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)鉆井液動壓力動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)時的環(huán)空壓降。鉆井液循環(huán)時的環(huán)空壓降。affpppp2. 平衡壓力鉆井目的平衡壓力鉆井目的u降低巖石強度降低巖石強度、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可有效地保護地層，可有效地保護地層，防止地層污染、井漏防止地層污染、井漏。3. 實現(xiàn)平衡鉆井的關(guān)鍵實現(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，使鉆井液動壓力同，使鉆井液動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配先進配先進固控設(shè)備固控設(shè)備，適時調(diào)、控鉆井液性能。，適時調(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垂垂深深造斜點造斜點 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，國外將大位移井定義為：水平位移與垂深之比大于或等于，國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)進步，通常將水平位移超過隨著鉆井的技術(shù)進步，通常將水平位移

4、超過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）尋找更大儲量，擴大油氣資源。）尋找更大儲量，擴大油氣資源。 （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的數(shù)量海上叢式大位移井可減少海洋鉆井平臺的數(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發(fā)。海上修公路建人工島等方法開發(fā)。5 5公里公里缺點：修堤、筑路、建人工島費用高缺點：修堤、筑路、建人工島費用高 建造海底管線、鋪設(shè)電纜施工困難且費用高建造海底管線、鋪設(shè)電纜施工困難且費用高 后期維護不方便且投資巨大后期維護不方便且投資巨大用于開發(fā)淺海灘涂油田 我國有廣闊的海岸線和豐富的淺海灘涂油氣藏我國有廣闊的海岸線和豐富的淺海灘涂油氣藏對于沿岸極淺海域，鉆大位移井可以實現(xiàn)海油陸采、對于沿岸極淺海域，鉆大位移井可以實現(xiàn)海油陸采、節(jié)省建平臺或人工島的投資。節(jié)

6、省建平臺或人工島的投資。 7、分支井技術(shù)1 1）多底井）多底井 一個主井眼中鉆出兩個以上的井眼一個主井眼中鉆出兩個以上的井眼2 2）分支井）分支井 一個主井眼中側(cè)鉆出多個小井眼，大部一個主井眼中側(cè)鉆出多個小井眼，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)展起來的。目前，水平井是從定向斜井發(fā)展起來的。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)計技術(shù)）水平井優(yōu)化設(shè)計技術(shù)u借助于計算機模擬技術(shù)借助于計算機模擬技術(shù)，對油藏研究、地質(zhì)分析、鉆對油藏研究、地質(zhì)分析、鉆井、測井、完井、采油等進行井、測井、完井、采油等進行優(yōu)化

7、設(shè)計優(yōu)化設(shè)計。（2）井眼軌跡檢測技術(shù)）井眼軌跡檢測技術(shù)u根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的井眼軌跡，配備先進的根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的井眼軌跡，配備先進的導(dǎo)向鉆進系統(tǒng)導(dǎo)向鉆進系統(tǒng)，采用先進的采用先進的隨鉆測量（隨鉆測量（MWD：Measure While Drilling ）儀器和技術(shù)）儀器和技術(shù)，實現(xiàn)，實現(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：對于小井眼的提法有各種各樣，不盡相同，到目前為止沒有統(tǒng)一的定義。u1、美國Amoco公司，90%以上的井眼用小于6的

8、鉆頭鉆成u2、法國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有的認為， 70%以上的井眼小于6。u4還有的認為，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對直井來講，全井對直井來講，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對于水平井來說，水平段井眼直徑小于對于水平井來說，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)濟因素經(jīng)濟因素u小井眼可節(jié)省鉆井費用25-50%。在個別邊遠地區(qū)

9、甚至使鉆井費用降低75%。技術(shù)進步技術(shù)進步u 80年代，鉆頭，泥漿和井下動力鉆具，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)濟地進行小井眼鉆井成為可能環(huán)境保護的壓力小環(huán)境保護的壓力小u小井眼鉆機占地面積小,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%，施工機具用量大幅度下降，對環(huán)保有利?？碧介_發(fā)的需要勘探開發(fā)的需要u 在邊遠地區(qū)，地面條件惡劣，運輸困難，勘探工作風(fēng)險大，地震工作在短時間內(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。特點特點井徑小井徑小材料、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)費支出；可減的經(jīng)費支出；可減少鉆屑和場地；可提高鉆井和起下鉆速度。少鉆屑和場地；可提高鉆井和起下鉆速度。 鉆機和操作成本低：可大大減少常規(guī)鉆機的體積和重量，可大大節(jié)約鋼鉆機和操作成本低：可大大減少常規(guī)鉆機的體積和重量，可大大節(jié)約鋼材，減少拆裝、修路、運輸?shù)荣M用。井場占地面積小材，減少拆裝、修路、運輸?shù)荣M用。井場占地面積小75，節(jié)省，節(jié)省30的的費用和大量的時間。費用和大量的時間。 減少資金投入，提高可采儲量：在條件十分惡劣的邊遠地區(qū)進行勘探

11、，減少資金投入，提高可采儲量：在條件十分惡劣的邊遠地區(qū)進行勘探，可大大減少在高風(fēng)險、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、高成本作業(yè)情況下的資金投入；在老油氣田利用常規(guī)鉆機只能開采出大約常規(guī)鉆機只能開采出大約40的原始地質(zhì)儲量，而用小井眼鉆機打加密的原始地質(zhì)儲量，而用小井眼鉆機打加密井可采儲量將提高井可采儲量將提高50；在舊開發(fā)井內(nèi)用小井眼鉆機繼續(xù)向深部鉆探，；在舊開發(fā)井內(nèi)用小井眼鉆機繼續(xù)向深部鉆探，可發(fā)現(xiàn)老油層下面的新油藏；用小井眼鉆機進行老井再鉆比用常規(guī)鉆機可發(fā)現(xiàn)老油層下面的新油藏；用小井眼鉆機進行老井再鉆比用常規(guī)鉆機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：小井眼鉆機的裝機功率和鉆井泵功率比常規(guī)鉆機的小，所以節(jié)能環(huán)保：小井眼鉆機的裝機功率和鉆井泵功率比常規(guī)鉆機的小，所以燃油消耗和排放的廢氣少，對空氣的污染和噪聲級別小。由于井眼尺寸燃油消耗和排放的廢氣少，對空氣的污染和噪聲級別小。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)柔管鉆井特點六、連續(xù)柔管鉆井特點 占地少占地少，適合于地面條件受限制的地區(qū)和海上平臺作業(yè)。，適合于地面條件受限制的地區(qū)和海上平臺作業(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)管直徑小可進行過油管作業(yè)中，因連續(xù)管直徑小可進行過油管作業(yè)，無需取出老井中現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，從而實現(xiàn)邊鉆邊采的目的，可作業(yè)，無需取出老井中現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，從而實現(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。顯著節(jié)約成本，適應(yīng)老井重鉆的這一潛在的大市場。 進行進行欠平衡欠平衡鉆井作業(yè)，注入頭下安裝水力封隔進行邊噴邊鉆，不僅可鉆井作業(yè)，注入頭下安裝水力封隔進行邊噴邊鉆，不僅可確保安全、提高機械鉆速，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：由于連續(xù)管其他優(yōu)點：由于連續(xù)管不需接單根不需接單根，因而在起下鉆過程中能夠連續(xù)循，因而在起下鉆過程中能夠連續(xù)循環(huán)泥漿，減少起下鉆時間，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，改善信號的隨鉆傳輸，實現(xiàn)隨鉆測井，并且有利于實現(xiàn)閉環(huán)鉆井；地面改善信號的隨鉆傳輸，實現(xiàn)隨鉆測井，并且有利于實現(xiàn)閉環(huán)鉆井；地面設(shè)備少，巖屑廢料少，井場占地少，噪音低，減少環(huán)境污染；實現(xiàn)軟地設(shè)備少，巖屑廢料少，井場占地少，噪

15、音低，減少環(huán)境污染；實現(xiàn)軟地層快速鉆進層快速鉆進(不需要接單根不需要接單根)；快速搬運和組裝；作業(yè)人員少。；快速搬運和組裝；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鉆頭施加套管鉆井是指用套管代替鉆桿對鉆頭施加扭矩和鉆壓，實現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)與鉆進。扭矩和鉆壓，實現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)與鉆進。整個鉆井過程不再使用鉆桿、鉆鋌等，鉆整個鉆井過程不再使用鉆桿、鉆鋌等，鉆頭是利用鋼絲繩投撈，在套管內(nèi)實現(xiàn)鉆頭頭是利用鋼絲繩投撈，在套管內(nèi)實現(xiàn)鉆頭升降，即實現(xiàn)不提鉆更換鉆頭鉆具。減少升降，即實現(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。特點特點鉆機鉆井可大大降低鉆井成本鉆機鉆井可大大降低鉆井成本,據(jù)估計據(jù)估計,一口井深一口井深3000m的井的井,與常規(guī)鉆機鉆井相比與常規(guī)鉆機鉆井相比,所需費用可節(jié)省所需費用可節(jié)省30以上以上,其經(jīng)濟效益其經(jīng)濟效益十分十分明顯；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間，比時間，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