定安地区浅层丛式井轨迹控制技术应用研究
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浅层水平井钻井轨迹控制技术
浅层水平井钻井轨迹控制技术是利用自然地质和地层结构,通过一系列钻井技术手段,控制钻井井身方向和位移,以实现井壁开发、矿藏开采和石油勘探的技术。
具体来说,浅
层水平井是指钻井深度低于2000米,钻井井段强度低,复杂岩性和钻井环境等特点的井。
为弥补浅层水平井储层厚度小、勘探难度大等缺点,钻井轨迹控制技术成为浅层水平井勘
探的重要手段。
目前,浅层水平井钻探技术中的钻井轨迹控制主要分为三类:直井探测、外挂工具和
钻井位移。
首先,直井探测是一种基础的钻井探测方式,通过测量钻孔方位角和倾角来确
定钻孔的方向和位置,可以满足浅层水平井的钻井轨迹控制需求。
其次,外挂工具是使用
一些外挂的设备或工具来保证钻井井身的方向和位移。
例如,利用钻井导向器、数码测斜
仪等设备进行定位和测量,以及通过钻井工具索引、引导器等设备来实现钻井方向调整。
最后,钻井位移技术是一种通过控制钻头轨迹变化来实现钻井方向调整的技术。
通常采用
偏向性钻头和钻头导向器等工具来实现井底力矩调整,通过改变钻井位移来改变钻井井身
方向,实现钻井轨迹控制。
此外,在钻井过程中还可以应用岩心资料、地球物理勘探资料
等来进行钻井轨迹控制。
总的来说,浅层水平井钻井轨迹控制技术是钻井过程中不可或缺的环节,通过控制钻
井方向和位移来实现矿藏勘探和开采,对于提高勘探开发效率和降低成本具有重要意义。
在技术创新和不断推进的背景下,相关行业要不断探索和应用新的轨迹控制技术,以适应
不同的钻井环境和钻井需求,实现更高效、更精准的钻井工作。
具有相同地质意义。
而且现场对这四种模型形态有进行了精细化剖析,找出每种模型与岩性组合的对应关系,如陡升型对应的岩性组合为泥岩+细砂岩组合、台阶型对应岩性组合为泥岩+粉砂岩+细砂岩组合、缓升型对应的岩性组合为泥岩+泥质粉砂岩+粉砂岩+细砂岩组合及夹层对应的岩性组合为泥岩+粉砂岩(夹层)+泥岩+细砂岩组合。
图1 水平井着陆目的层精细划分及认识模型图(2)在渤海首次提出建立现场快速精细对比方法及预测技术。
以现场岩性识别为手段及优势,快速建立目的层岩性组合,然后与邻井目的层岩性组合及模型形态进行精细对比(图2),提高储层预测精度,该方法与传统标志层对比相比,距目的层更接近,预测控制精度高。
同时丰富了现场地层对比手段及方法。
图2 现场快速精细对比及预测1 水平井着陆过程中存在的问题渤海地区断层发育,深切生油岩的大断层是油气运移至中浅层通道,在形成圈闭时,断层与储层的耦合关系决定着油气聚集成藏,故油藏油气水系统复杂。
目的层中浅层明化镇组沉积相上属于极浅水三角洲沉积,储盖组合条件好,泥岩较发育,砂体厚度一般为5~15m,呈“泥包砂”特征。
基于储层特点,海上高效开发此类油气藏,必须以水平井为主,相比于定向井,水平井能有效扩大泄油面积,降低生产压差,提高单井产量和最终采收率,真正做到少井高产。
(1)水平井着陆目的层预测精度有限。
首先,中浅层明化镇组储层特征上看,受河控作用影响强,分流河道分叉,改道频繁,横向和垂向上变化快,储层夹层泥岩发育,储层厚度薄等特点,这使得传统标志对比与预测效果差。
其次,基于该类油藏成藏规律,断层发育,使得原有断续分布储层变得更加复杂,对比预测及地震跟踪难度大。
最后,目前该类油气藏储层地质信息预测,主要技术手段为地震反演解释,但受其自身技术局限,分辨率达不到精细油藏描述对单砂体的要求,故预测精度有限,对现场控制水平井成功着陆带来极大困难和隐患。
(2)着陆时带随钻测井曲线在井底处存在盲区。
受随钻测井仪器工艺决定,井底大约15m井段存在盲区,无法依据测井对其含油性及物性进行判别,故对于薄层油层水平井着陆影响较大。
丛式三维水平井轨迹优化控制技术浅析X翟文涛,赵林军,彭学光,李 业(胜利油田钻井技术公司定向井公司,山东东营 257064) 摘 要:通过分析丛式三维水平井的特点,得出了丛式三维水平井轨迹控制的难点,并针对这些轨迹控制的难点提出了相应的技术措施。
特别对丛式三维水平井的防碰问题,扭方位井段轨迹控制等问题进行了分析。
同时通过实例分析,总结给出了丛式水平井轨迹优化控制的要点,得出了丛式三维水平井轨迹控制的有关结论,提出了相关的建议。
关键词:丛式井;三维水平井;轨迹控制 中图分类号:T E243+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0118—03 随着胜利油田开发的深入,目前在胜利油田布置的水平井受到井位的限制,多设计为丛式三维水平井井组,三维水平井井组的水平井轨道设计通常在井斜角较大之后扭几十度方位,同时受到靶前位移的限制,水平井的造斜率已经较高,这使得后期的狗腿度偏大,给水平井轨迹的控制带来了很大困难,并导致井下安全的风险。
同时由于井组井间距较小,或设计及施工顺序的问题造成防碰形势严峻。
本文通过对丛式三维水平井井组施工的分析,给出了该类型水平井井组轨迹优化控制的技术措施,对该类型水平井井组的优质施工具有重要指导意义。
1 丛式三维水平井井组的设计特点丛式三维水平井井组是指井组井口大于等于两口,且至少有一口井身轨迹为三维设计的水平井的丛式井。
表1为一丛式三维水平井井组中其中一口井的轨道设计数据:表1三维水平井设计数据井深m 井斜°方位°垂深m 水平位移m 南北m 东西m 狗腿度°/100m 工具面°靶点0.000.000.000.000.000.000.000.000.00621.850.00315.00621.850.000.000.000.000.00706.4617.75315.00705.1112.999.19-9.1920.970.001023.0984.1621.37893.63230.56224.11-54.1735.1353.181053.1490.4621.37895.00255.75252.07-43.2220.970.00A 1300.1390.4621.37893.00484.33482.0746.780.000.00B该井组各井有关数据如表2所示:由表1,表2可以看出丛式三维水平井设计时狗腿度较大,表所列狗腿度最大达到了35°,从表2可以看出三维水平井的方位角的变化较大。
井眼轨迹控制技术 (1)三、海洋定向井直井防斜技术 (12)四、海洋定向井预斜技术 (14)上图为某平台表层预斜轨迹与内排井直井段轨迹对比图 (15)五、造斜段、稳斜段、降斜段轨迹控制 (15)井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制指:按照设计要求(地质设计、钻井工程设计、定向井设计等),利用定向井工艺、技术,完成定向井、水平井、水平分枝井等轨迹控制的过程。
井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程,可分为直井段、预斜段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术。
目前海洋定向井轨迹控制使用的是导向钻具,而在陆地油田有的还是用常规钻具组合(增斜、降斜、稳斜、降斜)实现井眼轨迹的控制。
定向井井眼轨迹控制考虑的因素及工作内容包括:1.造斜点的选择(1).选择地层均一,可钻性好的地层(2).KOP在前一层套管鞋以下50米,套以免损坏套管鞋(3).初始造斜的准确性非常重要(4).大于25度的定向井方位易控制2.造斜率选择(1).大斜度大位移定向井:2~3度/30米(2).一般丛式井3 ~5度/30米(3).造斜率要均匀3.降斜率(1).对于“S”井眼,通常降斜率1~2度/30米(2).如降斜后仍然要钻长的井段,降斜率还要小,以免键槽卡钻4.预测井眼轨迹要考虑的方面(1).底部钻具组合的受力分析(2).地层的因素:岩性、均匀性、走向、倾向、倾角(3).钻头结构、形状(4).侧向切削模型和轴向切削模型,确定侧向力5.钻具组合影响轨迹:底部钻具组合表现不同的效果,是由于不同的钻具有各自的力学特性,产生钻头侧向力的方向和大小不同。
(1).1#STB和2#STB的距离(2).(刚度)钻铤内外径、材料(3).扶正器尺寸(4).钻头类型和冠部形状6.井眼方向控制内容:(1).井斜角的控制:增斜、降斜、稳斜;(2).井斜方位角控制:增方位、降方位、稳方位;7.定向井轨迹控制的主要做法1)第一阶段:打好垂直井段(1).垂直井段打不好,将给造斜带来很大的困难。
延长丛式定向井轨迹控制与钻井液技术【摘要】延长气田丛式定向井水平位移1000米以上,斜深3000-3100米,轨迹控制段2000-2600米。
丛式定向井轨迹控制井段位于易漏失、井壁不稳定和含砾硬地层,控制难度增大,钻头优选、液柱压力控制和钻井液优良性能是轨迹控制的必要条件。
通过八口井的钻井实践,解决了丛式定向井轨迹控制难度大、井眼清砂润滑等技术难点,形成轨迹控制技术和钻井液技术。
【关键词】轨迹控制钻井液工艺要点丛式井气井延长延长气田是一个具备年产30亿立方米天然气生产规模的大型气田,属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部地质构造,地层层序依次为第四系,三迭系的延长组、纸坊组、和尚沟组、刘家沟组,二迭系的石千峰组、石盒子组、山西组、太原组,石炭系的本溪组,奥陶系的马家沟组。
自2010年开始,延长气田部署丛式定向井,水平位移1000米以上,斜深3000-3100米,轨迹控制段2000-2600米。
地层可钻性差、漏失严重、地层研磨性强、坍塌掉块和轨迹控制难度大等是丛式定向井钻井技术“瓶颈”难题,中原钻井二公司通过八口丛式定向井的实践,解决了丛式定向井轨迹控制难度大、井眼清砂润滑等技术难点,形成轨迹控制技术和钻井液技术。
1 丛式定向井钻井技术难点分析轨迹控制井段2000-2600米的主要钻遇石千峰组、石盒子组、山西组地层,石千峰、石盒子“双石层”地层胶接致密,含砂砾岩以及粗粒石英砂岩,夹层多,地层研磨性强,钻头选型困难,石盒子组裂缝性砂岩漏失,钻开即可发生严重漏失,延246井该层漏失200m3,轨迹控制难度大,是全井最难钻的井段。
2 轨迹控制技术2.1 钻具组合增斜钻具组合:φ215.9mmbit+1°φ172m m单弯螺杆+mwd短节+φ159mmndc×1+φ159mmdc×8+φ127mmhwdp×15 +φ127mmdp。
稳斜钻具组合一:φ215.9mmbit+1°φ172m m单弯螺杆+φ158m m d c×1.5-2m+φ210m m螺稳+mwd短节+φ159mmndc×1+φ159mmdc ×5+φ127mmhwdp×18+φ127mmdp。
浅层水平井钻井轨迹控制技术
浅层水平井钻井轨迹控制技术是指在地下浅层地层进行水平井钻井时,通过一系列技术手段实现钻井过程的有效控制,以达到所需的钻井轨迹。
浅层水平井钻井是一种利用钻机在地下水平钻探的技术,主要用于石油勘探、地热能开发和地下水资源开采等领域。
在浅层地层中进行水平井钻井时,由于地质条件的复杂性和沉积层的变化,钻井轨迹的控制变得尤为重要。
浅层水平井钻井轨迹控制技术的研究和应用对于提高钻井效率和资源开发利用率具有重要意义。
1. 钻具设计和优化:通过合理设计和选择钻具,包括钻头、钻杆和钻具连接等,能够提高钻井效率和钻井轨迹的控制能力。
2. 定向井工具的使用:利用定向井工具,如导向钻头、测斜仪和测深仪等,可以实时监测钻井轨迹和地层情况,从而及时调整钻井方案,提高钻井成功率。
3. 轨迹优化算法的研究:通过数学模型和计算算法,对井身轨迹进行优化,以实现更加精准的钻井控制。
常用的优化算法包括最小二乘法、模拟退火算法和遗传算法等。
4. 钻井液性能的优化:通过调整钻井液的密度、黏度和悬浮剂等性能,可以控制钻井过程中井身的稳定性,减少井壁塌陷和井眼垮塌的风险。
5. 钻井参数的实时调整:通过实时监测井底工况和地层情况,及时调整钻井参数,如钻进速度、钻压和回压等,以保持钻井轨迹的稳定性和合理性。
第六章丛式井技术6.1 丛式井的定义所谓丛式井指一组定向井(水平井),它们的井口是集中在一个有限范围内,如海上钻井平台、沙漠中钻井平台、沙漠中钻井平台、人工岛等。
6.2 丛式井的应用丛式井的广泛应用是由于它与钻单个定向井相比较,大大减少钻井成本,并能满足油田的整体开发要求。
丛式井广泛应用于海上油田开发、沙漠中油田开发等。
6.3 丛式井的设计原则丛式井设计的根本原则是:保证在钻井作业过程中,整个井组的井与井之间不发生碰撞,在保证开发要求的前提下,选用井向身最短、井斜角适当的最简单剖面,并且合理地安排钻井作业顺序,尽量避免邻井套管对磁性测量仪器产生干扰。
通过合理地选择井身剖面、井身结构、造斜点、造斜率、井口分配和钻井顺序建议以完成丛式井的设计。
6.3.1 井身剖面在满足油田开发要求的前提下,尽量选择最简单剖面,如典型的“直—增—稳”三段制,这样将减少钻井工序,降低摩阻,减少钻井时复杂情况和事故发生的可能性。
如SZ36-1A、SZ36-1B平台全采用三段制剖面。
6.3.2 井身结构根据地质要求和钻井目的,决定选用何种井身结构。
6.3.3 造斜点造斜点的选择应在稳定、均质、可钻性较高的地层。
造斜点深度的选择应考虑如下几点:①相邻井的造斜点上下错开50米。
②中间井口用于位移小的井,造斜点较深。
外围井口用于位移较大的井,造斜点则浅。
③如果设计的最大井斜角超过采油工艺或常规测井的限制或要求,应将造斜点提高或增加设计造斜率。
6.3.4 造斜率常规定向井,设计2.5°~4°/30m的造斜率是可行的。
6.3.5 最大井斜角在保证油田开发要求的前提下,尽量不使井斜角太大,以避免钻井作业时,扭矩和摩阻太大,并保证其它钻井作业的顺利进行,如电测、下套管作业等。
根据渤海丛式井作业经验,常规测井工具通过井段的最大井斜为62°。
如果初始设计出最大井斜角达60°,应适当调整斜点和造斜率,使最大井斜不超过60°。
浅层水平井钻井轨迹控制技术摘要:针对浅层水平井在钻井过程中的轨迹控制问题,结合目前我国浅层水平井的应用现状,首先对轨迹控制过程中的难点问题进行系统分析,然后从多个角度分别提出多项有效措施,为浅层水平井在钻井过程中轨迹控制技术的发展奠定基础。
研究表明:由于水平井的直井段长度相对较短,且浅层地层较为松软,所以在轨迹控制过程中会出现各种问题,因此,石油单位应从钻具优化组合、造斜率合理选择、提高着陆控制技术以及加强轨迹监控预测四方面入手,分别采取多项措施,提高浅层水平井钻井过程中的轨迹控制水平。
关键词:浅层水平井;轨迹控制;难点;措施;工艺1 浅层水平井钻井轨迹控制难点对于浅层水平井而言,在进行钻井作业的过程中轨迹控制困难的原因主要有七方面:①对于水平井而言,其直井段的长度相对较短,在进行造斜作业的过程中,地层较为松软,因此油气井的实际造斜率难以得到有效的控制,这就要求提高井身的剖面调整性,从而使得造斜率的误差可以得到一定程度的调整,因此,使得鉆井作业过程中的轨迹控制难度加大;②在造斜点位置处,浅层水平井钻井所使用的钻柱质量相对较轻,在钻井过程中会产生较大的水平位移,而实际中要求钻井轨迹必须保持平滑,不得出现波动,这使得轨迹控制十分困难;③在进行钻井作业的过程中,测量点的位置与井底的位置相对较远,约为15m左右,这使得在进行钻井作业时如何判断着陆点的位置成为了一项重大问题;④地层中油气资源储层的分布十分不规律,且存在储层不稳定的情况,钻井作业设计的目的层与实际进行钻井过程中遇到的地层情况存在差异,这也使得浅层水平井的轨迹控制十分困难;⑤对于水平井段而言,在进行钻井作业的过程中,钻具将直接与井壁相接触,两者之间的接触面积相对较大,钻井过程中的摩阻将会大大提高,钻具的扭矩也会得到一定程度的提高,从而使得钻井难度增大,轨迹控制难度也将提高;⑥对于浅层水平井而言,在进行钻井作业的过程中对钻井液的要求相对较高,不但要求其自身具有一定的携砂能力,还要求具有一定的润滑性,从而使得在钻井作业的过程中安全可以得到有效的保障,间接使得轨迹控制难度提高;⑦在水平段位置处,位垂比相对较大,当水平段的长度延伸的过程中,起钻的摩阻也会随着增加,尤其是对于泥岩段而言,间接使得轨迹控制难度加大。
定向井钻井轨迹设计与控制技术研究摘要:在定向井钻井过程中,井眼轨迹的设计和控制至关重要,它可以决定定向井施工的成败。
因此,有必要进一步探索定向井井眼轨迹的设计和控制技术,以实现安全、优质、高效的定向井施工。
定向井轨迹的选择对钻井施工的安全、高效、低成本起着重要作用。
关键词:定向井;钻井轨迹;设计;轨迹控制前言近年来,随着钻井工程技术和钻井设备的不断改进,钻井技术得到了快速发展。
定向钻井作为一种非常重要和实用的钻井方法,受到了人们的极大关注。
井眼轨迹设计技术是一整套钻井技术中的第一个关键环节。
定向井是指根据预先设计的井斜方向和井筒轴线形状钻探的井。
换句话说,任何设计目标偏离井口所在垂直线的井都属于定向井。
定向井是相对于垂直井而言的,根据设计的井筒轴线分为二维定向井和三维定向井。
由于油气资源短缺以及当前油气生产中遇到的问题,为定向井轨迹设计提供了广阔的发展前景和空间。
定向井轨迹的设计方法和实际钻井偏移测量理论将是研究的重要趋势。
现在,进入计算机快速发展时期,将现有和更成熟的工程模型计算机化,以提高现场施工人员的工作效率;另一方面,准确及时地将现场数据输入计算机,为未来的数据统计和科研分析提供第一手现场真实数据。
因此,利用定向井轨迹设计的软件实现和强大的计算机编程功能,实现了定向井轨迹优化设计软件的研究。
通过不断的实验和改进,设计的轨迹不仅满足了施工现场条件的限制,而且是满足各种设计条件的理想轨迹。
1.定向井轨迹概念井眼轨迹可分为两类:设计轨迹和实际钻井轨迹。
其中,设计轨迹可分为钻孔前设计的轨迹和钻孔过程中钻孔时修改或调整的轨迹。
设计轨迹通常由一些分段的特殊曲线组成,具有很强的规律性。
设计轨迹和实际钻井轨迹都是连续光滑的空间曲线,只有一条线,在三维空间中随机变化,没有任何规则可循。
为了表达这样的曲线,可以使用图形来显示井轨迹的形状,或者使用几何参数来描述井轨迹的形式。
这两种方法相互补充,并且通常以一种既考虑到图形方法的视觉和直观特性,又考虑到精确和灵活的分析参数的优势的方式应用。
定向井、丛式井、水平井设计与计算分析第一节定向井、水平井二维轨道设计一口定向井的实施,首先要有一个轨道设计,才能以此设计为依据进行具体的定向井钻井施工。
对于不同的勘探、开发目的和不同的设计限制条件,定向井的设计方法有多种多样。
而每种设计方法,都有一定的设计原则。
定向井设计是一个非常重要的环节。
“好的设计是成功的一半”。
因此,合理地设计好井身轨道,是定向井成功的保证。
一、设计原则:一口定向井的总设计原则,应该是能保证实现钻井目的,满足采油工艺及修井作业的要求,有利于安全、优质、快速钻井。
在对各个设计参数的选择上,在自身合理的前提下,还要考虑相互的制约。
要综合地进行考虑。
(一)选择合适的井眼形状复杂的井眼形状,势必带来施工难度的增加,因此井眼形状的选择,力求越简单越好。
从钻具受力的角度来看:目前普遍认为,降斜井段会增加井眼的摩阻,引起更多的复杂情况。
如图所示(2-1-1),增斜井段的钻具轴向拉力的径向的分力,与重力在轴向的分力方向相反,有助于减小钻具与井壁的摩擦阻力。
而降斜井段的钻具轴向分力,与重力在轴向的分力方向相同,会增加钻具与井壁的摩擦阻力。
因此,应尽可能不采用降斜井段的轨道设计。
图2-1-1(二)选择合适的井眼曲率井眼曲率的选择,要考虑工具造斜能力的限制和钻具刚性的限制,结合地层的影响,留出充分的余地,保证设计轨道能够实现。
在能满足设计和施工要求的前提下,应尽可能选择比较低的造斜率。
这样,钻具、仪器和套管都容易通过。
当然,此处所说的选择低造斜率,没有与增斜井段的长度联系在一起进行考虑。
另外,造斜率过低,会增加造斜段的工作量。
因此,要综合考虑。
常用的造斜率范围是4°-10°/100米(三)选择合适的造斜井段长度造斜井段长度的选择,影响着整个工程的工期进度,也影响着动力钻具的有效使用。
若造斜井段过长,一方面由于动力钻具的机械钻速偏低,使施工周期加长,另一方面由于长井段使用动力钻具,必然造成钻井成本的上升。
浅层水平井钻井轨迹控制技术浅层水平井钻井轨迹控制技术是指通过对井眼轨迹进行控制,实现在浅层地层中精确开展水平井钻井工作的一种技术手段。
随着浅层地层资源的逐渐开发,浅层水平井钻井轨迹控制技术逐渐成为油田开发中的重要技术之一。
本文将从浅层水平井钻井轨迹控制的基本原理、技术方法和应用前景等方面展开阐述。
一、浅层水平井钻井轨迹控制的基本原理浅层水平井钻井轨迹控制的基本原理是通过综合运用地质、测井、钻井等多学科知识,采用合适的控制方法和技术手段,确保井眼在地层中按照设计要求进行钻井,以保证最终井眼的水平段具有一定的水平度和走向控制,并能够满足地层流体的有效开采。
在实际操作中,主要依靠测井技术、导向钻井技术和钻井工程技术等手段对井眼轨迹进行控制,使得井眼能够沿着预定的路径稳定地开展水平和垂直的钻井作业,从而达到预期的开发效果。
二、浅层水平井钻井轨迹控制的技术方法1. 钻井测井技术:通过进行井下测井和井下地质解释,对地层进行详细的分析和判断,提供钻井地质信息,为精确控制井眼轨迹提供基础数据。
2. 导向钻井技术:利用导向钻井工具,如MWD(Measurement While Drilling)技术、LWD(Logging While Drilling)技术等,实时测量井下钻井参数,掌握井眼方位和倾角等数据,并能够根据实时信息对井眼进行及时的调整,以确保井眼在目标地层中按照设计要求进行轨迹控制。
3. 钻井工程技术:采用钻头选型、钻井液设计、钻井工艺等手段,结合地层情况和钻井地质要求,对钻井参数进行调整和优化,保证井眼在地层中的钻进方向和轨迹控制,以达到钻井的预期要求。
三、浅层水平井钻井轨迹控制技术的应用前景浅层水平井钻井轨迹控制技术在浅层地层开发中具有重要的应用前景,主要体现在以下几个方面:1. 提高油气开采效率:通过精确控制井眼轨迹,可以实现对浅层地层中油气资源的有效开采,提高开采效率和采收率。
2. 降低钻井成本:通过精确控制井眼轨迹,可以减少钻井过程中的钻井次数和井眼修复次数,降低钻井成本,提高经济效益。
浅层水平井钻井轨迹控制技术随着石油资源的逐渐枯竭,开采技术不断向更深更复杂的地层发展,传统的垂直井钻井已经无法满足对石油和天然气的需求。
水平井钻井技术逐渐成为了石油工业的一个重要分支。
浅层水平井在提高采油率,延长油田寿命,降低钻井和生产成本等方面具有重要意义。
浅层水平井钻井轨迹控制技术作为浅层水平井钻井中的重要环节,对于提高钻井效率和保障钻井安全具有重要的意义。
浅层水平井一般指储层埋藏深度小于2000米的水平井,因地质条件相对简单、适合水平井开采,具有大规模开发、绿色环保等特点,因此得到了广泛关注。
在浅层水平井的钻井过程中,钻井轨迹控制技术的质量将直接影响到钻井井眼的完整性和天然气产量等方面。
浅层水平井钻井轨迹控制技术的研究和应用对于提高油气井开采效率、降低生产成本、保障井眼完整性等方面具有重要意义。
在传统的垂直井钻井中,井眼质量一般由下列因素决定:钻头功率、钻井液密度和粘度、钻头类型和污染率等。
而在水平井钻井中,钻井井眼的质量除了受到上述因素的影响外,还会受到地层性质及钻井液压力和流量等多方面的影响。
浅层水平井钻井中,钻井井眼的质量和钻井效率受到很多因素的影响,因而对钻井设备和技术提出了更高的要求。
浅层水平井钻井轨迹控制技术具有以下几个特点:1. 高精度需求:在浅层水平井的钻井过程中,由于井深较浅、地层条件相对简单,往往需要达到更高的井眼质量和钻井轨迹的精度。
需要铺设更为严格的管控标准和程序,对钻井设备和工艺要求更高。
2. 多层次的控制需求:由于地层条件的不均匀性,浅层水平井钻井需要在更多的地质参数下进行较为复杂的控制,钻井工程师需要结合多种工艺来满足不同的控制需求。
井壁稳定性、动力传递、井眼密实度等因素的多层次交互需要钻井工程师综合考虑。
3. 钻井现场环境复杂:浅层水平井钻井现场常常面临地形、地质、气候等多种挑战。
这些挑战会增加钻井设备与管控系统的不稳定性,因而需要有更为稳定和可靠的硬件设备和软件系统。
浅层水平井钻井轨迹控制技术1. 引言1.1 研究背景浅层水平井钻井轨迹控制技术是近年来油田开发领域的热点之一。
随着油气资源的逐渐枯竭和需求的不断增长,开发浅层水平井成为提高产量、延长井的有效生产周期的必然选择。
浅层水平井的钻井轨迹控制技术相比传统钻井更为复杂,需要更高水平的技术支持。
在过去的研究中,人们发现传统垂直井钻井难以满足对水平井钻井轨迹的精确要求,因此亟需钻井轨迹控制技术的转变和创新。
浅层水平井钻井轨迹控制技术的研究背景正是在这样的背景下应运而生的。
钻井轨迹的控制技术直接影响到井的钻进效率、井壁稳定性以及后续油气开采的效果。
深入研究浅层水平井钻井轨迹控制技术具有重要的理论和实际意义。
通过对其研究,不仅可以提高油田开发的效率和产量,同时也有助于研究人员对海底水平井的钻进和控制技术进行有效借鉴。
【字数:200】1.2 研究意义浅层水平井钻井轨迹控制技术的研究意义主要体现在以下几个方面:1. 提高钻井效率:随着油气资源的日益枯竭,开发浅层水平井已成为一种重要的勘探与开采手段。
而浅层水平井的钻井轨迹控制技术的研究,可以有效提高钻井效率,缩短钻井周期,降低开采成本。
2. 提高井下作业精度:浅层水平井钻井轨迹控制技术的提升,可以使得井眼测量、导向井眼方向以及油管输送等井下作业更加精准,确保油气的高效开采。
3. 保障井下安全:钻井轨迹控制技术的不断完善可以提高作业过程中的安全性,减少事故发生的风险,保障人员和设备的安全。
4. 推动技术创新与产业发展:通过对浅层水平井钻井轨迹控制技术的研究与应用,将推动相关领域的技术创新,促进产业发展,为我国能源安全和经济发展做出积极贡献。
1.3 研究目的研究目的可以概括为以下几个方面:一是深入探究浅层水平井钻井轨迹控制技术的发展现状,了解其在实际应用中的问题和挑战;二是分析当前钻井轨迹控制方法的优劣之处,探讨如何改进和完善现有技术;三是研究钻井轨迹控制技术装备的先进性和适用性,为技术设备更新换代提供参考依据;四是解决浅层水平井钻井轨迹控制中的关键技术难点,提升钻井效率和安全性;五是总结典型应用案例,归纳成功经验和教训,为今后的工程实践提供借鉴和参考。
定安地区浅层丛式井轨迹控制技术应用研究摘要:浅层丛式井组为定安地区主要开发方式,而轨迹控制技术则是钻井施工中的关键技术。
2009年,为进一步提高钻井速度和效益,深入开展了轨迹变化规律研究,结合区块地层特点,在双稳定器钻具结构的应用上,对稳定器类型、外径的选取和搭配上进行了分析研究和现场试验;在理论研究结合现场应用的基础上,对稳定器外径、间距对于轨迹的影响有了新的认识。
探索并得到了定安区块下部井眼轨迹调整中双稳定器钻具结构对轨迹影响的变化规律。
该技术的应用改变了以往单纯依靠单稳定器,在井斜和方位的控制上无规律可循的现状,机械钻速也得到稳步提高,提高了定安区块的整体钻井速度。
在技术公司的指导下,目前各井队已经普遍采用双稳定器钻具结构,取得了良好的效益。
1 定安油田钻井概况区块概况定安区块位于陕西省榆林地区境内,地处黄土高原腹地,地表长期遭受流水的侵蚀切割,形成西高东低,沟壑纵横、梁峁交错的地貌特征;地面海拔1050~1500m,相对高差450m,冬春季干旱且有寒流风沙侵袭;区内交通条件差,仅有沙土简易公路与交通干线相连。
定安区块开发中要求尽快上产,钻井工程施工中由于道路、井场建设、征地等方面存在诸多困难,多以丛式井为主。
并且在该区块的开发上采取了先期注水措施,目标层地层压力已经大于原始地层压力,也给钻井工作带来一定的困难。
在产能建设上,浅层丛式井钻井技术成为制约区块开发的关键技术之一。
地层特性定安地区油藏埋藏浅,属于典型的低压、低渗油田,钻井过程中容易出现井漏、井塌事故,低压储层的油层保护是完井过程中需要特别重视的环节之一。
还有就是为保障浅层丛式井顺利中靶,轨迹控制调节余地小,需要精确控制。
井漏问题:洛河组存在水平裂缝和垂直裂缝,裂缝发育,地层孔隙压力低,钻进中易发生井漏。
井塌问题:直罗富县组泥岩易吸水膨胀-垮塌,从而造成井壁不稳定。
井涌、井喷问题:先注后采工艺导致目的层原始压力体系完全改变;部分井区裂缝和圈闭的存在形成异常高压,难以确定合理的钻井液密度,同时油气比较高。
在保护油气层钻井条件下,给井控工作增加了难度。
井斜问题:黄土层与石板层交界面、洛河组下部易斜。
方位漂移问题:延长组增斜率低且方位漂移大、规律难以掌握,定向一次成功率低。
井身剖面设计井身剖面设计中需要考虑到地层因素、工艺技术因素和成本因素,在定安区块钻井中主要是立足现有成熟常规工艺技术,结合地层特性和轨迹控制特点确定合理的井身剖面。
根据定安区块地层的特性和定向井位移的大小,对浅层丛式井进行剖面设计中需要考虑多方面的因素,以确保钻井施工顺利快捷。
在实际施工设计上,进行了考虑轨迹控制问题基础上针对水平位移的设计。
1.3.1小位移(A≤200m,A为井底水平位移)对于设计位移小于200m的井,采用降低造斜点,提高造斜率和初始井斜角,减少增斜段和稳斜段长度,使得直井段长度较大,利于提高钻井速度;在造斜段完成以后,采用双稳定器或多稳定器完钻。
1.3.2中位移(450m≥A≥200m)造斜点上移至洛河组(900~1200m),按照位移大小适当调整造斜点,在造斜段和增斜段用Φ222mm钻头复合钻进,将复合钻进井段控制在400~500m,控制最大井斜25度左右,采用双稳定器或多稳定器完成下部稳斜段。
1.3.3较大位移(A≥450m)设计造斜点在上部环河、华池地层。
二开用Φ222mm钻头复合钻进,至造斜点按设计方位造出3~5°左右井斜,采用相对高的钻压。
这种做法的主要目的是在上部造斜段较短距离内增大井斜、快速钻进,并获得较大的水平位移,通过上部井段将需要水平位移缩短100m左右,然后通过二次滑动完成井斜、方位调整。
该钻井过程充分考虑到了洛河地层方位稳定性差的特点,其具有强降方位的地层特性,一般需要超前角取10~20°。
快速增斜有利于方位稳定是该方案的重点所在。
这一方案的实质在于,通过二开后的小幅度调整,利用800~1300m的小井斜段增加正向位移,减少后期钻进中水平位移,后续井段位移较小则有利于施工,进而降低施工难度,提高钻井速度。
这一方案稳斜段设计井斜角18~20°。
后续井段采用双稳定器或多稳定器完成。
1.3.4造斜率、增斜率、造斜完最大井斜、稳斜段长度的确定造斜率、增斜率、造斜完最大井斜、稳斜段长度的确定,从前两年的施工经验来看,采取通过提高造斜率、增斜率,使造完斜井斜角达到15°~20°左右,这种方法对于位移超过300m的井比较适合,采用复合钻进使井斜角达到对准靶心井斜角、方位偏小或对准靶心方位的方法,然后用常规双扶正器钻具结构进行稳斜钻进,在实际使用过程中取得了比较理想的效果。
剖面设计时,充分考虑直井段井斜产生位移的影响,适当下移或上提造斜点,使设计更合理地切合实际施工,提高剖面符合率。
同时在施工中根据现场实际情况随时进行调整。
如针对直罗组蹩跳严重的区块(桐川)上提造斜点,降低转盘增斜率,在直罗组下Φ222mm钻头带双扶钻具增斜,解决了直罗组使用双扶蹩跳严重的问题,后续完成的26口井平均机械钻速18.18m/h, 钻井周期,与剖面改进前完成的两口井相比,机械钻速提高 5.64m/h, 钻井周期降低;二是大位移井将造斜点提高到洛河组上部,洛河组变为斜井段后,不必再为防斜打直而降低钻压吊打,也降低了直井段防碰绕障的难度和次数,洛河段因此而提高了钻压,解放了钻速。
2 浅层丛式井钻井技术直井段钻进与防碰工作定安地区浅层丛式井钻井施工中,地面井间距约为3~5m,造斜点选择余地小,丛式井直井段防碰历来就是定安区块钻井施工中重点和难点之一,在以往的钻井过程中,碰套管的事故时有发生。
2.1.1导致丛式井防碰工作比较严峻的主要原因1、定安区块井深大都在2200m左右,由于地质原因,表层也较深,造斜点低,防碰井段较长;2、定安区块在黄土层、洛河层井斜不易控制,方位飘移不规律,造成丛式井施工中直井段绕障频繁;3、采二项目组在丛式井组井序排列中不能完全依照钻井接井顺序下发坐标,先注后采,不能按照有利防碰的钻井施工顺序开钻,给防碰工作带来困难;图1和图2分别是40622西26-37井组施工中的实际钻井顺序和技术公司提供的钻井顺序。
图140622钻井队西26-37井组实际施工顺序图240622钻井队西26-37井组技术公司提供钻井顺序4、个别钻井队防碰意识淡薄,不按技术要求测斜、预算、绘制防碰图;且对防碰误差认识不足,存在侥幸心理等;5、个别钻井队施工的井组的大门方向没有考虑井组排序,造成绕障。
图3就是40622施工的董64-63井组的大门方向图340622施工的董64-63井组的大门方向2.1.2相应防碰措施为解决防碰问题,从钻井施工的角度,在总结现场工程实践经验的基础上,从岗位职责到具体的技术环节,定安地区浅层丛式井钻井施工中制定了丛式井防碰要求:⑴提高全员防碰意识,确立防碰岗位责任制井队长是防碰第一责任人;工程技术员是防碰第一技术责任人;司钻是班组防碰第一责任人;①工程技术员依据单井防碰需要制定相应的单井防碰技术措施,并监督技术措施的落实与执行;依据测斜间距要求及时测斜、计算并制作防碰图,提出防碰预告,制定相应技术措施。
如钻具结构、钻井参数优选或停钻采取下螺杆调整轨迹趋势等;②驻井值班干部负责防碰技术措施的落实和人员分工,对措施的执行情况、岗位执行情况进行监督与检查,及时督促整改;复杂情况下协同技术人员制定技术措施并现场监督;③司钻为本班组防碰第一负责人,负责本班组的防碰岗位分工、技术措施的落实;对井下情况要及时进行判断,发现异常及时汇报;④副司钻负责泥浆返出量的观察,负责其它岗位防碰工作的检查与督促;⑤井架工负责老井井口的观察;⑥场地工负责震动筛的观察和定时捞取砂样;⑦内外钳工协助司钻观察好指重表、转盘等的反应。
⑵要求钻井队严格依据规定测斜,及时绘制防碰图,及时监控和预测轨迹趋势。
⑶表层施工测斜要求:①开钻前要对井口进行校正,确保天车、转盘、井口三点一线;开钻前三个单根要轻压吊打,保证开直井眼;②表层第一个测点测深必须小于30m;③在黄土层和石板层交界面处上下各二个单根要轻压吊打以控制井斜。
⑷直井段施工要求:①通过力学特性分析和长期工程实践,钻具结构可以选用两种结构:A:7″×2根+ 61/2″NDC+其它B:61/2″NDC + DC×2根+ Φ214mm扶正器+其它。
钻具结构A具有良好的防斜效果,但测深与井深的间距较大,用于单井定向井、丛式井组第一口井、不需要防碰的情况下使用;而钻具结构B,由于测深与井深的间距较小,适用于需要防碰的定向井使用。
②同一井组直井段要求使用同一种钻具结构,相同参数,采用与邻井相同或相似井深测斜;③二开要吊打2~3个单根,开直井眼,扶正器进入新井眼后方可加压钻进;④直井段每钻进3个单根测斜一次,有防碰需要时应加密测点;⑤对于轨迹趋向于前大门方向的直井段施工,应最大限度的做好井斜控制,为以后施工预留余地;⑥丛式井组防碰直井段最近安全距离为4m,斜井段为8m,若两井距离接近安全距离时立即停钻,分析原因并制定相应的技术措施后下螺杆提前定向或调整轨迹趋势,施工过程中注意钻时、泵压、指重表、转盘、刹把、震动筛及井口泥浆返出量的变化情况,派专人观察有无铁屑返出及老井井口的反应。
⑸预算是防碰工作的重要环节,技术人员必须按照当前井斜方位预算100~200m的后续井段井眼轨迹趋势,对预算结果及时做出判断,必要时提前进行绕障施工。
造斜点井深确定造斜点的选择是决定剖面类型的核心,造斜点高低各有利弊,不能一概而论。
⑴对于设计位移小于300m的定向井,造斜点太高必然使稳斜段加长,井斜变小,大段的斜井段在井斜小于20°时用常规钻具进行轨迹控制,方位漂移量大,只有使用单弯螺杆进行复合钻进并及时调整才能达到目的,螺杆消耗大,钻井成本增加。
同时在现场实践也能说明这一问题。
同时象华北、大庆等外部施工队伍也采取同样的剖面设计类型进行施工。
⑵对于设计位移大于300m的井,参考其它区块经验,采取大幅度提高造斜点的方法,减小设计最大井斜角,提高造斜施工时效。
⑶同一井组不同位移拉大造斜点间距,对位移较大的井采取尽量提高造斜点,小位移井压低造斜点,有利于防碰,同时使最大井斜适当(20°~30°),有利于后期轨迹调整。
定向技术由于地理条件的限制,摸索、探讨形成了一套具有长庆特色的成熟的定向井钻井工艺。
但是由于井身质量要求高,使得井眼轨迹控制难度大,导致起下钻频繁,同时为了预防两井相碰要进行饶障施工,严重地制约了钻井速度的提高,延长了建井周期,影响了经济效益。
因此在定安油田我们在直井段和定向段多采用如下钻具结构来解决以上问题。