井眼轨迹设计与控制方法
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1.井眼轨迹的基本概念1.1定向井的定义定向井是按预先设计的井斜角、方位角及井眼轴线形状进行钻进的井。
(井斜控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程)。
1.2井眼轨迹的基本参数所谓井眼轨迹,实指井眼轴线。
测斜:一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。
为了进行轨迹控制,就要了解这条空间曲线的形状,就要进行轨迹测量,这就是“测斜”。
测点与测段:目前常用的测斜方法并不是连续测斜,而是每隔一定长度的井段测一个点。
这些井段被称为“测段”,这些点被称为“测点”。
基本参数:测斜仪器在每个点上测得的参数有三个,即井深、井斜角和井斜方位角。
这三个参数就是轨迹的基本参数。
井深:指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度,也有人称之为斜深,国外称为测量井深(Measure Depth)。
井深是以钻柱或电缆的长度来量测。
井深既是测点的基本参数之一,又是表明测点位置的标志。
井深常以字母L表示,单位为米(m)。
井深的增量称为井段,以ΔL表示。
二测点之间的井段长度称为段长。
一个测段的两个测点中,井深小的称为上测点,井深大的称为下测点。
井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。
井斜角:井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。
过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线,该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。
井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
井斜角常以希腊字母α表示,单位为度(°)。
一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角,以Δα表示。
井斜方位角:井眼轴线上每一点,都有其井眼方位线;称为井眼方位线,或井斜方位线。
井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上,即为该点的井眼方位线(井斜方位线)以正北方位线为始边,顺时针方向旋转到井眼方位线(井斜方位线)上所转过的角度,即井眼方位角。
井斜方位角常以字母θ表示,单位为度(°)。
井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角,以Δθ表示。
复杂地层钻井井眼轨迹控制技术摘要:时代在发展,科技在进步,在国民经济发展的驱动下,井下资源被大量开发,为了确保开井的顺利进行,井眼轨迹控制技术就显得尤为重要,而井眼控制过程中受到很多因素的影响,特别是地质条件、地貌特点以及井眼开发等因素,但是由于地质特点是人力可不控制的,就需要加强对井眼钻进轨迹的有效控制,本文主要对钻井井眼轨迹控制技术中的常见参数进行介绍,针对不同阶段的井段轨迹控制过程操作和技术进行简要分析以及合理的控制。
关键词:钻井,定向井,井眼轨迹一、井眼轨迹的基本参数井眼轨迹主要指的是实际钻进的井眼轴线,在实际钻进施工过程中,井眼轴线其实就是钻进时的一种空间曲线,想要控制井眼轨迹,首先要全面掌握这条空间曲线的整体形状和分布特点,简单来讲就是井眼轨迹测量,也称为测斜。
现阶段,我国使用比较普遍的测量方法是每隔一个测段进行一次点测。
通常情况下,轨迹参数主要包括井深、井斜角以及井斜方位角这三个基本参数。
1.井深井深又称斜深或者测量井深,主要指的是从井口到测量点之间的长度,井口的位置一般以转盘面为基准点,一般情况下,通过对电缆或者钻井的长度进行测量来获取井深值,因此,井深是一种双向指标,是测量参数又是位置标志。
在测量过程中,井深值的增加量叫做井段,在同一个测量段上的两个不同测量点,井深值相对小的点叫做上测量点,反之,井深值较大的点叫做下测量点,两个测量点之间的长度差叫段长,井段计算方式为下测量点与上测量点之间的差值。
2.井斜角井斜点主要指的是在钻井测量点地方的井眼线与重力垂直线之间的角度,而井斜角则表示的是井眼轨迹与井斜点的斜率值,在同一区域内,下测点与上测点的差值代表的就是该测段内的斜率增加量。
3.井斜方位角所谓的井斜方位线指的是在井眼空间曲线某一个点上沿井眼水平方向投射到水平面上的线,在投射线上的点作切线,并将切线向着井眼统一延伸,就可以获得该点的井眼方位线。
以钻井上的某一点的正北方向为基准边,沿着顺时针方向进行旋转所获得的角度即为井斜方位角。
定向井轨迹控制技术钻井四公司一、直井段防斜打直定向井直井段控制原则是防斜打直。
直井段不直,不仅影响定向造斜的顺利完成,还会因上部井段造成的位移影响下步轨迹控制。
负位移会造成实际施工中比设计更大的造斜率和更大的最大井斜,正位移情况相反。
位移向设计方向两侧偏离,就将两维定向井变成三维定向井,造成下步轨迹控制困难。
如果丛式井直井段发生井斜,还会造成两口定向井直井段井眼相碰的施工事故。
1、防斜原理造成井斜的原因为地质因素和钻具弯曲。
控制井斜实质就是控制钻头造斜力,地层造斜力是不可改变的,唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数,通过改变下部组合和调节钻井参数可抵抗地层造斜力,使井斜控制在一定范围内。
常用组合:钟摆组合、刚性满眼组合、塔式组合、柔性钟摆组合、偏轴接头、双驱复合钻、垂直导向工具(power-V等)2、不同井眼钻具组合及钻进参数选择普通定向井直井段施工中,应采用本地区最不易斜的钻具组合。
A:常规组合12-l/4″井眼一般采用塔式钻具组合:12-1/4″钻头+9″钻铤*3根+8″钻铤*6根+6-1/4″钻铤*9根+5″钻杆。
8-1/2″井眼通常采用钟摆钻具组合:8-l/2″钻头+7″钻铤*2根+214mm稳定器+6-l/4″钻铤*6根+5″加重钻杆15根+5″钻杆。
钻进参数:钻水泥塞采用轻压吊打方式,12-1/4″井眼,正常钻进钻压常采用180-200KN,吊打时常采用50-80KN;8-1/2″井眼正常钻进钻压常采用120-140KN,吊打时常采用30-50KN。
B:双驱组合12-1/4″井眼φ311.1mmPDC钻头+φ244.5mm直螺杆+φ228.6mm钻铤*2根+φ203.2mm无磁钻铤*1根+φ203.2mm钻铤*6根+φ177.8mm钻铤*9根+φ127 mm钻杆注:如果使用钻具扶正器,应接在φ228.6mm和φ203.2mm钻铤之间8-1/2″井眼φ215.9mmPDC钻头+φ172mm直螺杆+φ158.8mm钻铤*1根+φ214mm扶正器+φ158.8mm钻铤*6根+φ127mm加重钻杆*15根+φ127mm 钻杆钻压:20-80KN 转盘转速:45-60rpm 排量:40-45l/s 泵压:15-18MPaC:直井段长度影响1)造斜点深度小于500米,采用塔式或钟摆钻具,严格控制钻压、保证井斜角不大于lº。
第五节定向井造斜工具及轨迹控制造斜:由垂直井段开始钻出具有一定方位的斜井段的工艺过程。
造斜点:开始造斜时的深度。
垂直井段开始倾斜的起点。
造斜工具:(1)井底动力钻具造斜工具;(2)转盘钻造斜工具。
(3)混合钻进造斜工具——导向式马达第五节定向井造斜工具及轨迹控制一、井底动力钻具造斜工具动力钻具(井下马达):涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具。
工作特点:在钻进过程中,动力钻具外壳和钻柱不旋转,有利于定向造斜。
1、动力钻具造斜工具的种类三种:弯接头、弯外壳马达、偏心垫块。
(1)弯接头(斜接头)造斜原理:迫使钻头倾斜,造成对井底的不对称切削;井壁迫使弯曲部分伸直,由钻柱的弹性力使钻头产生侧向切削。
影响弯接头造斜率的因素:弯角越大,造斜率越大;一般为0.5°~2.5°。
弯曲点以上钻柱的刚度越大,造斜率越大;弯点至钻头的距离越小且重量越小,造斜率越大;钻速越小,造斜率越高。
(2)弯外壳马达(原理与弯接头类似)(3)偏心垫块杠杆原理,垫块作为支点。
弯接头、弯外壳马达、偏心垫块。
2.涡轮钻具的结构与特性结构:特性:转速与流量成正比,扭矩与流量的平方成正比,压降与流量的平方成正比,功率与流量的三次方成正比。
流量一定时,转速随扭矩的减小而增大。
空转时,转速达到最高,所以不应当用涡轮钻具进行划眼。
涡轮钻具工作特性图2.螺杆钻具的结构与特性特性:(1)螺杆钻具的转速、扭矩、压力降、功率与流量之间的关系,与涡轮钻具相同。
(2)螺杆钻具的扭矩与压力降成正比。
压力降可从泵压表上读出,扭矩则反映所加钻压的大小,所以可以看着泵压表打钻。
根据泵压表上的压力降还可以换算出钻头上的扭矩,从而可以较为准确地求得反扭角。
螺杆钻具螺杆钻具工作特性示意图二、转盘钻造斜工具变向器、射流钻头、扶正器组合。
1、变向器早期造斜工具。
现在仅用于套管内开窗侧钻,或不适宜用动力钻具的井内。
钻头上安放1个大喷嘴、2个小喷嘴。
靠大喷嘴射流冲击出斜井眼。
丛式三维水平井轨迹优化控制技术翟文涛摘要: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。
特别针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。
同时通实例分析,给出了丛式水平井轨迹优化控制的要点,最后给出了丛式三维水平井轨迹控制的有关结论及建议。
关键词:丛式井三维水平井轨迹控制随着胜利油田开发的深入,目前在胜利油田的开发中布置的水平井受到井位的限制,很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为在井斜角较大之后扭几十度的方位,同时因为受到靶前位移的限制,水平井的造斜率就已经较高,这使得后期的狗腿度偏大,给水平井轨迹的控制和井下安全带来了很大困难和风险。
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式严峻。
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借鉴意义。
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该井组各井有关数据如表2所示:表2 井组各井有关数据由表1,表2可以看出丛式三维水平井设计时狗腿度较大,表1所列狗腿度最大达到了35°/100m,从表2可以看出三维水平井的方位角的变化较大。
2.施工难点丛式三维水平井除了单口水平井的所具有的井身轨迹控制难点如:目的层埋深的不确定,地层造斜率不稳定,仪器测斜零长大之外,还具有以下施工难点:1.全角变化率相对较高由于目前油田内水平井一般设计造斜率为20-30°/100m,在井斜较大大之后,再进行扭方位施工就容易造成全角变化率偏大,设计全角变化率一般超过了20°/100m。
2.后期施工难度大丛式三维水平井设计时一般在井斜40°以后进行扭方位施工,在井斜较大时,进行扭方位施工的难度较大,既要保证造斜率又要满足轨迹调整要求可能存在施工的困难,矢量中靶的难度增大。
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策定向井井眼轨迹控制是钻井工程中的重要环节,它直接关系到井眼的走向和位置,对井下工作的顺利进行起着至关重要的作用。
然而随着井深增加和地质条件的复杂,井眼轨迹控制也会受到各种因素的影响,从而带来一系列的挑战和问题。
本文将从定向井井眼轨迹控制的影响因素进行分析,并提出相应的对策,以期为相关行业提供一定的参考和帮助。
一、地质因素地质因素是影响定向井井眼轨迹控制的主要因素之一。
不同地质条件下的岩层性质不同,如井壁稳定性差、地层倾角大、产层地质构造复杂等,都会对井眼轨迹控制造成困难。
在地层倾角大的情况下,井眼轨迹受到重力影响较大,容易出现井眼偏离预定轨迹的情况。
产层地质构造复杂则容易导致井眼发生扭曲和偏转,影响井眼轨迹的控制。
在实际作业中需要根据地质特点制定针对性的施工方案,并加强地质预测和评价,以减小地质因素对井眼轨迹控制的不利影响。
二、工程技术因素工程技术因素也是影响定向井井眼轨迹控制的重要因素之一。
在钻井作业中,使用的定向导向工具、测斜仪和定向井钻具等设备的性能和精度直接影响着井眼轨迹的控制效果。
不同的导向工具和测斜仪的精度、稳定性和适用范围都有所不同,需要根据具体情况选择合适的工具和设备。
在使用过程中还需要加强对设备的维护和检修工作,确保设备能够正常运行,保证井眼轨迹控制的精度和稳定性。
钻井作业中的操作技术与人员素质也对井眼轨迹控制起到重要的影响作用,对相关人员进行培训和考核,提高其技术素质和操作水平,有利于提高井眼轨迹控制的效果。
三、环境因素环境因素也是影响定向井井眼轨迹控制的重要因素之一。
在钻井现场,受到天气、地形、季节、海拔等自然环境因素的影响,会对井眼轨迹控制造成一定的不利影响。
如恶劣的天气条件下,风浪大、雨雪天气恶劣等都会影响到定向井井眼轨迹控制的精度。
特别是在海洋钻井作业中,海浪、潮汐等环境因素更加复杂,对井眼轨迹控制的要求更高。
需要在实际作业中对环境因素进行充分的评估和预测,有针对性地制定相应的作业方案,采取有效的措施,以减小环境因素对井眼轨迹控制的不利影响。