石油论文

东北石油大学高等教育自学考试

毕业设计（论文）

专业：石油工程

考号：060110190272

姓名：李欣

题目：大位移钻井技术与分析

指导教师：刘春芳

2011 年 3 月 26 日

东北石油大学高等教育自学考试

毕业设计（论文）任务书

题目：大位移钻井技术与分析

专业：石油工程考号：060110190272姓名：李欣本题目应达到的基本要求：

主要内容及参考资料：

签发日期：2011 年 1 月

完成期限：2011 年 3 月

指导教师签名：

摘要

大位移钻井技术是目前世界上最先进的钻井技术之一，它已成为海上和摊海油田勘探开发最有效的手段。它能够大范围的控制含油面积和提高油气采收率，降低油田开发成本，具有显著的经济效益和社会效益。文章介绍了国内外大位移钻井技术的现状，大位移井的关键技术和发展趋势，分析对比了国内大位移钻井技术存在的差距和应努力的方向，对其未来发展前景做了详细的预测与分析，并就其存在的问题也提出了一些解决的办法和意见。

关键词：大位移井钻井技术；井眼剖面；扭矩；摩阻；旋转导向

目录

第1章大位移井的概况分析 (1)

1.1 大位移井的基本概念 (1)

1.2 大位移井的特点，难点及用途 (1)

1.2.1 大位移井的特点 (1)

1.2.2 大位移近水平井的钻井难点 (1)

1.2.3 大位移井的用途 (2)

第2章大位移井的发展状况 (4)

2.1 世界上钻大位移井成熟的配套技术主要表现在 (4)

2.2 国内大位移井的发展现状 (4)

第3章大位移井的关键技术 (6)

3.1 管柱的摩阻和扭矩 (6)

3.1.1钻柱扭矩和摩阻力的计算 (6)

3.1.2 减小管柱扭矩和摩阻的措施 (8)

3.2 钻柱设计 (9)

3.3 轨道设计 (11)

3.4 井壁稳定 (11)

3.4.1 影响大位移井井壁不稳定的因素 (11)

3.4.2 井壁稳定性机理 (12)

3.5 井眼清洗 (13)

3.6 固井完井 (14)

3.7 轨迹控制 (15)

3.8 装备配套要求 (16)

第4章大位移井钻井工具与仪器 (17)

4.1 变径稳定器 (17)

4.2 旋转导向系统 (17)

4.3 加长/串联马达 (18)

4.4 地质导向钻井系统 (18)

4.5 随钻测量（井）与录井工具（MWD/LWD） (19)

4.6 减摩接头 (19)

4.7 钻压推加器 (20)

4.8 顶部驱动装置 (20)

第5章结论 (21)

参考文献 (23)

致谢 (24)

第1章大位移井的概况分析

1.1 大位移井的基本概念

大位移井是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊工艺井，英文名称ERW（ExtendedReachwell），大位移钻井技术称ERD （ExtendedReachDrilling），顺名思义，大位移井具有很大的水平位移和很长的高井斜稳斜井段。正是由于这一特征，即大井斜、长井段下的突出的重力效应，带来了大位移井的一系列难点和特点，具体表现在钻井工艺、固井工艺、井下工具和仪器等诸多方面。大位移井的定义一般是指井的水平位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井。水平位移与垂深之比的定义美国公司和英国公司用得较多，这种定义从垂直剖面上看较直观，也比较确定[1]，大位移井具有很长的大斜度稳斜段，大斜度稳斜角称稳航角（sailAngle），稳航角大于60度。由于多种类型油气藏的需要，从不变方位角的大位移井，又发展了变方位角的大位移井，这种井称为多目标三维大位移井（Designerwel）。

1.2 大位移井的特点，难点及用途

1.2.1 大位移井的特点

大位移井用来优化海上和浅海油田的开发，对与浅海油田，可以从海边或修建堤坝钻大位移井来开采油藏，这样可以减少开发这些油藏所需的平台数量及油井数量，增加储层裸露面积，从而增加油井的储量及采收率，主要有以下特点[3]：

1）水平位移大。因此能较大范围的控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少陆地及海上平台钻井的平台数量。

2）钻穿油层的井段长。可以使油藏的泄油面积增大，大幅度提高单井产量。基于这种巨大的经济利益，大位移井技术才得以迅速发展。3）摩阻和扭矩大。由于大位移井位移较大，导致钻进过程中摩阻和扭矩较大，因此很有必要对打位移井进行优化设计。

1.2.2 大位移近水平井的钻井难点

1、区块复杂，着陆控制、稳斜段长控制难度大；

2、对钻井装备、钻井液设备要求高；

3、钻具、监测工具、仪器等针对性强，技术含量高；

4、要求钻井液有很强的润滑性、悬浮能力和携砂能力，并能保持井眼稳定；

5、对防喷、防漏和保护油气层、固井质量、完井技术的要求高；

6、井下恶劣条件与随钻测量仪器和动力钻具使用的矛盾十分突出；

7、井眼轨道的预测、控制难度大，需要有高质量的应用软件和高素质的工程技术人员。

1.2.3 大位移井的用途

大位移井应用是出于经济的考虑，如美国在加州享廷海滩，是从陆上钻大位移井开发海上油田。挪威北海西sleiPner油田，用大位移井代替原来的开发方案，节约了10亿美元。美国Pedemales油田，用大位移井代替原来建钻井平台的方案，节约1亿美元。英国的wytchFalm油田，在岸上钻大位移井，代替原来的建人工岛方案，节约费用1.5亿美元。

钻大位移井的主要优点为：

（1）用大位移井开发海上油气田，大量节省费用。开发海上油气田，用常规定向井、水平井钻井，需要建的人工岛和固定平台的数量多，打井也多，花钱多，如果钻大位移井，就可少建人工岛或固定平台，少打井，可节省大量投资。

（2）靠近海岸的油田，可钻大位移井进行勘探、开发。过去开发这类油田，需要建造人工岛、固定钻井平台，或用活动钻井平台钻井。现在凡距海岸10km左右的近海油田，均可使用大位移井进行勘探、开发。这样，可以不建人工岛和固定平台，也可以不用活动钻井平台设备，完全可以从陆上向海上钻大位移井勘探、开发油田，从而节省大量投资。

（3）不同类型油气田钻大位移井可提高经济效益。小断块的油气田，或几个不相连的小断块油气田，可钻1口或2口大位移井开发，少钻不少井，节省投资，便于管理；对于几个油田，油气层不在同一