石油工程專升本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-大位移鉆井技術(shù)與分析

中國(guó)石油大學(xué)（華東） 現(xiàn)代遠(yuǎn)程 教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 ： 大位移鉆井技術(shù)與分析 年級(jí)專業(yè)層次： 中原 07秋石油工程專升本 學(xué)生姓名： XXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXX 指導(dǎo)教師 ： XXX 職 稱： 教授 導(dǎo)師單位 ： 中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 論文完成時(shí)間： 2006 年 6 月 10 日 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 1 中國(guó)石油大學(xué)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 發(fā)給學(xué)員 XX 1設(shè)計(jì) (論文 )題目： 大位移鉆井技術(shù)與分析 2學(xué)生完成設(shè)計(jì) (論文 )期限： 2009 年 6 月 15 日 3設(shè)計(jì) (論文 )課題要求： 1）調(diào)研分析國(guó)內(nèi)外大位移鉆井技術(shù)的差距 2）分析大位移鉆井技術(shù)的難點(diǎn) 3）研究大位移鉆井技術(shù)所需的工具與儀器 4實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容： 無(wú)。 5文獻(xiàn)查閱要求： 1）查閱 大位移鉆井技術(shù)開(kāi)發(fā)的相關(guān)資料 2） 查閱大位移鉆井技術(shù)的設(shè)備與與相關(guān)技術(shù)的各種資料 6發(fā)出日期： 2009 年 2 月 19 日 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 2 7學(xué)員完成日期： 2009 年 6 月 10 日 指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽 名： XXX 附注 1、任務(wù)書(shū)應(yīng)附于完成的設(shè)計(jì)（論文）中，并與設(shè)計(jì)（論文）一并提交答 辯委員會(huì)； 2、除任務(wù)書(shū)外，學(xué)生應(yīng)從指導(dǎo)教師處領(lǐng)取整個(gè)設(shè)計(jì)（論文）期間的工作 進(jìn)度日程安排表（包括各階段的工作量及完成日期）； 3、任務(wù)書(shū)須由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。 審批意見(jiàn)： 系主任簽名： 年 月 日 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 i 摘 要 大位移鉆井技術(shù) 是 目前世界上最先進(jìn)的鉆井技術(shù) 之一 ,它已成為海上和灘海油田勘探開(kāi)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(kāi)發(fā)成本 ,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文章介紹了國(guó)內(nèi)外大位移鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀 ,大位移井的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì) ,分析對(duì)比了國(guó)內(nèi)大位移鉆井技術(shù)存在的差距和應(yīng)努力的方向。 關(guān)鍵詞 :大位移井鉆井技術(shù) ； 井眼剖面 ； 扭矩 ； 摩阻 ； 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 ii 目 錄 前 言 . 1 第 1 章 大位移井的概況分析 . 3 1.1 大位移井的基本概念 . 3 1.2 大位移井的特點(diǎn) ,難點(diǎn)及用途 . 3 1.2.1 大位移井的特點(diǎn) . 3 1.2.2 大位移近水平井的鉆井難點(diǎn) . 4 1.2.3 大位移井的用途 . 4 第 2 章 大位移井的發(fā)展?fàn)顩r . 6 2.1 世界上鉆大位移井成熟的配套技術(shù)主要表現(xiàn)在 . 6 2.2 國(guó)內(nèi)大位移井發(fā)展現(xiàn)狀 . 6 第 3 章 大位移井的關(guān)鍵技術(shù) . 8 3.1 管柱的摩阻和扭矩 . 8 3.1.1 鉆柱扭矩和摩阻力的計(jì)算 . 8 3.1.2 減小管柱扭矩和摩阻的措施 . 10 3.2 鉆柱設(shè)計(jì) . 11 3.3 軌道設(shè)計(jì) . 13 3.4 井壁穩(wěn)定 . 13 3.4.1 影響大位移井井壁不穩(wěn)定的因素 . 13 3.5 井眼清洗 . 15 3.6 固井完井 . 16 3.7 軌跡控制 . 18 3.8 裝備配套要求 . 18 第 4 章 大位移井鉆井工具與儀器 . 20 4.1 變徑穩(wěn)定器 . 20 4.2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng) . 20 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 iii 4.3 加長(zhǎng) /串聯(lián)馬達(dá) . 21 4.4 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) . 21 4.5 隨鉆測(cè)量 (井 )與錄井工具 (MWD/LWD) . 22 4.6 減摩接頭 . 23 4.7 鉆壓推加器 . 24 4.8 頂部驅(qū)動(dòng)裝置 . 24 致 謝 . 28 參考文獻(xiàn) . 29 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 1 前 言 隨著定向井、水平井鉆井技術(shù)的發(fā)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(kāi)發(fā)，特別是在海洋石油開(kāi)發(fā) 中，具有廣闊的應(yīng)用前景。在我國(guó)海上已 發(fā)現(xiàn)油田構(gòu)造和油氣田 112 個(gè)，其中在 1000 萬(wàn)噸以下的邊際小油氣田 67 個(gè)，因此利用已有海上生產(chǎn)裝置，運(yùn)用大位移鉆井技術(shù)，可以有效地 對(duì)周邊油田實(shí)施開(kāi)發(fā)，從而節(jié)省昂貴的海上油田開(kāi)發(fā)費(fèi)用，為有效益地開(kāi)發(fā)一些小的斷塊油田、邊際油田開(kāi)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(shí)際上是定向井、水平井、深井、超深井技術(shù)的綜合體現(xiàn)，因此大位移井鉆井技術(shù)實(shí)際上體現(xiàn)了目前世界上各個(gè)方面的最先進(jìn)鉆井技術(shù)。 研究大位移鉆井的目的和意義 ： 大位移井始于上世紀(jì) 20 年代，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制大位移井鉆井技術(shù)發(fā)展緩慢。進(jìn)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)的發(fā)展，如水平井、超深井鉆井技術(shù)等，大位移井鉆井技術(shù)才迅速發(fā)展起來(lái)。 國(guó)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(jìn)入 20 世紀(jì) 九十年代后，隨著鉆井技術(shù)的提高，大位移井發(fā)展的更為迅速。大位移井最早應(yīng)用是出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，主要思想是利用現(xiàn)有平臺(tái)或陸地開(kāi)發(fā)邊際油田，使原先不具備商業(yè)開(kāi)采價(jià)值的小油田通過(guò)大位移技術(shù)能夠達(dá)到有效地開(kāi)發(fā)和利用。推動(dòng)大位移 井向前發(fā)展的主要?jiǎng)恿?lái)自于高效開(kāi)發(fā)邊際油田。 可以發(fā)現(xiàn)采用大位移鉆井技術(shù)可以大大降低開(kāi)發(fā)成本 .中國(guó)海洋石油總公司在其所屬的勘探開(kāi)發(fā)范圍內(nèi)，已發(fā)現(xiàn) 109 個(gè)油氣田，其中大油田 4 個(gè)，中型油田 40 個(gè)，小型油田 65 個(gè) 。 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(guò)大位移井鉆井技術(shù)得到開(kāi)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(gè)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、水平中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 2 井 .由此可見(jiàn)，在 我國(guó)海灘、淺海及中深海域，采用大位移井進(jìn)行勘探和開(kāi)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(duì)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(jì)技術(shù) 、摩阻扭矩預(yù)測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù) 、數(shù)據(jù)的測(cè)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(jìn)的鉆井技術(shù)水平。跟蹤和研究這些技術(shù)對(duì)提高我國(guó)鉆井技術(shù)的整體水平具有極其重要的意義 。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 3 第 1 章 大位移井的概況分析 1.1 大位移井的基本概念 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(ExtendedReachDrilling)。顧名思義，大位移井具有很大的水平位移和很長(zhǎng)的高井斜穩(wěn)斜井段。正是由于這一特征，即大井斜、長(zhǎng)井段下的突出的重力效應(yīng)，帶來(lái)了大位移井的一系列技術(shù)難點(diǎn)和特點(diǎn)，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(guó)公司和英國(guó)公司用得較多，這種定義從垂直剖面上看較直觀，也比較確定 1。大位移井具有很長(zhǎng)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，又發(fā)展了變方位角的大位移井，這種井稱為多目標(biāo)三維大位移井 (DesignerWel)。 1.2 大位移井的特點(diǎn) ,難點(diǎn) 及用途 1.2.1 大位移井的特點(diǎn) 大 位移井用于優(yōu)化海上和淺海油田的開(kāi)發(fā)，對(duì)于淺海油田，可以從海邊或修建堤壩鉆大位移井來(lái)開(kāi)采油藏，這樣可以減少開(kāi)發(fā)這些油藏所需的平臺(tái)數(shù)量及油井?dāng)?shù)量，增加儲(chǔ)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(diǎn) 3: 1）水平位移大。因此能較大范圍地控制含油面積，開(kāi)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(tái)數(shù)量 。 2)鉆穿油層的井段長(zhǎng)?？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(jì)利益，大位移井技術(shù)才得以迅速發(fā)展。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 4 3)摩阻和扭矩大。由于大位移井位移較大，導(dǎo)致鉆進(jìn)過(guò)程中摩阻和扭矩較大，因此 很有必要對(duì)大位移井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 1.2.2 大位移近水平井的鉆井難點(diǎn) 1)區(qū)塊復(fù)雜，著陸控制、穩(wěn)斜段長(zhǎng)控制難度大； 2)對(duì)鉆井裝備、鉆井液設(shè)備要求高； 3)鉆具、監(jiān)測(cè)工具、儀器等針對(duì)性強(qiáng)，技術(shù)含量高； 4)要求鉆井液有很強(qiáng)的潤(rùn)滑性、懸浮能力和攜砂能力，并能保持井眼穩(wěn)定； 5)對(duì)防噴、防漏和保護(hù)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(cè)量?jī)x器和動(dòng)力鉆具使用的矛盾十分突出； 7)井眼軌道的預(yù)測(cè)、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。 1.2.3 大位移井的用途 大位移井應(yīng)用 是出于經(jīng)濟(jì)的考慮，如美國(guó)在加州享廷海灘，是從陸上鉆大位移井開(kāi)發(fā)海上油田。挪威北海西 sleiPner 油田，用大位移井代替原來(lái)的開(kāi)發(fā)方案，節(jié)約了 10 億美元。美國(guó) Pedemales 油田，用大位移井代替原來(lái)建鉆井平臺(tái)的方案，節(jié)約 1 億美元。英國(guó)的 wytchFaIm 油田，在岸上鉆大位移井，代替原來(lái)的建人工島方案，節(jié)約費(fèi)用 1.5 億美元。 鉆大位移井的主要優(yōu)點(diǎn)為 : (1)用大位移井開(kāi)發(fā)海上油氣田，大量節(jié)省費(fèi)用。開(kāi)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(tái)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(tái)，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(jìn)行勘探、開(kāi)發(fā)。過(guò)去開(kāi)發(fā)這類油田，需要建造人工島、固定鉆井平臺(tái)，或用活動(dòng)鉆井平臺(tái)鉆井?，F(xiàn)在凡距海岸 IOkm 左右的近海油田，均可使用大位移井進(jìn)行勘探、開(kāi)發(fā)。這樣，中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 5 可以不建人工島或固定平臺(tái)，也可以不用活動(dòng)鉆井平臺(tái)設(shè)備，完全可以從陸上向海上鉆大位移井勘探、開(kāi)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(jì)效益 .小斷塊的油氣田，或幾個(gè)不相連的小斷塊油氣田，可鉆 1 口或 2 口大位移井開(kāi)發(fā)，少鉆不少井，節(jié)省投資，便于管理 ;對(duì)于幾個(gè)油田，油氣層不在同一深度，方位也不一樣，這時(shí)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(kāi)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(shuō)大位移鉆井技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)我過(guò)石油事業(yè)的發(fā)展有重大意義 。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 6 第 2 章 大位移井的發(fā)展?fàn)顩r 2.1 世界上鉆大位移井成熟的配套技術(shù)主要表現(xiàn)在 (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(lái)越短 ,鉆井成本明顯降 低。 (2)控制實(shí)鉆軌跡的手段更加先進(jìn) ,測(cè)量?jī)x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發(fā)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。 2.2 國(guó)內(nèi)大位移井發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)在大位移井鉆井技術(shù)方面 ， 20 世紀(jì) 80 年代中期開(kāi)始鉆井探索 ,20世紀(jì) 90 年代末期有了一定進(jìn)展。中海石油有限公司深圳分公司南海西江邊際油田開(kāi)發(fā) ,對(duì)大位移井關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究 ,形成了大位移井開(kāi)發(fā)工程計(jì)算和工藝技術(shù)。針對(duì) XJ24-1 油田的開(kāi)發(fā) ,已成功地鉆成了 5 口大位移井 ,其 中 A14 井的水平位移達(dá)到了 8063m,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的世界記錄。截至 2002 年 6 月底 ,XJ24-1 油田實(shí)際利潤(rùn)與政府稅收綜合已超過(guò) 20 多億人民幣。勝利油田從 80 年代 末 對(duì)大位移鉆井進(jìn)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,水平位移達(dá)到 3167.34m,是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)陸上油田完成的水平位移最大的一口井。我國(guó)的大位移井技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)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(guó)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(jī)、高強(qiáng)度 鉆具、專用井下工具、測(cè)量?jī)x器 ,基本上依賴進(jìn)口 ,我國(guó)的大位移井技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走 2。 對(duì)井下工具、儀器和裝備的要求，表現(xiàn)在 10 個(gè)方面 : (1)選好鉆機(jī)，克服大摩阻，保證鉆出長(zhǎng)井段。 (2)選好鉆井泵，保證排量，清潔井眼，降低摩阻。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 7 (3)選好驅(qū)動(dòng)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(shí)間。 (5)選好鉆井工具，保證有足夠扭矩克服摩阻鉆出長(zhǎng)井段。 (6)選好測(cè)控系統(tǒng)，保證測(cè)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(jìn)。 (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。 總而言之，這一系列要求的核心在于，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(shí)間，保證成功，兼顧成本。而我國(guó)的技術(shù)與國(guó)外技術(shù)差距很大 4。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 8 第 3 章 大位移井的關(guān)鍵技術(shù) 3.1 管柱的摩阻和扭矩 鉆大位移井時(shí)，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(wèn)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(jìn)時(shí)鉆柱的摩阻和扭矩，下套管時(shí) 套管的摩阻和扭矩。 3.1.1 鉆柱扭矩和摩阻力的計(jì)算 為簡(jiǎn)化計(jì)算，作如下假設(shè)： 在垂直井段，鉆柱和井壁無(wú)接觸；鉆柱與鉆井液之間的摩擦力忽略不計(jì)； 在斜井段，鉆柱與井壁的接觸點(diǎn)連續(xù)，且不發(fā)生失穩(wěn)彎曲。計(jì)算時(shí)，將鉆柱劃分為若干個(gè)小單元，從鉆柱底部的已知力開(kāi)始逐步向上計(jì)算。若要知道鉆柱上某點(diǎn)的扭矩或摩阻力，只要把這點(diǎn)以下各單元的扭矩和摩阻力分別疊加，再分別加上鉆柱底部的已知力。 鉆柱扭矩的計(jì)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， N m; R 鉆柱的半徑， m; rF 鉆柱單元與井壁間的周向摩檫力， N 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 9 該單元上端的扭矩為 （ 3-2） 式中 jM 從鉆頭算起，第 j 個(gè)單元的上端的扭矩， N m; oM 鉆頭扭矩（起下鉆時(shí)為零）， N m； iM 第 i 段的扭矩增量， N m。 鉆柱摩阻力的計(jì)算（轉(zhuǎn)盤鉆） 轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時(shí)，鉆柱既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又有沿井眼軸向運(yùn)動(dòng)，因此，鉆柱表面某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)為螺線運(yùn)動(dòng)。在斜井段中 取一鉆柱單元，如圖 3-1。圖 3-1 中， V 為鉆柱表面 C 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)處鉆柱所受井壁的摩擦力，其方向與 V 相反；Ft， Fr 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。 圖 3-1 鉆柱摩阻力 由圖 3-1 可知： C Fr F Ft Vr Vt V ji ioj MMM 1中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 10 VVFVF rtstt 22/ (3-3) VVFVF rtsrr 22/ (3-4) 22 rt FFF (3-5) fNFS (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(duì)井壁的擠壓力， N。 3.1.2 減小管柱扭矩和摩阻的措施 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(jì)與施工中要采取各種必要的措施。 (1)優(yōu)化井身剖面 選擇管柱摩阻最小的井身剖面。 (2)增強(qiáng)鉆井液的潤(rùn)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(rùn)滑性越好。 (3)優(yōu)化鉆柱設(shè)計(jì) 鉆柱設(shè)計(jì)包括 底部鉆具組合設(shè)計(jì)和鉆桿設(shè)計(jì)。在大位移井中一般使用高強(qiáng)度薄壁鉆桿，以減少扭矩和摩阻。對(duì)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(jìn)，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 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 11 使用不轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆桿護(hù)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(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。 （ 6）漂浮法下套管 國(guó)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)全部或部分地充滿空氣，通過(guò)降低套管在井內(nèi)的重量來(lái)降低套管的摩阻。 用的較多的是部分充氣，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(dòng)系統(tǒng) 起下鉆時(shí)可適當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆柱，改變摩阻方向 (倒劃眼時(shí)要特別謹(jǐn)慎 ) 10. 3.2 鉆柱設(shè)計(jì) 鉆柱設(shè)計(jì)包括底部鉆具組合設(shè)計(jì)和鉆桿設(shè)計(jì)。在大位移井中一般使用高強(qiáng)度薄壁鉆桿，以減少扭矩和摩阻。對(duì)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(jìn)，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 8。 1、 鉆柱設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素 （ 1）盡量減小壓差卡鉆的可能性； （ 2） 使用螺旋鉆鋌和螺旋扶正器，以增大環(huán)空間隙和減少鉆柱與井壁直接的接觸面積 （ 3）盡量減少絲扣連接的數(shù)量； （ 4）采用井下可調(diào)穩(wěn)定器； （ 5）盡量減少在大斜度井段使用加重鉆桿的數(shù)量 ； （ 6）選用高強(qiáng)度鉆桿，使之具有足夠的抗扭轉(zhuǎn)力和抗磨能力； （ 7）給鉆頭施壓時(shí)盡量不使鉆桿發(fā)生彎曲。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 12 2、鉆壓設(shè)計(jì) 大位移井的鉆柱設(shè)計(jì)主要是鉆壓設(shè)計(jì)。在直井段底部和彎曲井段，鉆柱的彎曲是不可避免的。在斜井段，可通過(guò)底部鉆具的足夠重量給鉆頭施加足夠的鉆壓來(lái)避免鉆柱的彎曲。為減少鉆柱的扭矩和摩阻，在大位移井中底部鉆具組合可部分的或全部 的使用加重鉆桿施加鉆壓。 若用常規(guī)鉆桿對(duì)鉆頭施加鉆壓，要考慮鉆桿的彎曲問(wèn)題。設(shè)計(jì)的原則是鉆桿某點(diǎn)受到的壓力載荷，不應(yīng)超過(guò)鉆桿的臨界彎曲載荷。在大斜度井中，井斜角有利于鉆桿的穩(wěn)定性，所以鉆桿在直井中的臨界彎曲載荷適用于大斜度井。在直井中，鉆桿的臨界彎曲載荷用下式計(jì)算， （ 3-7） 式中 FCRIT 臨界彎曲載荷 ， lb； E 楊氏模量 ， psi； I 慣性矩 ， in4； W 鉆桿在空氣中的重量 ， lb/ft； BK 浮力系數(shù)，無(wú)因次 ； 井斜角 ，度； R 鉆桿和井眼間的徑向間隙 ， in 上式提供了加重 鉆桿在直井中施加鉆壓 的限制范圍。鉆桿所受的壓力與上式計(jì)算的臨界彎曲載荷相比，可以確定鉆桿是否發(fā)生彎曲，如果發(fā)生彎曲，則要降低鉆壓，或更換具有更大的臨界彎曲載荷的鉆桿。 如上所述，鉆桿所能施加的鉆壓可由下式確定， RE I W KF BC RI Ts in2中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 13 BSCR IT WFWOB (3-8) 式中 WOB 設(shè)計(jì)鉆壓； BSW 鉆桿的浮重。 3.3 軌道設(shè)計(jì) 軌道設(shè)計(jì)的原則 ： 大位移井軌道設(shè)計(jì)，要求對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，盡量降低井眼對(duì)管柱的扭矩和摩阻，提高管柱和測(cè)量工具的下入能力，并能盡量增大大位移井的延伸距離 8。 國(guó)外大位移井 井身剖面的主要類型： （ 1）增斜 穩(wěn)斜剖面 。 這種剖面的造斜率低，井斜角及測(cè)深增幅緩慢，但可降低鉆柱的扭矩、摩阻和套管的磨損。 （ 2）小曲率造斜剖面 。 這種剖面的特點(diǎn)是造斜點(diǎn)較深，井斜角大，能降低扭矩和摩阻，而且隨目標(biāo)深度的增加，旋轉(zhuǎn)扭矩的增幅較小。 （ 3）準(zhǔn)懸鏈線剖面 。 準(zhǔn)懸鏈線剖面有許多優(yōu)點(diǎn)，它不但對(duì)管柱的扭矩和摩阻低（鉆柱與井壁之間的接觸力近似為零），而且使套管的下入重量增加。目前這種剖面在大位移井中廣為應(yīng)用 8。 石油大學(xué)的韓志勇教授在準(zhǔn)懸鏈線剖面的基礎(chǔ)上提出了側(cè)位懸鏈線剖面的設(shè)計(jì)方法，這種剖面比準(zhǔn)懸鏈 線剖面的扭矩和摩阻小 。 3.4 井壁穩(wěn)定 3.4.1 影響大位移井井壁不穩(wěn)定的因素 （ 1）狹窄的鉆井液密度范圍 一般來(lái)講，當(dāng)井眼傾角增加時(shí)，鉆井液要提供足夠大的壓力來(lái)防止井壁坍塌。與此同時(shí)，井壁出現(xiàn)裂縫的可能性也增加了。簡(jiǎn)言之，防止井壁中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 14 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(zhǎng)，鉆井液循環(huán)時(shí)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)密度容易達(dá)到井壁的破裂壓力，而使井壁破裂。 （ 3）抽吸壓力和激動(dòng)壓力在大位移井中，由于狹窄的鉆井液密度范圍，井壁對(duì)抽吸壓力和激動(dòng)壓力相當(dāng)敏感，可 能導(dǎo)至井壁坍塌或破裂。 （ 4）時(shí)間關(guān)系井壁在低密度泥漿中長(zhǎng)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(huì)造成許多井下事故 （ 5）化學(xué)反應(yīng)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(yè)巖經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)，泥頁(yè)巖膨脹 造成縮徑或井壁坍塌 7。 3.4.2 井壁穩(wěn)定性機(jī)理 （ 1）井眼（井壁）應(yīng)力 原始地應(yīng)力分為三項(xiàng)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， 打開(kāi)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,如下圖 3-2。 圖 3-2 地應(yīng)力變化圖 （ 2）巖石的破壞 Sv SH SZ SR S Sh 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 15 1）壓縮破壞當(dāng)作用于巖石上的壓力大于巖石的抗壓強(qiáng)度時(shí)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(qiáng)度時(shí)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?其應(yīng)力狀態(tài)的變化如下圖 3-3 圖 3-3 應(yīng)力變化圖 3.5 井眼清洗 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、中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 16 降低摩阻和扭矩、縮短作業(yè)時(shí)間、節(jié)省鉆井費(fèi)用等。 提高井眼清洗效率的措施 5 （ 1）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(lái)計(jì)算井眼凈化的最小排量和最優(yōu)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(huì)受到限制。為使鉆井液以紊流循環(huán)，可以增大鉆桿尺寸來(lái)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(duì)任何類型的井都非常重要，對(duì)大位移井更是如此。要保證鉆井液的流型為層流或紊流，避免過(guò)渡流，因?yàn)檫^(guò)渡流的攜巖能力差。在砂巖油層井段可能會(huì)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(dòng) 由于大位移井的位移不斷增加，井眼的最優(yōu)排量難以達(dá)到，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(zhǎng)期滯留，使鉆屑變的更細(xì)，更難以攜帶，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。 3.6 固井完井 在大位移井的固井、完井中，套管的摩阻和磨損是個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。套管磨損使套管的強(qiáng)度降低，套管摩阻會(huì)使套管難以下入到設(shè)計(jì)井深、造成卡套管或井壁坍塌等問(wèn)題。特別是在井眼曲率較小的造斜段，套管的聯(lián)接部分需要有較高的抗彎能力，而且在下套管作業(yè)中，聯(lián)接部分要求有足夠中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 17 的抗拉強(qiáng)度 5。 1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題 井身結(jié)構(gòu)必須滿足完井設(shè)計(jì)要求。 生產(chǎn)井段的井眼應(yīng)盡可能大，以利于隨鉆測(cè)井工具的下入。 井身結(jié)構(gòu)不能防礙優(yōu)質(zhì)固井。 2、套管柱的聯(lián)結(jié) （ 1）套管絲扣接頭要相互楔牢，以 防套管柱通過(guò)彎曲井段時(shí)脫扣。 （ 2）生產(chǎn)管柱的接頭應(yīng)有足夠的抗扭強(qiáng)度，以允許注水泥時(shí)套管柱旋轉(zhuǎn)。 （ 3）如果生產(chǎn)管柱是原始?jí)毫θ萜?，其接頭應(yīng)該是密封的。 3、在大斜度井眼中下套管 在大斜度井中下套管，使套管下入的動(dòng)力（套管自重）本來(lái)就很小，而且還要用來(lái)克服阻力，所以要在地面采取有效措施，幫助管柱下入。 采取的主要措施有： 接鉆鋌，靠鉆鋌的重量將管柱推進(jìn)；或靠頂驅(qū)的重量將管柱推進(jìn)；用滾輪式套管扶正器；調(diào)整泥漿性能，減小摩阻；在套管內(nèi)充填輕流體或氣體，以減小摩阻。 4、注水泥考慮的問(wèn)題 由于大位移井的井壁應(yīng)力，使鉆 井液密度工作范圍狹窄，下套管時(shí)的激動(dòng)壓力和注水泥時(shí)的循環(huán)壓降容易引起井壁破裂，發(fā)生循環(huán)漏失，所以要特別注意鉆井液、前置液和水泥漿的特性。 下套管前要部分地稀釋鉆井液，以防下套管引起過(guò)大的激動(dòng)壓力；注水泥前要徹底稀釋鉆井液，以防注水泥時(shí)的循環(huán)壓降過(guò)高。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 18 最好使用非加重前置液，這樣可降低 ECD，但要注意井壁穩(wěn)定問(wèn)題。在保證井內(nèi)靜液柱壓力的前提下，應(yīng)盡量增大非加重前置液的用量。 要控制水泥漿的自由水含量（自由水含量最好為零），優(yōu)化水泥漿的稠化時(shí)間，保證水泥漿的穩(wěn)定性，防止固井竄槽 9。 3.7 軌跡控制 保 鉆井液的凈化效果。 (1)大位移井要求旋轉(zhuǎn)模式鉆進(jìn)。在大位移井鉆進(jìn)作業(yè)中 ,要求滑動(dòng)鉆進(jìn)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(jìn)的進(jìn)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(jìn)。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 12 7mm到 31 75mm。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(dòng)控制裝置 ,使翼片外廓直徑在設(shè)計(jì)調(diào)整范圍內(nèi)變動(dòng)。 (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。 3.8 裝備配套要求 根據(jù)國(guó)外成功的經(jīng)驗(yàn) ,大位移井適合海上和灘海油氣田的勘探與開(kāi)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(dòng)鉆機(jī) ,并安裝頂部驅(qū)動(dòng)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(guó)外大位移井的發(fā)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(jìn)的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)鉆井液、先進(jìn)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 成本為主要發(fā)展方向。 由于我國(guó)在大位移井方面起步較晚 ,與世界先進(jìn)水平相比還存在很大中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 19 差距 ,根據(jù)內(nèi)陸油田現(xiàn)有裝備及技術(shù)水平 ,大位移井鉆井技術(shù)試驗(yàn)可分為兩個(gè)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(jìn)行 4000m-5000m 位移井的試驗(yàn)研究 ,完成幾口中國(guó)特色的大位移井 ;第二階段引進(jìn)包括頂驅(qū)在內(nèi)的先進(jìn)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。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 20 第 4 章 大位移井鉆井工具與儀器 4.1 變徑穩(wěn)定器 (1)功能 通過(guò)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，達(dá)到不起下鉆調(diào)整井斜角的目的，節(jié)約輔助時(shí)間。 (2)控制方式 遙控：正排量，負(fù)排量，投球式，鉆壓式，時(shí)間 排量， 閉環(huán)：自動(dòng)調(diào)整 (反饋，比較，執(zhí)行 ) (3)結(jié)構(gòu)舉例 1)法國(guó)的 VARISTAB 2)我國(guó)自行研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 4.2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng) (1)功能 是一個(gè)井下閉環(huán)變徑穩(wěn)定器與測(cè)量傳輸儀器 (MWD/LWD)聯(lián)合組成 的工具系統(tǒng)，以旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)井斜和方位，造斜能力一般為8/30m 以下 (長(zhǎng)半徑范圍 )，特別適合用來(lái)鉆大位移井的長(zhǎng)穩(wěn)斜段。 (2)典型產(chǎn)品介紹 BakerHughes： AutoTrack(RCLS)RotaryClosedLoopDrillingSystem Shlumberger： PowerDriveSystem Sppery-Sun:Geopilot 特性和優(yōu)點(diǎn) (以 AutoTrak 為例 ) 以旋轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)，減少滑動(dòng)摩阻，提高鉆深能力 井眼光滑，減少事故因素 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 21 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 。 4.3 加長(zhǎng) /串聯(lián)馬達(dá) (1)串聯(lián)馬達(dá) 用萬(wàn)向軸 (鈦連接桿 )把兩個(gè)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(zhǎng)馬達(dá) 不用連接軸連接兩個(gè)馬達(dá)，而是把馬達(dá)的定 /轉(zhuǎn)子副尺寸加長(zhǎng)，級(jí)數(shù)加多，如由 4 級(jí)增大為 6 級(jí)，扭矩即可按比例增加。 4.4 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) (1)地質(zhì)導(dǎo)向的定義 國(guó)際上目前對(duì)此尚無(wú)權(quán)威性定義 國(guó)外一種定義 :用地質(zhì)準(zhǔn)則來(lái)設(shè)計(jì)井眼的位置。 我們的定義 :用近鉆頭 地質(zhì)、工程參數(shù)測(cè)量和隨鉆控制手段來(lái)保證實(shí)際井眼穿過(guò)儲(chǔ)層并取得最佳位置。 (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 、 安全屏 、 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(cè)值分析 、 補(bǔ)償密度、中子 、 脈沖 10 字節(jié) /秒隨鉆遙測(cè) 、 DWOB 鉆壓、扭矩 、 CDR 補(bǔ)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(guó)外的應(yīng)用效益 有資料表明，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)問(wèn)世后，在 19931995 年的 3 年中，已被 13 家公司用于歐洲和非洲 6 個(gè)國(guó)家的近 50 口井，累計(jì)進(jìn)尺超過(guò) 20中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 22 英里 (32187m)，取得了顯著技術(shù)效果和重大經(jīng)濟(jì)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?jī)H為 923 桶 /天；后來(lái)， 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(guó) BP 公司 WytchFam 油田，地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng) (測(cè)傳馬達(dá) )與變徑穩(wěn)定器 (位于測(cè)傳馬達(dá)上部 )配合使用鉆大位移 井，幾乎全部實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，提高鉆速和井身質(zhì)量，大大減少了井下事故和風(fēng)險(xiǎn) 。 在英國(guó)北海 Texaco 的一口開(kāi)發(fā)井中使用地質(zhì)導(dǎo)向工具 (測(cè)傳馬達(dá) )，至少避免了兩次側(cè)鉆：井場(chǎng)地質(zhì)師用近鉆頭方位伽瑪射線確定井眼上下是否遇到泥巖，通過(guò)正確的導(dǎo)向控制將井眼扭回砂巖儲(chǔ)層 。 KerrMcGee 所鉆的一口井表明，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(jìn)尺 7。 4.5 隨鉆測(cè)量 (井 )與錄井工具 (MWD/LWD) 表 4-1 測(cè)量工具與測(cè)量項(xiàng)目分類 MWD(隨鉆測(cè)量 ) 井斜，方 位，工具面角，鉆壓，扭矩， 射線，振動(dòng)，管柱每分轉(zhuǎn)速 CDR(雙側(cè)向補(bǔ)償電阻率 ) 淺層電阻率 RFS，深層電阻率 RAD， 射線，環(huán)空壓 ARC(陣列式補(bǔ)償電阻率 ) 測(cè)量項(xiàng)目類似 CD ADN(方位密度中 子 )/CDN(補(bǔ)償密度中子 ) 中子，孔隙度，密度，方位，成像測(cè)井 ISONIC(聲波 ) 聲波 GST(地層導(dǎo)向測(cè)井 ) 鉆頭傾斜角，鉆頭電阻率，環(huán)形電阻率，射線，液馬達(dá)轉(zhuǎn)速 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 23 續(xù)表 4-1 RAB(近鉆頭電阻率 ) 側(cè)向電阻率， 射線，成像測(cè)井 AIM(鉆頭傾角測(cè)量 ) 可配合 GST 使用 脈沖檢波和數(shù)據(jù)資 料獲取速度在快速鉆井條件下平均每英尺取樣 2次，從脈沖信號(hào)取得數(shù)據(jù)資料可以達(dá)到與電測(cè)等效鉆速達(dá) 60m/hr 時(shí)，資料數(shù)據(jù)校正速率需要 10 秒連續(xù)波檢波 4.6 減摩接頭 (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(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了鉆柱對(duì)套管的直接磨損，保護(hù)了套管和鉆柱。由于大位移井摩阻大，井段長(zhǎng)，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，磨損問(wèn)題十分突出。 (2)典型產(chǎn)品 非旋轉(zhuǎn)鉆桿護(hù)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(diǎn)處，形成新支點(diǎn) ， 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) 套裝在距鉆桿公扣 0.61m 處 實(shí)際溫度限制 350F(176.7C) 標(biāo)準(zhǔn)側(cè)向載荷 2000lb(8.9kN) 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 24 可使摩擦扭矩減少 1030%，減少套管 /鉆柱磨損 減少鉆柱振動(dòng) (裝 10%護(hù)箍，減少鉆桿渦動(dòng) 10%) 4.7 鉆壓推加器 (1)功能 通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)，可保證鉆頭上能夠加上鉆壓；減小沖擊和振動(dòng)；提高機(jī)械鉆速。 (2)結(jié)構(gòu)原理 在開(kāi)泵時(shí)逐步 外伸，產(chǎn)生進(jìn)尺，停泵時(shí)縮回。 (3)效果 能使鉆頭加上較恒定的鉆壓，提高機(jī)械鉆速 (12%)， 減少?zèng)_擊和振動(dòng)井口扭矩 ， 比較平穩(wěn)增加 BHA 工作壽命 (包括鉆頭 )，減少起下鉆 。 4.8 頂部驅(qū)動(dòng)裝置 功能 可倒劃眼作業(yè) ， 以立根方式接鉆桿 ， 起鉆時(shí)可以循環(huán)泥漿，減少井下事故 。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 25 結(jié) 論 (1)大位移井鉆井技術(shù)代表了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的鉆井技術(shù) ,它已成為海上和灘海油田勘探開(kāi)發(fā)的重要手段 ,給油田的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 (2)國(guó)外已形成鉆大位移井的成熟配套技術(shù) ,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技 術(shù)、新型鉆井液體系等鉆井高新技術(shù)普遍得到推廣應(yīng)用 ,大位移井的水平位移已達(dá)到 10000m 以上。 (3)我國(guó)的大位移井技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平相比 ,還存在相當(dāng)大的差距 ,主要是在鉆井技術(shù)裝備上 ,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)等先進(jìn)的井下專用工具、測(cè)量?jī)x器基本上依賴進(jìn)口 ,我國(guó)的大位移井技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走。 (4)大位移井的關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)集中在扭矩 /摩阻、軌道設(shè)計(jì)、軌跡控制、水力學(xué)和井眼凈化、套管漂浮技術(shù)等方面 ,扭矩 /摩阻是大位移井鉆井工程問(wèn)題的核心。 (5)大位移井鉆井技術(shù)將向著進(jìn)一步采用先進(jìn)的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)鉆井液、先進(jìn)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 ,降低成本 ,減少風(fēng)險(xiǎn)和提高成功率的目標(biāo)而發(fā)展。 大位移井發(fā)展趨勢(shì) 7 (1)向位移更大方向發(fā)展 ,大位移鉆井記錄將不斷刷新。目前世界上的大位移井記錄是 M16 井 ,水平位移達(dá)到 10728m,近期有望突破 15000m。我國(guó)陸上油田近期的大位移井目標(biāo)是水平位移達(dá)到 5000-8000m。 (2)現(xiàn)代高新技術(shù)的應(yīng)用 ,將加快大位移井鉆井速度 ,降低鉆井成本 ,經(jīng)濟(jì)效益明顯提高 ,同時(shí) ,給油田的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 (3)工具儀器更加先進(jìn)。大位移井技術(shù)的發(fā)展 ,都是依 靠先進(jìn)的鉆井裝備和工具儀器實(shí)現(xiàn)的 ,先進(jìn)的工具儀器是鉆大位移井的有力保障。隨鉆測(cè)井、隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) ,代表了當(dāng)今世界先進(jìn)水中國(guó)石油大學(xué)（華東）成人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 26 平。 (4)隨著井下閉環(huán)鉆井技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 ,大位移井將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆井。 我國(guó)的大位移鉆井技術(shù)，還處于起步階段，與世界先進(jìn)技術(shù)相比還有一定的差距，為了迎頭趕上世界先進(jìn)水平，建議今后還應(yīng)在以下方面再做進(jìn)一步的工作 2: 1）加強(qiáng)對(duì)世界先進(jìn)技術(shù)的跟蹤，及時(shí)了解國(guó)外大位移井水平的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，縮短與世界同行們的技術(shù)上的