2005-7防斜打快的技术.ppt

防斜打快技术现状与对策;目 录;1. 概述;随着油田勘探开发工作的不断深入，所钻遇的地层构造越来越复杂，对地质中靶的要求也越来越高，特别是高陡构造的防斜打快问题更是钻井技术中的难点和重点。 直井防斜技术已有数十年的历史，对防斜打直起到了重要作用。但是，传统的防斜和纠斜技术多采用“轻压吊打”，往往是以牺牲钻井速度为代价。 ;尽管如此，在高陡构造以及造斜能力强的地层中，即使是用很小的钻压和很低的钻速，也往往难以有效地控制井斜。 现代防斜打直技术的核心是解决提高井身质量和钻井速度之间的矛盾，必须突破“轻压吊打”旧观念的束缚，积极探讨新的防斜技术。这些新防斜技术的特征在于实现优质与高效的统一，即不仅是“防斜打直”，而且要“防斜打快”。 ;井斜是钻井工程与生俱来的、最古老的经典问题。 井越深，井斜问题越突出，危害越严重。 除直井外，定向井、水平井等特殊工艺井的直井段也都存在井斜与防斜问题。 高陡构造、复杂地层的井斜问题，尤为突出，已形成一种技术“瓶径”。;开发井，井斜使井眼偏离设计井位，打乱开发布井方案。 探井，井斜使地质资料失真，甚至错失油气层。 引发钻井工程事故(钻柱、套管磨损，破裂折断，卡钻) 引发下套管困难，影响固井质量(套管不居中导致窜槽、管外冒油气等) 影响采油工作(下封隔器困难、封隔密封不好、抽油杆磨损折断等);井斜角不能超过许用值 井斜变化率(即狗腿严重度)不能超过许用值 井底水平位移不能超过许用值;1924年，《华盛顿邮报》 “井为什么会斜？” 1928年，首例使用稳定器 1929年，H. H. Jone文章“如何钻直油井或利用重力钻直油井？”(OGJ. May, 1929)，首先提出利用钻铤重量来减小井斜角;1930年， “在钻进中井眼为什么会弯曲？”，用梁的弹性弯曲研究井斜问题； 1936年， “直井和定向井技术的理论研究”，指出只有使用稳定器才能收到可靠的稳定效果； 1941年， “重力杆件的纵力弯曲”，其基本思想接近直井钻柱模型。;这是井斜控制与BHA受力变形研究最活跃的时期，仅美国发表的有关文章54篇之多，研究结果被制成图表在生产中应用。 1950年，“旋转钻柱的屈曲研究”一文，比较全面、系统地研究了直井中钻柱的受力变形和多次弯曲问题，得出一个三阶微分方程和七方面应用，指出钻头偏转角是影响井斜的主要原因，指出钻压不应加在1~2次弯曲临界值之间的结论。 ;图1 钻柱上作用的外力;小型造斜器理论 (H.M.Rollins) 地层可钻性理论 (Sultanov，Shandalov) 钻柱力矩理论 扩眼作用与钻头偏移理论 优先碎屑地层理论 Mclamore-Bradley偏斜力理论 各向异性塑性理论 Lubinski，Woods各向异性地层理论 ;、防斜与纠斜原理;(1) 影响井斜的主要因素 ;① 井眼轨道的形成是钻头与地层相互作用的结果，井斜是由钻头侧向力和钻头倾角的联合作用产生的。一般情况下，钻头侧向力是引发井斜的主要因素。 ;图4 井斜原理分析;(1) 计算公式 ;(2) 应用举例;(3) 影响因素分析;(1) 基本假设;式中 “－”号表示Ff沿图中x轴反向，即指地层上倾方向。 ;对各向同性地层，h=0。 即合位移角=合力角，钻头将沿合力方向钻进 对各向异性地层，h0。表明在异性地层中钻头不会按合力方向钻进(即地层有偏斜作用) 若?＜?，Ff＜0，表明地层力为造斜力，使钻头向上倾偏斜； 若?＞? ，Ff＞0，表明地层力为降斜力，使钻头向下倾偏斜； 若?=? ，Ff=0，表明地层无偏斜作用，钻头将沿地层面法向钻进。 ;在初始钻进时，?=0，Ff有最大值，使钻进方向向地层上倾方向倾斜，导致?＞0；此后Ff↓，?↑，直至?=? ，即钻进方向与地层法向一致，Ff=0 地层倾角?越大，Ff越大，即大倾角地层井眼偏斜越严重 Ff与PB成正比，即地层造斜力与钻压成正比。钻压越大，井斜越严重。这是常规降斜技术中要吊打的原因之一 以上几条均与现场经验相符。;现场经验 ： ? 45?，钻头上倾 ? 60? ，钻头下倾 ? =45?~60? ，不确定 上述经验说法是否正确？所谓不确定的含义是什么？; 前面的地层造斜力公式是在4条假设下推出的，未考虑实际钻头的各向切削异性、体积破碎等因素。 临界地层倾角?c ：;图7 临界地层倾角?c和K90、h间的关系 ;对各向同性地层(h=0)，理想钻头(K90=1)，可得： ?c=45? 对各向异性地层h＞0，可得： ?c＞45? 一般情况下，?c在45?~60?间(少数也有?c＞60?);判据：当实际地层倾角?;(1) 综合考虑多种实际影响因素，地层力公式改写为 ;(2) 基本结论 ;(3) 分析与应用;3.1 满眼组合防斜技术 3.2 钟摆