钻井新技术PPT课件

定向钻井的施工过程
钻孔定位
按照施工计划，使用测 量仪器确定钻孔位置和
角度。
钻孔开钻
启动钻机，开始钻孔作 业。
定向钻进
根据需要，使用定向钻 头进行定向钻进，调整
钻孔角度。
钻孔扩孔
钻孔完成后，对钻孔进 行扩孔处理，以便于后 续的管道敷设或其它施
工。
定向钻井的施工监测与控制
监测
01
实时监测钻孔的位置、角度、深度等参数，确保钻孔按照预定
测量技术
阐述各种测量技术在定向 钻井中的应用，如空间定 位技术、重力测量、磁力 测量等。
测量数据处理
讲解如何对测量数据进行 处理和分析，以确保定向 钻井的准确性和精度。
定向钻井的泥浆系统
泥浆组成
介绍泥浆的组成成分，如 水、粘土、化学添加剂等 ，以及它们在定向钻井中 的作用。
泥浆性能
阐述泥浆的重要性能指标 ，如密度、粘度、切力等 ，以及如何调整这些指标 以满足定向钻井的需求。
06
定向钻井的未来发展
定向钻井技术的发展趋势
智能化
随着人工智能和大数据技术的应用，定向钻井技术将更加智能化， 实现自动化决策和远程控制。
高效化
提高钻井效率和降低成本是定向钻井技术的重要发展趋势，通过优 化钻井参数、采用新型钻井液和钻具等手段实现高效钻井。
环保化
随着环保意识的提高，定向钻井技术将更加注重环保，采用清洁能源 和减少废弃物排放，实现绿色钻井。
在城市基础设施建设中，定向钻井技术可 以用于穿越建筑物、公路、铁路等障碍物 ，进行管道敷设、线路安装等作业。
02
定向钻井技术
定向钻井的原理
定向钻井的原理是通过测量地球磁场、重力场、地热场等自 然场，以及利用钻孔内的测量仪器测量钻孔内的方向和位置 参数，从而确定钻孔的轨迹和深度。

第四节 井身结构与钻井工艺
• 一、井字的发明 • 二、井身结构 • 三、钻井工艺
一、井字的发明
古人傍水而居，河流两岸成为了人类的发源地。当人类需要摆脱江河湖 沼等天然水源的限制，向更广阔的生存空间发展时，水井就应运而生了。 甲骨文中的井字是由井的形状演变而来，井字表示井的主体及井壁的形
状，井字是一口井的俯视图。
• 探井试油气主要是了解地层的真实情况和生产
能力，为勘探的情况和生产能力做出评价。探
井试油气一般采用分层测试，从下到上，试完 一层封闭一层。如果试油气有生产价值，可保 持该油气井，进行临时弃井作业。
4、 完井
• 5.完井试油气
• 一般情况下，对于有自喷能力的油层，通过在井口更换3~4 个不同直径的油嘴进行测试，测试时油嘴直径的更换应该由 小到大。每一油嘴测试的时间为2~3天，直到油井的产量和 井底压力稳定为止。每个油嘴都要测得日产油量、日产气量 、日产水量、含砂量、井底压力。最后还要用一个小直径的 油嘴测试，以便进行深井取样。 • 待这些工作完了之后，还要将压力计下到油层部位关井，测 压力恢复及地层压力。关井时间一般需要3~5天，然后将压 力计取到地面上来，并从压力计中取出压力记录卡片。最后 ，将3~4个不同油嘴取得的各项资料和压力恢复资料，进行 整理分析，从而可以评价油井的产油能力，计算油层渗透率 以及其他油层参数等。
钻井工艺
钻 进 工 程
下表 层 套管 注水 泥 施工 二开施 工
一 开 钻 进
三开施 工
井身结 构
3、 固井 • 套管的种类
• 按使用目的不同分为：
• 表层套管固井起的是“泥浆通路 ，油气门户”的作用。
• 技术套管固井，它起的是“巩固
后方，安全探路”的作用。 • 油层套管起的是“严密封隔，油 气门户”的作用。

检查钻机安装基础是否 稳固，检查传动系统、
液压系统是否正常。
钻头磨损严重
更换新钻头，调整切削 参数，提高切削效率。
05 煤矿钻机的安全 操作规程
操作前的准备
01
02
03
04
检查钻机状态
在开始操作前，应全面检查钻 机的各部件是否完好，确保没
有明显的破损或故障。
准备工具和材料
根据钻孔需求，准备合适的钻 头、钻杆、润滑油等必要的工
自动化技术提升
自动化技术将进一步提升煤矿钻机的效率和精度，减少人工干预和操作难度，提 高钻探的安全性和可靠性。
新材料与新技术的应用展望
新材料的应用
新型材料如高强度轻质材料、耐磨材料等将被广泛应用于煤 矿钻机，提高设备的耐用性和可靠性。
新技术的应用
虚拟现实、增强现实等技术将与煤矿钻机相结合，提供更加 直观、高效的操作和维护体验。
检查设备磨损情况
对钻机的主要部件进行检查，查看是否有过 度磨损的情况，如有需要应及时更换。
记录保养情况
对每次保养的情况进行记录，以便于日后对 设备的维护和管理。
06 煤矿钻机的发展 趋势与展望
智能化与自动化的发展趋势
智能化技术应用
随着人工智能和大数据技术的不断发展，煤矿钻机将更加智能化，能够实现自主 钻探、故障诊断和远程控制等功能。
煤矿钻机在矿井灭火救援中的应用
灭火材料输送
钻机可用于钻孔，将灭火 材料输送到着火区域，提 高灭火效率。
救援通道建立
在矿井灭火救援中，利用 钻机建立救援通道，便于 人员撤离和救援物资输送 。
气体监测
钻机能够钻孔监测矿井内 部气体成分和浓度，为灭 火救援提供科学依据。
04 煤矿钻机的维护 与保养

在大位移、大角度井段，仪器难以下放 到井底，需要采用开泵泵冲仪器到井底、 开泵座键等施工工艺。
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11
地质导向钻井技术
MWD/DWD工作原理 及施工方式
井下仪器随钻具下 到井底，系统进入工 作状态以后，随时可 以根据施工的需要进 行测量或随钻施工。
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12
地质导向钻井技术
四种信号传输方式 连续波方法
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2
地质导向钻井技术
60年代初期，ARPS公司和LANE WELLS公 司联合研制出了自然伽玛和电阻率随钻测井仪 器，在有限的几口井中成功投入使用。 由于遥测技术没有发展成熟，井下工具性能 受到限制，钻井工艺落后，该技术没有广泛推 广，但为以后的地质导向钻井技术打下了基础。
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3
地质导向钻井技术
60年代后期到70年代，人们认识到了测量技 术在钻井工业中的重要地位，开始重点研制井下 测量仪器，先后开发出有线随钻测量仪器(SST) 和无线随钻测量仪器（MWD/DWD）。
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13
地质导向钻井技术
四种信号传输方式
正脉冲
泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔 的相对位置能够改变泥浆流道在此的 截面积，从而引起钻柱内部的泥浆压 力的升高，针阀的运动是由探管编码 的测量数据通过调制器控制电路来实 现。在地面通过连续地检测立管压力 的变化，并通过译码转换成不同的测 量数据。
优点：下井仪器结构简单、尺寸小， 使用操作和维修方便，不需要专门的 无磁钻铤。
第二部分地质导向钻井技术
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1
地质导向钻井技术
地质导向钻井技术是在导向钻井技术的基础上发展 起来的。
地质导向钻井技术由地质导向仪器和导向工具共同 组成。地质导向仪器和导向工具的每一次发展，都会 带动地质导向钻井技术向新的境界发展。

制定完善的安全管理制度，确保员工严格遵 守安全操作规程。
应急预案
制定应急预案，提高应对突发事件的能力， 减少事故损失。
环境保护
加强环境保护意识，采取有效措施减少对环 境的污染和破坏。
04
海上钻井平台的挑战与前 景
面临的挑战
环境因素
海上钻井平台面临复杂多变的 海况、气候等环境因素，需要 具备较高的稳定性和适应性。
设备安装与调试
完成平台设备的安装 与调试，确保各项功 能正常运作。
验收与试运行
对安装完成的平台进 行验收和试运行，确 保满足使用要求。
关键技术及难点
大规模预制模块技术
大型浮吊与吊装技术
实现大型海上钻井平台的模块化设计和制 造，提高建造效率。
解决大型模块的吊装问题，确保模块的精 准对接和固定。
基础结构设计技术
人员管理
合理配置人员，加强人员培训和考核，提高员工技能 和素质。
设备维护与检修
定期维护
制定设备维护计划，定期对钻井平台进行全面 检查和维护。
故障诊断与修复
及时发现和修复设备故障，确保设备正常运行 和生产安全。
备件管理
建立备件管理制度，确保备件充足、质量可靠，满足设备维修需求。
安全管理与环境保护
安全制度
防腐蚀与防海洋生物附着技术
合理设计基础结构，确保平台在恶劣海况 下的稳定性和安全性。
采取有效措施防止平台受到海洋腐蚀和生 物附着的影响，延长平台使用寿命。
03
海上钻井平台的运营与维 护
运营管理
运营计划
制定详细的运营计划，包括钻井平台的生产目标、作 业计划和资源调配等。
生产管理
优化生产流程，提高生产效率，确保钻井平台按时完 成作业任务。

-200
-100
0
100
200
300
400
500
东投影 (米) (1:8769)
大庆油田公司
公司: 大庆油田公司 0
油田: 汪深气田 设计线 实钻线
井场: 汪深１-平１井 参考井: 汪深１-平１井
垂直投影图
日期: 2008 11 10 投影方位: 0.00 度
300
600
900
1200
1500
1800
MWD随钻测量施工克服了开窗点深、 水平段长、完钻井深、泵压高、排量 低等技术难点，为大庆油田小井眼深 井侧钻水平井的勘探开发探索了一条 新思路。
国内施工实例
GE-LWD
施工实例五
大庆汪深1-平1水平井
施工时间：2009年7月~10月,施工井段：3305m~4305m 具体工况：井底静止温度125℃；环温度110℃； 聚合醇聚磺钻井液：泥浆密度1.26g/cm3 , 粘度68s
误差
±0.1° ±0.25° ±0.5°
工作环境要求
工作温度 工作压力
含砂量
泥浆密度 泥浆粘度
≤175℃
≤170MPa
≤1℅
≤2.2 g／cm3
≤140s
高温高压工具介绍
高温GE-MWD
同一 MWD 适合各种钻铤尺寸
钻铤尺寸范围： 88.9mm～ 241.3mm
钻铤(mm) 钻铤内径（mm）
扶正器
普利门 三孚莱 GE-Tensor GE-Tensor
规格型号及厂家 45mm
35mm/45mm 48mm
120.6mm 171.4mm
仪器厂家/型号
MDRO-021
GE-Tensor MWD/LWD

（a）障碍物界外施工 （b）山高坡陡移位开钻 （c）充分利用海上平台
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5
（二）由于地质条件要求而使用定向钻进
（d）勘探陡 倾斜矿体
（e）避免多次 穿过复杂岩层
（f）强造斜岩 层将斜就斜
（g）矿层与围岩 产状不一，必须 人工造斜
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6
(三)由于工程技术需要而使用定向钻探 1．补取岩矿芯； 2．绕过孔内事故孔段或地下坑道及老窿； 3．打多孔底孔，增加矿芯量，出水量，出油量，地下爆破
28
工作原理：
在孔内放置钻具并定向后，施加 压力，转动件Ⅰ上部沿花键8下移， 压力通过上凸肩11传给弹簧10和 外壳9，因此滑快4顶向孔壁，再 继续加压时，楔体3连同钻头1向 滑快移动的反方向偏移，锁紧齿 12脱开锁紧圈，之后就可回转钻 具，此时轴向压力仍然传给外壳， 滑块4和滚柱5切人孔壁岩石内， 并防止外壳转动，使偏斜力保持
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27
结构：
Ⅰ部件包括可伸缩杆7， 带有花 键8和上下出凸肩11和2，后者坐 于滚动轴承上。杆7带有锁紧齿 12及复位弹簧10，最下部接钻头 1。
Ⅱ部件包括带有锁紧齿的外壳 9，内装若干轴承，其下部有45 °斜面的两个楔体6和3，二者间 通过T形槽与滑快4连接，其上安 置滚柱5。
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31
4.螺杆钻 优点：结构简单、易损件少、工作可靠、维修方便；
转速与流量成正比，扭矩与泵压成正比，可获得小 转速大扭矩；
长度短，可做成弯外管型，有利于定向钻进。
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YL-54螺杆钻: 旁通阀1，螺杆马达2，万向节3等组成。 旁通阀的工作原理：
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33

Non-Rotating Steerable Stabilizer

The bit drive shaft rotates through the non- rotating, steerable stabilizer sleeve, which is decoupled from drillstring rotation. The stabilizer sleeve contains the nearbit inclinometer, the steering control electronics, and the hydraulic rib control valves.
出砂量与井眼附近的流体流速成正比。由于水平井的 泻油长度远远大于垂直井的泻油长度，因而水平井井 壁附近的流体流速远远小于直井井壁附近的流体流速

改善水驱和注水


避免出砂，或者降低出砂几率

水平井钻井技术
大位移井钻井技术
主要内容
大位移井的基本概念 大位移井在国内外的应用情况 大位移井的关键技术
System is an integrated Drilling and Formation Evaluation MWD system that provides precise directional control with continuous drill string rotation.
The AutoTrak RCLS greatly improves performance and

What Is The AutoTrak System?


The AutoTrak RCLS combines the benefits of a new steerable Rotary Closed Loop drilling System (RCLS) with recent advances in MWD technology. The system includes multiple propagation Resistivity()MPR, dual azimuthal gamma ray, directional and near bit inclination measurements. So AutoTrak RCLS can achieve superior directional control and precise wellbore placement to meet both geologic and geometric objectives.

的地层压力评价软件。 Presgraf 输入数据种类从泥浆密度、地层压力测试、测井、地震层速度到毛细管压力。其输出
的结果可以是一维压力、二维压力剖面及先进的三维压力体。 特点： ✓ 降低钻井成本，优化套管程序和钻井液密度，改善井控设计，降低钻井成本，在钻井时 更快地监测出地层压力的变化。 ✓ 数据集成可更快地作出决策，Presgraf 提供的数据压力预测监测工作流程可更快更有效 的作出钻井施工决策。
Integrated Interpretation
3D Drill View
Update Well Plan
Update Reservo.ir Model
Update Interpretation
SeisWorks StratWorks
8
Total Drilling Performance 产品 - 三维实时可视化钻井
➢ 优点：
➢ 3D 可视化能够改进项目组决策
➢ 具备3D环境下的井设计能力
➢ 多专业的（钻井、地质师和地球物理师）一体化3D 决策协同环境
➢ 由于使用PC平台，系统容易安装、定制和运输
➢ 实现办公室和井场的协同工作环境
➢ 真正意义上的实时MWD/LWD数据更新的3维可视化环境
➢ 可实时地进行设计井轨迹和实钻井轨迹比较、解释和分析
EDM are prerequisites 套管强度校核
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11
兰德马克钻井设计软件组成
name package model
describe
R03 Tubulars Drilling Package
Drill Casing
钻井过程中的管串温度模拟
考虑钻井管串模拟温度时，管串应力分析 程序。
R03 Tubulars Production Package

汇 报 提 纲
一、气举反循环钻井现状及原理
二、特点和用途
三、设备配套情况
四、设备及安装要求
五、现场试验及应用情况
五、现场试验应用情况
连接
注气
循环 计量
五、现场试验应用情况
试验井井身结构：D244.5mm技术套管下深820m，人工井底 750m。分别试验了清水循环和清水携岩循环。 清水循环过程中双壁钻具下深与排量关系图
入内管，形成气泡，气泡一面沿内管上升，一面膨胀做功，由于
压缩空气不断的从混气器处进入钻井液，在混气器上部形成低密 度的混合液，而钻杆外的钻井液密度比它大，根据连通器原理， 内管里的混合液在压差作用与气体膨胀做功双重作用下，向上流 动，把井底的岩屑连续不断的带出地表，排入沉砂池。沉淀后的
钻井液再次注入井眼内，经井底进入钻杆内眼，如此不断循环，
计要求。
结 束 语
1. 气举反循环钻井技术适应于地层压力衰竭严重，对低压油
气藏的保护开采和解决井漏问题显得尤为重要。
2. 反循环钻井时，岩屑破碎后进入钻具，返出地面，避免了 岩屑在井底及环空进入地层的可能性； 3. 采用反循环工艺，钻井液对井底的压力低；反循环钻井时 岩屑在钻具内上移，不会受井径扩大的影响，而需要提高密度
四、气举反循环钻井设备及安装要求
2、 现场连接要求： 反循环钻井施工对现
场设备改动较小，一般情
况下仅对立管稍加改动， 将利用由壬连接的立管， 在闸门后卸掉一根，连接 排屑管线，关闭下部闸门。 利用原灌浆管线灌浆。排 屑管固定至高架槽上。
四、气举反循环钻井设备及安装要求
2、 现场连接要求：
储气罐放置在节流 管汇前方，空气压缩机 放置在液气分离器前方； 钻具正常摆放。如图。

（1）计算环空流速；
（2）流态判别 幂律流体
Re 1
01
201n0(Dd)nV2nm
K(2n1)n
3n
塑性流体
Re
10(Dd)Vm s[180(0D0sVd)]
幂律流体，当Re(3470-1370n)时，为紊流。
塑性流体，当Re2000时，为紊流。
第二节 井内波动压力预测方法
二、波动压力计算 （3）计算波动压力Psw
Qs
(d2
4
di2)VP
环空平均流速
Qi:进入运动管柱内的液 体流量， m3/s
d:运动管柱的外径，m
di:运动管柱内径，m
V1D d2 h2 ddi22VP(D 4h2Q i d2)
Vp:运动管柱的速度，m/s Dh:井眼直径，m
Qi是一个未知数，需要进行迭代计算
井控——波动压力计算
计算环空流速
波动压力计算例题
解 2.钻头水眼未堵，即运动管柱为开口管。
JJ 1 2 J 2 2 J 3 22 12 2 12 3 2.4 m 1 m 起钻时环空钻井液流速：
V c 0 .6 0 (2.5 1 1 2 .9 8 7 2 1 .8 2 7 2 .1 2 2 4 .124 0 .4)8=1.54m/s
略高于地层压力的条件下，有效地排除溢流的技术 。具体措施包括：
如何用钻井液的液柱压力平衡地层压力？ 当平衡被破坏，又怎样恢复井内压力平衡？
概述
二、井控技术的基本内容
1.研究对象和目的： (1)客观对象:地层 地层压力和地层破裂压力是造成井喷的客观条
件，研究方法是预测。 (2)主观对象:控制方法 如何发现和控制液流 (3)研究目的 a.揭示各种压力关系 b.阐述控制方法

应用实例：某石油公司在钻井 作业中采用欠平衡钻井技术， 成功避免了压差卡钻等事故的 发生，提高了钻井安全性，缩 短了钻井周期。
03
钻井完井新技术的优势 与挑战
钻井完井新技术的优势
提高钻井效率
新型钻井技术能够显著提高钻 井效率，缩短钻井周期，降低
钻井成本。
降低环境污染
新型钻井技术能够减少钻井过 程中的环境污染，如减少废水 和废气技术，成功开发了一片低渗透油田， 提高了油气产量，取得了良好的经济效益。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是指在钻井过 程中，使地层流体流入井筒并 保持欠平衡状态的钻井技术。
该技术能够减少压差卡钻等事 故的发生，提高钻井安全性。
欠平衡钻井技术需要解决地层 流体控制、压力监测等技术问 题。
旋转导向钻井技术
利用导向工具进行精确的钻孔 轨迹控制。
钻井完井新技术的重要性
提高钻井效率
保护地层
新技术的应用可大幅提 高钻井效率，降低成本。
新技术的应用可有效减 少对地层的伤害，提高
油气采收率。
精确控制
新技术的应用可以实现 钻孔轨迹的精确控制，
提高工程质量。
拓展应用范围
新技术的应用可拓展钻 井工程的应用范围，为 油气勘探开发提供更多
自动化钻井装备
研发自动化钻井装备，如自动钻机、 智能钻头等，减少人工干预，降低劳 动强度，提高钻井作业的连续性和稳 定性。
新材料和新工艺的应用趋势
高强度材料
研发高强度、高耐磨性的新型材料，用于制造钻头、钻杆等关键部件，提高钻 井设备的耐久性和可靠性。
新型钻井液
研究环保、低毒、高效的钻井液，降低对环境的污染，提高钻井作业的安全性。
提高钻井效率和降低成本的趋势