第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料

第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料
第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料

第十二章小井眼钻井工艺

第一节小井眼定义和用途 (2)

一.小井眼定义 (2)

二.小井眼的用途和前景 (2)

三.小井眼的局限性和难度 (2)

第二节小井眼钻井设备 (2)

一.套管程序 (3)

二.固井 (3)

三.钻井液 (4)

第三节钻头 (4)

一.钻头的种类 (4)

二.钻头类型的选择 (4)

第四节小井眼钻具 (5)

一.钻具的种类 (5)

二.小井眼钻具组合 (5)

三.小井眼对钻具的要求 (6)

第五节小井眼连续取心技术 (6)

一.小井眼连续取心的特点 (6)

二.小井眼连续取心用的工具 (7)

第六节小井眼井控 (7)

一.小井眼井控与常规井的差别 (7)

二.小井眼的溢流检测 (8)

三.小井眼压井方法 (8)

四.小井眼井控设备分类 (9)

第七节连续油管技术 (9)

一.连续油管的材质及其物理机械性质 (9)

三.连续油管的地面设备 (10)

四.连续油管的使用寿命 (12)

五.连续油管在小井眼钻井中的应用范围 (12)

六.连续油管钻井的优点和局限性 (13)

参考文献 (14)

第一节小井眼定义和用途

一.小井眼定义

到目前为止,还没有一个统一的小井眼定义。美国阿莫科(Amoco)公司认为,不少于90%以上的井段是用直径小于177.8毫米(7英寸)的钻头钻成的井眼,或70%以上的井段直径小于152.4毫米(6英寸)的井称小井眼。我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼:

1.一口井中90%井段是用直径小于177.8毫米(7英寸)的钻头钻成的井眼。

2.水平井水平段的井径小于200毫米(77/8英寸)的井眼。

3.在老井眼开窗侧钻、加深,井径小于177.8毫米(7英寸)的井眼。

4.井的最后一段井眼直径通常是从95.2~104.8毫米(33/4。~41/8英寸),从中可获得大量评价井的资料,可在该井眼内进行完井作业的井。

二.小井眼的用途和前景

经过石油工业几十年的共同努力,小井眼技术日臻完善,可在很多领域发挥效益。

1.钻早期勘探井和评价井:在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井,进行早期地质勘探和评价,可以减少资金的投入。

2.钻开发井:对井深较浅、单井产量低的边际油田,采用小井眼可以节约开发投资,提高经济效益。

3.提高老油田的产量:利用小井眼钻井技术,重返老井进行加深、侧钻、钻大斜度或水平井,进行二次开采,使老井产量提高。

4.借助国际经验、技术优势,建立我国海洋石油钻井作业的小井眼体系,使小井眼技术在我国海洋石油钻井作业中逐步成熟和发展。

三.小井眼的局限性和难度

尽管小井眼具有广泛的用途,但还存在一定的局限性,主要有以下几方面:

1.某些技术还不过关,小井眼钻井中使用的硬件和软件还未能完全满足需求。

2.钻探深度受到限制,加深钻探时的技术难度更大。

3.井控困难。

4.井下事故和复杂情况不易处理。

第二节小井眼钻井设备

目前,我国海上现有钻井设备都能满足钻小井眼的要求。当前国际上适用于小井眼的钻机有石油钻机、矿业连续取心钻机、混合钻机和连续油管作业钻机等。这些钻机的共同特点

是小而轻、结构简单紧凑、噪音小、操作人员少,多数采用顶部驱动或动力水龙头而不用转盘,还配有先进的数据采集系统、监控装置,提高了小井眼钻井速度和成功率。

一.套管程序

小井眼套管程序的确定,与常规井基本相同,只是套管直径相对减小。它主要根据地质目的、油层深度、地层特性、异常孔隙压力和可能发生的复杂情况,决定所采用套管的层数、直径大小和所下深度。此外,还根据不同海域的风浪大小和冰情,选用不同的隔水导管。常用的各层套管尺寸如下:

1.隔水导管:762毫米(30英寸)、609.6毫米(24英寸)、508毫米(20英寸)等。

2.技术套管:339.72毫米(133/8英寸)、244.47毫米(95/8英寸)、177.8毫米(7英寸)、168.27毫米(65/8英寸)等。

3.生产套管:139.70毫米(51/2英寸)、127毫米(5英寸)、114.3毫米(41/2英寸)、76.20毫米(3英寸)等。

二.固井

小井眼因井身结构简单,环空间隙小、套管尺寸小、强度低,固井设计和施工时应考虑以下问题。

1.和常规井一样,小井眼固井可根据有无浅气层、井的深度和水泥上返高度等情况,可采用单级或双级注水泥。

2.为有效地支撑管柱,防止套管柱通热膨胀弯曲,通常管外水泥应尽可能返高,管内要留较长水泥塞。为使套管柱居中,并防止管柱弯曲,可在套管柱上多加扶正器等。

3.在设计水泥浆时着重考虑其流变性,应选择流动性好,触变性能强和低失水的水泥

浆。

固井施工时要严格控制泵压和排量,以免因环空流动阻力过大而压漏地层,顶替泥浆时多采用塞流或平板流。

三.钻井液

小井眼所用钻具直径小,井眼环空小,要求有良好的钻井液性能:

1.钻井液密度应略大于预计的地层孔隙压力当量密度,并能补偿抽汲效应产生的负压,既不致井喷也不会压漏地层,做到平衡压力钻井。

2.有良好的抑制性,防止泥页岩膨胀、垮塌,稳固井壁,保持井眼规则。

3.低粘度、低失水,防止循环时高速上返产生过大压力降,避免在井壁上形成过厚泥饼。

4.钻井液应有良好的流变性和润滑性,能提高低剪切速度下的粘度,防止开泵压力太大而压漏地层,并具有使钻具旋转时扭矩小和良好的携带钻屑能力。

第三节钻头

一.钻头的种类

小井眼钻井的钻头有研磨切削型和牙轮钻头。牙轮钻头多用于含砾岩地层或某些坚硬地层。本节主要介绍以下几种研磨切削型钻头。

1.全面钻进金刚石钻头

(1)侧钻胎体钻头:它是专为造斜侧钻设计的,这种钻头具有平坦的底面和短的保径,配合井下马达和弯接头使用时,其结构形式有助于钻头朝侧向钻进,而其中心凹槽可控制井眼始终朝着一个方向延伸;

(2)天然或热稳定聚晶金刚石钻头(TSP):这种钻头可用于钻直井、斜井或水平井,大量的金刚石用于钻头保径,有良好的侧向切削性能,能适应高转速钻井,在斜井段中使用寿命长。

(3)复合片聚晶金刚石钻头(PDC)是小井眼钻井常用的钻头。

(4)刮刀钻头。它具有四个翼片,底部镶嵌硬质合金(碳化钨),并加敷金刚砂,这种钻头的扭矩比较大。

(5)硬质合金磨铣钻头:它主要用于钻水泥塞或金属碎块,在配合井下马达使用时,研磨破碎的效果更好。

2.取心钻头

在小井眼连续取心作业中,多采用天然金刚石取心钻头和TSP、PDC取心钻头。天然金刚石取心钻头又分为孕镶和表镶两种。

二.钻头类型的选择

l.小井眼钻井使用金刚石或PDC钻头,无论从钻头寿命、进尺和成本上看都要比使用

牙轮钻头有利,井眼越小越合算。由于小井眼用的牙轮钻头轴承和牙齿强度低、寿命短,因此,国际上极少用牙轮钻头钻小井眼。

2.小井眼环空间隙小、流动阻力大,环空水功率消耗大,因而不能借助钻头水功率来提高小井眼的钻速。

3.金刚石及PDC取心钻头在小井眼取心时有良好的效果。

4.四翼刮刀在使用顶驱装置下钻小井眼,具有较高的机械钻速,单只钻头进尺较高。第四节小井眼钻具

一.钻具的种类

1.小井眼钻具:钻杆、加重钻杆、钻铤、油管(常在小井眼浅井中代替钻杆)、连续油管(缠绕管)、连续取心岩心筒和绳索式回收工具。

2.小井眼钻杆主要有以下三大类:

()标准的小尺寸钻杆:常规石油钻机、修井机和专门的小井眼钻机一般用标准的小尺寸钻杆如89和73毫米(31/2和27/8英寸)钻杆进行小井眼的全面钻进和常规取心,有时也用60.3毫米(23/8英寸)油管与标准小尺寸钻杆组成的混合管柱钻小井眼。

(2)矿业取心钻杆:采用矿业取心钻杆进行小井眼的全面钻进和连续取心,也能用标准的小尺寸钻杆或二者混合管柱进行小井眼的全面钻进。

(3)连续油管(缠绕管):连续油管作业装置采用连续油管为钻柱进行小井眼的全面钻进和常规取心。

3.小井眼井下工具:随钻震击器、减震器、液压加压器、井下马达、稳定器、随钻测斜仪(MWD或LWD)和专用打捞工具。

二.小井眼钻具组合

1.直井钻具组合:

(l)小井眼直井钻具组合和常规井的组合相同,但一般不使用方钻杆,因为小方钻杆机械强度低,带不动整串钻柱旋转,容易变形,故多使用顶部驱动装置直接带动钻具旋转。

(2)采用钟摆钻具和满眼钻具,保持井眼垂直。

2.斜井钻具组合:重返老井钻小井眼延伸井用于油田二次开发时使用不同类型井下马达钻具组合和不同钻井方式可钻成不同曲率半径的斜井和水平井。

(l)长曲率半径水平井:可用顶部驱动旋转钻井或井下动力钻具完成。多用普通井下马达加普通弯接头,单弯造斜接头或双弯万向短节造斜、增斜,用钻杆或加重钻杆组合成下部钻具结构。

(2)中曲率半径水平井:多使用固定角度造斜马达或可调角度的造斜马达加双弯万向短节造斜、增斜;钻具结构由井下马达和长度短、柔性大的钢钻杆或铝合金钻杆组成。

(3)短曲率半径水平井:依照驱动方式不同,短曲率半径水平井有两种钻法和相应的钻具结构:

①当使用顶部驱动旋转钻井时,下部钻具结构由一串可自动转动的万向节短钻杆组成的

弯曲引导器(Curved Drill Guide)组成,配合一套坐在裸眼封隔器上的斜向器(Guide Whipstock)造斜、增斜。

②若用井下动力马达钻井,多使用铰接式井下马达钻具组合。先用它在井下造出台阶,然后起出来,换另一套可测量井斜、方位的钻具组合继续进行钻井。小井眼井下马达数据见表12-1。

三.小井眼对钻具的要求

1.对钻具的要求:

(l)小井眼使用的钻具,要有常规井钻具同样的钢级和机械强度。

(2)钻具内径要能通过测量仪器和绳索取心工具。

(3)螺纹密封性好、强度大。

2.对钻具组合的要求:

(1)在钻小井眼水平井时,应尽量少用或不用钻铤,最好是用加重钻杆代替钻铤,而且应将其放在直井段,使井眼容易转向并给钻头加压。

(2)钻铤最小容许外径等于两倍套管接箍直径减去钻头直径。

(3)不同曲率半径小井眼采用不同的下部钻具组合。

第五节小井眼连续取心技术

一.小井眼连续取心的特点

连续取心不同于常规取心,连续取心实质上是绳索式取心,岩心充满内筒后,不必起出整个钻柱,只需用钢丝绳下入一个打捞筒,就能将装有岩心的内筒从井底的岩心筒中取出来,然后再将另一个内筒投入钻柱内后继续取心,这样可以大幅度减少起下钻次数,提高取心效率。

连续取心技术作为一种非常有效的勘探方法,于70年代初引入,并使之适用于油田小

井眼取心作业。

二.小井眼连续取心用的工具

1.矿业取心钻杆:

小井眼连续取心作业用矿业取心钻杆,它不同于石油钻井钻杆,其主要特点是:

(1)它是一种薄壁无缝钢管,机械强度比同直径的常规钻井钻杆小。

(2)具有外平、内加厚接头。外平接头可减少钻杆摩阻和环空压力降,内加厚可以使接头保持较高的强度,承受足够的扭矩,避免接头发生泄漏。

(3)外径小,介于44.5~150毫米(l3/4~5”7/16英寸)之间。

(4)长度短,仅为1~6(3.3~19.7英尺)。

(5)重量轻,CHD134、CHD101和CHD76型矿业取心钻杆的重量分别为20.8、13.l 和8.5公斤/米。在连续取心作业中,仍采用钻杆加压。

(6)与井壁之间的环空间隙很小,这种钻杆在裸眼井中可作为回收式技术套管,甚至作为永久性套管固井,然后用直径更小的矿业取心钻杆继续取心作业。

矿业取心钻杆在小井眼连续取心作业中,一般多使用CHD134、CHD101和CHD76三种型号。矿业取心钻杆、取心钻头、岩心筒和岩心组合尺寸见表12-2。

2.岩心筒:

连续取心岩心筒与常规岩心筒一样,也由内筒和外筒组成。但与常规岩心筒不同的是,其内筒可以用钢丝绳打捞筒取出来,再将另一个内筒投入钻柱内后继续取心钻进。为防止起出内筒时发生抽汲作用,通常的作法是一边起内筒,一边向钻柱内泵送钻井液。连续取心岩心筒及其内筒和单筒岩心的长度一般为3、6、9、12、13.5和15米,最长可达27米。

第六节小井眼井控

一.小井眼井控与常规井的差别

小井眼井与常规井在以下方面存在差异,影响对溢流检测和压井方法。

1.环空体积小:小井眼尤其是连续取心的小井眼,其环空间隙很小,环空体积也很小。同样的溢流量,在小井眼中的上返速度和上返高度是常规井的数倍,相应地使小井眼井底压力明显降低。

2.系统压力损失大:系统压力损失指的是地面设备、钻柱及钻头和环空内的压力损失之和,小井眼中压力损失的分布情况与常规井中的分布情况相反。在小井眼中,环空压力损失大,地面设备、钻柱和钻头内的压力损失小。而在常规井中,钻柱及钻头内的压力损失大,而环空压力损失小。

二.小井眼的溢流检测

小井眼因其环空体积小,少量地层流体侵入井筒内,就能占据环空的较大体积,而且上返高度高、上返速度快,利用常规井检测溢流的方法,很难保证安全进行井控。以下介绍几种溢流检测法:

1.电磁流量计检测法:在泥浆泵吸入管和井口钻井液返出管线上安装电磁流量计来定量记录钻井液的泵入量和返出量,并将记录结果与泥浆池总体积显示在同一图上。通过实时观察泵入量曲线和近出量曲线的变化情况,就能及时发现溢流或钻井液漏失。电磁流量计比泥浆池容量累计仪更加精确和灵敏,能够检测到不足159升(l桶)的溢流,并能对井下溢流立即作出反应。

2.流量波和压力波检测法:钻井液流量波的测量法是检测泥浆泵压力波的重复传播时间。由于这些波在气体中的传播速度比在钻井液中慢,传播时间急剧增加就说明发生了溢流。

3.对比检测系统:对比检测系统与实时钻井数据采集系统相连接,通过分析实时钻井数据就可检测早期溢流。此外还可用井筒动态模型预测钻井液返出量和立管压力,将二者的实测值和预测值以曲线的形式显示出来进行实时对比。根据实测值与预测值之间的偏差及时判断是否发生了溢流、钻井液漏失或钻杆刺漏等异常情况。

三.小井眼压井方法

由于小井眼环空体积小,一旦检测到溢流,就必须立即采用以下几种压井方法:

1.动态压井法:动态压井是利用循环钻井液时产生较大的环空压力损失来控制地层压力,它是一种非常有效的小井眼压井方法。由于小井眼环空压力损失占泵压的绝大部分,井内任一深度处的压力等于钻井液的静液柱压力加上此处至地面的环空压力损失,如旋转钻柱,可使井底当量循环密度增加。因此,改变泵排量和钻柱转速或钻井液性能,通常就能控制住小井眼溢流。所以动态压井法优于等候加重法或司钻法,因为它不需要用加重钻井液的方法来增大井下压力,可以更快地实施压井,而且可以最大限度地减小套管鞋压力。一般只需把循环排量增加到预定值即可实施动态压井。如果溢流发生在钻进过程中,循环排量应增至最大,最大循环排量取决于地面设备压力极限、泵功率、裸眼地层破裂压力或预计的地层压力。如果溢流发生在钻柱旋转或泵冲速减慢时,将钻柱转速或泵冲速恢复到溢流前的值并加上一个安全系数,就可以控制住溢流。如果溢流发生在起钻过程中,循环排量则取决于井内钻柱的长度。若井内钻柱太短,就应关井并采取一些适当的措施。一般认为,动态压井法适用于井深超过762米的小井眼。

2.井控专家系统:井控专家系统的计算机软件,与实时数据采集及处理系统(即数据控制系统)相连接,就能够实时连续监测和分析来自数据控制系统处理的有关数据,如钻井液流入流量、返出流量、泵压、泵冲数、转盘转速及扭矩、泥浆池容量、钻压和转速等。检测早期溢流,并将检测结果及时通知司钻,以便尽早采取适当的井控措施。如果司钻未能在预定的时间内作出反应,井控专家系统就会自动执行井控措施,从而大大提高井控能力。

3.改进后的常规压井方法:BP公司对小井眼压井期间的井内压力进行了系统分析后,

认为在某些情况下仍然可以采用常规压井方法,如司钻法或等候加重法。如不能采用常规压井方法,则可以使用改进后的常规压井方法,见表12-3。

四.小井眼井控设备分类

小井眼井控设备分常规钻具和连续油管使用的井控设备。

1.小井眼常规钻具使用的井控设备与常规钻井使用的相同。

2.连续油管井控设备:连续油管井控设备是防喷器组安装在连续油管注入头下面的支架内,小井眼采用防喷器组顶端的封井头(Strirpper head)能满足使用连续油管时的井控要求,实现欠平衡钻井,同时配备能满足使用常规钻具时井控的要求。

第七节连续油管技术

连续油管又叫挠性油管或缠挠

管(Coi led-Tubing),是一种可缠

绕在滚筒上的连续钢管或强度更高

的钛铝合金管,它是当前国际广泛

使用的小井眼钻井和修井钻具。

一.连续油管的材

质及其物理机械性质

1.制造连续油管的材质主要有

下面几种:

(1)低合金高含钶/铌(Columbium/Niobium)锻钢。

(2)高强度低合金钢(HSLA)。

(3)高强度低合金(HSLA)4号改型碳钢,代号A-606。

(4)高强度调质合金钢。

(5)高强度含钛(Titanium)合金钢。

2.材质的物理机械性质见表12-4。

二.连续油管的尺寸

连续油管按其用途有多种尺寸,直径可从19~89毫米(0.75~3.5英寸)。

三.连续油管的地面设备

一套完整的连续油管的地面设备由连续作业装置、井控系统、钻井液循环系统、监控系统、吊装设备和拖运设备组成:

1.连续油管作业装置:

(l)注入头(Injector Head):注入头顶部配备有半径为1.5~1.8米(5~6英尺)的凹形导轨,俗称鹅颈管(Goose-neck),其下部是一套类似坦克履带的驱动装置。整个注入头安装在一个支架上,通过液压控制驱动装置的履带式链条牢牢抱紧油管,随着履带链条的顺、反时针运动,推动连续油管沿导轨鹅颈管送入井内或从井内起出。这时整个连续油管重量靠注入头支撑着,一套双作用测压仪(double action load cell)安装在注入头底部,记录提、放油管时加在连续油管上的负荷。

(2)连续油管滚筒:为钢制滚筒,核心直径1.5~1.8米(5~6英尺),护圈外径2.7米(9英尺),可缠绕25.4毫米(1英寸)外径连续油管7925米(26000英尺),31.8毫米(11/4英寸)外径连续油管6705米(22000英尺),管径越大,可缠绕长度越短,如60.3毫米(23/8英寸)外径连续油管可缠4420米(14500英尺),73毫米(27/8英寸)连续油管可缠2896米(9500英尺),89毫米(31/2英寸)油管只能缠1829米(6000英尺)。连续油管最小弹性弯曲半径见表12-5。

2.防喷器组。

3.动力装置:利用柴油机带动液压泵为注入头、滚筒、泥浆泵、防喷器等提供液压驱动动力。

事实上,连续油管在现场服务时的典型弯曲半径是1.2~1.8米(4~6英尺),它还需

要经受住由库存、运输等强制条件支配着的巨大塑性变形。因此,连续油管寿命通常受油管在沿着滚筒和注入头鹅颈管导轨弯曲绕行时累计产生的疲劳破坏的限制。

现场测定连续油管寿命的方法:

连续油管弯曲次数的确定。连续油管在一次起下钻中要遭受6次塑性弯曲(Plastic bending event),其中4次发生在注入头的鹅颈管导轨上,另外2次出现在滚筒上,弯曲使油管产生塑性变形。连续油管塑性弯曲次数见图12-4。

连续油管除纵向塑性变形外,在其弯曲点处还积聚着环箍塑性变形(hoop plastic deform -ation),也就是说,在内压小于环箍屈服极限的条件下,环箍塑性变形也会使连续油管直径增加。

4.司钻操作台:安装有操纵连续油管装置各个系统动作的手柄和记录仪表。

5.吊车:将注入头吊入井口上或吊离井口,进行底部钻具组合的上扣和卸扣。

6.拖车:目前的连续油管作业装置,一般将上面5部分装置安装在一辆拖车上,一起运输。如用直径较大的连续油管钻井,考虑到连续油管滚筒和注入头较重,需要将这5部分装置分别装在三台拖车上,一台拖车装注入头及其支架,一台拖车装控制室和连续油管滚筒,一台拖车装吊车和液压动力装置。连续油管作业的基本部件见图12-5。

7.钻井液循环系统:

四.连续油管的使用寿命

1.影响连续油管使用寿命的主要因素:疲劳极限、压力极限、拉力极限、管体圆度与管体椭圆度的容许偏差。

通常,连续油管的弯曲半径为1.2~1.8(4~6英尺),在作业中常常在滚筒和鹅颈管导轨处承受重复的弯曲应力而导致疲劳,在库存和运输中要受挤压、震动而产生塑性变形,大大地降低了连续油管的使用寿命。

2.连续油管的抗外挤和抗内压极限:

对于不同直径的连续油管的抗外挤和抗内压极限,可根据482.76兆帕(70000磅/英寸2)的名义屈眼强度计算出来,见表12-6。

通过对各种直径连续油管的疲劳寿命的模拟试验可以得出以下结论:

(1)疲劳是影响连续油管寿命的基本因素。

(2)连续油管寿命随管壁厚度增加而提高。

(3)当加大滚筒和鹅颈管导轨的半径时连续油管寿命增加。

(4)连续油管寿命随管径增大而降低。

(5)连续油管寿命受特定的压力和弯曲周期顺序影响。

(6)仅由压力周期引起的连续油管疲劳损坏,远比由压力和弯曲周期组合在一起造成的损坏低。

(7)连续油管的抗崩极限在一定程度上影响着连续油管的使用寿命。

五.连续油管在小井眼钻井中的应用范围

1.连续油管的应用范围:

(1)重返老井眼钻斜井或水平井以提高老井的产量和最终采收率。

(2)重返老井眼钻斜井或水平井以减轻水或天然气在油层中的推进。

(3)重返老井眼钻斜井或水平井加深勘探并进行地层评价。

(4)老直井加深。

(5)加长老水平井水平段。

(6)钻一批小井眼勘探井。

(7)钻小井眼开发井。

2.连续油管钻具组合:

(l)小井眼直井钻具组合:长保径PDC(TSD)钻头十动力钻具(PDM)十钻铤十脱离机构十连续油管配合短节十连续油管。

(2)小井眼稳斜钻具组合:长保径PDC(TSD)钻头十动力钻具(PDM)十少量钻铤十脱离机构十连续油管变径接头十连续油管。

(3)小井眼造斜钻具组合:短保径PDC(TSD)钻头十可调角度弯接头十动力钻具(PDM)十定向接头(容纳测斜仪器)十钻铤十定向器十脱离机构十连续油管变径接头十连续油管。

(4)为保证井下安全,钻具结构中还应安装震台器和液压加速器。

(5)在下部钻具组合中安装井下推进器(Thruster)或增力器(Force Generator)给钻头增加推力和钻压。

六.连续油管钻井的优点和局限性

连续油管还能用于挤水泥、洗井、油井测试时的初开井和测井等作业中。由于连续油管的连续性使其具有超过常规钻杆的优点。

1.连续油管钻井的优点:

(l)可在欠平衡状态下安全钻井。

(2)可大量节省起下钻时间。

(3)可进行连续循环。

(4)地面设备少。

(5)管体光滑,可减少循环钻井液时的沿程损耗。

(6)连续油管无接头可在欠平衡状态下实现边喷边钻和强行起下钻而无须压井。

(7)在欠平衡状态下钻井,可提高钻速及减少对地层的破坏。

(8)连续油管无接头,可提高起下钻速度,最高可达22.86米/分(75英尺/分)。

(9)在连续油管内装上电缆钻水平井的水平段时可用有缆导向工具实现随钻测量。

2.连续油管钻井的局限性:

(1)安装连续油管地面设备时要靠常规钻机的帮助。

(2)用连续油管钻井时不能下长技术套管、生产套管和尾管,需要由常规钻机帮助完成。

(3)连续油管钻井的井径较小。

(4)连续油管钻井受设备能力的限制,只能钻浅井。

(5)连续油管使用寿命短。

(6)当前大多数连续油管钻井装置不具备使生产封隔器解封和提出生产油管串的能力。为了重返老井眼钻井,必须把生产油管串从井内提出来,解封生产封隔器,这些工作只能由常规钻机帮助完成,这就增加了再上设备时的动复员费。

(7)连续油管钻井只能下小而短的尾管。

(8)用连续油管钻裸眼井时,比在下了套管的井中使用寿命要短。

参考文献

l.《国外钻井科技》1993,1994年汇编,中国石油大学主编

2.《小井眼钻井技术调研报告》中国石油天然气总公司勘探开发研究院编译3.《Slim Hole Technology Summary》中海石油技服定向井专业公司

4.《Cotiled Tubing Handbook》中海石油技服定向井专业公司

5.《油井防喷手册》(荷)壳牌国际石油公司编唐兆星、周惟英译,石油工业出版社

水平井钻井技术经验概述

第一章定向井(水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1.定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)T.A.英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长384米,宽115米,该丛式井平台共有钻定向井42口。 2.定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型: 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井(多底井) 国外定向井发展简况

(表一)

10.井眼尺寸不受限制 11.可以测井及取芯 12.从一口直井可以钻多口水平分枝井 13.可实现有选择的完井方案 (4).短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1.井眼曲线段最短1.非常规的井下工具 2.侧钻容易2.非常规的完井方法 3.能够准确击中油层目标3.穿透油层段短(120—180米)4.从一口直井可以钻多口水平分枝井4.井眼尺寸受到限制

5.直井段与油层距离最小5.起下钻次数多 6.可用于浅油层6.要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7.全井斜深最小7.井眼方位控制受到限制 8.不受地表条件的影响8.目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1)井深:指井口(转盘面)至测点的井 眼实际长度,人们常称为斜深。国外 称为测量深度(MeasureDepth)。 2)测深:测点的井深,是以测量装置 率是井斜角度(α)对井深(L?)的一阶导数。 dα Kα=─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8)井深方位变化率:实际应用中简称方位变化率,?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度,常用KΦ表示。计算公式如下: dΦ KΦ=─── dL

石油钻井新技术研究毕业论文

石油钻井新技术研究毕 业论文 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】

中国石油大学(华东)现代远程教育毕业设计(论文) 题目:石油钻井新技术研究 年级专业层次:2013秋中原油田钻井技术高起专培训班学生姓名:xxx学号:000000 中国石油大学应用技术学院 论文完成时间:2015年3月1日

石油行业日益发展的今天,需要越来越多的专业人才来提升行业水平。并且石油工业现在是现代行业的重中之重,钻井技术以及采油方法成为了发展这个行业的关键,固井和完井技术的先进则决定着油水井的增产、增注。石油钻井是一项复杂的技艺工程,需要诸多方面的工种协调密切配合才能使钻井顺利完成。钻井主要的工种有钻井、内燃机、石油泥浆。这是紧密联系的三兄弟。有人形象比喻说:“石油内燃机犹如人的心脏、钻井液(泥浆)犹如人的血液、石油钻井犹如人的骨骼。”我认为这种比喻有一定的道理。石油钻井就是由这三种主要的工种组成的一个完整的钻井体系。钻井技术不断发展,对钻井液要求越来越高。本文从套管钻井新技术、连续油管钻井新技术等几方面对现今钻井新技术进行阐述分析。 关键词:钻井;石油钻井;钻井新技术;套管钻井;水基钻井液;无渗透钻井液

2.1.2山前高陡构造和逆掩覆体防斜问题 (2) 2.1.3钻头选型和钻井效率问题 (2) 2.1.4井漏问题 (2) 2.1.5井壁稳定和井深结构问题 (3) 2.1.6固井问题 (3) 2.1.7深井钻进中套管严重磨损问题 (3) 2.2重点研究方向 (3) 2.2.1提高钻前压力预测精度 (3) 2.2.2高陡构造防斜打快 (3) 2.2.3防漏堵漏技术 (3) 2.2.4特殊工艺井技术 (4) 2.2.5小井眼钻井配套技术 (4) 3.1.2套管钻井的优点 (5) 3.1.3套管钻井的范围 (6) 3.1.4套管钻井的准备条件 (6) 3.1.5套管钻井的参数设置 (6) 3.2水基钻井液新技术 (7) 3.2.1无渗透钻井新技术 (7) 3.2.2水基成膜钻井液技术 (7) 3.2.3纳米处理剂基础上的钻井技术 (8) 3.3应用钻井新技术控制污染 (9) 3.3.1小井眼钻井工艺 (9) 3.3.2多功能钻井液技术 (9) 3.3.3分支井钻井技术 (9) 3.3.4应用新型钻井液体及添加剂 (9)

复杂结构井开发与开采 复习

复杂结构井是具有任意井眼轨迹或者具有多个分支的油水井,随着钻完井技术的提高,采用水平井、多分支井等复杂结构井型是提高产量、降低成本的有效途径。 应用复杂结构井开采复杂油气田具有如下特点:1、复杂结构井能够大幅度提高单井产能。(应用复杂结构井能够最大程度扩大油井与储层的接触面积,连通破碎的断块和油层,建立通畅的油气通道,从而大幅度提高低渗透油气田和断块油气田的单井产能。)2、延缓见水时间。3、最大程度上提高经济效益。(目前水平井钻井成本平均为直井的1.5~2 倍,甚至某些水平井的成本只有直井的1.2 倍; 而水平井的产量平均是直井的2-5 倍, 一口多分支井可以节省18 口直井的井场, 产量却增加20%。直井、水平井和多分支井的吨油成本比, 据北美油田的统计为1∶0.48∶0.39。) 分支井特点:特点1:有利于制定更合理的开采方案,以尽量少的井控制尽量大的含油面积。特点2:可有效开采多产层油藏。特点3:可替代长水平段水平井。特点4:用尽量少的井开采形状不规则的油藏。特点5:可在一口井内实现注采结合,提高采收率。 多分支井技术应用特点:1.多分支水平井在少井高产开发新区块方面有着巨大的优势;2.多分支水平井在老油田挖潜中的作用日益显著,成为增加储量和产量新的工艺技术;3.多分支水平井完井方式类型多、工具配套、成功率高,能够满足不同油藏对完井方式的要求。 丛式井技术可以在一个平台上钻几十甚至上百口不同类型的井,能够对不同储层同时进行开发和开发更大的面积,从而可以节约大量的井场建设投资、节省地面空间,并且便于采油集中建站、统一管理。采用丛式水平井技术可以使整装油田的开采井网更加合理、优配、并能有效增加油层的裸面积、提高采收率。 井眼轨道:一口井开钻之前,预先设计的井眼轴线形状。 井眼轨迹:一口井实际钻成后的井眼轴线形状。 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。 地质导向钻井技术是根据地质导向工具提供的实时井下地质信息和定向数据,辨明所钻遇的地质环境并预报将要钻遇的地下情况,引导钻头进入油层并将井眼保持在产层中。地质导向钻井技术以随钻测量多种井底信息为前提,以油气目的层为最终控制目标,体现了现代钻井技术与测井、油藏工程技术的相融合。 几何导向:由井下随钻测量工具测量的几何参数:井斜、方位和工具面的数值传给控制系统,由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。 地质导向:使用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据,以人机对话方式来控制井眼轨迹的技术。

定向井(水平井)钻井技术概述

第一章定向井(水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1.定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)T.A.英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达10,654米; 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm油田钻成的M11井,水平位移高达1,0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14; 丛式井口数最多,海上平台:96口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段,50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾350米,水平位移444.2米,最大井斜92°,水平段长160米;70年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关,使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井,井深达到7000米,垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井,水平位移达到2666米,最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长384米,宽115米,该丛式井平台共有钻定向井42口。 2.定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型: 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井

定向井钻井参数设计

定向井钻井参数设计 刘嘉 中石油胜利石油工程有限公司钻井技术公司 摘要:科技的发展,人口的剧增,造成了对能源的巨度消耗。这迫使人类去寻找更多的能源来满足这样的消耗,而石油便是其中之一。在脚下的土地中,蕴含着大量的石油能源需要去勘探,这边需要有先进的开采技术,若是因开采方式的不当而造成对能源的大量浪费,便是得不偿失了。 一、定向井钻井技术概述 定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的技术之一,也是如今使用的越来越频繁的技术。采用定向井技术开采石油,不仅可以在地下环境条件的严格限制下经济而有效的开发石油资源,在大幅度提高油气产量的同时,又不会对自然环境造成污染,是一项具有显著的经济效益的技术手段。 1.定向井:定向钻井是使井眼沿盂县设计的井眼轴线(井眼轨迹)钻达预定目标的钻井过程。 2.定向井的分类:按照井型的不同,可将定向井分为常规定向井(即最大井斜角在60°以内的定向井)、大斜度定向井(最大井斜角在60°到90°之间,也成为大斜度井)、水平井(最大井斜角保持在90°左右的定向井)、分支井、联通井。 二、定向井的设备介绍 1.泥浆马达:以泥浆作为动力的一种螺杆状的井下动力钻具,主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、驱动轴总成和放掉总成等部分组成。 2.扶正器:在钻井过程中起支点作用,通过改变其在下部钻具中的位置可以改变钻具的受力状态,从而达到控制井眼轨迹的目的。 3.非磁钻铤:在钻具组合中使用非磁钻铤可以有效的放置由于钻具本身所带来的磁干扰,减少测量过程中的误差,使测量结果真实、有效。 4.浮阀:一个用来防止泥浆倒流损害井下工具及防止钻头水眼被堵的工具。 5.定向接头:为定向仪器提供稳定性的工具,便于准确了解马达等井眼下工具的方向,从而能够为下不作业的顺利进行提供保障。 三、定向井参数设计:

小井眼钻井技术在煤层气勘探中的试验研究_黄洪春

*黄洪春,工程师,1966年生;1986年毕业于重庆石油学校钻井专业,现从事煤层气钻井完井技术研究和试验工作。地址:(065007)河北省廊坊市万庄石油分院完井工艺研究所。电话:(010)62095017转3301。 小井眼钻井技术在煤层气勘探中的试验研究 黄洪春* (中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院廊坊分院) 黄洪春.小井眼钻井技术在煤层气勘探中的试验研究.天然气工业,2000;20(2):54~56 摘 要 煤层气作为一种新兴的非常规天然气资源,正越来越受人们的重视。中国石油天然气集团公司也先后进行了10多口井的尝试。但由于煤层气单井产量较低,工艺性试验投入大,勘探效益低。为降低煤层气钻井成本,借鉴了国内外常规油气井小井眼钻井技术的成功经验,结合煤层气的特点,研究了小井眼钻头、煤层保护、小井眼取煤心等工艺技术,评选了小井眼钻机,并在现场进行了1口煤层气小井眼钻井试验。通过与常规煤层气试验井对比,分析了煤层气小井眼钻井的经济效益。文章介绍了上述石油系统(CNPC )煤层气钻井现状及煤层气小井眼钻井技术研究和勘探性工艺试验情况。 主题词 小井眼钻井 技术 煤层气 勘探钻井 研究 煤层气在国外已投入工业性开采,并形成了煤层气工业。而国内起步较晚。中国石油天然气集团 公司于90年代初才开始介入煤层气的研究,经“八五”准备性研究后,列入了“九五”重点攻关研究项目。经过几年的探索,在研究和工艺性试验上都有长足的发展。就煤层气钻井技术而言,进行了常规钻井和小井眼钻井等技术的研究和工艺性试验,取得了一些认识。现就煤层气小井眼钻井试验情况与广大钻井同仁进行一些探讨。 煤层气井钻井特点及现状分析 煤层气亦称煤层甲烷,是煤层自生自储的一种非常规天然气资源,其井深一般为300~1500m ;单井产量偏低,为1000~10000m 3/d (通常为3000~5000m 3/d )。而且,作为储层的煤层与常规石油天然气储层相比具有特殊的物理力学性质。鉴于上述特点和国内外经验,我国目前的煤层气钻井具有:①领域新、可借鉴的经验少;②单井产量低、钻井费用高;③煤储层机械强度低,易造成井下情况复杂和井下事故;④煤储层保护技术难度大;⑤煤层取心技术要求高、难度大。 从中国石油天然气集团公司近几年完成的煤层 气试验井来看,基本沿用已成熟的常规石油天然气井的钻井完井工艺技术。其井身结构通常为: 339.7mm 表层套管+ 244.5m m 技术套管下至煤层顶部+ 139.7mm 油层套管(或尾管)完井;井深视地区不同有500~1400m ;选用钻机为大庆—I 型或大庆—II 型;单井钻井工程费用高,约200~380万元。虽投入了大量资金,进行了十多口井的工艺性试验,但勘探成功率较低,至今没有取得实质性突破。 由于煤层气井单井产量较低,按常规石油天然气井工业开发标准,均达不到工业气流。显然,用常规油气钻井技术钻探煤层气井成本太高。为推动煤层气勘探开发的兴起,我们进行了以降低煤层气钻井费用为目标的小井眼钻井工艺性试验,取得了一定的效果。 煤层气小井眼钻井工艺 现场试验 小井眼钻井技术在经历了长期的沉默后,于近几年重又受到人们的重视。为了降低成本,我们从煤储层特性和开发特点出发,研究了小井眼钻井相关技术,并在江西进行了现场试验。 1.试验井的基本数据 (1)井号、井别:QS —1井、煤层气试验井 (2)井身结构: 444.5mm 钻头×20.50m / 323.8m m 表层套管×20.28m + 215.6m m 钻 · 54·

小井眼钻井技术在桩西区块应用

小井眼钻井技术在桩西区块应用 桩海潜山169区块的部署开发是近年来胜利油田的一重大举措,该区块在古潜山八陡组和中生界顶部均钻遇良好油气显示,表明该块多层系含油,是油气较为富集的区域。总结桩169-斜1和桩169-斜2井小井眼施工经验,对出现的问题细致分析,并予以反馈,为该区块的后续施工提供一些借鉴。 标签:小井眼;钻井技术;流变性;抑制性;封堵性; 1 前言 一方面由于胜利油田开发逐年深化,另一方面由于国际低油价的影响,小井眼开发由于投资少、钻井液用量少、排放废弃物少等优势,在胜利油田开采老区剩余油方面带来了良好的经济效益和社会效益,小井眼钻井技术也受到越来越多的关注和重视。特别是将小井眼钻井技术应用到滩海大位移井井,是该技术的又一大进步。 2 施工难点分析 以桩169-斜2井为例,该井为四开井,四开井眼为149.2mm*(4786-5458.29)m,井斜30.7度,位移(1962-2306)m,施工过程中面临如下困难。 2.1 钻具安全 小井眼施工具有环空间隙小,压耗大,钻具强度低等难点,给井下安全带来极大隐患。 2.2 易形成岩屑床 一方面小眼井中,钻杆接头与钻头直径相差很小,接头外径与井壁相切后,在钻杆本体下侧形成较大井眼,容易沉积岩屑。另一方面由于“上弦月效应”,钻井液在井眼截面上形成流速分布上的差异化,加之重力作用使岩屑翻转沉向下井壁,同时该井小井眼井段处于井斜30度稳斜段,井斜对岩屑运移影响较大,增加了形成巖屑床的可能。 2.3 井壁失稳 地质资料显示在井段5245-5253m存在红色泥岩,由于火成岩、泥岩地层交接性差,容易出现大颗粒掉块,另一方面在斜井段,井眼的上侧井壁处于悬空状态,仅靠钻井液的液柱压力平衡地层应力和上井壁岩石的重力。当发生抽吸时,上井壁失去支撑,加剧了井眼的坍塌,一旦卡钻,则会造成难以处理的复杂局面。 2.4 降摩减阻难度大

毕业论文-石油工程小井眼钻井技术的发展和应用

毕业论文-石油工程小井眼钻井技术的发展和应用 摘要随着油气生产费用的提高以及石油工程领域不断向边远地区扩展和钻井 工艺技术水平的提高钻小井眼井开采油气的优越性更加明显使得小井眼钻井 技术成了继水平井钻井技术之后的叉一研究热点目前在国内外该技术已应用 于水平井深井钻井中如侧钻小井眼多分支水平井等国外已开始用连续管钻 小井眼通过对调研资料的统计小井眼技术有以下几个研究和展方向小井 眼钻头与马达的研制小井眼完井与井控技术小井眼钻机研制 关键词小井眼钻井 Abstract With the cost of oil and gas production ingcease and petroleum

engineering fields to rtmote areass and the expansion od drilling technology levelincreasecSlim hole drilling oil and gas exploration superiority was enen more apparent Make slim hole drilling technklogy hasbecome followoing Horizontal Diylling technoloqy fork atter a hotspotAt presentdomestic and foreign technology has been used in the horizontal and deep drilling such as side slimhole drilling multi-branch horizontal wells aborad has begun consecutive slim hole drilling pipeBased on the statistical data studySlim technoloqy has the following research

第一章 定向井(水平井)钻井技术概述

第一章定向井(水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)T.A.英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达10,654米; 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的RytchFarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1,0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14; 丛式井口数最多,海上平台:96口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段,50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾350米,水平位移444.2米,最大井斜92°,水平段长160米;70年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关,使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井,井深达到7000米,垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平

第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料

第十二章小井眼钻井工艺 第一节小井眼定义和用途 (2) 一.小井眼定义 (2) 二.小井眼的用途和前景 (2) 三.小井眼的局限性和难度 (2) 第二节小井眼钻井设备 (2) 一.套管程序 (3) 二.固井 (3) 三.钻井液 (4) 第三节钻头 (4) 一.钻头的种类 (4) 二.钻头类型的选择 (4) 第四节小井眼钻具 (5) 一.钻具的种类 (5) 二.小井眼钻具组合 (5) 三.小井眼对钻具的要求 (6) 第五节小井眼连续取心技术 (6) 一.小井眼连续取心的特点 (6) 二.小井眼连续取心用的工具 (7) 第六节小井眼井控 (7) 一.小井眼井控与常规井的差别 (7) 二.小井眼的溢流检测 (8) 三.小井眼压井方法 (8) 四.小井眼井控设备分类 (9) 第七节连续油管技术 (9) 一.连续油管的材质及其物理机械性质 (9) 三.连续油管的地面设备 (10) 四.连续油管的使用寿命 (12) 五.连续油管在小井眼钻井中的应用范围 (12) 六.连续油管钻井的优点和局限性 (13) 参考文献 (14)

第一节小井眼定义和用途 一.小井眼定义 到目前为止,还没有一个统一的小井眼定义。美国阿莫科(Amoco)公司认为,不少于90%以上的井段是用直径小于177.8毫米(7英寸)的钻头钻成的井眼,或70%以上的井段直径小于152.4毫米(6英寸)的井称小井眼。我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼: 1.一口井中90%井段是用直径小于177.8毫米(7英寸)的钻头钻成的井眼。 2.水平井水平段的井径小于200毫米(77/8英寸)的井眼。 3.在老井眼开窗侧钻、加深,井径小于177.8毫米(7英寸)的井眼。 4.井的最后一段井眼直径通常是从95.2~104.8毫米(33/4。~41/8英寸),从中可获得大量评价井的资料,可在该井眼内进行完井作业的井。 二.小井眼的用途和前景 经过石油工业几十年的共同努力,小井眼技术日臻完善,可在很多领域发挥效益。 1.钻早期勘探井和评价井:在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井,进行早期地质勘探和评价,可以减少资金的投入。 2.钻开发井:对井深较浅、单井产量低的边际油田,采用小井眼可以节约开发投资,提高经济效益。 3.提高老油田的产量:利用小井眼钻井技术,重返老井进行加深、侧钻、钻大斜度或水平井,进行二次开采,使老井产量提高。 4.借助国际经验、技术优势,建立我国海洋石油钻井作业的小井眼体系,使小井眼技术在我国海洋石油钻井作业中逐步成熟和发展。 三.小井眼的局限性和难度 尽管小井眼具有广泛的用途,但还存在一定的局限性,主要有以下几方面: 1.某些技术还不过关,小井眼钻井中使用的硬件和软件还未能完全满足需求。 2.钻探深度受到限制,加深钻探时的技术难度更大。 3.井控困难。 4.井下事故和复杂情况不易处理。 第二节小井眼钻井设备 目前,我国海上现有钻井设备都能满足钻小井眼的要求。当前国际上适用于小井眼的钻机有石油钻机、矿业连续取心钻机、混合钻机和连续油管作业钻机等。这些钻机的共同特点

浅谈水平井钻井工程技术的应用-工程技术论文-工程论文

浅谈水平井钻井工程技术的应用-工程技术论文-工程论文 ——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要:油气开发中,水平井钻井工程技术主要应用于较薄油气层、裂缝性油气藏的开发过程中。近年来,我国逐渐将油气开发重点转移到低渗透油气藏、裂缝性油气藏的开发中来,这就需要进一步加大对水平井钻井工程技术的研究力度。本研究主要探讨了油气开采中水平井钻井工程技术的现状及应用情况,并对水平井钻井工程技术的作用进行了分析,以期为我国油气开发效果的提高提供帮助。 关键词:水平井;钻井技术 水平井钻井主要通过增加地上集水建筑物、地下油气资源之间的接触面积,来达到提升石油开采效率的目的。经过几十年来的不断开发与利用,我国油气资源的储量逐渐降低,油气资源的开发难度不断上

升、开发环境日趋恶化。在这样的背景下,必须不断对油气开采技术进行创新,提高油气开采水平,避免不必要的资源浪费,实现石油行业的持续健康发展。 1水平井钻井工程技术的现状及应用情况 我国在水平井钻井方面起步相对较晚,技术水平与国外发达国家相比仍有很大的差距。但是,经过不断研究与实践,近年来,我们已经在水平井钻井方面取得了突破性的进展,技术水平得到明显提高,并在实践过程中不断改进、完善。就我国水平井钻井现阶段的情况来看,针对不同的储层及不同类型的油气藏,已经形成了有针对性的水平井[1]。实践发现,水平井钻井工程技术具有操作简单、效率高、产量高、成本低、污染少等一系列优势。水平井钻井技术在石油开采过程中的有效应用,有利于提高油气采收率、油气开采产量,还为实现不同油气藏之间的转换开发与利用提供了新的方法。随着节能降耗与绿色环保理念的不断深入人心与国家可持续发展战略的持续推进,能源短缺问题、能源供求矛盾问题越来越受关注,提高油田开发效率与质量,是现阶段石油行业面临的首要问题[2]。在这样的背景下,必须进一步加大对水

小井眼钻井技术毕业论文

小井眼钻井技术毕业论文

摘要 小井眼钻井在石油工业中应用始于50年代,80到90年代小井眼钻井技术取得了突破性进展,成为继水平井之后油气勘探开发中又一门热门技术。数年来国内外对小井眼钻井技术进行了大量的研究,也取得了很多成果,展现了良好的应用与发展前景。在国内,中原油田在小井眼侧钻技术方面形成了一套新的研究方法和技术,在此研究基础上开发了配套的高效钻井工具,得到初步应用,取得了良好的效果。本文通过对国内外小井眼钻井技术的基本理论及在国内的一些实际应用的叙述使大家对小井眼钻井有个更清晰的认识。 关键词:小井眼;钻井工艺;侧钻工艺

目录 前言 (1) 第1章小井眼的基本概念 (2) 1.1小井眼钻井技术发展概况 (2) 1.2小井眼技术发展的原因 (4) 1.2.1 经济因素 (4) 1.2.2 技术进步 (4) 1.2.3勘探开发的需要 (4) 1.2.4环境保护的压力小 (5) 第2章小井眼钻井系统、装备及工具 (8) 2.1小井眼钻井系统 (8) 2.1.1转盘钻进系统 (8) 2.1.2连续取芯钻进系统 (8) 2.1.3井下动力钻具钻进系统 (8) 2.1.4小井眼水平钻井系统 (8) 2.2 国外小井眼钻井设备的发展现状 (9) 2.3 国内小井眼钻井设备现状 (12) 2.4 对我国研制小井眼钻井设备的几点建议 (12) 2.4.1 钻机 (13) 2.4.2 钻井井下工具 (13) 第3章小井眼技术的难点及对策 (15) 3.1小井眼井控与常规井控的差别 (15) 3.1.1环空间隙(小井眼环空体积小) (15) 3.1.2 系统的压力损失大 (16) 3.2小井眼井涌检测技术 (17) 3.2.1 Amoco公司井涌检测法(出入口流量法) (17) 3.2.2 Anadrill公司的井涌检测方法 (17) 3.2.3 BP公司研制了一种小井眼井涌早期检测系统 (17) 3.3小井眼压井方法---动态压井法 (18)

小井眼水平井国内外发展现状分析与探讨

小井眼钻井始于50年代,到90年代发展至顶峰。美国、英国、加拿大等国已钻成了一定数量的小井眼油井,取得了非常可观的经济效益。截至目前,世界上己钻成小井眼井上万口,最大垂直井深超过6000m。小井眼井有诸多的优点,如井场占地面积小,钻井设备小、重量轻,利于偏远地区的钻井,钻机和其他辅助设备不足,钻井作业人数少,钻井井场的费用低等优势。小井眼钻井技术是一项综合性、技术密集型的钻井配套技术,它包含许多先进的生产工艺,如侧钻水平井、分支水平井、径向水平井、欠平衡钻井及连续油管钻井等,这些钻井方法大都采用小井眼钻成,是先进工艺技术、新型工具的集成技术。小井眼开窗侧钻技术作为一种充分利用油田废弃、闲置井挖掘老油田现有油气藏潜力、对老油田进行二次或三次采油、提高原油采收率较为经济和有效的方法,正越来越受到国内外油田的重视。近十年,随着油气勘探开发生产成本的提高,特别是油气资源不断向边远地区扩展和钻井工艺技术的不断提高,钻小井眼井开采油气的优越性更加明显,使得小井眼钻井技术成了继水平井之后的又一钻井工艺研究热点。 随着国内主要油田逐渐进入开发中后期,由于套管变形或损坏,井下落物事故不易处理,以及井下水锥或气锥等多种原因的影响,陆续有部分油水井己不能维持正常生产,造成原油及天然气产量逐年下降,越来越多的油(气、注水)井成为废弃、闲置井,严重制约了油田的持续发展。为了降低钻井综合成本,特别是发挥老井潜力,国内外油田正在开展小井眼开窗侧钻技术的研究与应用。小井眼开窗侧钻技术就是利用老井井身对油藏开发再挖潜,并充分利用老井的井身和原有的一些采输设备,延长老井使用寿命,提高原油产量,同时大幅度降低施工成本,缩短施工周期,使老井的生产潜力得以充分发挥的新技术、新工艺。 国内外大力发展小井眼水平井技术的主要原因:1经济因素:钻小井眼可节省钻井费用25%—50%,在个别边远地区甚至可使钻井费用降低75%。2技术进步:钻头、钻井液及钻井液马达和井控等钻井技术与设备均取得了重大发展。3勘探开发的需要:可用于边远地区、地面条件恶劣、和运输困难的地区;可减少勘探风险,缩短勘探时间,提高勘探效率和准确性,降低勘探成本。4环保压力:小井眼较之常规井眼,井径缩小大约一半,废泥浆及钻屑处理量可减少大约75%,同时占用场地少,作业费用减少。 钻小井眼水平井比钻常规水平井所需要的设备小,井场占面积小。因此井场准备和建筑成本就少。另外,井眼越小,消耗材料越少,可用更小更轻的套管,所用的水泥量和钻井液量也更少,采油设备的尺寸也相应的减小。可节约大量钢材。侧钻水平井技术主要用于老油井的改造挖潜。与新钻井相比,可节约已有井段的钻井费用。通过钻小井眼水平井和侧钻水平井,可以获得新的可采储量、提高采收率和开发低渗透和非均质油气藏。 小井眼水平井钻井设备现状 1、钻机 目前,我国小井眼钻机系列可分为钻深能力1000m左右钻机和钻深能力大于1200m钻机两大类。国内能够制造小型钻机的厂家比较多,对于钻深能力1000m左右钻机,主要是长庆油田用车装修井机改造而得,如:XJ-450、XJ-350等,对于钻深能力大于1200m钻机,主要是宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、第四石油机械厂生产的ZJ系列小型钻机种类比较齐全。宝鸡石油机械厂生产的小型钻机结构形式以传统的模块式为主,开发了电动钻机和适用于丛式井组钻井的钻机。如:ZJ15/900DB-1、ZJ30/1700B、ZJ30/1700JD等型号。南阳石油机械厂主要生产车载式和撬装模块式轻型钻机。如:ZJ15、JZ20、ZJ30等,第四石油机械厂生产一种自走式轻型钻机采用自走底盘。II型伸缩井架,具有越野性好,运移方便等特点。 2、钻头 国内许多专业钻头厂、油田科研单位及石油院校都进行小井眼钻头研究与开发。目前,以江汉钻头厂、成都钻头厂为代表的雅伦钻头生产厂家,研制的小井眼钻头规格多,品种齐全,最小钻头直径 117.5mm。以川石·克里斯坦森公司、大港中成机械制造有限公司为代表的生产小井眼金刚石钻头的厂商的钻头规格多样,品种齐全,如:钻头STR324直径为95.25 1

水平井钻井技术难点及对策分析

水平井钻井技术难点及对策分析 致密砂岩油气藏、页岩油气藏正成为我国油气勘探开发的主流和热點,这些非常规油气资源只有通过水平井开采才能获得更好的经济效益,随钻地质导向在水平井钻井过程中发挥重要的作用。文中对水平井地质导向技术现状进行了介绍,分析了录井地质导向技术存在的难点,并针对性的提出了相应的技术对策,对提高水平井油层钻遇率具有一定借鉴意义。 标签:水平井;钻井技术 前沿 油气田的开发过程中,水平井的钻井技术能够数倍提高油气的产量,效果突出。因此,在油田开采建设中,水平井钻井技术得以迅猛发展,施工技术水平也日渐成熟和完善,在很大程度上已成为油田高效勘探开发的关键技术之一。在薄油气田和浅层油田的开发建设上,水平井钻井技术可以大大提高油井产量,提高油田的采收优率,取得了良好的经济效益。由于水平井钻井的技术含量较高,开采施工过程难度较大。在实际应用过程中也存在诸多问题,分析如下。 1 水平井采收率的影响因素分析 气层厚度对采收率的影响。通过研究,我们发现在各向异性比为1,地层损害忽略不计,同时气体性质和地层温度都相同的情况下,水平井采收率与气层厚度成反比例关系,即气层厚度减小时,采收率增加。反之亦然。研究表明,宜选择气层厚度相对较小的水平井进行天然气的开采。 井段长度对采收率的影响。水平井采收率与井段长度成正比,产量随井段长度的增大而增加。所以水平井通常比垂直井的采收率要高。 各向异性对采收率的影响。各向异性表现在水平和垂直方向渗透率不相等。研究发现,水平井采收率各向异性比(水平渗透率与垂直渗透率之比)成反比,即随着各向异性比增加,油气藏垂直方向渗透率减小,采收率随之减小。所以垂直裂缝油气藏用水平井开采的效果相对于垂直井开采较好。 水平井在油气藏中的位置及地层损害对采收率的影响。水平井位置影响采收率的实质是偏心距(水平井与井中心距离),呈“倒U”趋势,当水平井位于气井中部时,有最大采收率。同时,当水平井长度一定时,随地层损害程度的增加,采收率降低,应注重储层保护,避免过度损失。 2 水平井钻井技术存在的问题分析 2.1 水平井钻井专业技术人员队伍水平还需提高

微小井眼钻井技术概况、应用前景和关键技术

第32卷 第1期 2010年1月石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY Vol. 32 No. 1 Jan. 2010 文章编号:1000 – 7393( 2010 ) 01 – 0005 – 05微小井眼钻井技术概况、应用前景和关键技术 陈朝伟 周英操 申瑞臣 赵 庆 方世良 郭庆丰 王金茹 (中国石油集团钻井工程技术研究院,北京 100195) 摘要:微小井眼钻井技术具有大幅度降低钻井成本、利于环保和适于恶劣环境下作业等优点。全面发展微小井眼钻井技术之前需要了解该技术的内涵、国内应用前景和关键技术。为此,明确了微小井眼钻井技术的概念,介绍了微小井眼钻井技术的发展现状,分析了该技术在老油田、浅层油气、煤层气、“三低”油气藏等的开发效益和应用前景,提出了微小井眼钻井技术的发展方向,即以小型复合连续管钻机为基础、井下钻具为主导、其他技术相辅助,提出国内需分布实施微小井眼钻井技术,应加大连续管技术、工具及微小井眼钻井基础理论研究、管柱力学、水力学软件等方面的研究力度。 关键词:微小井眼;钻井技术;连续管;关键技术;应用前景 中图分类号:TE246 文献标识码:A Overview ,Application Prospects and Critical Technologies of Micro Hole Drilling Technology CHEN?Zhaowei,?ZHOU?Yingcao,?SHEN?Ruichen,?ZHAO?Qing,?FANG?Shiliang,?GUO?Qingfeng,?Wang?Jinru (Drilling Research Institute ,CNPC ,Beijing 100195,China ) Abstract: The advantages of micro hole drilling technology (MHT ) include reducing costs, conducive to environment protec-tion, and suitable for harsh environment. The connotation, application prospects and critical techniques are the problems to be solved before developing and applying MHT. Therefore, the concept of MHT is determined, and the application prospects in China is analyzed, showing?that?MHT?can?be?applied?in?old?oil?field , shallow oil and gas, coalbed methane, “3-low” reservoirs, and so on. Development program of MHT is proposed, which is based on built for purpose micro hole coiled tubing rig, cored by BHA, and assisted by other techniques. This can be good reference for developing MHT in China. Key words: Micro hole; MHT; Coiled tubing; Critical technology; Application prospects 作者简介: 陈朝伟,1979年生。2007年毕业于北京大学,获固体地球物理学博士学位。主要从事微小井眼、连续管钻井技术以及钻井力 学的研究,高级工程师。E-mail :chenzwdri@https://www.360docs.net/doc/9b6141930.html, 。微小井眼钻井技术是一项正处于试验和研发阶 段的钻井新技术,由于受到美国能源部(DOE )的重 视而引起了国内外的广泛关注。该技术是适应石油 勘探开发成本逐渐增加和环保观念不断提升而发展 起来的一种高效率、低成本、低污染的钻井技术。从 井眼尺寸上,微小井眼是继常规井眼和小井眼之后 发展的一个新阶段。本文重点介绍了微小井眼钻井 技术的概念、优缺点和发展现状,分析了国内应用前 景,提出了国内发展该技术的研究方向。1 微小井眼钻井技术概况Overview of MHT 1.1 微小井眼钻井技术及其发展现状MHT and its developing actuality 1994年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory ,LANL )首先提出微小井眼(Micro Hole )钻井的概念(指用连续管钻小尺寸井眼的钻井技术,图1)[1]。2004年,美国能源部

非标井优快钻井技术研究

非标井优快钻井技术研究 随着石油勘探开发向纵向发展,济阳坳陷沾化凹陷GD披覆构造,GD馆陶组下段属于辫状河亚相沙包泥型沉积,岩性主要是以含砾砂岩为主的块状砂岩,胶结程度较疏松,胶结物含量少。通过分析研究GD馆上、馆下地层构造和岩性特点,优化钻头选型;分析地质因素,从井身结构、钻井参数、钻具结构、钻井过程管理和控制,加快井身轨迹控制,降低钻井成本。 标签:非标井;优快钻井 1 前言 结合已钻的GD6-3平1井等井的现场资料,研究出一整套适合该区块非标井施工特点的优快钻井技术,形成了一套高效的区域钻井模式。经GD8-23-P110井的实施,在该区块实现了安全、快速、优质钻井,缩短了钻井周期,降低了钻进成本。 2 非标井技术难点分析 2.1 地层 GD潜山披覆构造带位于济阳坳陷沾化凹陷东南部,其东北与ZD洼陷相邻,是在中生界背景上,继承性沉积了第三系及第四系地层,受GD潜山披覆构造继承性发展的影响,从ZD洼陷到GD披覆构造,第三系地层的沉积由厚变薄,层层超覆,地势由低到高,GD披覆构造带东北翼为ZD洼陷和GD披覆构造的连接带,该区临近的ZD凹陷,是ZX、GD等油田重要的油源供给区。 2.2 井身结构 非标井是指井身结构为非标准型井身结构。三开小井眼与井壁之间间隙小,技套间隙小,与油套间隙小,环空压耗大造成下套管、开泵循环、固井等完井作业存在很大安全风险。三开下入Φ139.7mm无接箍油套,单根套管连接较普通套管时间长,易粘卡,施工难度大。 2.3 钻头选型难 馆下三亚段以厚层砂岩为主,砂包泥的特点明显,地层含砾丰富,造成对钻头牙齿、轴承磨损严重,使用橡胶密封铣齿钻头寿命短,并且小尺寸钻头易磨损,造成起下钻频繁,不但影响施工进度,还可能因对钻头使用时间判断不准发生钻头掉牙轮事故。 2.4 井控安全风险大

水平井钻井技术论文

川西水平井钻井技术研究 【摘要】水平井是在定向斜井钻井技术基础上发展起来的一项钻井技术,单井增产效果明显。近年来由于水平井的大量投产,水平井技术在川西得到了较广泛的应用,通过不断研究和探索,总结出了部分川西水平井施工工艺技术。本文从川西地层钻井状况结合水平井工程难点进行分析,详细阐述了针对难点的技术措施,为今后的水平井施工提供参考。 【关键词】川西;水平井;钻井技术 一、川西地层钻井状况分析 川西地层复杂,上部地层易漏,下部地层高压,施工难度较大,下面以新场构造、孝泉构造、马井构造为例分析川西地层钻井状况:川西新场气田蓬莱镇组气藏为大型次生气藏,区块内为陆相砂、泥岩沉积,断层、裂缝不发育,新场构造地层岩石强度大、可钻性差、机械钻速低、钻井周期长,由于高压超高压地层,易出现常规钻井井涌、井漏等复杂情况。 川西孝泉构造气藏,为下覆地层通过断层裂缝向上运移而成的次生气藏,储层处高压状态,裂缝性高压气藏,往往伴随着井漏,严重时会导致井喷,并且裂缝通道的漏失安全密度窗口很窄,安全钻井液密度窗口选择困难,井控难度大。 马井构造位于川西中部,马井构造浅部地层的第四系及白垩系以种植土、砂砾层、泥岩及石膏、砾石为主。由于浅井段的砂砾层及地层界面的不整合接触在钻井过程中易发生井漏。砂砾层、泥岩与粉砂

岩及石膏夹层造成井眼失稳,极易产生井塌、掉块卡钻、下套管作业困难等情况。 二、川西水平井钻井施工难点 川西地区地质条件复杂,水平井施工风险高、易发生井下复杂情况,除设计上合理确定井身结构外,更重要的是解决施工过程中的难点问题。川西水平井施工难点主要集中表现在以下三个方面:一是轨迹控制难度大。由于水平井一般是三维靶体,井眼轨迹不仅要求进入窗口,更要求避免进入水平井段时由于钻头穿出靶体而导致的脱靶现象;摆放工具面角难度系数大。水平井斜井段不断延伸,随之井眼摩阻不断增大,导致钻具在井眼中不易转动,工具面角的摆放问题尤其表现出难度所在;控制难度系数大。因工具造斜能力的模糊性以及地质的不确定性和测量信息缺乏时效性等各种客观因素的制约,致使水平井中的水平井段控制和着陆控制难度大大增加。 二是钻柱与井眼之间的摩阻较大。受水平井造斜段井斜角的作用,井眼的弯曲程度对相应钻柱的受力具有较大的影响,并且当钻具进入水平段后,随着井眼轨迹的上下波动,摩阻越来越大,钻具拖压压风险增大。因此,确定合理的钻具组合是水平井又一施工难点。 三是井眼净化难度大。由于水平井段钻具整体躺在下井壁上,钻具与井壁的轴向摩擦和径向摩擦加大了起下钻阻力和扭矩,易造成钻具遇阻、遇卡、钻杆胀扣、脱开等井下复杂情况,大斜度井段和水平段的岩屑不易携带,易形成岩屑床,如果净化不好将导致摩阻和扭矩的增加,造成下套管和固井作业不能顺利进行,因此,加强井眼净化,

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