定向井专用工具介绍
螺杆
第二章电潜螺杆泵 第一节井下采油单螺杆泵的现状及发展 摘要井下采油单螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。目前已开发的并下单螺杆泵有地面驱动采油单螺杆泵、电动潜油单螺杆泵、单螺杆波动机—单螺杆泵装置和多头螺杆泵。筒述了单螺杆泵定于衬套选用的材料和转子的表面处至方式，介绍了单螺杆泵在国外的使用情况。指出井下采油单螺杆泵主要朝增大泵的下井深度，加大泵的排量，延长泵的使用寿命和拓宽泵的使用范围等方向发展。最后就国内开发和推广螺杆泵工作规划提出了建议。 前言 井下来油单螺杆泵作为一种实用的采油机械应用于石油工业已有20多年的历史。1986年大庆油田从加拿大Griffin公司引进螺杆泵在油田试用，从此国内厂家便开始了较系统地研制井下采油螺杆泵。螺杆泵的结构非常简单，特别适合于高粘度、高含砂量的油井，并且有较高的工作效率。 美国一石油公司曾对螺杆泵采油系统、电动潜油离心泵和有杆泵抽油系统3种采油设备，在水驱采油井中进行了同样条件下的采油试验。试验结果表明，3种采油系统的效率分别为63．4％、52．4％和50．4％，其中螺杆泵采油系统的效率最高。此外，螺杆泵采油系统的装备投资费用比另外两种采油装备低20％—30％以上。 主要结构型式 目前，井下采油螺杆泵大致可分为以下4种结构型式。 1．地面驱动采油单螺杆泵 地面驱动采油单螺杆泵是井下来油螺杆泵中最简单的结构型式，也是国内外井下采油单螺杆泵采用的主要结构型式。由于是利用抽油杆传递泵所需要的扭矩，因此在大徘量情况下很难实现深井采油。 地面驱动单螺杆泵的驱动头动力主要由电动机或液马达提供。由电动机作动力的驱动头，有的采用变频调速，有的利用胶带和减速器共同调速，还有的直接利用减速器调速。利用液马达作动力调节泵的转速非常方便。 2．电动潜油单螺杆泵 电动潜油单螺杆泵的最大特点是不需要抽油杆传递动力，特别适合于深井、斜井和水平井采油作业。 较早开展这种泵的研究工作的是前苏联和法国。近年来，美国等发达国家也开始重视电动潜抽螺杆泵的开发，并在多砂、高粘深井、定向井、水平井中应用，取得了很好的效果。在某些情况下，电动潜油螺杆泵的使用寿命甚至比电动潜油离心泵高5倍。电动潜油螺杆泵寿命的提高，大大降低了采油成本，使一些原经济上无开采价值的油井有了良好的效益。电动潜油螺杆泵由螺杆泵、柔性轴、装有轴承的密封短节、齿轮减速器和潜油电动机等组成。为了使泵的旋转速度降到500r／min以下，有以下3种方案可供选择。 (1)采用6极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1000r／min,再利用变速装置，转速可以降到500r ／min以下。 (2)采用4极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1700r／min，再利用单行星齿轮减速器减速(如 传动比4：1)，转速可降到425r／min以下。 (3)采用2极潜油电动机，转速为3500r／min，配传动比9：1的双行星齿轮减速器，可将速度减至400r ／m in以下。 由于选择4极和6极电动机会降低电动机效率，减小启动扭矩，增加装备费用，因此第(3)种方案为
电动潜油螺杆泵技术及其推广应用 摘要：电动潜油螺杆泵作为目前在油气田开发的广泛运用的新型抽油泵设备，能够在处于高含气、高含砂、高粘度稠油及斜井原油开采工作中，具备独特应用技术优势。本文主要结合自身工作经验，分析电动潜油螺杆泵的技术及具体运用和推广前景。 关键词：电动潜油螺杆泵;技术推广;应用 电泵在各领域由于其排量大扬程高的优势特点广泛运用，但是其技术局限所致无法运用于高含气、高含砂、高粘度稠油及斜井的开采工作中[1]。而近些年广泛运用的一种新型技术设备，电动潜油螺杆泵技术运用于油田开采工作中，获得了较好的运用成效。 1 电动潜油螺杆泵技术原理及工作特点 1.1 电动潜油螺杆泵技术原理 在运用电动潜油螺杆泵技术过程中，电潜螺杆泵机组能够将减速器、电机、挠性轴、保护器以及螺杆泵和电缆，送至井下地面管线链接螺杆泵及油管[2]。地面电网的电源竟有变气压。接线盒与控制柜相连之后，经由电缆运送电能至井下的电机，电机旋转至减速器及挠性轴驱动泵，之后将井爷旋转举升到地面。 1.2 电动潜油螺杆泵工作特点 电动潜油螺杆泵的运用相较杆泵主要具备的技术优势特点如下[3]：其一节能，越是稠油反而能够行之有效的降低能耗;其二为不发生气锁同时还能够达到破乳的作用;其三可以平稳连续抽吸，从而避免扰动油层情况;其四该技术并未存在抽油杆，因此有效减少了由于抽油杆存在所致的脱扣及磨损损失情况;其五该技术能够运用于定向井、斜井以及水平井中;其六该技术的所占地面空间较小，井面并无存在噪声、泄露平日的管理工作液比较简单;其七能够
行之有效的提高泵下深及排量;其八泵下的机组发热能够有效取得泵下加热的作用。 电动潜油螺杆泵的运用相较电泵主要具备的技术优势特点如下：其一虽然运用了等同的电机，但是处于同样的扬程及排量情况下，运用的电量相较电泵明显较小;其二电泵的常规工作转速是2900r/min，而电动潜有螺杆泵主要以150～360r/min为主;其三为运用了等同的保护器、电动油以及小扁电缆和动力电缆;其四为该系统的运用效率较高且对粘度较高的井同样如此;其五为乳化井液情况较小，并非如同电泵一样剧烈;其六在油液中存在蜡质不会轻易结垢于泵筒内;其七泵内的自由气含量在超出15%情况下，需要加设气体分离器，但是潜油螺杆泵处于泵内的自由气含量低于40%情况下，无需考虑气体分离这一问题。 2 电动潜油螺杆泵技术指标及选井要求 2.1 电动潜油螺杆泵技术指标 在运用电动潜杆泵采油系统工作实践中，主要的技术指標包括如下：以20～150m3/d的排量、1000～1800m的扬程以及超出200m沉没度的下泵深度。 2.2 电动潜油螺杆泵选井要求 主要选井需求如下：首先51/2”套管适用于θ120通井规，7”套管适用于θ155通井规、95/8”套管适用于θ218通井规，确保通井的绝对顺畅;其次需要确保油层能够具备极强的供液能力，确保具备超出300m的沉没度;再者需要确保产液含沙量的体积、出砂井均低于5%;最后控制井液的粘度低于5000MPa·s，以及油层的温度需要控制在120℃以内。 3 关键技术设计分析及现场运用效益 3.1 关键技术 如何在实践工程中运用电动潜油螺杆泵的技术关键，主要在于如何能够保证潜油电动机、潜油螺杆泵，借助各种传动部件以及相应的响应保护装置，确保组件之间能够互相协调、匹配、一致，并且能够实现较高功率传递效率，保证传递过程平稳，整个电动潜油螺杆泵的机组具
目录前言 第一章固井概论 第一节固井概念 第二节固井的目的和要求 第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范 第二节固井工具、附件 第三节固井材料 第三章固井工程技术基础 第一节固井工艺 第二节固井水泥浆 第三节注水泥施工程序
第一章固井概述 一、固井概念 为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。因此固井包括了两部分：下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。 固井作业 固井作业是通过固井设计，应用配套的固井设备、辅助设备及工具，将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后，通过固井泵泵注入井，并顶替到预定深度的井壁与套管、（套管与套管）的环形空间内，使套管与井壁、（套管与套管）之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图 二、固井目的和要求 1、固井的目的 一口油井深达数千米，在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况，影响正常钻进，严重时甚至导致井眼报废。遇到上述情况就应下套管固井，封隔好复杂地层后，再继续钻进，直到建立稳定的油气通道为止。因此,为了优质快速钻达目的层，保证油气田的开采，就要采用固井，固井工程的主要目的为： 1）、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层，巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
（如图1-1所示），当从A 点钻进至B 点，如果在A 点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达B 点所用泥浆密度在A 点产生的压力就会大于A 点地层破裂压力，造成A 点地层破裂，发生井漏。同理，当从B 点钻进至C 点，如果在B 点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达C 点所用泥浆密度在B 点产生的压力就会大于B 点地层破裂压力，造成B 点地层破裂，发生井漏。 2）、封隔油、气、水层，防止层间互窜。 固井工程不仅关系到钻进的速度和成本，还影响到油气田的开发。（如图1-2所示），如果油、气层与水层间水泥固结不好，层间互相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。当油、气层压力大于水层压力时，油、气便会窜入水层内，既污染了水层又影响到油气的产 量；当水层压力大于油、气层压力时，水便会 图1-1 下套管固井原理示意图 图1-2 固井防止层间流体互窜示意图
油田技术－定向井工程师序列培训讲义（T2－21） 第一部分定向井常用井下工具的分类 1、泥浆马达（PDM） 2、旋转导向工具 3、扶正器（STB） 4、非磁钻铤（NMDC） 5、悬挂短节（HOS） 6、短非磁钻铤（SNMDC） 7、浮阀（F/V） 8、定向接头（O/S） 9、挠性短节（F/J） 10、震击器（JAR） 11、加重钻杆（HWDP） 12、短钻铤 13、弯接头 14、套管开窗工具 15、其它定向井工具 第二部分定向井常用井下工具的现场检查测绘及使用 一、泥浆马达 1、泥浆马达的主要组成部分 1) 旁通阀总成2) 马达总成 3) 万向轴总成4) 驱动轴总成 2、泥浆马达的工作原理: 马达是一种螺杆钻具（SCREW DRILLS），它是以泥浆作为动力的一种井下动力钻具。马达工作原理：泥浆泵产生的高压泥浆流，经旁通阀进入马达时，转子在压力泥浆的驱动下，绕定子的轴线旋转，马达产生的扭矩和转速，通过万向轴和传动轴传递给钻头，来实现钻井作业。 3、旁通阀结构及工作原理： 旁通阀有旁通和关闭两个位置，在起下钻时位于旁通位置，下钻时允许环空的泥浆由旁通阀阀体侧面的阀口孔流向钻杆(钻具)内孔，起钻时使钻杆内孔的泥浆从阀体侧面的阀口流入环空，减少井台溢出泥浆，当泥浆流量及压力达到一定值时，旁通阀关闭，泥浆流经马达，将泥浆能量转换为机械能。 4、马达总成的结构及工作原理： 马达总成由转子和定子两部分组成。定子与转子之间形成若干个密封腔，在泥浆动力作用下，密封腔不断的形成与消失，完成能量交换从而推动转子在定子中旋转。马达可形成几个密封腔就称几级马达。
5、万向轴总成的工作原理： 万向轴总成位于转子下端，其作用是把马达产生的扭矩和转速传递到传动轴上。由于转子作的是偏心运动，因此要求万向轴具有较好的挠性功能，能将偏心运动转换成传动轴的定轴转动。 6、传动轴总成(drive shaft assembly) 的工作原理： 它的作用是将马达的旋转动力（扭矩和转速）传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。 7、泥浆马达操作参数及注意事项 <工作压力 <循环压力 <工作压差 <马达井口试验应注意的问题 <不同马达所允许的轴向间隙 <马达使用结束后应注意的问题 <马达到达井场后先要作什么 二、旋转导向工具（另有专题讨论） 旋转导向工具是钻柱保持旋转状态下就能实现造斜、增斜、稳斜、降斜和扭方位等定向钻井目的的井下工具。旋转导向工具的种类繁多，工作原理各异，从技术手段上分有全机械式、电子机械式、电子液压式等，从工作原理上分有静止式和调节式等。静止式是指，当钻柱旋转时，导向支撑块不转动，可沿井眼轴线方向滑动；调节式是指，当钻柱旋转时，支撑块随钻柱一起转动，但其整体工作效果具有导向作用。 到目前为止我们只用过SCHLUMBERGER公司的POWER DRIVE、BAKER HUGHES INTEQ公司的AUTO TRAK 和HALLIBURTON公司的GEO-PILOT旋转导向系统。前者为调节式，后两者为静止式 三、扶正器 1、扶正器的分类 可调扶正器 一体式扶正器 近钻头扶正器 可换套筒式扶正器 2、扶正器的作用 1)．在增斜钻具组合和降斜钻具组合中，稳定器起支点作用，通过改变稳定器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，达到控制井眼
采油工艺技术在油气田开发中的应用和意义 石油的开发和利用给人们的生产、生活带来了很大的便利，我国地大物博、幅员辽阔，石油矿藏的储量也是十分的丰富，但随着工业技术的不断进步，油气开采量的逐年增加，使许多的油田进入了开采的中后期，出现了高渗透、低产能的现象，这就使石油科技工作面临着巨大的考验和挑战，如何才能让采油工艺技术在油气田的实际开发中得到合理的应用，成为当代石油人所关注的焦点。 标签：采油工艺技术；油气田开发；应用；意义 随着我国加入世贸组织的脚步，国际形势的波动给我国的经济带来了不同程度的影响，尤其是石油业的发展，其价格的高低直接影响到石油开采技术的创新与发展，而且到了90年代，我国许多大型油田都到了开采的衰竭期，这就给采油工艺技术提出了更高层次的要求，为了使石油经济得到稳步的发展，对油气开发技术的研究已经成为当下所面临的重要课题。 1 油气开采中人工举升技术的合理应用 采用人工举升技术进行油气开采的主要目的在于节约成本，提高产能，从而提高石油企业的经济效益，向着高效能、自动化、智能化的方向迈进。具体有：有杆采油技术、电动潜油泵采油技术、螺杆泵采油技术、气举采油技术等等。 1.1 有杆采油技术的应用及意义 有杆采油技术的主要设备就是抽油机，抽油机的种类有很多：前置型、低矮型、液压缸式等等种类和型号，可以根据油田地理位置及自然环境的不同进行合理的选择和应用，比如说对于高含水、低渗透的油气开采可以运用增大冲程式或液压缸式的抽油机，而如果碰到定向井、斜井或垂下井就需要使用紧凑型的抽油机，这样运作起来才能更有利于油气的开采，达到节能降耗的目的。 1.2 电动潜油泵采油技术的应用及意义 对于含气量较大的油井采用电动潜油泵采油技术可以有效的降低污水处理的成本，给这些老油田注入新的活力，而且电动潜油泵采油技术在高含水期油井中的使用可以做到油水的有机分离，而且非常的环保，是未来发展中必不可少的一项采油技术，对于油气井经济效益的提高能起到明显的作用。 1.3 螺杆泵采油技术的应用及意义 近年来，油井出现含砂量大、含气多且油稠等等特点，为了解决这一问题，许多的石油公司采用了螺杆泵采油技术，而且随着科技水平的进一步提高，螺杆泵也得到了改革与创新，无杆螺杆泵、多叶片螺杆泵等等，都在为油气开发起着不可忽视的作用，而且更加高级的可以实现井下自动调控以达到井下开采的最佳
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术（部分） 编制：李光远 编制日期：2002年9月9日 注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！！！
一、定向井基本术语解释 1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。 K= v a SIN l l a 2*22 ?? ? ????Φ+??? ???? 式中： 均值 相邻两点间井斜角的平际长度 相邻两测点间井段的实的增量相邻两测点的增量相邻两测点----?--?Φ--?v a l a 方位角井斜角 2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。 3）αA ：A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 4）ΦA ：A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 5）S B ’：B ’点的水平位移，即井口到B ’点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。单位为“米”； 6）ΦS ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。单位为“度”； 7）L A ：A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。单位为“米”； 8）H A ：A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。 H A 也是A 点的H 坐标值。同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到A 点的N 和E 坐标值。 9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异； 10）造斜点：在定向钻井中，开始定向造斜的位置叫造斜点、通常以开始定向造斜的井深来表示； 11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点； 12）高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。井底圆上的最高点称为 高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。高边方向上水平投影的方位称高边方位，即井底方位； 13）工具面：造斜工具面的简称。即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的 那个平面； 14）工具面角：工具面角有两种表示方法： A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具
定向井的知识总结 时光荏苒如白驹过隙，转眼间告别校园生活已近一年，慢慢地已经适应了井队的生活。井队虽然没有朗朗的读书声，没有老师在黑板上指点迷津，但是用心体会，井队仍然是我获得知识的大课堂。在实习的这一年中，我从事了三口定向井的钻探工作，通过日常的学习，对定向井有了一定的认知，下面将其总结如下： 要想搞明白定向井，有几个概念我们要先弄清：工具面、工具面角、高边。它们可以称作定向井的灵魂，那么什么是工具面呢？在现场定向时，我们经常会用到具有一定弯度的螺杆，我们可以将其简化为两条相交的直线，根据几何原理两条相交直线构成一个平面，我们称此平面为工具面。那什么又是工具面角呢（专业术语中常称作装置角）？在解决这个问题之前我们又要弄明白高边。在定向时，我们设想一平面将井眼轨迹垂直截断，截面形状为圆形，由于井眼的倾斜，此圆也会是倾斜的，在这个圆上最高点与圆心的连线即为高边。之前讲到的工具面与截面也会存在一条交线，这条线就是工具面的方向线，以高边为始边顺时针转到该方向线，所转过的角度成为工具面角（准确的讲应该成为重力高边模式下的工具面角）还有一种是磁北模式下的工具面角。讲到这里有些人可能会有些晕，但是重点的地方也到了，因为这两种模式就是在现场中经常用到的，换言之，上面两种模式下的工具面角又可分别成为重力工具面角和磁性工具面角。看到这，相信不少人会有了似曾相识的感觉，其实这两种模式下的工具面角原理很简单，区别就在于起始边的不同，如果以高边为始边，就是重力工具面角；如果以地磁北极为始边，那就是磁性工具面角。 同是工具面角，使用的时候有区别么？答案是肯定的，简单点说，磁性工具面角是用于钻井前期造斜时定方位的；重力工具面用于后期纠正井眼轨迹的。定向井在打到造斜点时，下一步的任务就是要找准方位，开始造斜，也就是要将螺杆的工具面扭到指定的方位，那么我们该以哪为参照点开始扭呢？此时由于还是直井段，无井斜，自然不存在高边，因此不能用重力工具面，故而用磁性工具面去定位，当井斜增加到一定范围时，我们开始使用重力工具面并通过工具面在不同象限功能的不同来完成定向任务。 以上便是我在定向过程中所收获的，希望对大家能够有所帮助。井队是一个大课堂，这里很多看似简单的东西都值得我们去推敲，经过反复地琢磨之后，我们才能挖掘出更多的知识，提高自身的业务水平。
固井工程技术基础
目录前言 第一章固井概论 第一节固井概念 第二节固井的目的和要求 第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范 第二节固井工具、附件 第三节固井材料 第三章固井工程技术基础 第一节固井工艺 第二节固井水泥浆 第三节注水泥施工程序
第一章固井概述 一、固井概念 为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。因此固井包括了两部分：下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。 固井作业 固井作业是通过固井设计，应用配套的固井设备、辅助设备及工具，将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后，通过固井泵泵注入井，并顶替到预定深度的井壁与套管、（套管与套管）的环形空间内，使套管与井壁、（套管与套管）之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图 二、固井目的和要求 1、固井的目的 一口油井深达数千米，在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况，影响正常钻进，严重时甚至导致井眼报废。遇到上述情况就应下套管固井，封隔好复杂地层后，再继续钻进，直到建立稳定的油气通道为止。因此,为了优质快速钻达目的层，保证油气田的开采，就要采用固井，固井工程的主要目的为： 1）、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层，巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
（如图1-1所示），当从A点钻进至B点，如果在A点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达B点所用泥浆密度在A点产生的压力就会大于A点地层破裂压力，造成A点地层破裂，发生井漏。同理，当从B点钻进至C点，如果在B点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达C点所用泥浆密度在B点产生的压力就会大于B点地层破裂压力，造成B点地层破裂，发生井漏。 2）、封隔油、气、水层，防止层间互窜。 固井工程不仅关系到钻进的速度和成本， 还影响到油气田的开发。（如图1-2所示）， 如果油、气层与水层间水泥固结不好，层间互 相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。 当油、气层压力大于水层压力时，油、气便会 窜入水层内，既污染了水层又影响到油气的产 量；当水层压力大于油、气层压力时，水便会 图1-1 下套管固井原理示意图 图1-2 固井防止层间流体互窜示意图
定向井基本知识
第九章定向井和水平井钻井技术 第一节定向井井身参数和测斜计算 一．定向井的剖面类型及其应用 定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。 定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为：
常规定向井井斜角＜55° 大斜度井井斜角55～85° 水平井井斜角＞85°（有水平延伸段） 二．定向井井身参数 实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。 1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。 2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。 3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角 或真方位＝磁方位角一西磁偏角 公式可概括为“东加西减”四个字。 方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图 9－3所示。 4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。 5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。 6．闭合距和闭合方位 （l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。 （2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。
98 第四章 水平井采油技术 在海洋油气开发中，水平井已经成为主要的完井方式。通常，水平井是指井眼轨迹达到水平（90o左右）以后，再继续延伸一定长度的井（延伸的长度一般大于油层厚度的六倍）。水平井有垂直段、弯曲段和水平段，根据井的曲率半径和造斜率的大小不同，水平井有不同的特点。由于这种差别在采油方法的选择上各类水平井都有其自身的特点，必须根据这些特点优选最佳机械采油方法。本章主要讨论大斜度水平井的机械采油方法和生产管理特征。 第一节 水平井采油特征 由于水平井形成的油气渗流方式不同，其采油方法与设备的应用有其特点。 一、水平井渗流特性 用直井或斜井钻穿层状油藏，它所钻开的油层井段只相当于或稍大于油层本身的厚度。用水平井钻开油层，则水平井段可以在油层内延伸长达数百米，有更多的机会穿过裂缝并使之连通，泄油面积大，从而大大提高了油井的生产能力。但是水平井的特点并不只是增加了泄油面积，而是改变了产层内流体的流动条件。使流体由通常的径向流变成平面流。戴维奥等一些专家分析研究了水平井采油的理论与实践，形象地指出，如果水平段的长度比油层的厚度大得多，那么它的采油就会完全象从垂直裂缝中采油一样。这准确地描述了水平井采油的流动特性。 在水平井中常见的问题是出砂、出气、出水和产量的变化。裸眼或割缝筛管井筒容易出现这些问题，而且修井困难。尤其是在井筒横穿气顶油藏或者水层时，几百米的割缝筛管或裸眼的挤水泥作业是个很复杂的问题。 在这些井中有一个明显 的特点是，水平井段本身实际上形成了一个长而细的卧式气体分离器。当流压低于饱和压力时，水平井段的游离气体沿水平段汇集，并沿井筒上升直至地面，这简直就象自然间歇气举。在1口1800m 深的井内，只需几分钟的时间就可以使井底流动压力在土0.67MPa 的范围内变化。因此，在进行人工举升时必须考虑这个问题，特别是容积泵，所受影响较大，容易产生气锁，使举升效率降低。 图4-1 水平井裸眼预充填砾石绕丝筛管完井示意图
第章定向井、水平井专用工具 第一节定向接头 一、定向接头类别 目前国内常用的定向接头有两种：定向直接头和定向弯接头，定向直接头用于弯壳体螺杆定向钻进，而定向弯接头则用于直壳体螺杆定向钻进。定向弯接头因其具有制造简单、使用方便、成本低廉等特点，目前使用较为普遍。 二、技术规格 定向弯接头规格表表1-1 三、基本结构 1、直接头的基本结构，包括壳体、扶正套、定向键和定位螺钉，如图1-1所示： 图1-1
2．定向弯接头的基本结构，包括壳体、扶正套、定向键、定位螺钉如图1-2所示： 定向弯接头结构示意图 图1-2 弯接头弯曲度数的计算公式： α=57.3(a-b)/d 式中：α——弯曲角度（o） a——长边长度（mm） b——短边长度（mm） d——外径（mm） 四、弯接头性能 不同螺杆钻具使用弯接头在不同井眼的造斜率表1-2
第二节无磁钻铤 一、作用 由于所有磁性测量仪器在测量井眼的方向时，感应的是井眼的大地磁场，因而测量仪器必须是一个无磁环境。然而在钻井过程中，钻具往往具有磁性，具有磁场，影响磁性测量仪器，不能得到正确的井眼轨迹测量信息数据，利用无磁钻铤可实施无磁环境，并且具有钻井中钻铤的特性。国外已有相当数量的无磁钻铤产品于1990年列入API标准。我国根据国外产品和产品样本制订了SY/T 5145-86《无磁钻铤》标准。 二、工作原理 无磁钻铤工作原理如图2-1所示： 无磁钻铤的作用原理示意图2-1 注：①地磁场线；②磁性测量仪；③钢钻铤；④干扰磁场线；⑤钻头接头；⑥无磁钻铤 无磁钻铤上下的干扰磁场线对测量仪器部位没有影响，因而无磁钻铤为磁性测量仪器创造了一个无磁环境，保证了磁性测量仪器测到的数据为真实大地磁场信息。 三、无磁钻铤材料 1、蒙乃尔合金 （1）、化学成分及机械性能见表2-1 （2）、蒙乃尔合金的特点 蒙乃尔合金虽然具有不易腐蚀的优点，但是由于镍含量高而存在以下缺点： a.价格昂贵。 b.易磨损。 2、铬-镍合金 这种合金钢约含18%的铬和镍。易于塑性变形导致螺纹过早损坏，特别对需要上紧扭矩高的大钻铤更为不利。其化学成分见表2-2。
定向井和水平井钻井技术 第一节 定向井井身参数和测斜计算 一．定向井的剖面类型及其应用 定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l 所示。 定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J ”型、“S ”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为： 一、专业名词 1．定向井（Directional Well ） 一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，称为定向井。 2．井深（Measure Depth ） 井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深，或斜深。单位为“m ”。 3．垂深（Vertical Depth or True Vertical Depth ） 井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深。通常以“m ”为单位。 4．水平位移（Displacement or Closure Distance ） 井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，谓之该点的“水平位移”。也称该点的闭合距。其计量单位为“m ”。 5．视平移（Vertical section ） 水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。如图10—1所示，为设计方位 线，T O 曲线为实钻井眼轴线在水平面上的投影，其上任一点P 的水平位移为OP ，以 A P 表示。P 点的视平移为OK ，其长度以V P 表示。当OK 与OQ 同向时V P 为正值，反向时为负值。视平移是绘制垂直投影图的重要参数。单位为m 。 6．井斜角（Hole Inclination or Hole Angle ）
（1）当前主要应用采油系统的特点是： ①有杆泵采油系统的特点 抽油机发展时间最长，技术比较成熟，工艺配套完善，设备可靠耐用，故障率低。其缺点是抽深和排量都不如水力活塞泵和射流泵，单独排量不如电动潜油泵，柱塞泵对于出砂、高气油比、结蜡或流体中含有腐蚀性物质的井都会降低容积效率和使用寿命。抽油杆在不同程度腐蚀环境中承受着大交变载荷运行，产生腐蚀、磨损和疲劳破坏，还与油管存在偏磨，故障率升高，而且整个系统抽油时还要做举升抽油杆的无用功，由于抽油杆重量较大，因而这种抽油方式的效率比较低下。 地面驱动螺杆泵采油系统优点是地面设备体积小，对砂、气不敏感，能适应高气油比、出砂井，对高粘度的井也能适应。缺点是抽油杆存在管杆偏磨问题和脱扣问题，而且抽油杆限制了系统在定向井、水平井等特殊井的应用。螺杆泵的定子容易损坏，增加了检泵费用。定子橡胶不适合在注入蒸汽井中应用。螺杆泵的加工和装配要求较高，泵的性能对液体的粘度变化比较敏感。 ②无杆泵采油系统的特点 电动潜油泵采油方式具有井下工作寿命长、排量大、井上装置容易、管理方便、经济效益明显等优点，缺点是潜油电泵下入深度受电机额定功率、套管尺寸和井底温度所限制，特别是大型高功率潜油电机的使用寿命会由于井孔没有足够的环形空间冷却而大大缩短。而且多级大功率潜油电泵比较昂贵，使得初期投资比较高，特别是电缆的费用较高。由于整套装置都安装在井下，一旦出现故障，需要起出全部管柱进行修理，导致作业费用增加和停产时间过长。井下高温容易使电缆出现故障，高温、腐蚀和磨损可能造成电机损害。高气油比会使举升效率降低，而且会因气锁使潜油电泵发生故障。 潜油螺杆泵采油的最大特点是螺杆泵和潜油电机都处于井下，因而不需要抽油杆传递动力，特别适合于深井、斜井和水平井采油作业，具有很多优势，但也存在一些不足。螺杆泵的缺陷与地面驱动螺杆泵系统相同，缩短了检泵周期。采用减速传动装置的潜油螺杆泵系统，减速装置也影响了系统的效率和可靠性。 水力活塞泵其优点是扬程范围较大，起下泵操作简单。可用于斜井、定向井和稠油井采油。缺点是地面泵站设备多、规模大，动力液计量误差未能完全解决。
第二部分固井基础知识 第一章基本概念 1、什么叫固井？ 固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。 2、什么叫挤水泥？ 是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。 3、固井后套管试压的标准是什么？ 5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过?，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa 和8MPa，30分钟不超过；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超。 4、什么叫调整井？ 为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。 5、什么叫开发井？ 亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。 6、什么叫探井？ 在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。 7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？ 有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。 8、什么叫表外储层？
是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。 9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？ 固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。 10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？ 调整井按质量标准井斜不大于3度。探井按质量标准井斜不大于5度。 11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少？ 调整井井底最大水平位移是40米。探井井底最大水平位移80米。 12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？ （1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井 13、目前大庆油田形成几套固井工艺？ （1）多压力层系调整井固井工艺技术。 （2）水平井固井工艺技术。 （3）斜直井固井工艺技术。 （4）小井眼固井工艺技术。 （5）深井及长封井固井工艺技术。 （6）欠平衡固井工艺技术。
固井基础知识 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
第二部分固井基础知识 第一章基本概念 1、什么叫固井 固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。 2、什么叫挤水泥 是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。 3、固井后套管试压的标准是什么 5英寸、51/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过，7英寸，95/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过；103/4—133/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超。 4、什么叫调整井 为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。 5、什么叫开发井 亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。 6、什么叫探井 在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。 7、简述大庆油田有多少种不同井别的井 有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。 8、什么叫表外储层 是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。 9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米探井不少于多少米 固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。 10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度
调整井按质量标准井斜不大于3度。探井按质量标准井斜不大于5度。 11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少 调整井井底最大水平位移是40米。探井井底最大水平位移80米。 12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种 （1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井 13、目前大庆油田形成几套固井工艺 （1）多压力层系调整井固井工艺技术。 （2）水平井固井工艺技术。 （3）斜直井固井工艺技术。 （4）小井眼固井工艺技术。 （5）深井及长封井固井工艺技术。 （6）欠平衡固井工艺技术。 14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。 15、51/2″水泥头销子直径为多少毫米 51/2″水泥头销子直径为24mm。 16、常用的套管有哪些规格 5″、51/2″、7″、75/8″、85/8″、95/8″、103/4″、123/4″、133/8″、20″等。 17、简述技术套管及油层套管的作用 技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。 油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。 18、常用扶正器的规格有哪些 5×51/4，51/2×71/2，51/2×81/2，51/2×93/4，95/8×121/4，133/8×173/4。
国外石油工程技术的最新进展 近年来给世界石油工业带来技术革命的几项高新技术成果主要有以下几个方面：地质巡航系统给水平井技术和复杂油井结构的发展带来了无限的生命力，使水平井从过去边缘和高风险技术变成今天提高原油采收率的常规技术。钻井监控系统使石油钻井工艺技术迸入了全球实时监控时代，人们可以在办公室与远在万里之遇的井场工程师和技术总监通过网络进行通讯，提高了钻井的安全性和效率。智能完井技术对石油资源提供了一种更智能化、更灵活可变的管理，同时，智能完井系统给油藏参数监测和生产参数的计量提供了一个强有力的手段。先进的完井技术在疏松砂岩油藏的长水平井段裸眼完井获得成功，实现了油井长期的无砂生产。新的人工举升系统在油田的应用可提高产量和减少井下故障，降低采油成本。近年来，水平井技术带动了世界石油工程技术的飞速发展，该技术在提高原油采收率方面的优势明显。水平井钻井过程中，钻头钻遇油层靠新一代的地质巡航（Geo－Navigaion）系统进行井眼轨迹的准确导向，100％中靶，确保其最大限度地钻遇油层。在实现油藏和采油生产一体化的优化管理方面，借助网格技术的钻井井眼结构实时监控（Realtime Well Construction Monitoring）技术实现了20世纪80年代初人们的设想，已经可以使相距万里 之遥的钻井现场总监与地质师之间进行有效通讯，交换钻井意见，共同查看钻井的全过程和修改井眼轨迹，真正实现优化钻井。智能完井系统（Intelligent Completion system）可使人们目睹井下油藏变化的动态参数，并能随时根据生产需要遥控井下各个不同油水层的开关，实现油嘴或水嘴的无级调速，油井管理更高效、更科学和更灵活。先进的完井技术主要体现在高难度的疏松砂岩油藏的水平井裸眼完井技术，该技术应用近年来发展起来的水压裂（Water Fracturing）技术结合下入具有独特结构的防砂管（Stand－Along Pre-packing Screen）和管外砾石充填（Gravel Packing）完井技术，成功地实现水平井和多分支井的裸眼完井，从而达到长期的无砂生产。 国外石油工程技术的最新进展——有杆采油技术 （一）有杆采油技术 作为有杆采油的主要设备，国外抽油机的发展十分迅猛。近年来，国外研制和应用了自动化抽油机和智能抽油机。为适应各油田不同情况的需要，国外还研制了相适应的抽油机。例如，低矮型、前置式、紧凑型无游梁长冲程等抽油机能够适应各种自然地理条件的需要：液压缸式、增大冲程游梁式等抽油机能够适应高含水、含砂、含石膏、含石蜡等石油 抽汲和稠油低渗透油层的开采．斜井抽油机、丛式井抽油机、双驴头抽油机、双井平衡抽油机、紧凑型抽油机等能够适应垂下井、斜井、定向井、丛式井、水平井抽汲的需要；适应深井抽汲的大型抽油机的最大载荷达到 2 130 kN，最大下泵深度达到4 420 m；近年未美国研制出了冲程长度为30．48 m的超长冲程抽油机以适应长冲程抽油的需要，这是目前世界 上最大冲程的抽油机；为节约动力消耗，还研制应用了异相型、前置式、大圈式、轮式、玻璃钢杆、六连杆等新型节能抽油机。 在有杆泵开采井下工具方面，为提高机采效益，延长检泵周期，国外研制出了很多配套设施。例如，加拿大Harbiso。Fischer有限公司生产出了一种高排量、
螺杆泵采油技术新进展 《World Oil》2000年3月号报道了有关螺杆泵采油的几项新成果，下面对其作一简要介绍。 1、新型螺杆泵定子 加拿大Weatherford公司正在研制与试验一种壁厚均匀的橡胶定子技术。该技术在提高螺杆泵的耐久性、可靠性和灵活性方面前景可观。正在稠油井中进行6台泵现场试验，运行时间最长的达8个月。 生产常规螺杆泵定子时，橡胶注入在厚壁钢管中，形成一个双内螺旋。这种结构曾被认为是生产定子最经济的方法。但在螺旋最宽的部分，热量容易聚集，有可能导致定子过早失效。而这种壁厚均匀的新型橡胶定子具有以下特点： 1) 良好的散热特性—橡胶在较低温度下运行，具有更好的机械性能，且定子橡胶件因应力或磨损造成的损坏也较少。 2) 均匀的橡胶膨胀—由于橡胶厚度均匀，橡胶膨胀时也很均匀。因此，在用于磨蚀性环境时，更便于选择合适的转子尺寸。 3) 较宽的适用范围—可用于含较高浓度芳香族化合物、C0 2和H 2 S的井以及 高温井中。 该系统额定压力较高。常规的螺杆泵依靠转子和定子间的过盈配合产生密封，而壁厚均匀的定子与转子间的过盈配合量小，能更好地配合，因此泵能承受较大的压力，这就意味着泵可以设计得更短。 2、防漏盘根盒 R&M Energy Systems公司研制出一种可用于螺杆泵驱动头的新型盘根盒。该新型盘根盒可以与各种驱动头相配用。盘根盒采用专用记忆型编绳填料，密封效果非常好，且绝不会变形。与其他类型的环保密封装置相比，此盘根盒维护简单且易于安装和保养。 这种驱动头盘根盒装有一个外部环保收集罐，如果填料开始泄漏，此罐可以将漏失的井液重新引入安全位置。当卸掉顶驱的机械部件进行检修时，可将盘根盒完全拆开，以保持井口压力。为确保安全，还可采用防污染盘根盒接头(APA)检漏和开关装置防止盘根盒发生泄漏。
浅谈螺杆泵采油工艺技术应用 工艺和技术是企业生产中的必要条件，能够在工艺技术上得到革命性的发展是企业前进的根源动力，也是衡量一个企业先进程度和发展水平的重要标准。近几年来随着我国经济的飞速发展，对于能源领域的需求越来越大，石油作为其中最为主要的组成部分，其开采、储运、使用等环节越来越受到重视。但长期以来，采用大泵提液、小泵探油等传统开采手段的效率一直受到诟病，新的采油工艺一直都在开发和探究当中，直到螺杆泵技术在近几年得到应用，不仅效率得到了提升，积累的原油增产量也十分可观。根据以往实际工作中得到的经验，对螺杆泵采油系统的优越性和不足和进行了总结的基础上，对螺杆泵配套设施的进行了浅要的分析。 标签：螺杆泵；采油工艺；技术；应用 1 螺杆泵采油工艺的特点 地面驱动的动态螺杆泵采油是一门新兴起的机械采油技术，起源于二十世纪八十年代。是借鉴了离心泵液流的平稳性和容积泵效率等多方面优势于一身的新型工艺，凭借自身的优势和广泛的应用近年来得到了良好的发展前景。螺杆泵采油系统主要由三个大的部分构成，即地面驱动设备、抽油杆柱、井下螺杆泵。其中负责驱动的装置主要集中在地上，多处于井口位置，主要功能在于减速、变速、提供原动力和承受轴向荷载。抽油杆柱一方面将上部的驱动系统和井下的螺杆泵进行连接，另一方面，将动力传递给螺杆泵。井下部分主要有定子和转子两个部分组成。转子是具有强度高、精度强、表面有镀层等特性的螺杆，定子则是坚固、抗腐蚀、抗油性比较强的橡胶材料，位于钢制硬壳内的泵筒上。电动机将电网系统提供的电能转化成机械能，通过皮带、齿轮等传输工具传递给驱动头，完成变速过程，驱动头能够将产生的动力通过抽油杆柱传递给井下螺杆泵的转子，使其高速旋转，使得从油藏进入油筒的原油能够连续不断的升出地面，达到开采的目的，这也是螺杆采油工艺的基本原理。 2 螺杆泵采油工艺的优势与不足 螺杆泵之所以能够在近几年得到突飞猛进的发展，和其众多的优势有着密不可分的关系，和传统的机械采油设备相比，主要的优势有很多。首先是节省资金预算，投资较少。这主要是由于和以往的电动潜油泵、水利活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构相对简单，耗能也比较少，所以在价格成本上比较节约。其次，地面安装程序比较简单方便。直接坐在井口套管四通之上，占地面积比以往减少了很多，除了井口之外，很少占有公用面积，在防盗井口房的建设方面提供了便利的条件。第三，螺杆泵的效率高、管理费用比较低。螺杆泵是螺旋抽油的容易泵，流量脉动几乎没有，轴向流动连续稳定性强，这也和游梁式的抽油系统形成了鲜明的对比，节约下了液柱和机械传动的惯性損失，因而泵容积效率得到了很大的提升。螺杆泵是机械采油设备中能耗最小，效率最高的机械采用系统之一。第四，螺杆泵采油的粘度大和高含沙井方面表现十分出色。在稠油领域的