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1、石油工程毕业论文 题目：大位移钻井技术与分析摘 要大位移钻井技术是目前世界上最先进的钻井技术之一,它已成为海上和滩海油田勘探开发最有效的手段。它能够大范围地控制含油面积和提高油气采收率,降低油田开发本钱,具有显著的经济效益和社会效益。文章介绍了国内外大位移钻井技术的现状,大位移井的关键技术和开展趋势,分析比照了国内大位移钻井技术存在的差距和应努力的方向。关键词:大位移井钻井技术；井眼剖面；扭矩；摩阻；旋转导向目 录前 言3第1章 大位移井的概况分析51.1大位移井的根本概念51.2大位移井的特点,难点及用途6大位移井的特点6大位移近水平井的钻井难点6大位移井的用途7第2章 大位移井的开展状况8
2、2.1世界上钻大位移井成熟的配套技术主要表现在82.2国内大位移井开展现状8第3章 大位移井的关键技术103.1管柱的摩阻和扭矩10钻柱扭矩和摩阻力的计算10减小管柱扭矩和摩阻的措施123.2钻柱设计133.3轨道设计153.4井壁稳定16影响大位移井井壁不稳定的因素163.5井眼清洗183.6固井完井193.7轨迹控制203.8装备配套要求21第4章 大位移井钻井工具与仪器224.1变径稳定器224.2旋转导向系统224.3加长/串联马达234.4地质导向钻井系统234.5随钻测量(井)与录井工具(MWD/LWD)254.6减摩接头264.7钻压推加器274.8顶部驱动装置27致 谢31参考
3、文献32前 言随着定向井、水平井钻井技术的开展，出现了大位移井，大位移井一般是指井的水平位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井。大位移钻井技术在边际油田的开发，特别是在海洋石油开发中，具有广阔的应用前景。在我国海上已发现油田构造和油气田112个，其中在1000万吨以下的边际小油气田67个，因此利用已有海上生产装置，运用大位移钻井技术，可以有效地对周边油田实施开发，从而节省昂贵的海上油田开发费用，为有效益地开发一些小的断块油田、边际油田开辟了一条崭新的途径，并具有极为广阔的应用。所以大位移井实际上是定向井、水平井、深井、超深井技术的综合表达，因此大位移井钻井技术实际上表达了目前世界上各个方面的最
4、先进钻井技术。研究大位移钻井的目的和意义：大位移井始于上世纪20年代，由于当时的技术限制大位移井钻井技术开展缓慢。进入80年代后半期，随着相应的科学技术和其它钻井技术的开展，如水平井、超深井钻井技术等，大位移井钻井技术才迅速开展起来。国内先后在胜利、中原、大港等油田钻成数口位移超千米的定向井。进入20世纪九十年代后，随着钻井技术的提高，大位移井开展的更为迅速。大位移井最早应用是出于经济上的考虑，主要思想是利用现有平台或陆地开发边际油田，使原先不具备商业开采价值的小油田通过大位移技术能够到达有效地开发和利用。推动大位移井向前开展的主要动力来自于高效开发边际油田。可以发现采用大位移钻井技术可以大大
5、降低开发本钱.中国海洋石油总公司在其所属的勘探开发范围内，已发现109个油气田，其中大油田4个，中型油田40个，小型油田65个。局部构造是成群成带分布:渤西、渤南、南海的涸西南。这些局部的小构造有望通过大位移井钻井技术得到开发。胜利油田和大港油田在浅海区域己经发现了多个有利的含油气圈闭，并且也已经成功钻成水平位移为2km左右的定向井、水平井.由此可见，在我国海滩、浅海及中深海域，采用大位移井进行勘探和开发具有十分广阔的应用前景。大位移钻井技术是定向井水平井技术的延续，但又在很多方面对钻井完井技术提出了更高的要求。其关键技术包括井壁稳定技术、轨迹及钻柱的优化设计技术、摩阻扭矩预测与监测技术、旋转
6、导向钻井技术、数据的测量及采集技术、完井工艺技术。一些技术代表了当今世界上最先进的钻井技术水平。跟踪和研究这些技术对提高我国钻井技术的整体水平具有极其重要的意义。第1章 大位移井的概况分析1.1大位移井的根本概念大位移井是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊工艺井，英文名称为ERw(ExtendedReachwell)，大位移钻井技术称ERD(ExtendedReachDrilling)。顾名思义，大位移井具有很大的水平位移和很长的高井斜稳斜井段。正是由于这一特征，即大井斜、长井段下的突出的重力效应，带来了大位移井的一系列技术难点和特点，具体表现在钻井工艺、固井工艺、井下工具和仪器等诸多方
7、面。大位移井的定义一般是指井的水平位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井。水平位移与垂深之比的定义美国公司和英国公司用得较多，这种定义从垂直剖面上看较直观，也比拟确定1。大位移井具有很长的大斜度稳斜段，大斜度稳斜角称稳航角(sailAngle)，稳航角大于60。由于多种类型油气藏的需要，从不变方位角的大位移井，又开展了变方位角的大位移井，这种井称为多目标三维大位移井(DesignerWel)。1.2大位移井的特点,难点及用途大位移井的特点大位移井用于优化海上和浅海油田的开发，对于浅海油田，可以从海边或修建堤坝钻大位移井来开采油藏，这样可以减少开发这些油藏所需的平台数量及油井数量，增加储层裸露面
8、积，从而增加油井的产量和采收率，主要有以下特点3:1水平位移大。因此能较大范围地控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少陆地及海上钻井的平台数量。2)钻穿油层的井段长。可以使油藏的泄油面积增大，大幅度提高单井产量。基于这种巨大的经济利益，大位移井技术才得以迅速开展。3)摩阻和扭矩大。由于大位移井位移较大，导致钻进过程中摩阻和扭矩较大，因此很有必要对大位移井进行优化设计。大位移近水平井的钻井难点1)区块复杂，着陆控制、稳斜段长控制难度大；2)对钻井装备、钻井液设备要求高；3)钻具、监测工具、仪器等针对性强，技术含量高；4)要求钻井液有很强的润滑性、悬浮能力和携砂能力，并能保持井眼稳定；5)对
9、防喷、防漏和保护油气层、固井质量、完井技术的要求高；6)井下恶劣条件与随钻测量仪器和动力钻具使用的矛盾十分突出；7)井眼轨道的预测、控制难度大，需要有高质量的应用软件和高素质的工程技术人员。1.2.3大位移井的用途大位移井应用是出于经济的考虑，如美国在加州享廷海滩，是从陆上钻大位移井开发海上油田。挪威北海西sleiPner油田，用大位移井代替原来的开发方案，节约了10亿美元。美国Pedemales油田，用大位移井代替原来建钻井平台的方案，节约1亿美元。英国的wytchFaIm油田，在岸上钻大位移井，代替原来的建人工岛方案，节约费用1.5亿美元。钻大位移井的主要优点为:(1)用大位移井开发海上油
10、气田，大量节省费用。开发海上油气田，用常规定向井、水平井钻井，需要建的人工岛或固定平台的数量多，打井也多，花钱多，如果钻大位移井，就可少建人工岛或固定平台，少打井，可节省大量投资。(2)靠近海岸的油田，可钻大位移井进行勘探、开发。过去开发这类油田，需要建造人工岛、固定钻井平台，或用活动钻井平台钻井。现在凡距海岸IOkm左右的近海油田，均可使用大位移井进行勘探、开发。这样，可以不建人工岛或固定平台，也可以不用活动钻井平台设备，完全可以从陆上向海上钻大位移井勘探、开发油田，从而节省大量投资。(3)不同类型油气田钻大位移井可提高经济效益.小断块的油气田，或几个不相连的小断块油气田，可钻1口或2口大位
11、移井开发，少钻不少井，节省投资，便于管理;对于几个油田，油气层不在同一深度，方位也不一样，这时可钻多目标三维大位移井，节省投资。(4)使用大位移井可以代替复杂的海底井口开发油田，节省海底设备，节省大量投资。5有些油气藏在环保要求高的地区，钻井困难。利用大位移井可以在环保要求不太高的地区钻井，以满足环保要求。所以说大位移钻井技术的开发应用对我过石油事业的开展有重大意义。第2章 大位移井的开展状况2.1世界上钻大位移井成熟的配套技术主要表现在(1)世界上每年钻成的大位移井数量成倍增加,并且钻井周期越来越短,钻井本钱明显降低。(2)控制实钻轨迹的手段更加先进,测量仪器录取数据也由单一的井身参数向地质
12、参数和油藏特性描述等多方面开展。(3)研制成钻大位移井的多种井下工具系列。(4)已形成保持井壁稳定和井眼清洁的钻井液体系。2.2国内大位移井开展现状我国在大位移井钻井技术方面，20世纪80年代中期开始钻井探索,20世纪90年代末期有了一定进展。中海石油深圳分公司南海西江边际油田开发,对大位移井关键技术进行了深入研究,形成了大位移井开发工程计算和工艺技术。针对XJ24-1油田的开发,已成功地钻成了5口大位移井,其中A14井的水平位移到达了8063m,创造了当时的世界记录。截至2002年6月底,XJ24-1油田实际利润与政府税收综合已超过20多亿人民币。胜利油田从80年代末对大位移钻井进行了积极探
13、索,2000年3月完成的埕北21-平-1井,完钻井深4837.40m,水平位移到达3167.34m,是当时国内陆上油田完成的水平位移最大的一口井。我国的大位移井技术与国外先进水平相比,存在相当大的差距,钻一口水平位移3000m左右的大位移井,与国外钻一口水平位移10000m的钻井速度相当。尤其是在钻井技术装备上:钻机、高强度钻具、专用井下工具、测量仪器,根本上依赖进口,我国的大位移井技术还有很长的路要走2。对井下工具、仪器和装备的要求，表现在10个方面:(1)选好钻机，克服大摩阻，保证钻出长井段。(2)选好钻井泵，保证排量，清洁井眼，降低摩阻。(3)选好驱动装置，保证井眼质量。(4)选好钻井方
14、式，提高钻速，减小摩阻和井下作业时间。(5)选好钻井工具，保证有足够扭矩克服摩阻钻出长井段。(6)选好测控系统，保证测量传输导向能力，控制好轨迹。(7)选好井下工具，保证钻头加上足够钻压，快速钻进。(8)助选好井下工具，减少摩阻与套管磨损。(9)选好钻井液，减少摩擦，增大携屑能力。(10)选好下套管方法，保证顺利下入和居中。总而言之，这一系列要求的核心在于，用工程手段(工艺、工具、仪器、装备)，克服大摩阻，提高钻速，减少作业时间，保证成功，兼顾本钱。而我国的技术与国外技术差距很大4。第3章 大位移井的关键技术3.1管柱的摩阻和扭矩钻大位移井时，由于井斜角和水平位移的增加而摩阻和扭矩增大是非常突
15、出的问题，它是限制位移增加的主要因素。管柱的摩阻和扭矩是指钻进时钻柱的摩阻和扭矩，下套管时套管的摩阻和扭矩。钻柱扭矩和摩阻力的计算为简化计算，作如下假设：在垂直井段，钻柱和井壁无接触；钻柱与钻井液之间的摩擦力忽略不计；在斜井段，钻柱与井壁的接触点连续，且不发生失稳弯曲。计算时，将钻柱划分为假设干个小单元，从钻柱底部的力开始逐步向上计算。假设要知道钻柱上某点的扭矩或摩阻力，只要把这点以下各单元的扭矩和摩阻力分别叠加，再分别加上钻柱底部的力。钻柱扭矩的计算在斜井段中取一钻柱单元，其受力状态单元所处的井斜角和方位角分别为和，单元钻柱底部的扭矩为M，拉力T。该单元的扭矩增量为 3-1式中钻柱单元的扭矩增量，Nm;钻柱的半径，m;钻柱单元与井壁间的周向摩檫力，N该单元上端的扭矩为3-2式中从钻头算起，第j个单元的上端的扭矩，
