丛式井钻井过程中防碰问题研究.doc

丛式井钻井过程中防碰问题 作者 ：沈兆超目 录 摘要 1 第1章 井眼防碰问题简介 2 1.1 防碰提出的背景 2 1.2 井眼碰撞形式分类及原因分析 2 1.3 防碰预防的必要性 3 第2章 现场井眼防碰的技术手段及措施 4 2.1 设计阶段的防碰措施 4 2.1.1 整体设计阶段的防碰措施 4 2.1.2 单井设计防碰措施 4 2.2 作业阶段的防碰 4 2.2.1 表层作业 4 2.2.2 直井段防碰 5 2.2.3 造斜段防碰 5 2.2.4 稳斜段防碰 5 2.3 绕障与避碰作业 5 2.4 发生套管碰撞的征兆 6 2.5 防碰补救应急措施 6 2.5.1 直井段 6 2.5.2 初始段造斜 7 第3章 防碰计算及预测系统 8 3.1 防碰扫描法的应用 8 3.1.1 水平面扫描法 8 3.1.2 法面扫描法 9 3.1.3 最小距离扫描原理及公式 11 3.1.4 实际应用 12 3.1.5扫描参数的计算 13 3.1.6 小结 14 3.2 丛式井防碰地面监测系统 14 3.2.1 设计思路和工作原理 14 3.2.2 系统构成 15 3.2.3 现场试验 16 第4章 现场丛式井组井眼相碰事故案例及经验教训 20 4.1 渤海油田案例1 20 4.2 渤海油田案例2 22 4.3 草4丛式井组相碰事故经验与教训 25 参考文献 2 致谢 9  丛式井钻井过程中防碰问题 摘要 关键词 丛式井 分支井 防碰 防碰扫描 第1章 井眼防碰问题简介 1.1 防碰提出的背景 随着我国对油气资源需求的急速增长，同时陆地易开采区块大多已进行开发，这促使我们将开发方向逐渐转向海洋和非常规油气田。而在这类油气田的开发中，由于丛式井及分支井钻井技术能够有效降低钻井成本和提高产量，丛式井及分支井一直作为主要钻井技术。困扰丛式井及分支井钻井的一个主要问题就是钻井过程中防碰问题，研究和应用丛式井的防碰绕障技术是确保丛式井成功开发油气藏的一项十分重要的工程技术。防碰绕障技术更是丛式井钻井成与败的关键[1]。 另一方面，一些海洋油田如渤海油田部分稠油区块已经进入开发中后期，为了提高最终采收率，改善开发效果，需要在清楚认识剩余油分布的基础上，通过对丛式井网的整体加密钻采，进行海上油田的综合调整开发。如何优化井眼轨迹设计并有效控制井眼轨迹，穿越或避开老井眼，已经成为制约加密钻采的关键因素[2]。 因此，在存在井眼碰撞可能井的钻井过程之前或之中，对各井眼的空间关系及运动趋势作出预测，尽而采取相应的针对措施，尽量避免因各种原因导致的两井相碰，具有非常重要的现实意义。 1.2 井眼碰撞形式分类及原因分析 井眼相碰为空间连续变化的两个井眼相交于一点的名词描述。两井相碰，有时是钻井有目的控制的结果（ 如为处理恶性井喷事故而打救援井），可为生产服务。但更多的时候，井眼相碰是工程忽视控制而导致的结果，一般具有负面效应，最终影响正常的生产作业。 依据碰撞井之间的相互位置关系，可将井眼相碰问题归结为以下几种形式[1] 1） 丛式井相邻井之间（ 如图1-1）。这种碰撞又分为两种类型 一类为井眼相碰于未开始造斜的直井段（如图1-1中1点）。这种碰撞产生的主要原因是，平台内各井在井口距离较小的客观条件下，钻井放松了对已钻井、待钻井甚至所有井的井身质量控制。 另一类为待钻定向井在造斜阶段与已钻井相碰（ 如图1-2中2点），其主要原因是轨迹控制过程中，疏忽了预测待钻井与已钻各井之间的位置关系，而没有实施有效的防碰绕障作业； 2）井口距离较远的待钻井与已钻井之间（ 如图1-3）。这种碰撞常发生在老区布署的定向井或侧钻井与已钻井之间，其产生的客观原因是已钻井空间投影位于待钻井目标投影方位附近，或定向井轨迹到达该井投影垂深附近，两者投影交叉； 3）多分支井主-分支井眼或分支-分支井眼之间（如图1-4。 此类碰撞产生的主要原因是在分支井眼开窗期间，定向开窗失误造成分支井眼实际开窗方位偏离设计方位，实钻分支井眼轨迹落在了已钻主井眼或其他分支井眼闭合的区间内，分支井眼实现钻井目标必须穿过此闭合区。 1.3 防碰预防的必要性 在钻井作业过程中，导致井眼碰撞的原因多种多样，但无论是因哪一种原因导致的井眼相碰，往往会带来巨额的经济损失，其主要表现有[2] 1）需要投资对破损的生产井套管进行修补； 2）正常钻井作业中断，恢复生产需要注水泥封固下部井眼，由此导致进尺的报废以及作业时间的增加； 3）钻井液漏失，造成生产成本增加； 4）若被碰撞井为生产井，则应考虑对油井产量的损失； 5）对分支井钻井，若分支井眼钻遇主井眼或其他分支井眼，则有可能导致项目作业失败，全井报废的后果。因此，在存在井眼碰撞可能井的钻井过程之前或之中，对各井眼的空间关系及运动趋势做出预测，进而采取相