兩個(gè)井眼無(wú)法精確對(duì)接。,井眼恢復(fù)實(shí)例,以一口近期施工井井眼恢復(fù)為實(shí)例進(jìn)行分析,出新眼經(jīng)過(guò),2013年2月11日22:00鉆進(jìn)至井深2995m發(fā)現(xiàn)井漏，于是起鉆準(zhǔn)備堵漏。2月18日通過(guò)電測(cè)找到漏層，下光鉆桿注水泥堵漏，水泥封固段2200-2300m 。 2月22日下鉆掃塞，于井深2202m探到灰面，掃塞至2242m時(shí)鉆時(shí)變慢，起鉆下入動(dòng)力鉆具組合帶儀器繼續(xù)鉆進(jìn)至2278m，鉆時(shí)慢，通過(guò)返沙情