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1、钻井防斜打直技术 主讲人：杲传良 2006年10月 提 纲 十二、防斜打直技术小结 一、 钻井防斜技术综述 二、 国内外井斜控制技术的发展概况 三、 偏轴防斜钻具 四、 螺杆防斜钻具 五、 复合钻进防斜技术 六、 胜和1井防斜打直技术的应用及效果 七、 毛坝一井防斜打直技术 八、 机械式无线随钻测斜仪 九、 自动垂直钻井系统 十、 VertiTrak闭环直井钻井系统 十一、PowerV垂直钻井系统 一、钻井防斜技术综述 技术难题 安全隐患。 高陡构造 大倾角地层 制约质量、效益、成败 勘探开发工作量增大 一、钻井防斜技术综述 1 1、井斜原因、井斜原因 1 1）地层因素）地层因素 地层造斜力
2、Ff = A * P 其中： A：岩石各向异性指数（ 与地层倾角成正比） P：钻压 直线稳定状态 PP1 一次弯曲状态 P1PP2 二次弯曲临界状态 PP2 二次弯曲状态 PP2 2）下部钻具弯曲的影响 一、钻井防斜技术综述 1 1、井斜原因、井斜原因 M P Fp Fm Fz W 两大增斜因素 钻头倾角 钻头侧向力Fb Fb=Fp-FzFm Fp= P.sin 一、钻井防斜技术综述 2）下部钻具弯曲的影响 1 1、井斜原因、井斜原因 2、常规防斜纠斜技术 1)刚性满眼钻具 组合防斜 满眼钻具 方钻铤 满眼钻具 方钻铤 钻头 高 刚 度 钻 铤 满 眼 稳 定 器 方 钻 铤 一、钻井防斜技术
3、综述 2）钟摆力纠斜 塔式钻具组合 钟摆钻具组合 钟摆钻具组 合 钻头 塔式钻具组合 不 同 尺 寸 钻 铤 高 刚 度 钻 铤 满 眼 稳 定 器 一、钻井防斜技术综述 2、常规防斜纠斜技术 q 离心力防斜纠斜技术 q 利用钻具弯曲防斜纠斜技术 q 导向钻井防斜纠斜技术 q 井下专用工具防斜纠斜技术 3、井斜控制技术的发展 一、钻井防斜技术综述 偏轴防斜钻具 螺杆防斜钻具组合 复合防斜钻进技术 自动垂直钻井工具 VertiTrack闭环直井钻井工具 PowerV垂直钻井系统 一、钻井防斜技术综述 3、井斜控制技术的发展 二、国内外井斜控制技术的发展概况 形成： 二十世纪七十八十年代 原理：
4、特点： 1、 离心力防斜、纠斜技术 旋转离心力 自转 公转 作用方向同步变化 消除弯曲造成的井斜 适合高钻压高转速 有利于提高钻井效率 二、国内外井斜控制技术的发展概况 钻头 偏重钻铤 满眼稳定器 1、 离心力防斜、纠斜技术 满眼稳定器加 偏重钻铤 钻具组合： 二、国内外井斜控制技术的发展概况 钻头 欠尺寸稳定器 钻铤 弯接头 1、 离心力防斜、纠斜技术 弯接头钻具组合 钻具组合： 二、国内外井斜控制技术的发展概况 钻头 钻铤 偏轴接头 稳定器 偏轴钻具组合 1、 离心力防斜、纠斜技术 钻具组合： 二、国内外井斜控制技术的发展概况 将钻头倾角和侧向力转化为降斜因素 2、利用钻具弯曲防斜、纠斜技
5、术 欠尺寸稳 定器 双柔性钻具组合 柔性钟摆钻具组合 二、国内外井斜控制技术的发展概况 3、导向钻井防斜、纠斜技术 钻头 直马达 小度数 弯马达 直马 达复合 导向钻 井 小弯度 马达复合 导向钻井 二、国内外井斜控制技术的发展概况 自动垂直钻井系统 VertiTrak闭环直井钻井系统 PowerV垂直钻井系统等 4、利用井下专用工具防斜、纠斜技术 前苏联HCY防斜装置 西安石油学院水力防斜工具 长庆钻采院压不弯钻铤 重锤冲击式纠斜器 5、其它防斜、纠斜技术 二、国内外井斜控制技术的发展概况 三、 偏 轴 防 斜 钻 具 一个偏轴接头+若干根钻铤 弓形回旋运动 均匀切削井壁四周 切点上移 较强
6、的纠斜力 1、偏轴钻具的组成与防斜原理 三、 偏 轴 防 斜 钻 具 公转和冲击 离心力F=men2 式中m-集中质量（kg） e-质量偏轴距（mm） n-转速（r/min） me-不平衡度 1、偏轴钻具的组成与防斜原理 三、 偏 轴 防 斜 钻 具 图2 钻头平均侧向力变化规律 1、偏轴钻具的组成与防斜原理 三、 偏 轴 防 斜 钻 具 SK1井 二开，最大井斜仅为220，机械钻速提高近一 倍 三开，井斜4，机械钻速提高近一倍 侧钻后，井斜5，机械钻速提高66% 2、偏轴防斜钻具组合的现场应用 1、螺杆防斜钻具的组成与优势 四、螺 杆 防 斜 钻 具 设计成钟摆钻具 利用高转速提高纠斜能力
7、纠斜能力是常规钟摆钻具的24倍 提高机械钻速。 四、螺 杆 防 斜 钻 具 组合型式： 钟摆+螺杆 钟摆+柔性+螺杆 PDC钻头+螺杆钻具组合 1、螺杆防斜钻具的组成与优势 四、螺 杆 防 斜 钻 具 2、螺杆防斜钻具的现场应用 新疆天山地区某井 地层倾角5070 钻具：PDC钻头+螺杆钻具组合 效果：井斜由3降为2 机械钻速提高50100% 四、螺 杆 防 斜 钻 具 川东地区2口井 1910.692.01544.96 PDC215.9311.1 天东 某2井 1510.691.73460.71 PDC215.9311.1 天东 某1井 同比 提高 （% ） *对比井 机械钻速 （m/h）
8、平均机 械钻速 （m/h ） 总进尺 （m） 钻头 类型 螺杆钻 具尺寸 （mm） 井眼 尺寸 （mm ） 井号 2、螺杆防斜钻具的现场应用 五、复合钻进防斜技术 特点：出现井斜、滑动钻进、定向纠斜 降斜后，旋转钻进 优点：减少起下钻次数、 提高机械钻速、 缩短钻井周期。 五、复合钻进防斜技术 q复合钻进防斜技术的应用效果 钻具组合：“高效PDC钻头+中空螺杆” 钻井方式：滑动导向与旋转钻进相结合 建井周期：由40.47天缩短到35.16天 吐哈油田 五、复合钻进防斜技术 毛坝1井 复合钻进 纠斜打快 机械钻速提高59% q复合钻进防斜技术的应用效果 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 开钻
9、序号井眼尺寸 （mm） 钻达深度 （m） 套管尺寸 （mm） 套管下深 （m） 导管 720 20 一开660.4201508200 二开 444.51502339.71500 三开 311.154202244.54200 四开215.95500177.839005500 表1. 胜和1井设计井身结构 表2. 胜和井上部地层分层 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 地层 设计实际 备 注 底深 m 厚 m 底深 m 厚度 m 普司格组180180/ 上部紫色泥岩与灰紫色粉细砂岩不等厚 互层，下部紫红色泥岩、粉砂质泥岩。 二迭克孜 里奇曼组 450270115115 上部灰色泥晶灰岩，中部灰色
10、泥灰岩石 膏，下部灰白色生物灰岩、泥晶灰岩。 塔哈奇组4843413823顶部紫色石英岩，底部灰色灰岩。 石炭系阿 孜干组 667183245107 上部灰色泥晶灰岩，中部灰色、灰白色 块状灰岩，下部灰色瘤状灰岩。 石炭系卡 拉乌依组 7154828540灰白色灰岩夹褐色、杂色粉砂岩。 志留-泥盆 系 2990227536433358灰绿色千枚岩夹变质砂岩，含石英脉。 表2. 胜和井上部地层分层 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 444.5mm大井眼，钻压低，机械钻速特别慢，日进尺不足10m 表3. 胜和1井上部井段测斜情况 序号测深 m井斜 层位岩性测斜方式 138.81二叠系克孜里奇曼
11、组灰岩虹吸 273.861二叠系克孜里奇曼组灰岩虹吸 3206.371石炭系阿孜干组灰岩虹吸 4265.051石炭系卡拉乌依组灰岩单点 5274.021.5石炭系卡拉乌依组灰岩单点 6290.311志留-泥盆系千枚岩虹吸 7300.952.5志留-泥盆系千枚岩夹变质砂岩单点 8329.395志留-泥盆系千枚岩夹变质砂岩单点 9357.966.5志留-泥盆系千枚岩夹变质砂岩单点 10374.718志留-泥盆系千枚岩夹变质砂岩单点 11397.9010志留-泥盆系千枚岩夹变质砂岩单点 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 1、地层片理引起的井斜 胜和1井浅变质岩地层井斜原因分析： 2、断裂滑动面引
12、起的井斜 3、地层软硬变化引起的井斜 v从力学角度，仅仅通过钻具组合变化进行防斜纠 斜已难达到目的。 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 钻具结构 444.5mm钻头 偏轴接头（241mm70mm,偏心距30mm） 1、技术方案 (1)偏轴防斜纠斜系统 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 图3.偏轴接头与钻头处支反力随钻压变化曲线 注：Nb1、Nb2:钻头处支反力，Ns1、Ns2:台阶处支反力， 下标1：表示下台阶接触下井壁；下标2：表示上台阶接触下井壁。 1、技术方案 (1)偏轴防斜纠斜系统 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 六、胜和1井
13、防斜打直技术的应用及效果 图4. 偏轴接头与钻头处支反力随转速变化曲线 1、技术方案 (1)偏轴防斜纠斜系统 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 (2)柔性钟摆钻具防斜纠斜 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 1、技术方案 2.应用结果分析 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 序号井段 段长 (m) 测深 (m) 井斜 () 钻压 (k)N 转速 (r/min) 钻速 (m/h) 钻具 组合 1 681.16695.1614694.254.251020700.43 偏轴 钻具 695.16707.3812.22704.164.51802005
14、52.72 707.38719.3511.97716.655.51020700.39 719.35733.7814.43729.735.75180200602.34 2 733.78745.8212.06741.805.2520700.32 柔性 钟摆 745.82752.006.18747.974.520700.29 752.00762.7710.77758.776.5170180602.87 762.77781.6818.91777.183.520700.37 781.68788.646.96784.643.2520700.32 3 790.44795.875.45795.87519022
15、0502.54 偏轴 钻具795.87810.6914.82810.695190220502.40 810.69823.7313.04819.704.2520700.33 柔性 钟摆823.73841.1017.37837.10320700.31 4 841.10853.0011.9847.96320700.35 偏轴 钻具 853.00859.006859.004.75190220501.82 859.00869.2010.2869.206.5190220502.26 869.20883.5514.35882.006.75190220502.31 表4. 胜和1井偏轴与柔性钟摆应用数据 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 2.应用结果分析 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 图4.偏轴与柔性钟摆纠斜数据图 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 650700750800850900 井斜( 度)钻压(tons)钻速(m/h)柔性钟摆偏轴 2.应用结果分析 六、胜和1井防斜打直技术的应用及效果 q偏轴与柔性钟摆钻具防斜打快技术应用效果 序号井段 段长 (m) 测深 (m) 井斜 () 钻压 (k)N 转速 (r/min) 钻速 (m/h) 钻具 组合 1 681.16695.1614694.254.2
