防斜打快技术在海拉尔易斜地层的研究与应用
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哈山区块防斜打直技术研究一、防斜打直技术的原理防斜打直技术是指通过采用一定的材料和技术手段,使哈山区块在遭受侧向土压力的作用时,能够有效地抵御外力的影响,有力地保障坡体的整体稳定。
具体而言,该技术主要包括以下方面:1、边夹设施的加固针对哈山区块容易偏斜、错位的问题,可在区块的两侧设置边夹,用螺栓将边夹与坡面连接起来,从而增加区块的整体稳定性。
2、背夹加固为了防止哈山区块背面的失稳问题,可以在尺寸相差不大的区块之间设置背夹并用钢筋连接,增强区块之间的协调性和整体稳定性。
3、钢丝固定在区块较小、坡面角度较大的地方,可采用钢丝通过区块进行穿透固定,以防止其受到外力的影响而偏斜、错位等。
4、砂浆灌填为了增强区块的整体稳定性,可以将哈山区块与坡面之间的空隙用砂浆进行灌填,使其紧密固定在坡面上,避免因水流冲刷等环境因素导致区块的脱落问题。
防斜打直技术是一种通用的护坡加固技术,其应用范围较广。
对于含水量较大的草坪地段、缺乏粘结力的岩石地段等地区的护坡工程,尤其需要采用防斜打直技术进行加固。
以下是哈山区块防斜打直技术的具体应用场景:1、岩石坡面的加固针对风化严重的岩石坡面,使用哈山区块进行加固时,需要采用防斜打直技术进行加固,从而避免哈山区块的移位、偏斜等问题。
2、河道边坡的加固河道边坡土质松散、容易受到水的侵蚀,为了提高其抗冲击能力,常常采用哈山区块进行加固。
但是,河道边坡的坡度较大,因此如果不采用防斜打直技术,区块将很容易扭曲、移位,导致护坡效果下降。
3、公路路堤的加固公路路堤为了满足高速车辆的行驶需求,通常需要较高的坡面角度,但是因此也会使区块容易产生移位、变形等问题。
采用哈山区块进行加固时,应使用防斜打直技术加固,以提高路堤的稳定性和美观度。
三、总结。
盆地模拟技术论文(2)盆地模拟技术论文篇二海塔盆地直快钻井技术及发展方向【摘要】近年来随着大庆油田稳产形势的需要,海塔探区逐步成为大庆油田又一主战场。
经过多年的勘探,虽已形成了一套适合海塔探区的钻井工艺技术,但还没有达到海塔增储上产降低成本的要求,钻井提速势在必行。
通过采用复合钻进、机械式随钻测斜仪引入、钻头及钻井参数优选等方法以及涡轮钻井技术等新工艺的应用,海塔盆地开展的直快钻井技术取得了一定的效果,较好地解决了大倾角地层的提速问题。
结果表明自行研制有效的防斜打快工具有着良好的市场前景。
【关键词】海塔探区复合钻进机械式随钻测斜仪参数优选直快钻井海塔盆地位于我国东北部,蒙古国东部,属于巨大的中亚-蒙古坳拉槽的一部分。
近年来随着大庆油田稳产形势的需要,海拉尔、塔木察格探区逐步成为大庆油田持续稳产的又一主战场。
经过多年的勘探,虽已形成了一套适合海塔探区的钻井工艺技术,但与海塔增储上产降低成本的要求还有一定的差距,钻井提速势在必行。
1 海塔盆地直快钻井技术最新成果1.1 复合钻进技术1.1.1 复合钻进提速机理为解决使钻头获得较高的机械能量和水力能量的同时提高钻头进尺这一难题,在海塔地区[1]开展了螺杆钻具配高效PDC、牙轮钻头提高机械钻速的推广应用试验。
增大钻压和提高转速都可以大幅度提高钻速。
但在深部井段,钻压受到地层条件、钻头承压能力及钻井工艺技术措施的限制。
钻压大,钻柱承受的扭矩过大,容易引起钻柱疲劳破坏,造成井下事故,必将延误钻井时间,除此外还引起井斜,故在深井钻井中采用大钻压钻进是不明智的。
但只靠转盘速度提高钻头的转速是不够的,因为转盘挡数有限,并且转速高后,一旦遇到特殊情况,转盘很难控制,容易造成钻具事故。
在硬地层与钻头相互作用及钻柱与井壁碰撞诱发的剧烈振动严重损坏钻具。
相比之下,在保证井眼净化充分的前提下,利用螺杆钻具提高钻头的转速对提高钻速是相当有利的,特别是对于PDC钻头,由于其结构上的特殊性和破岩方式的不同,使之能承受较高的转速[2]。
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。
如何有效的预防和控制海拉尔盆地螺旋井眼产生作者:成汉模陈希鲜来源:《中国科技博览》2013年第26期摘要:海拉尔盆地钻井中常常会出现螺旋井眼,不仅给工程上带来很多的不便和技术难题,对测井及一些后续工程也会带来。
本文针对以上问题,分析了海塔地区螺旋井眼产生的机理及一些有效的预防处理措施。
关键词:海拉尔盆地螺旋井眼测井曲线井斜提速中图分类号:TE311 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)26-382-011 前言螺旋井眼问题20世纪50年代已被认识到,但到目前为止国内外关于该方面的研究还比较少。
由于它的存在随着勘探开发的需求,要求所钻井眼光滑、降低钻井施工中的各种问题,满足钻井、测井、采油、作业等要求,鉴于螺旋井眼产生的复杂性和钻井技术的局限性以及井眼质量的要求,分析研究螺旋井眼产生的机理及预防措施具有重要意义海拉尔盆地特殊的地质结构钻井中常常会出现螺旋井眼,给钻井施工及一些后续工作带来很大的不便和困难。
自钻井提速以来,更凸显此问题严重性。
为了控制和解决此问题,结合自身长期大量的施工经验,分析了本地区螺旋井眼产生的机理及有效的防治措施。
2 海拉尔地区螺旋井眼产生机理及危害分析2.1 螺旋井眼产生机理井眼是通过钻头破碎地层岩石过程中与地层相互作用所形成的,由于地层和钻头的各向异性、轨迹控制方法的不完善,实钻井眼时刻都有井斜、方位的变化,使得井眼轴线在空间上呈螺旋状分布,形成螺旋井眼。
2.2 螺旋井眼危害螺旋井眼的形成会导致摩阻、扭矩变化、岩心柱外形变化、起下钻时钻具的被动转动等现象。
其形成造成了摩擦力增大,钻压传递困难,滑动钻进机械钻速低,下套管阻力大,测井仪器下放困难,钻具失效周期短,井眼钻屑携带清除困难等问题,导致了井眼质量变差,钻井费用增加等。
特别是它的产生对深井,大斜度定向井及水平井施工造成极大的负面影响。
根据海塔指挥部提供的数据,近3年大庆钻探钻井一公司在海拉尔地区贝中、乌东、贝16、苏301作业区施工井中,有11口井存在螺旋井眼,对测井曲线有不同程度的影响,造成密度、声波等测井曲线失真,无法对其进行油气层划分,从而影响了该地区油气层分布的了解。
直井防斜技术及防斜钻具综述梁武东1,陈 鑫2,王 迪3,刘小静4(1.中国石油长庆油田分公司工程技术管理部;2.川庆钻探工程有限公司工程技术研究院;3.川庆钻探工程有限公司长庆固井公司;4.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710018) 摘 要:在钻井过程中,井斜给钻井工程带来一系列的危害,并造成巨大损失。
早在50年代,国外就研究了光钻铤在钻压作用下的弯曲问题,导出了有关计算模式;60年代提出了双稳定器防斜钻具的理论,为满眼钻具的发展提供了理论基础;70年代提出了用小势能法求解下部钻具的受力和变形。
文中系统介绍了井斜控制技术,对井斜控制理论研究、防斜钻井技术研究及防斜钻井实践有重要参考、指导意义。
关键词:井斜控制;钟摆钻具;重钻铤;满眼法;防斜器 井斜是钻井工作中一个较为普遍的问题,它直接影响着钻井井身质量和钻井速度。
本世纪20年代末期,人们发现钻井过程中井眼弯曲问题并认识到钻绝对直的井是不可能的。
40年代末至50年代初期,井斜控制成为钻井技术领域所关注的问题。
50年代至70年代初期,井斜控制理论研究取得了重要成果,并形成和发展了一套比较完整的钻直井工艺。
1 发生井斜的原因及其危害1.1 发生井斜的原因钻井实践表明,井斜的原因是多方面的,如地质条件、钻具结构、钻井操作技术措施以及设备安装质量等。
归纳起来,造成井斜的原因主要有以下两方面:一是钻头与岩石的相互作用,即因所钻地层的倾斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜;二是钻柱力学方面,即下部钻具受压发生弯曲变形使钻头偏斜并加剧其受力不平衡而造成井斜。
1.2 井斜带来的危害对勘探来说,井斜大了,会使井深发生误差,使所取的地质资料不真实,使井底远离设计井位,会错过油气层,造成勘探工作的失误;对钻井工程来说,井打斜了,钻柱在斜井内易靠在井壁的下侧,旋转时产生严重摩擦,在井斜突变井段钻柱发生弯曲,易使钻柱磨损和折断,也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故。
2013年第40卷第2期 探矿工程(岩土钻掘工程) 25 防斜打快技术在海拉尔易斜地层的研究与应用 陈琳琳 (大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413)
摘要:针对海拉尔地区地层倾角大、断层多、岩性软硬交替、自然造斜率高等特点,绘制井斜高发区域及层位,明 确易发生井斜层位,通过优选防斜、纠斜钻具组合及相应的钻进参数,同时结合随钻井斜预警系统和垂直钻井系 统,形成一套海拉尔地区易斜地层的防斜打快技术,对于提高钻井速度、缩短钻井周期具有重要的指导意义。 关键词:易斜地层;钻具组合;防斜打快;海拉尔地区 中图分类号:TE243 文献标识码:A 文章编号:1672—7428(2013)02—0025—03 Research and Application of Anti-deviation and Fast Drilling Technology in Easily Inclined Formation of Hailar/ CHEN Lin—lin(Drilling Engineering and Technology Research Institute of Daqing Drilling and Exploration Engineering Company,Daqing Heilongjiang 163413,China) Abstract:According to the large formation dip,many faults,complex lithology and high nature deflecting rate in Hailar ar- ea,high—risk areas and formations of deviation were drawn to confirm easily inclined formation.By optimizing anti—deviation BHA and the corresponding drilling parameters and combining with early warning system and vertical drilling system.a set of anti—deviation and fast technology was formed in easily inclined formation of Hailar,which can significantly improve the drilling speed and shorten drilling time. Key words:easily inclined formation;BHA;anti—deviation and fast drilling;Hailar
海拉尔地区位于内蒙古自治区呼伦贝尔盟境 内,目前已发现16个凹陷,三坳两隆由西向东依次 为扎赉诺尔坳陷、贝尔湖坳陷、呼和湖坳陷、嵯岗隆 起、巴彦山隆起。地层倾角大,从1.7。~38.0。,易 斜层位多,自然造斜率高达2 ̄/30 m,井斜控制难度 大。实钻资料表明,钻至大一或南二段后井斜突然 增大、增斜速度极快,每年控斜钻井占57%,每口井 控斜损失时间达6天,严重制约了钻井速度。因此 对该地区易斜层位进行研究,形成相应的防斜打快 技术措施,对于提高该地区的勘探开发进度具有一 定的指导意义 。
1 海拉尔地区井斜情况分析 通过对各易斜区发生井斜的已钻井井位、发生井 段和层位进行统计归类,绘制出井斜高发区域及层位 对比图,可以快速判断井斜发生风险及其易发层位。 1.1井斜高发区域统计分析 根据2007~2009年105口探评井井斜统计资 料,绘制了已斜井井位分布图(见图1),从图1可以 看出井斜高发区域为贝尔湖坳陷的贝尔凹陷和乌尔 逊凹陷。贝尔凹陷主要分布贝、霍、希字号的井,其 中贝字号井17口,霍字号井6口,希字号井20口, 分别占所钻井数的16.2%、5.7%、19.0%;乌尔逊
凹陷主要分布乌、苏字号的井,其中乌字号井40口, 苏字号井8口,分别占所钻井数的38.1%、7.6%。
图1 海拉尔地区发生井斜的井位分布 1.2易斜层位统计分析 从层位上看,易斜井段主要包括伊敏组、大磨拐 河组、南屯组、铜钵庙组以及布达特群。通过对井斜 高发区域乌尔逊和贝尔凹陷井斜变化段统计分析(见 表1、表2),地层自然造斜率平均1.38。/100 m,2007 年施工的明2井最高达到11。/100 m,2700~2750 m 段井斜由1.o增加到了6.9。,远远超出设计值。 从统计结果综合来看(见图2),井斜发生频率 最高的为南屯组和大磨拐河组,分别占总发生频次 的40.65%和30.84%,二者占总发生率的71.49%; 其次为铜钵庙组、布达特群和伊敏组。因此南屯组 与大磨拐河组钻井过程中应该特别注意防斜。
收稿日期:2012—06—21 作者简介:陈琳琳(1982一),女(汉族),黑龙江大庆人,大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,流体力学专业,硕士,从事钻井设计相关工 作,黑龙江省大庆市八百垧,chenlinlinl@cnpc.coin.cn。 探矿工程(岩土钻掘工程) 2013年第40卷第2期 表1 鸟尔逊凹陷井斜层位统计表 地层统计 平均井段 井斜 造斜率 层位 倾角井段 竺 !:! /[(。)’ /(。) 数 始 终 始 终(1oo m) ]
表2贝尔凹陷井斜层位统计表 地层统计 平均井段 井斜 造斜率 层位 倾角井段 /m /(。) /[(。)・ /(。) 数 始 终 始 终(1oo m) ]
开斜发生坝军/% ; 伊敏组口 1
人磨拐河组[二二二二二=]。o.s 南屯组[二二二= s 铜钵庙组[=]l1.95 布达特群口7.95
图2综合乌尔逊凹陷和贝尔凹陷各层位井斜发生频率 2 易斜地层防斜打快技术研究与应用 由于大磨拐河组、南屯组泥岩纹理发育,岩层在 不同方向上强度不同,同时地层岩性变化大,不等厚 互层,软硬交错,变化频繁,可钻性相差悬殊,钻进时 钻头稳定性差易井斜。为了有效地解决大倾角地层 防斜打快问题,进行了防斜、纠斜钻具组合及配套钻 进参数和应用层位研究,同时针对随钻井斜预警系 统和垂直钻井系统进行了现场应用,取得了很好的 防斜、提速效果 。 2.1 防斜、纠斜钻具组合研究 2.1.1 常见的防斜、纠斜钻具组合 (1)刚性满眼钻具组合。通过提高底部钻具组 合的刚性,减小井眼与钻具的间隙,提高底部钻具组 合的抗弯曲能力,最大限度地减小钻具弯曲引起的 钻头倾角和钻头倾角引起的横向偏斜力。该钻具组 合能有效地减小底部钻具弯曲引起的井斜,但没有 纠斜能力,因此只适应于造斜趋势不是很强的地层。 (2)钟摆钻具组合。利用钟摆力使钻头产生与 井斜方向相反的侧向切削作用,达到纠斜目的。稳
定器的安放位置是根据钻压确定的,超过这个钻压 后,稳定器以下的钻柱就会与井壁形成新的切点,导 致钟摆钻具纠斜效果失效,所以钟摆钻具使用的成 功与否和钻压有直接关系。钟摆钻具虽在直井内无 防斜作用,但在井斜发生时却有纠斜作用。 (3)动力复合钻井钻具组合。复合钻井钻头的 驱动力有2部分,以井底近钻头处动力钻具输出扭 矩驱动为主,以转盘传递扭矩驱动为辅,且钻头转速 由转盘和动力钻具二者复合而成,比常规钻井转速 提高2倍以上。动力钻具直接驱动钻头,能量传递 方式属于液力传递,有效减小了扭矩损失,实现了低 钻压、大扭矩和高转速钻进,对提高机械钻速具有重 要作用。发生井斜时,靠弯外壳井下马达的偏轴作 用使底部钻具在井内旋转过程中产生一个旋转离心 力。井下马达配合相匹配的PDC/牙轮钻头进行导 向钻进时,转速高,有利于防斜,纠斜能力好 j。 2.1.2优化的适用海拉尔地区的防斜、纠斜钻具组 合 对于易斜地层进行防斜打快,主要是防斜、纠斜 钻具组合的优化设计及配套的钻进参数优选。通过 分析已有防斜、纠斜钻具组合工作原理,运用软件优 化设计出与海拉尔地区不同易斜层位地质特性相适 应的防斜、纠斜钻具组合,并给出应用层段和配套钻 进参数,达到提高钻井速度的目的。 (1)常规双钟摆钻具组合:牙轮钻头+0172 mm浮阀×1+0172 mm钻铤X2+0214 mm扶正器 x 1+0172 mm钻铤X 1+0214 mm扶正器X 1+ 0172 mm钻铤x 12+0159 mm钻铤×3+0127 mm 加重钻杆x15+0127 mm钻杆。 推荐参数:钻压20~65 kN,转速60~80 r/rain, 排量28~32 L/s。计算结果表明,当钻压达到80 kN时将变为增斜钻具组合。推荐层位:铜钵庙组、 兴安岭群。 (2)双钟摆复合钻具组合:PDC钻头+0172 mm螺杆+0172 mm浮阀×1+0172 mm钻铤×1+ 0214 mm扶正器×1+0172 mm钻铤x 1+0214 mm扶正器×1+0172 mm钻铤×9+0159 mm钻铤 ×3+0127 mm加重钻杆X 15+0127 mm钻杆。 推荐参数:钻压20—60 kN,转速80~120 r/ rain,排量28~32 L/s。推荐层位:青元岗组、伊敏 组、大磨拐河组、南屯组。 (3)满眼钻具组合:牙轮钻头+ 14 mm扶正 器x 1+0172 mm浮阀×1+0172 mm短钻铤x 1+ 0214 mm扶正器×1+0172 mm钻铤×1+0214