定向井知识与定向井工艺.ppt

定向井的发展过程及现状 世界上第一口定向井是采用槽式斜向器定向造斜，于1932年在美国钻成的。随着定向井工具、仪器和工艺的飞速发展，截止2005年5月，世界上定向井最大水平位移已达10728m，有四口井的水平位移超过了10000m。以旋转导向技术、近钻头测量、LWD 随钻测井等先进技术，代表了目前最前沿的定向井技术。 我国是1955年在玉门油田钻成第一口定向井，1965年，钻成了我国第一口水平井，水平位移延伸160m。70年代以后，我国的定向井、丛式井钻井技术得到了进一步的发展。进入80年代以来，随着先进的工具，仪器的应用和发展，定向井、丛式井钻井工艺技术水平达到了一个新的高度。 定向井的定义 定向井的基本概念 水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离 反扭矩与反扭角 施加钻压时，螺杆钻具输出一定的扭矩，那么大小相同方向相反的反扭矩就作用在整个钻具组合及钻杆上，造成它们的扭转变形，从而产生了反扭角。 反扭角的大小等于螺杆钻具加压前的工具面与加压钻进时工具面之间的夹角。 由反扭矩造成的反扭角的大小取决于： 钻压 井斜角的大小 钻杆的类型与长度 钻铤与加重钻杆的类型与长度 扶正器的数量与长度 反扭角对工具面的影响 反扭角总是使工具面逆时针转动 ，在钻进过程中，应该关注测量仪器显示的工具面数值与实际值的偏差。不同的测量仪器有不同的数据传输速度，司钻应知道井下仪器工具面的更新频率，有助于工具面的摆放，确定合理的钻压和送钻速度。目前EM 的工具面是大约30秒更新一次，这是最常用的设置，有时也会采用其它设置，司钻可以询问EM 操作人员。 钻具的柔性与井下摩阻的增加也造成工具面的滞后，即在转盘面调整完工具面后，仪器所显示的工具面没有同步变化。一种情况时井底的螺杆没有同步转动；另一种情况是已经同步转动，仪器的工具面还没有更新。正确理解以上分析，灵活运用到钻井操作中，提高井身质量和钻进速度。 磁偏角 定向井的应用 1.地面限制 油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。 2.地下地质条件要求 用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。 3.钻井技术需要 遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。如：掉钻头、断钻具和卡钻等。 4.经济有效的勘探开发油气藏的需要 a.原井钻探落空，或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。 b.遇多层系或断层断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。 c.对于裂缝性油气藏可钻水平井穿遇更多裂缝、低渗透性地层、薄油层都可钻水平井，提高单井产量和采收率。 d.在高寒、沙漠、海洋等地区，可用丛式井开采油气 2、地下地质条件的要求 3、钻井技术需要 4、经济有效地开发油气藏 直井 定向井 水平井 大位移井 开窗侧钻井 中曲率半径水平井 中半径弯曲井段所需要的垂直深度比长半径系统的深度小得多，许多复杂的井段能够在中曲率半径水平井的垂直井段顺利通过。并且能在钻弯曲井段和水平井段之前下入套管将其封固。当然，这样做因为增加下套管井深而多一些费用，但是在比较短的弯曲井眼中钻进能够节省时间和减少潜在的井眼复杂情况。 但是与长半径相比，中半径水平井也有一些缺点。这主要是中半径水平井造斜率较大，所以接头的弯曲力矩、管串本体的材料应力必须引起工程作业的重视；并且在比较松软的地层中钻进，中半径水平井的大曲率所造成的侧向力在井壁上产生键槽并可能钻出新井眼。 从经济方面考虑，与长半径水平井相比较，中半径水平井垂直井段要长这段费用较低；虽然中半径水平井自造斜后开始，其单位费用率高，但它减少了弯曲井段的进尺。国外有资料说明了这方面的比较，认为总的费用大致与长半径水平井相当。 短半径水平井 特点：位移小，弯曲段垂深小，特别适用目的层覆盖层为复杂油层的井。 它能在钻弯曲井眼段之前把上部井眼封起来，减少钻进复杂情况，保证关键井段的顺利进行。由于短曲率半径水平井弯曲段所需的垂直井深小，这就使得泵油设备可以被下到垂直井段的底部接近产油层的位置，而且无需过量的弯曲油泵抽油杆。另外，由于短半径造斜率大，与长半径和中半径水平井相比，短半径水平井中靶的总垂深误差要相对小。 短半径系统也有一些缺点，它的工具不像其它系统那样牢固，并且不完全符合API标准。按照目前一些钻机的设计来说，短半径系统所使用的工具在井场维修和处理比较