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文檔簡介

第八章新型鉆井技術一、平衡壓力鉆井1.平衡壓力鉆井含義鉆井用泥漿密度m正好等于平衡地層壓力所需泥漿密度p,稱為平衡壓力鉆井。平衡壓力:保持井內鉆井液動壓力與地層孔隙壓力相等,即式中,pfp—地層孔隙壓力(地層壓力);

pf—鉆井液柱靜壓力;

pa—鉆井液循環時的環空壓降。2.平衡壓力鉆井目的降低巖石強度、巖屑的壓持效應,提高鉆速;可有效地保護地層,防止地層污染、井漏。3.實現平衡鉆井的關鍵是選擇合理的鉆井液密度,使鉆井液動壓力同地層孔隙壓力始終保持平衡。4.

平衡鉆井技術保證安井控設備,防止井涌、井噴;配先進固控設備,適時調、控鉆井液性能。二、欠平衡鉆井鉆井用泥漿密度m

<p平衡地層壓力所需泥漿密度時稱為欠平衡鉆井,是當今鉆井新技術之一。1.欠平衡鉆井原理井底液柱壓力低于地層孔隙壓力。允許地層流體進入井內,循環出井,在地面處理和控制。2.優點利于發現低壓儲層;避免對油層的損害;減少清堵費用;減少鉆井液的漏失;提高鉆速,降低鉆井成本。3.適用于地層條件存在井漏(泥漿漏走)的地層;液敏地層,(如對鉆井液敏感的地層)低滲透油層、硬地層;大裂縫地層。4.

保持欠平衡鉆井方法配注氣設備:向井液中注空氣或氮氣,降低液柱靜水頭。配井控設備流體地面處理設備隨鉆測量儀。

三、深、超深井鉆井技術目的:開發西部資源。如四川盆地、塔里木盆地、準葛爾盆地。深井:4500~6000m;超深井:6000~9000m;特深井:9000m以上1.要研究和掌握的關鍵技術井眼穩定技術、井斜控制技術、高效破巖與洗井技術、固井技術、鉆井液技術和管柱優化設計技術等。2.特點深井、超深井鉆井中,機械鉆速低、鉆頭壽命短、起下作業頻繁,建井周期長,費用很高。3.對鉆井設備和鉆具要求(1)加速研制先進的深井、超深井鉆機。國產已有ZJ60級深井鉆機,蘭石廠04年ZJ70LDB,寶石9000m、12000m鉆機,加拿大DRECO、原蘇聯15000m深井、超深井鉆機采用電驅動,配備頂驅鉆井裝置,提高機械化水平(2)深井、超深井鉆機應配備三臺大功率鉆井泵。井段上部大直徑需雙泵打鉆(一臺泵檢修),以滿足破巖與洗井的排量要求,提高機械鉆速。(3000)(3)研制、配置高效先進的固控系統。有效控制鉆井液密度和性能,保證穩定井眼技術、鉆井與完井技術的順利實施。(4)研制適于不同巖層的大尺寸(171/2″)鉆頭(5)開發中速大扭矩井下動力鉆具。(200~250r/min)如渦輪鉆具、螺桿鉆具。目的是提高鉆速。四、定向井鉆井定向井技術發展定向井首先是從美國發展起來的,最早采用定向井技術主要是處理井下落物無法處理的側鉆。早在1895年,美國開始使用這一技術。1897年,世界上完成第一口定向井。1923年,蘇聯渦輪鉆具問世,導致了定向井迅速發展

1959年,我國開始,鉆定向井。井的概念

直井斜井定向井特殊工藝井(救援)普通定向井叢式井(組)多目標井開窗側鉆井水平井分支井大位移井井水平探井階梯水平井三維多目標水平井開窗側鉆水平井連通水平井超薄油層水平井深層水平井短半徑水平井穿漏水平井1、定向井

英國的科學家給定向井這樣定義:使井筒按特定的方向偏斜,鉆遇地下預定目標的一門科學和藝術。我國的學者給它的定義是:按照預先設計的井斜角、方位角和井眼軸線形狀進行鉆進的(斜)井。α造斜點穩斜井段實際井筒計劃井筒靶區水平位移α-井斜角

定向井垂直投影圖垂深β北東靶點NEβ-方位角定向井水平投影圖井口設計軌跡實際軌跡1、條件限制建筑物河流、湖泊海洋山地為什么要鉆定向井用于開發城市、古建筑、湖泊、

障礙物的油藏

用于山丘、沙漠、河流等油田開發2、地下油藏的需要

2、叢式井

叢式井就是一個平臺上鉆多口井(兩口或兩口以上),可能有直井、定向井、水平井或其它井。叢式井可分為:陸地平臺叢式井海洋鉆井平臺叢式井叢式井垂直剖面圖叢式井水平投影圖

3、多目標井

多目標井就是靶點在兩個或兩個以上,可以是定向井、水平井或其它井。4、套管開窗側鉆井

套管開窗井是指在原套管內開窗側鉆的井,它包括套管內開窗側鉆直井、定向井和水平井。目的使老井復活,

使老油田恢復產能。充分利用原井場和原井的上部井眼,利用原來的輸油輸氣管線,節省投資。利用側鉆技術,在事故井、報廢井中側鉆成定向井、水平井,可節省鉆井周期。利用側鉆井技術,可以鉆成多底井、分支井。解決水錐問題

水平井屬于定向井家族的個分支,它的最基本特點是設計的井眼軌跡同油層的走向基本一致。水平段的井斜角達到86度以上。

5、水平井造斜點水平位移

水平井垂直投影圖垂深靶前位移水平段水平井的靶型狀圓柱型矩形

鉆水平井的目的

1、水平井增加井筒與油層的接觸面積

2、從而可大大提高單井產量

油層直井水平井水平井類別長半徑:R>285m

K<6°/30m中半徑:R=285~86mK=6~20°/30m短半徑:R=57~12m

K=1~5°/m

6、大位移井水平位移水平位移/垂深≥2垂深造斜點

大位移井或大位移延伸井(Extendedreachwell),早期,國外將大位移井定義為:水平位移與垂深之比大于或等于1的井。隨著鉆井的技術進步,通常將水平位移超過3000米、水平位移與垂深之比大于或等于2的井稱之為大位移井。為什么要鉆大位移井

(1)尋找更大儲量,擴大油氣資源。(2)減少投資,節約成本。海上叢式大位移井可減少海洋鉆井平臺的數量3km5km1km位移1000米控制范圍3.14平方公里位移3000米,控制范圍為28.26平方公里位移5000米,控制范圍為78.5平方公里

在5公里的潮汐和灘涂地帶,用修海堤或海上修公路建人工島等方法開發。5公里缺點:修堤、筑路、建人工島費用高建造海底管線、鋪設電纜施工困難且費用高后期維護不方便且投資巨大用于開發淺海灘涂油田

我國有廣闊的海岸線和豐富的淺海灘涂油氣藏對于沿岸極淺海域,鉆大位移井可以實現海油陸采、節省建平臺或人工島的投資。

7、分支井技術1)多底井一個主井眼中鉆出兩個以上的井眼2)分支井一個主井眼中側鉆出多個小井眼,大部分是指分支水平井,水平井技術水平井是從定向斜井發展起來的。目前,勝利油田打水平井的技術水平較高。(1)水平井優化設計技術借助于計算機模擬技術,對油藏研究、地質分析、鉆井、測井、完井、采油等進行優化設計。(2)井眼軌跡檢測技術根據優化設計的井眼軌跡,配備先進的導向鉆進系統,采用先進的隨鉆測量(MWD:MeasureWhileDrilling)儀器和技術,實現井眼軌跡的連續控制。(3)優化完井技術水平井完井難度大,需研究專用的完井技術和工具。五、小井眼鉆井定義:對于小井眼的提法有各種各樣,不盡相同,到目前為止沒有統一的定義。1、美國Amoco公司,90%以上的井眼用小于6″的鉆頭鉆成2、法國Elf公司,完鉆井眼小于常規完鉆井眼(81/2″)的井統稱為小井眼。3.有的認為,70%以上的井眼小于6″。4.還有的認為,環空間隙小于1″的井眼。5.Bp公司,套管層數少于常規井的井眼。對直井來講,全井90%以上井眼的直徑小于7in,或70%的井眼直徑小于5in的井稱為小井眼井。對于水平井來說,水平段井眼直徑小于6in的井稱為小井眼井。小井眼鉆井技術發展的原因經濟因素小井眼可節省鉆井費用25-50%。在個別邊遠地區甚至使鉆井費用降低75%。技術進步

80年代,鉆頭,泥漿和井下動力鉆具,井控等鉆井技術與設備均取得重大發展,使安全經濟地進行小井眼鉆井成為可能環境保護的壓力小小井眼鉆機占地面積小,小井眼比常規井眼井徑縮小一半,鉆井液用量及巖屑量減少75%,施工機具用量大幅度下降,對環保有利。勘探開發的需要在邊遠地區,地面條件惡劣,運輸困難,勘探工作風險大,地震工作在短時間內不能獲得精確的地下資料,在這些地區打一些連續取芯的探井,可及早搞清地下情況,及早作出決策,減小勘探的風險。特點井徑小材料、人工成本低、鉆速高:由于井眼小,可減少鉆井液、鉆頭、鉆桿、套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和鉆井作業人員的經費支出;可減少鉆屑和場地;可提高鉆井和起下鉆速度。鉆機和操作成本低:可大大減少常規鉆機的體積和重量,可大大節約鋼材,減少拆裝、修路、運輸等費用。井場占地面積小75%,節省30%的費用和大量的時間。減少資金投入,提高可采儲量:在條件十分惡劣的邊遠地區進行勘探,可大大減少在高風險、高成本作業情況下的資金投入;在老油氣田利用常規鉆機只能開采出大約40%的原始地質儲量,而用小井眼鉆機打加密井可采儲量將提高50%;在舊開發井內用小井眼鉆機繼續向深部鉆探,可發現老油層下面的新油藏;用小井眼鉆機進行老井再鉆比用常規鉆機可大大降低投資成本。節能環保:小井眼鉆機的裝機功率和鉆井泵功率比常規鉆機的小,所以燃油消耗和排放的廢氣少,對空氣的污染和噪聲級別小。由于井眼尺寸小,所用的鉆井液、產生的鉆屑和廢物少(比常規井減少約70%)。六、連續柔管鉆井特點①占地少,適合于地面條件受限制的地區和海上平臺作業。②適用于小井眼鉆井,減少了設備和人力的投入,降低鉆井成本。③在老井重鉆(加深鉆井或側鉆井)作業中,因連續管直徑小可進行過油管作業,無需取出老井中現有的生產設備,從而實現邊鉆邊采的目的,可顯著節約成本,適應老井重鉆的這一潛在的大市場。④進行欠平衡鉆井作業,注入頭下安裝水力封隔進行邊噴邊鉆,不僅可確保安全、提高機械鉆速,而且可減少泥漿漏失、防止地層傷害和增加產量。⑤其他優點:由于連續管不需接單根,因而在起下鉆過程中能夠連續循環泥漿,減少起下鉆時間,縮短作業周期,提高起下鉆速度和作業的安全性,避免因接單根可能引起的井噴和卡鉆事故;連續管可以內置電纜,改善信號的隨鉆傳輸,實現隨鉆測井,并且有利于實現閉環鉆井;地面設備少,巖屑廢料少,井場占地少,噪音低,減少環境污染;實現軟地層快速鉆進(不需要接單根);快速搬運和組裝;作業人員少。七、套管鉆井套管鉆井是指用套管代替鉆桿對鉆頭施加扭矩和鉆壓,實現鉆頭旋轉與鉆進。整個鉆井過程不再使用鉆桿、鉆鋌等,鉆頭是利用鋼絲繩投撈,在套管內實現鉆頭升降,即實現不提鉆更換鉆頭鉆具。減少了起下鉆,減少了井噴、卡鉆等意外事故,提高了鉆井安全性,降低了鉆井成本。特點鉆機鉆井可大大降低鉆井成本,據估計,一口井深3

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