钻井防斜打快技术共84页文档

防斜打直钻井技术
在高陡构造、大倾角地层防斜打直，是国际钻井技术的前沿课题。

日前，中国石化胜利油田钻井院研发、具有自主知识产权的捷联式自动垂直钻井系统在贵州安顺1井现场应用获得成功，展现了我国在这一技术领域的实力。

2009年，胜利钻井院捷联式自动垂直钻井技术工程样机研制成功立项国家“863”课题。

目前，胜利油田钻井院已研制开发出16套自动垂直钻井井下工具系统样机，开展10余口井的现场试验。

该系统曾在胜利坨181井、宣页1井和高庙4井等进行过现场试验，安顺1井是应用该系统一次成功的工程化应用井。

安顺1井是中国石化在黔南坳陷部署的一口探井，设计垂深5600米。

该井所钻遇地层易斜、研磨性强，防井斜对于确保钻井质量至关重要。

在应用捷联式自动垂直钻井系统之前，井队采用常规打法钻进，井斜呈增长趋势，在井深2436米处井斜上升到6.25度。

为控制井斜，勘探南方分公司决定应用该系统。

垂钻工具自井深2436米下入，2518.37米起出，数据显示垂钻工作井段井斜呈下降趋势，在井深2492.58米处降为2.62度。

为进一步增强纠斜效果，钻井人员在井深2518.37米处，再次下入垂钻工具，井斜由2508.55米井斜2.5度，下降到2595.59米的0.24度。

与没有使用垂钻工具相比，井斜从最
初的6.25度降至0.24度，达到实现纠斜目的。

直井防斜技术一、直井防斜的意义优质、快速、低成本是对钻井工作提出的基本要求，所谓优质是指井身质量、取心质量和固井质量而言，衡量井身质量的最主要标准就是井斜问题。

除了定向井、水平井之外，只要是直井，就希望把井打得笔直，但在实际工作中，这是不可能的，因为影响井斜的因素很多，且十分复杂，目前虽有解决的办法，但成本相当昂贵，难以推广应用。

开发一个油田，要制定开发方案，在地面上按一定的规则布置井位，希望地面与井下能符合一致，但如井身质量不能控制，其结果将超乎人们的预想，达不到合理开发的目的。

如图 1-1 所示。

在小而复杂的断块油田，井斜与方位的偏差，可能导致钻探的完全失败。

所以地质家往往对钻井提出一些近乎苛刻的要求，三、四千米的井，井底位移不准超过 20m 或 30m，这在过去是很难想象的，但现在要求你必须做到，否则你在市场上就站不住脚。

井钻斜了，给钻井工作本身也增加不少困难，甚至造成严重事故。

在斜井内，钻柱易靠井壁，产生磨阻；在弯曲井段，钻柱易产生弯曲，发生疲劳折断；在井斜突变处，易产生键槽，发生卡钻；井斜大了，下套管困难，且不能居中，固井质量，不能保证；更有甚者，井斜超过合同要求，达不到钻井目的，被迫填井重钻，既报废了部分井眼，又拖延了施工时间，造成的直接经济损失是非常大的。

斜井也会给以后的采油作业带来麻烦，如井口偏磨，起下封隔器困难等。

因此，井斜问题就成为目前需要研究并予以解决的热点问题。

图1-1 井斜对开发方案的影响二、产生井斜的原因一.地质因素:１．地层倾角的影响：石油钻井多在沉积岩中进行,沉积岩呈层状结构，开始沉积时是水平状态，以后经过地壳运动，发生了倾斜，最大的倾斜角可能达70～80°。

又由于各个时期的沉积环境不同，物料来源不同，压实程度不同，充填性质不同，油气水的饱和度和压力系数不同，就构成了千差万别的地层特性，有的地层硬，有的地层软，这就为钻直井带来了一系列的困难。

在诸多因素中，起主要作用的是地层倾角。

常规防斜打快技术一、概述直井钻井防斜，是现场经常碰到的难题之一。

在钻直井时，如果井斜过大，会使井眼偏离地下设计目标，打乱油气田开发的布局。

对于勘探工作来说，井斜大了，会使井深发生误差，使所得的地质资料不真实，甚至偏离勘探目标。

井打斜了，也给钻井工程本身增加了困难，甚至造成严重的井下故障。

在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲，易使钻柱和套管磨损，钻柱折断，套管脱落，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等故障，有时甚至被迫填井侧钻。

井斜超标，也会影响固井质量，首先是造成下套管困难，同时套管下入后不易居中，这往往是造成固井窜槽、管外冒油冒气的原因之一。

因此，直井防斜打快问题一直是油公司和钻井工作者十分关心的一个重要技术问题。

防斜技术自上世纪五十年代鲁宾斯基发表论述至今，经过数代人几十年的发展，已经有了长足的进步，早期只有光钻挺、塔式组合；钻柱稳定器产生后又形成了钟摆、满眼等钻具结构，在此基础上，发展了柔性、偏轴等特殊防斜钻具组合。

随着定向技术的发展，以螺杆和随钻为主的导向钻井技术应用于防斜纠斜，在很大程度上避免了填井侧撞；近年来，自动垂直钻井技术得到了较好应用，但由于其技术含量、使用成本高，限制了使用的范围。

易斜地区大多仍然采取常规防斜纠斜技术。

在我国东部多个油田推广应用了自然造斜钻井技术，使易斜地区钻井速度得到了较大提高。

川东北钻遇的中上部地层普遍存在着地层倾角大（30°～60°），局部小褶皱多，自然造斜率较强（自然造斜率大于1°/100m）等特点，井身质量难以控制，尤其是井斜控制难度大。

同时，地层古老、岩石坚硬、研磨性强、岩性多变、地层可钻性低（可钻性级值5～8），机械钻速普遍较低，导致钻井生产效率低下。

川东北防斜打快是井身质量控制的难点，而陆相地层是防斜打快的重点。

如沙溪庙地层倾角大，须家河组研磨性强，又处于大井眼井段，防斜打快矛盾比较突出。

深探井防斜打快技术摘要：随着深井井位的增加，直探井的数量也在增加，对于深井段的防斜，提高机械钻速尤为重要。

下部深井段井斜难以控制，井底位移易超标，吊打影响机械钻速，钻时慢，延误工期。

主要研究内容是：通过合理的优选一些技术参数，及钻头选型，根据现场的施工分析，来选择一种或者几种适应于下部硬地层施工钻井的方法。

中图分类号：p631.8+111.背景介绍随着钻井工艺越来越完善和油气层开发的需要，井深较浅的生产井部署逐渐减少，现在深井井位的部署量逐渐增加（多为深探井、非常规井），裸眼段长的生产井数量也在增加，在油田钻井提速的号召下，对于深井段的防斜，提高机械钻速尤为重要。

2.成果主要内容2.1现状调查及存在的主要的影响因素2.2 成果部分2.2.1 针对影响机械钻速的主要原因，结合钻井现场，分析造成这些原因的几点主要因素。

a、钻头在井内长时间运转，未能搞好短起下。

钻头在井内长时间运转，钻进产生的岩屑，部分吸附在井壁上，造成虚泥饼，钻具在井内运转时，有粘卡危害，同时，钻进过程中，井壁脱落的岩屑会在井底反复研磨，严重影响纯钻进时间。

b、提高钻井液密度的方式不正确。

现今绝大多数队伍，在提高钻井液密度时候，采用的方式是直接向循环罐内加入重晶石粉，石粉水化不完全，糊井壁，密度提高不均匀，钻时很受影响。

c、扶钻人员操作不当。

生产井、探井、直井、定向井，井身轨迹都是重中之重，但是这些都是和现场操作人员是离不开的，操作不按规程或措施很容易造成井身轨迹超标d、钻头的选型不合理。

pdc和牙轮的破岩机理是不同的，要根据具体的岩性来选择合适的钻头，钻时慢的情况下，不要抱长时间的尝试态度，要及时更换钻头。

e、技套磁性摩阻。

该情况主要是针对三开或四开井，井内下入技套后，进行下一步钻进施工时，由于套管内含有磁性，很容易造成转盘扭矩增加，高转速无法使用，严重影响钻时。

2.2.1 主要处理措施a.针对短起下，制定了措施如下：1.钻头在井底连续运转3天或者钻进进尺超过300m（普通生产井），水平井或密度偏高的井，根据井下具体情况，及时做好短起下钻，修复井眼。

稳斜段井斜控制要求
稳斜段井斜控制是指在钻井过程中，为了达到预定的井斜角和方位角，保持井身稳定，防止井斜度过大或过小而影响钻井效率和安全性的要求。

具体的控制要求如下：
1. 稳定斜度控制：根据井斜度的要求，通过合理的钻井参数选择和控制，保持井斜度稳定并接近预定值。

一般要求稳定度控制在正负1度以内。

2. 方位角控制：通过合理的方位角调整和控制，确保井身的方向与目标层位一致。

方位角的控制要求根据具体情况确定，可根据井底地层的目标方向确定。

3. 碰撞井筒预防：在稳斜段控制中，需要避免与其他井筒或井眼相碰撞，遵循严格的预防措施。

通过监控井斜度和方位角、测量井位位置等手段，及时采取调整措施，保证斜井的平稳进展。

4. 温度和压力控制：在井斜段内，由于井下温度和压力会发生变化，需要保持井身环境的稳定。

钻具的设计和使用要满足相应的耐高温和耐高压要求，以确保井斜段的稳定性。

5. 钻井液控制：选择合适的钻井液，保持其性能稳定，并通过控制钻井液的性质和循环条件，减小井斜度和方位角的波动，降低井斜段的问题概率。

需要注意的是，稳斜段井斜控制要求因不同井型、地层等条件而有所差异，具体要求需要根据实际情况进行综合考虑和确定。