贝克休斯 非常规钻井技术 (HH)
贝克休斯非常规压裂技术简介
Unconventional Technology-Fracturing贝克休斯非常规压裂技术简介2013/03©2012BAKER HUGHES INCORPORATED.ALL RIGHTS RESERVED.TERMS AND CONDITIONS OF USE:BY ACCEPTING THIS DOCUMENT,THE RECIPIENT AGREES THAT THE DOCUMENT TOGETHER WITH ALL INFORMATION INCLUDED THEREIN IS THE CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY PROPERTY OF BAKER HUGHES INCORPORATED AND INCLUDES VALUABLE TRADE SECRETS AND/OR PROPRIETARY INFORMATION OF BAKER HUGHES (COLLECTIVELY"INFORMATION").BAKER HUGHES RETAINS ALL RIGHTS UNDER COPYRIGHT LAWS AND TRADE SECRET LAWS OF THE UNITED STATES OF AMERICA AND OTHER COUNTRIES.THE RECIPIENT FURTHER AGREES THAT THE DOCUMENT MAY NOT BE DISTRIBUTED,TRANSMITTED,COPIED OR REPRODUCED IN WHOLE OR IN PART BY ANY MEANS,ELECTRONIC,MECHANICAL,OR OTHERWISE,WITHOUT THE EXPRESS PRIOR WRITTEN CONSENT OF BAKER HUGHES,AND MAY NOT BE USED DIRECTLY OR INDIRECTLY IN ANY WAY DETRIMENTAL TO BAKER HUGHES’INTEREST.Baker Hughes in China(since1981)贝克休斯中国简介Infrastructure结构•Ops Base:Shekou,Tanggu,Dongying,Chongqing作业基地：蛇口、塘沽、东营及重庆•Offices:Beijing,Shekou,Tanggu,Chengdu,Chongqing,Korla办公室：北京、蛇口、塘沽、成都、重庆及库尔勒30Over 30years operating in China 在中国，超过30年的作业经验•3NOC’s 3大国有石油公司•12IOC’s and independents •12个国外石油公司8Unconventional Projects Scheduled 个规划中的非常规项目•Sichuan and Tarim basins 四川及塔里木Shale Projects Delivered已经在国内实施了十七个非常规项目17>200>900Stages of Open Hole Multistage Fracturing级裸眼分级压裂Stages of Cased Hole Multistage Fracturing级套管分级压裂Our Commitment To Servicing China贝克休斯在中国CORE Team 核心团队•Strong technical expertise专业队伍•Operator’s perspective toanticipate and understandchallenges.帮助客户预测并解释所要面临的挑战•Strong tie to product linesapplication of solutions andtechnology 整合性方案Water Management-Development/Production水处理-开发/生产•Shale Water Problems are primarily associated with:•页岩油气藏水的问题主要体现在以下几个方面-Frac Flowback Water压裂液返排水-Water Sourcing for Frac and Drilling用于压裂和钻井的水源-Water Treating,Handling for Re-Use or Disposal水处理以及回收利用BHI Oilfield Water Management Service贝克休斯水处理体系•Removes suspended solidsand heavy metal去除悬浮固体颗粒剂重金属•No costly cleaning ormaintenance处理费用较低•Can treat>8,000bbls/day日处理能力>每天1200方Water Treatment Specialty Frac SystemsEvaporation Distilled WaterElectro-Coagulation FiltrationSlick WaterLinear/x-linked gelsSea Water ProducedWaterFlowback Water Water Usage Flowchart水处理体系SmartCare™Fluid SystemsSmartCare™环保型压裂液体系•HydroCare™:slickwater滑溜水体系•AquaCare™:linear guar fluid线性胶体系•ShaleXcel™:unique,viscosity controlled borate-crosslinked guar useful for generating complex fracture networks in shale reservoirs独有的、可控粘度的硼交联压裂液体系，可以有效形成复杂裂缝•Lightning™and Lightning Plus:high efficiency borate-crosslinked guar useful for conventional high-viscosity gel fracturing applications高效的硼交联压裂液，低粉比•AquaStar™and ThermoStar™:nondamaging,nonpolymer viscosified fluid清洁压裂液Combined SmartCare™Usage ChartBHI Fracturing fluid-Viking DBHI压裂液体系-延迟压裂液•In2008,it’s introduced into China,so far,more than600wells have been frac’ed with it in China.Recently,for most unconventional horizontal wells, it’s used for frac operation.2008年起引进至国内，至今已在全国范围内使用超过600井次。
贝克休斯开发中国海陆业务
贝克休斯抓紧在华上陆抢占页岩气大市场贝克休斯公司(Baker Hughes)是美国一家为全球石油开发和加工工业提供产品和服务的大型服务公司，如今的贝克休斯公司，成立于1987年，是许多为石油行业服务的技术公司的不断融合行形成的。
其最早历史可追溯到20世纪初。
1907年，里约本·贝克开发出一种套管靴，革新了原来的钢线绳冲击钻具钻井方法；1909年，霍华德·休斯首次引入牙轮钻头，大大改善了旋转钻井效率。
在随后的近80年的发展中，贝克公司和休斯公司各自成了石油业完井、钻井工具及相关服务方面的佼佼者，两家公司于1987年合并，形成目前的贝克休斯公司。
通过几十年的发展，贝克休斯将其业务集中于钻井、地层评价和油气井生产技术方面，通过其八个业务板块为全球石油行业提供顶级产品和服务。
这八个板块是：贝克阿特拉斯、贝克休斯INTEQ、贝克石油工具、休斯克瑞斯滕森、Centrilift、贝克Petrolite、野外作业机械、EIMCO处理机械。
斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯合称全球三大技术服务公司。
贝克休斯在油田生产服务领域十分广泛，公司宗旨在于提高石油工业作业效率，提高油气藏的最终采收率。
主要从事以下几个方面服务：1）钻井和地层评价；2）完井服务；3）生产管理；4）企业解决方案。
贝克休斯公司是一家股票上市公司，从管治结构看，在董事会14名董事中，1人兼任公司管理层职务，其他全为独立董事。
在独立董事中，6人来自石油公司、石油服务公司和石油相关行业，1人来自大学，2人为政府背景，其余来自其他行业。
贝克休斯公司通过五个方面战略来追求公司持续增长和价值提升：一是建设高素质的企业文化；二是保持产品的同行业中最优；三是关键资源集中调配；四是改善财务灵活性；五是积极追求跨板块的增长机会。
在西南石油大学校史馆中，保存着一支贝克休斯公司的牙轮钻头——1979年邓小平访美时将它带回中国，作为中国改革开放“引进来”的标志之一。
贝克休斯特殊钻井工具介绍
13
Competitive Advantage竞争优势
• 碳化钨(TC)和PDC切削结构的工程优化提高了划眼速度
• 用常规的PDC钻头也能很快钻穿 • 独特的凹性设计避免掉落物到井底 • 用于注水泥的安全旁通孔 • 钢结构比铝结构更可靠 • 360º 规径覆盖确保稳定性.
Downhole Penotrator Caledus BridgeBuster
EZCase™实质是在套管或者尾管底部安装 实质是在套管或者尾管底部安装 PDC钻头 钻头 EZCase™ 用于： 用于： - 在已钻井眼中划眼到井底 - 在下套管的同时，钻入新地层 在下套管的同时， EZCase™有两种操作方法： 有两种操作方法： 有两种操作方法 - 通过尾管与钻杆连接 - 通过套管与顶驱连接
16
6.000 5.750
6.125 5.875
6.500 6.250
6.750 6.500
8.500 8.250
11.000 10.750
12.250 12.000
17.500 17.250来自20.000 19.750
24.000 23.750
26.000 25.750
RWD2 RWD2 Ream While Drilling Technology Ream While Drilling Technology 随钻扩眼钻井技术 随钻扩眼钻井技术
结果： 结果： 13 3/8”套管钻进成功钻至目的层，并完成固井作业。 套管钻进成功钻至目的层， 套管钻进成功钻至目的层 并完成固井作业。 EZCase对比表现，其机械钻速优于对手50%，且进尺比对手长250m。 对比表现，其机械钻速优于对手 ，且进尺比对手长 。 对比表现
8
产品系列
《教学分析》-贝克休斯非常规钻井技术(HH)
AutoTrak Curve ™ 高造斜率旋转导向
常规钻井马达
脉冲器/ 发电机
MWD
特点
增斜能力 15° / 100 ft 近钻头井斜和方位伽玛成像
一体化的钻具组合
更坚固的设计、 更简单的电子组件
方位伽玛
近钻头井斜
技术效益
可用一套BHA完成增斜段和水平段 精确的井眼几何和地质定位
最大限度地不占用钻机时间
•环空压力/ECD •电阻率
•方位/旋转方位、井斜
•4.8m (25ft)
•双向通讯和动力模块
•导向头
•方位伽马及伽马成像 (5.0m 16ft)
•OnTrak™
•振动与粘滑 •(7.8m 25ft)
•BCPM
第一次在页岩油开发中应用旋转导向技术
底工作平稳，只有外肩部产生几颗崩齿
背景和挑战 • 高造斜率: 6.5°@30m • 地层岩性:
大庆营城组3段 高研磨性火成岩含砾砂岩； 流纹质凝灰岩 • 牙轮钻进机械钻速低，进尺短，不能满足 提速需求
贝克休斯解决方案和使用结果 • 贝克休斯推荐使用8 ½ 英寸 Kymera复合
式新型钻头。 • 低速高扭距马达：6 ¾ “ LS X-treme; • 马达钻速：55-135RPM (1000-2500lpm) • 单趟钻进尺205.32米，机械钻速2.75米/小
•导向头
•方位伽马及伽马成像 (5.0m 16ft)
•OnTrak™
•振动与粘滑 •(7.8m 25ft)
•双向通讯和动力模块
•BCPM
•测径
•密度
•14.9m (49ft) •15.6m (51ft)
•中子孔隙度 •18.0m (59ft)
贝克休斯旋转导向原理
贝克休斯旋转导向原理贝克休斯旋转导向原理是指在石油钻井中，通过旋转钻具来实现钻井方向控制的一种方法。
该原理是由美国工程师贝克和休斯在20世纪30年代提出的，是钻井技术中的重要突破之一。
在传统的钻井方法中，钻井工具靠施加扭矩和推力来实现钻井，但是在某些情况下，需要改变钻井的方向，以便达到特定的目标。
贝克休斯旋转导向原理就是为了解决这一问题而提出的。
该原理的关键是利用钻杆的扭转来改变钻井方向。
在钻井过程中，通过在钻杆上加装一种叫做导向装置的工具，可以使钻杆在钻井过程中产生不同的方向偏差。
这种导向装置通常由可调节的导向翼片组成，可以根据需要进行调整。
当钻杆旋转时，导向装置会产生一个由切向力和摩擦力组成的向下施加的力，这个力会使钻杆发生弯曲，从而改变钻井方向。
通过调整导向装置的角度和位置，可以实现钻井方向的精确控制。
贝克休斯旋转导向原理的优点在于可以实现高精度的钻井方向控制。
相比传统的钻井方法，旋转导向技术可以实现更小的偏差角度和更精确的方向控制。
这对于一些需要在地下目标点附近进行操作的任务非常重要，比如在石油开采中需要在油层下方进行侧向钻井。
贝克休斯旋转导向原理也可以提高钻井的效率和安全性。
传统的钻井方法需要频繁地停工和更换钻具，而旋转导向技术可以减少停工时间，提高钻井的连续性。
同时，由于钻井方向的精确控制，可以避免一些潜在的危险情况，提高钻井作业的安全性。
贝克休斯旋转导向原理的应用范围非常广泛。
除了石油开采领域，旋转导向技术还可以应用于其他领域，比如地质勘探、水井钻探、盐井钻探等。
在这些领域中，旋转导向技术可以帮助钻井工程师更好地了解地下地层的情况，提高勘探和钻探的效率。
总的来说，贝克休斯旋转导向原理是钻井技术中一项重要的突破，通过旋转钻具来实现钻井方向控制。
该原理具有高精度、高效率和高安全性的优点，广泛应用于石油开采和其他领域。
随着技术的不断发展，相信旋转导向技术将会在未来的钻井领域中发挥更大的作用。
看世界PDC钻头的最新进展(一)
钻井过程中的技术创新，看世界PDC钻头的最新进展（一）研磨性页岩地层驱使着新钻头的设计，以应对坚硬岩石及高温井的钻探。
在金刚石切削齿与碳化物基岩面相互作用期间，贝克休斯的休斯克里斯滕森Quantec Force强力PDC钻头获得了最佳效果，表现出更高的耐用性和热稳定性，通过获得的有限的切削齿分析，切削刃上的残余应力被迁移。
随着北美油气井页岩层的不断出现，钻头公司迫切地公关，以应对这些地层钻探的挑战并不让人惊讶，对于具体的应用，随之而来的是新钻头的设计，或是改进现有钻头的设计。
一些近期的设计，包括一些应对研磨性地层或高温地层钻井的新切削材料，也有一些8刀翼钻头的外形设计，这些设计都吸收了新切削齿技术和新材料技术，还有一些更新的钻头体材料技术，这些技术都是为了增强钻头的耐用性和提高钻头的性能表现，唯一的目的就是为了降低作业者的钻井成本。
一位服务于Varel国际公司西半球的现场工程经理卡尔罗斯（Karl Rose）说：“在开发钻头切削齿方面，许多钻头技术基本上都是材料技术，使钻头能够承受钻极硬的研磨性地层，切削齿能够在钻硬地层、软地层和夹层地层的变化中不会损坏”。
在钻头本身的材料特性方面也有了新的进展，为了使钻头更加结实和耐用，促使设计者设计出应对更硬地层类型的PDC钻头，罗斯先生说：“随着更坚硬材料的出现，切削齿材料的密度也会增加，使钻头从根本上更加坚韧耐用，这会让作业者在钻硬地层和研磨性地层时，用一只钻头打更多的进尺”。
一位史密斯国际公司的技术支持经理弗莱明克雷格同意说：“切削齿越好，钻头在井里滞留的时间就越长，就能打更多的硬地层和研磨性地层，作业者花费的成本就会越少”。
弗莱明先生说：“我们首先要能让一个切削齿应对更硬和更高研磨性地层，以便能使整个PDC钻头切削齿吃入这些地层，另一方面，钻头的刀翼越多，触到井底的金刚石体就越多”。
然而，弗莱明先生接着又说：“当钻头处于动态稳定的状态时，我们将会停止增加刀翼的数量，史密斯钻头目前就是这样做的，接下来把精力集中在切削齿技术上，不一定要增加更多的刀翼数量”。
贝克休斯公司压裂液和分段压裂技术在中国的应用
该井为气井，井深4432.9-4494.2 m，温度：168C； 地面压力低于60MPa，管柱摩阻20-26MPa。
贝克休斯的压裂液体系-优良的携砂能力
Medallion
Medallion HT@120oC
0.05l/m^3Magnacide575+4kg/m^3GW-38+1l/m^3NE-118+1l/m^3claymaster 5C+0.75l/m^3claytreat 3C+1.5l/m^3 BF-7L+1 l/m^3XLW-60
贝克休斯的压裂液体系-压后及时彻底返排
• 贝克休斯压裂液体系全部可与高能气体一起使用，
低PH值体系(如Medallion LPH , QuadrFrac, Vistar LPH 等)可与N2和CO2同时使用。更有助于完全彻 底返排.
• 贝克休斯公司多种压裂体系中可加入甲醇， 增加
返排效果。
贝克休斯的压裂液体系
• 延缓交联体系，交联时间可控(0.5-10 min) • 高PH体系(9.5-11) • 可N2 伴注 • 适用温度：60-148℃; • 低摩阻. • 低成本 • 主要用于深井或管柱尺寸受到限制的井，目前主要
应用于胜利、河南和四川。
贝克休斯的压裂液体系
压裂层4481.0-4497.0 m ；温度：150C；3.5英寸油管施工，管 柱摩阻18MPa左右。
减小压裂液对地层伤害途径:
进行压裂措施，只有在减少压裂液对地层和支撑剂伤害
的基础上，才能获得较好的压裂效果。
•清洁的压裂液体系 •充分彻底破胶 •压后及时彻底返排
贝克休斯的压裂液体系
<1%
羧甲基羟乙基纤维素
1-2%
贝克休斯autotrak旋转导向指令成功率与涡轮转数配比研究
贝克休斯autotrak旋转导向指令成功率与涡轮转数配比研究
垂直钻井系统也是一种先进的定向工具，主要用于纠斜和提高钻速。
因为使用常规技术（例如偏心轴组件、偏心刚柔组件、可转向组件、防摆组件等），往往需要起钻更换钻具，浪费时间，所以，垂直钻井系统在深井和超深井提速方面有着重大的优势。
1988年贝克休斯公司开发了垂直钻井系统并用于德国KTB计划的大陆科学井钻探实验，成功将井斜角控制在1°以内，取得了巨大的成功，后续吸引了多家钻井公司对其进行研究开发。
垂直钻井系统可以自动保持井眼垂直，而不会影响钻井液排量、钻压和转速等参数，可以维持较高的转速，并且避免了纠斜所耗费的时间。
垂直钻井系统可以显著改善井眼质量，并实现精确的井眼轨迹，从而使后续的钻井施工操作得以简化，效率更高，并能降低修井成本。
此外，垂直钻井系统在减少地面井口间距方面也很有用。
贝克休斯数字化钻井
钻井绩效分析
大钩 高度
井深
悬重
泵压
钻头 深度
顶驱转速冲数Leabharlann 钻井作业 逻辑钻井活动
57
钻井活动
钻井 划眼 接立柱 起下钻
下套管
关键指标
算法逻辑
钻井绩效分析应用 新疆玛湖区块
可提供基准对比和作业活动分析 ❖ 钻井活动分析 ❖ 与作业标杆井对比
钻井绩效分析应用 新疆玛湖区块
可提供基准对比和作业活动分析 ❖ 井深跟踪图 ❖ 与作业标杆井对比 ❖ 分析非生产时间和无形损失时间
内容目录
数据实时可视化服务 智能警报服务 钻井绩效分析
数据实时可视化服务
钻井数据的实时汇总、分析和可视化 ❖ 多功能显示平台 ❖ 与远程支持团队紧密协作 ❖ 功能强大
数据实时可视化服务应用
钻井数据的实时分析 ❖ 工程安全 ❖ 钻井时效
智能警报服务
常规警报
数据 特性变化 门限设置
警报
数据
扭矩
智能警报设计
数据安全
在本地收集、分析和处理数据 的硬件、软件和连接系统，使 数据处理更安全、可靠和高效
服务能力
模块化数字架构
适应客户环境的灵活选 项
数据采集
数据传输
数据存储
标准化
技术支持
定制化开发与服 务
决策
钻井平 台
服务与支 持
数据分 析
支持
第三方服务支 持
数据分析
分析与建议
生产平 台
管理概况
技术支持 高度适用 安全 可定制解决方案
贝克休斯数字化钻井服务与应用
钻井数字化方案
方案目标
降低成本
数字化技术服务能力 提高时效
作业安全
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
TruTrak 工作图示
造 斜!
TruTrak 指令
稳 斜!
TruTrak 指令
降 斜 钻 下 直 段!
TruTrak 指令
多重选择: • 垂直钻井模式 • 造斜模式 • 稳斜模式 • 灵活的导向力 • 左/右方位力 • 导向肋板收回模式
TruTrak 垂直钻井服务
• 自动垂直钻井 • 服务:
电阻率/伽玛 /压力随钻测井 Resistivity / Gamma / Pressure LWD 传感器模块 OnTrak Sensor Module
随钻测量脉冲器和 MWD Pulser & Power 发电机 - BCPM Supply
中子孔隙度 /密度随钻测井 Neutron Porosity / Density LWD
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
大庆，2013年8月8日
© 2010 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
定向钻井及地层评价技术交流内容
1. 垂直钻井技术 VertiTrak 2. 自动定向井技术TrueTrak 3. 旋转导向钻井技术 AutoTrak G3.0 4. 马达动力旋转导向钻井技术 AutoTrak Xtreme 5. 便捷旋转导向钻井技术 AutoTrak eXpress 6. 高造斜率旋转导向技术 AutoTrak Curve 7. 旋转导向垂直钻井技术 AutoTrak-V 8. 钻井优化服务Copilot 9. OnTrak MWD/LWD平台和LWD技术
OnTrak Sensor Sub
总结
VertiTrak/TruTrak 是一种非旋转垂直钻井系统, 钻柱扭矩小,尤其适合在硬地层使 用 井眼质量好 VertiTrak可独立工作,不需另外的MWD系统 4 ¾” 工具用于 5 ½” – 6 ½ ” 井眼 6 ¾” 工具用于 8 ½” – 9 7/8” 井眼 9 ½” 工具用于 12 ¼” – 28” 井眼
贝克休斯固井工艺技术介绍
1.工作计划及参考因素
• 尾管悬挂器 -分为机械式和液压式 -在大位移井和水平井 中，一般使用机械式 -在固井以前和固井施 工中可以旋转尾管来 提高钻井泥浆的顶替 效率 -旋转式尾管悬挂器有 扭矩限制，在施工设 计时需要考虑
1.工作计划及参考因素
• 分级固井工具 -当水泥浆通过松软地层时，产生的压力可 能会超过地层的破裂压力，从而引起漏失。 其中一种阻止漏失的方法就是通过分级固 井，缩短水泥柱，从而减小水泥浆静压力。
一.水平井概述
短半径水平井特点 • 造斜率在5~10°/ m • 穿透油层段长可达300m • 从一口垂直井中可以钻多口水平分支井 • 使用铰链马达和旋转钻井组合装备
一.水平井概述
超短半径水平井特点
• 造斜率可达90° / 0.3m • 穿透油层段长在30~60m • 水平井段井孔直径<10cm • 可以打多口水平分支井 • 通过水射流破岩钻孔形成储层泄油井眼
1.工作计划及参考因素
• 套管外膨胀封隔器 (ECP) - ECP随套管管柱下入 井内，在初次注水泥 作业时胶塞碰压后产 生径向膨胀，以达到 井下环空的机械密封， 阻止层间流体互窜。
1.工作计划及参考因素
ECP应用范围： • 封隔生产层 • 密封尾管衬圈 • 封隔漏失层
1.工作计划及参考因素
• ECP的使用 - 在考虑使用ECP以前，要明确ECP的优缺 点。虽然关于使用ECP的成功案例很多， 但ECP的缺点是在封隔器膨胀以后，流体 静压力在封隔器以下传递性很差。如果没 有流体静压力的传递，那在封隔器以下的 水泥环就有可能发生“气侵”。虽然封隔 器可以阻止气侵通过ECP，但是封隔器以 下会有潜在问题发生。
2.水泥浆设计
盐层 -当水泥浆流过盐层时，关键在于先确认盐层是 “可流动”还是“不可流动”，因为对应这两种 盐层的水泥浆设计是不同的。
非常规压力技术-贝克休斯
OptiPort™ 滑套工作原理
Body
Valve
Vent Chamber
© 2011 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved. 27
OptiPort™固井滑套优点
无限级， 全通径不需要磨洗桥赛或球座 不用过多过顶替， 节省压裂液，减少地层污染 所有的压裂层都可以达到均匀，也可以不同以满足不同需要 所需的泵速，水马力小 时效快 可以固井完井，或采用裸眼完井 如果砂卡，可以快速清砂 可以实时监测井底压力 时效快
10 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
桥塞射孔连作压裂技术Perf & Plug- Setting Tools
E-4电缆座封工具
J型液压坐封工具
E -4 Wireline Setting Tools J Hydraulic Setting Tool
9,568,993 Gal 36,222 M3 3,772,380 Lbs 1,711 Ton 40 BPM 6.36 方/分钟 4,125 – 6,935 Psi
适配接头 Wireline Adapter Kit
11 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
QUICK DRILL桥塞
易钻桥塞下入方法-电缆泵送
1. Wire Line电缆
E-4 Setting Tool坐封工具
12 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
裸眼分段压裂完井技术优点
一趟下井 One-trip system 可旋转Rotational capabilities 通过裂缝控制提高产量Increases reservoir productivity with fracture
BakerHughes_Drilling_and_FE_Brief
•连续的闭环导向 •精确的靶点击中 •精确的地质导向 •收益最大化 •产量最大化 •开采最大化
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
AutoTrak X-treme – 马达动力旋转导向钻井技术
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
12
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
可导向螺杆与 AutoTrak®
计划轨迹 弯螺杆所钻轨迹
Slide
AutoTrak® 所钻轨迹
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
AutoTrak X-treme – 典型的下部钻具组合设计
AutoTrak AutoTrak Steering Unit 导向装置 X-treme Technology Motor X-treme 模块马达 Power Section
电阻率/伽玛 /压力随钻测井 Resistivity / Gamma / Pressure LWD 传感器模块 OnTrak Sensor Module
•声波探测仪 (SoundTrak)
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
旋转导向钻井技术 AutoTrak 导向原理
旋转驱动轴 泥浆润滑轴承 液路与近钻头井斜
非旋转可导向稳定器滑套
导向力
平均机械钻速 (m/hr) 8.5‘’ 井段 6‘’ 井段 模块马达钻 具组合 23.8 23.3 旋转导向 钻具组合 9.8 7.9
贝克休斯 非常规钻井技术 (HH)
16 © 2012 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
针对非常而研发的两类钻头：
（1）Kymera™ 钻头， 主要适用于：
•夹层地层 •结核状地层 •塑性泥岩地层 •定向钻井 •粘滑振动问题
（2）Talon 3D 钻头，具有:
• 2012.03 – 2013.02: 955,000米的进尺； • 2013.03 – 2014.02: 2,000,000 米进尺
• 被世界石油杂志选为2011年最佳钻井技术
可直接从直井侧钻，精 确度高，节省一趟起下 钻的时间！
5°/ 30m 常规RSS
15°/ 30m
12
© 2012 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
贝克休斯解决方案和使用结果 • 贝克休斯推荐使用8 ½ 英寸 Kymera复合
式新型钻头。 • 低速高扭距马达：6 ¾ “ LS X-treme; • 马达钻速：55-135RPM (1000-
2500lpm) • 单趟钻进尺205.32米，机械钻速2.75米/
小时，总转速：525千转
速度之最
进尺之最
•环空压力/ECD •电阻率
•方位/旋转方位、井斜
•4.7m (16 ft) •6.1m (20ft) •7.8m (25ft)
•双向通讯和动力模块
•导向头
•方位伽马及伽马成像 (5.0m 16ft)
•OnTrak™
•振动与粘滑 •(7.8m 25ft)
•BCPM
第一次在页岩油开发中应用旋转导向技术
减少磨阻增加rop井眼稳定利于井下安全随钻封堵避免空隙压力传播导致的垮塌控制温度泥浆性能稳定迅速混合迅速解决22latibase多功能添加剂和润滑剂latimagic井筒稳定剂和机械润滑剂latirate润滑剂和rop增强剂latidrill高性能水基钻井液三种主要成分的协同功效latibase多功能材料ppb或根据性能需要latimagic井壁稳定剂和封堵剂ppb或根据性能需要latiraterop增强和润滑剂1530体积百分比drillthin根据需要drillzan增粘剂根据需要milbar410加重根据需要vbmilgel改善泥饼质量ppbcausticsodaph控制根据需要newdrill包被剂ppb活性岩性xcide102杀菌剂根据需要减少磨阻井眼稳定随钻封堵控制温度23latidrilllatidrill体系应用实例体系应用实例塔里木哈德一口水平井在整个8井段使用贝克休斯高性能水基泥浆体系
贝克休斯公司研制出可辅助控制井眼轨迹的pdc钻头
来攻关方向思考: 以中国石化油气勘探为例[J]. 石油钻探技术,2016, 44（2）: 1–9.MA Yongsheng, CAI Xunyu, ZHAO Peirong. The support of petroleum engineering technologies in trends in oil and gas exploration and development: case study on oil and gas exploration in Sinopec[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2016, 44(2): 1–9.王敏生，光新军， 皮光林，等. 低油价下石油工程技术创新特点及发展方向[J]. 石油钻探技术, 2018, 46（6）: 1–8.WANG Minsheng, GUANG Xinjun, PI Guanglin, et al. The characteristics of petroleum engineering technology design and innovation in a low oil price environment[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2018, 46(6): 1–8.［2］PITCHER J L, SCHAFER D B, BOTTERELL P, el al. A new azimuthal gamma at bit imaging tool for geosteering thin reservoirs[R]. SPE 118328, 2009.［3］WHEELER A J, BILLINGS T, RENNIE A, et al. The introduction of an at-bit natural gamma ray imaging tool reduces risk associated with real-time geosteering decisions in coalbed methane horizontal wells[R]. SPWLA -2012-167, 2012.［4］SUH A, JAMES B, FELTHAM G. Overcoming complex geoste-ering challenges in the Cardium Reservoir of the Foothills of Can-ada to increase production using an instrumented mud motor with near bit azimuthal gamma ray and inclination[R]. SPE 173036, 2015.［5］MINETTE D C. Method for analyzing formation data from a for-mation evaluation MWD logging tool: US5091644[P]. 1992-02-25.［6］SPROSS R L. Methods for determining characteristics of earth formations: US6619395B2[P]. 2003–09–16.［7］BITTAR M, CHEMALI R, MORYS M, et al. The “depth-of-electrical image ” a key parameter in accurate dip computation and geosteering[R]. SPWLA-2008-TT, 2008.［8］McKINNY K, BOONEN P, HUISZOON C. Analysis of density image dip angle calculations[R]. SPWLA-2008-ZZ, 2008.［9］袁超，周灿灿，张锋，等. MC 模拟在随钻方位伽马成像正演中的应用[J]. 原子核物理评论, 2014, 31（4）: 505–510.YUAN Chao, ZHOU Cancan, ZHANG Feng, et al. Application of Monte Carlo method in forward simulation of azimuthal gamma ima-ging while drilling[J]. Nuclear Physics Review , 2014, 31(4): 505–510.［10］WANG Jiaxin, HUISZOON C, XU Libai, et al. Quantitative studyof natural Gamma ray depth of image and dip angle calculations[R].SPWLA-2013-BBB, 2013.［11］卢俊强，鞠晓东，乔文孝， 等. 数字信号处理器在随钻声波测井仪中的应用[J]. 测井技术, 2013, 37（5）: 527–530.LU Junqiang, JU Xiaodong, QIAO Wenxiao, et al. Application of digital signal processor to acoustic LWD tool[J]. Well Logging Technology , 2013, 37(5): 527–530.［12］LEONARD Z S, RAHMAN S, STEINSIEK R R, el al.Development of transducer and electronics technology for an LWD ultrasonic imaging tool[R]. OTC 27758, 2017.［13］IEEE Std 1057–1994 IEEE standard for digitizing waveformrecorders[S].［14］IEEE Std 1057–2017 IEEE standard for digitizing waveformrecorders[S].［15］［编辑 令文学］贝克休斯公司研制出可辅助控制井眼轨迹的PDC 钻头目前，多用水平井开发非常规油气藏，用弯壳体井下马达和旋转导向系统控制井眼轨迹，在钻进过程中常因钻头移动、地层推动等外力导致井眼轨迹发生偏移，需通过滑动钻进调整井眼轨迹，这会严重影响机械钻速。
贝克休斯-新型完井技术及应用
z
Increase Well’s NPV 增加单井投资回报率
¾ ¾ ¾
System Animation系统展示
Results使用优势
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Oil Company savings
¾
¾
¾
¾
Rig time compared to conventional completion methods. 缩短钻机/修井机使用时间 The days of Fracturing time compared to conventional methods 减少压裂作业时间 No cementing of Liner cost as with conventional methods 无固井作业需求 No wire line or perforating needed as with conventional methods. 不需要钢丝作业和射孔作业
4. 分段压裂系统工具介绍
Frac-PointTM 系统完井工具一次入井实现水平井裸眼段分层压裂工艺
尾管封隔器
投球打开滑套
加压打开式滑套
裸眼管外封隔器
井筒隔绝阀
引鞋
Frac-Point System 多层压裂系统
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S-3 HR “High Torque” Hanger System S-3 HR大扭矩悬挂器系统 Short Radius Open Hole Packers with Patented Back-up system带专利限位系统的短半径裸眼封隔器 High Rate Erosion Resistant Frac Sleeves 高速抗蚀材料压裂滑套 HP/HT “Dura-Frac” Shifting Balls 耐高压/高温的 “Dura-Frac”开关球 Pressure Activated Frac Sleeve 压力驱动压裂滑套
贝克休斯随钻测井工具
4 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
贝克休斯公司英特的标志 –工具以 TRAK结尾
Baker Hughes Key LWD Formation Evaluation Services & Technologies
ReWselelrbvoorire NPlaavicgeatmieonnt
Copyright Baker Hughes Inc. 2008
AziTrakTM – Real-time Deep Azimuthal Resistivity Imaging
20 ©Cop2y0r0ig9hBtaBkaekreHr uHguhgehseIsnIcnocr.p2o0ra0t8ed. All Rights Reserved.
Operates in both WBM and OBM environments Currents at receiver used to determine apparent resistivity
22 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
18 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
AziTrakTM – Real-time Deep Azimuthal Resistivity Imaging
19 © 2009 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
曲线命名规则
• 最终曲线 (8 条)
R PCSHM
电阻率
相位差
2.贝克休斯钻井堵漏材料及工艺
交联剂 纤维状桥堵材料 交联机理, 温度诱始, 根据 – 温度测井 – MWD 温度数据 缓凝剂:高温时使用 速凝剂:底温时使用
24
X-LINK的泵入工具
7
封堵与堵漏的区别
封堵
概念: 渗流条件下，在井壁孔缝进行的 物化阻隔. 目的: 阻止压力传递，有效支撑井壁， 减小滤失量和滤失速度. 特征: 井眼-地层压力系统稳定. 原理: 桥赛—填充. 方法: 多在循环过程中进行.
堵漏
概念: 固液流体进入井壁孔缝 后, 进行的物化阻隔. 目的: 阻止流体漏失, 提高漏层承 压能力. 特征:井眼-地层压力系统失去平衡. 原理: 桥赛—填充—凝结. 方法: 多在静止条件下进行.
贝克休斯堵漏产品与工艺lostcirculationmaterialstechnology防漏堵漏新理念节约钻井总成本贝克休斯公司泥浆商务拓展经理北亚地区贝克休斯技术展览会2009年中国成都bakerhughesdrillingfluidschina中国公司业绩简介achievementswaterbasedfluids各种水基泥浆syntheticfluids油基合成基泥浆drillinfluids油气储层钻井液completionfluids各种完井液reservoirservices储层服务fluidsenvironmentalservices流体环境服务engineeringtechnology工程技术industrialproducts工业产品贝克休斯钻完井液业务范围和服务能力2006年7月加拿大哈斯基中国能源公司huskychinaltd
22
X-LINK 的应用
关键优势 – 快速,可控的成塞时间 – 井底施工温度段:5-160ºC
– 最大施工比重:2.18 SG
贝克休斯新技术总结
贝克休斯中国海陆并进——专访美国贝克休斯北亚区销售总监胡泊
贝克休斯中国海陆并进——专访美国贝克休斯北亚区销售总监胡泊作者：暂无来源：《能源》 2014年第6期文 | 本刊记者张妍美国页岩气勘探技术的革命带来了全球范围的页岩淘金热，为此曾有媒体称页岩气开发是锅“骨头汤”：页岩气的开发和产量的快速增加，不但改变了全球天然气的市场格局，也让中国的开发者们蓄势待发，摩拳擦掌欲抢占国内页岩气市场先机。
基于页岩气开发的丰富经验，美国四大油服巨头之一贝克休斯公司在页岩气开发上的动向引人关注。
2 014年5月，《能源》杂志记者专访了美国贝克休斯公司北亚区销售总监胡泊先生，听其讲述贝克休斯在北美、中国两大市场的现状与策略。
《能源》：据您了解，美国目前的页岩气市场状况是怎样的？胡泊：美国天然气的开发在近五年是井喷式的发展，页岩气所占天然气的比例已经达到3 5%左右。
美国是完全市场驱动的经济体，供求决定市场发展。
今年年初气价曾到过6 . 5美元（每百万英热），但是很快地又回到了4 . 5美元，因为现在天然气供应充足。
另外，美国的油气的出口受美国国会控制没有开放，市场并不大。
除非美国政府放开油气的出口限制，否则我估计天然气将会一直保持在4. 5美元左右。
只要气价维持在4-5美元左右，对于服务公司而言，就有激励空间存在。
《能源》：据报道，美国页岩气开发中，小企业发挥主导作用。
那么贝克休斯这样的大公司在美国页岩气开发中处于什么位置？胡泊：没错，美国页岩气的发展更多的是靠小企业。
小企业的运营成本要低得多，大企业在控制成本方面不如小企业来得灵活。
页岩气开采靠两个关键，一个是水平向钻井，一个是水平压裂。
但这两个技术本身并不能够给客户带来价值最大化，能够带来价值最大化是如何来运用这两个技术，用相对较低的成本取得最高的产出。
贝克休斯一直是储层页岩气开发的重要力量，我们不断研发和改进针对页岩气的技术，使得无论大小规模的油公司都能够以最高的效率去开发他们的非常规油气资产。
《能源》：如何实现以最高的效率开发页岩资产？胡泊：页岩跟其他常规的油气层不一样，在于必须要对它的储层特性有非常清楚的认识，才能够达到降低成本、提高效益的目的。
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ห้องสมุดไป่ตู้
技术效益
可用一套BHA完成增斜段和水平段 精确的井眼几何和地质定位 最大限度地不占用钻机时间
一体化的钻具组合 更坚固的设计、 更简单的电子组件
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故障少、运行更可靠
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高效开发非常规油气藏的钻井技术
贝克休斯： 卜范慧 2014 年 6 月于成都
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1
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恒定的导向矢量
L1 S
钻头“指向”要导 向的方向
7
3
L2
2
导向力将钻具组合弯曲到已 经有曲率的井眼中
1
旋转导向技术在大庆致密油中的应用
作业井数
28口
- 统计到2014年2月底；
•近钻头井斜 •1.0m (3ft) •导向头 •方位伽马及伽马成像 (5.0m 16ft) •环空压力/ECD •4.7m (16 ft) •电阻率 •6.1m (20ft) •方位/旋转方位、井斜 •7.8m (25ft)
9
第一次在页岩油开发中应用旋转导向技术
AutoTrak eXpress 特点
• 同样的旋转导向头， 带近钻头井斜； • 简化版的旋转导向工具； • 仅测量MWD及VSS 振动参数，伽玛可选 • 可接入马达动力节 • 较高的增斜能力 • 应用： 大庆致密气上部造斜段，重庆页岩气， 四川致密砂岩，克拉玛依致密气的开发中。
• 被世界石油杂志选为2011 年最佳钻井技术
5°/ 30m 常规RSS
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可直接从直井侧钻，精 确度高，节省一趟起下 钻的时间！
15°/ 30m
12
12
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为陆上作业量身定做、经济实惠！
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AutoTrak Curve ™ 高造斜率旋转导向
常规钻井马达
脉冲器/ 发电机 导向头 MWD 方位伽玛 近钻头井斜
特点
增斜能力 15° / 100 ft 近钻头井斜和方位伽玛成像
AutoTrak Curve ™ 为什么造斜率高？
- 每个肋板自带两个液压装置，导向能力更强； - 自带特制的钻头：短， 侧向切削能力强， 工具面更稳定； - 缩短钻头与导向肋之间的距离：为了提高造斜能力，钻头与导 向肋之间的距离已经最短； - 导向头更短：肋板与第一个扶正器的距离大大缩短； - 上部随钻测量工具柔性更大，进一步提高了造斜能力。
井名 入井深度 (m) 目前深度 (m) 入井井斜 （度） 目前井斜 （度） ROP (m/hr) 平均ROP （m/hr)
#1
- 备注：
4761
5131
0.15
81.5
1-7
4.4
（1）钻头：AT605 PDC钻头； （2）一趟钻，实现直井侧钻和造斜段段的钻进,节省了一趟钻; （3）设计造斜率6.5-7.0度/30米, 而工具在该区块可实现的造斜能力15~17度/30米； （4）起钻原因: 已达到设计的着陆点， 起钻换带电阻的仪器 钻进水平段。
- 工具零长：
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15
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AutoTrak Curve 应用实例
- 第一口井的使用情况如下:
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石油科技周报2014年第 21期
16
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针对非常而研发的两类钻头：
（1）Kymera™ 钻头， 主要适用于：
- 单井产量不确定性大：保证在甜点区钻进，提高储层钻遇率；
- 钻井周期长， 成本高：优化钻井，降低建井周期。
最终目的：增产、提效!
2
国内非常规油气藏开发中常用的定向井钻井技术组合
- 组合1：ATK Express(Gm) +ATK G3(Gm+Res)+导向马达（Gm） - 组合2：导向马达（Gm）+ ATK G3(Gm+Res） - 组合3： ATK Express(Gm) +ATK G3(Gm+Res) - 组合4：导向马达（Gm）；
钻井挑战：
- 防碰：井工厂钻井模式，精确的轨迹控制； - 页岩周期性垮塌：提高井壁稳定性，缩短建井周期； - 水平段长， 滑动钻进摩阻、扭距大；
- 井眼质量要求高：保证完井、压裂作业顺利进行；
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项目前期
计划
实施
详细的事后 分析
知识提取
4
对于：
- 三维复杂大位移井或水平段较长的水平井；
- 储层有效厚度比较薄，需实时地质导向的井； - 储层不确定性大， 需频繁调整轨迹的井； - 井工厂钻井模式， 防碰问题严重的井； - 井壁稳定性差，存在压差卡钻等情况井眼中
AutoTrak Curve 旋转导向钻井系统
• 高造斜率, 整体集成钻井系统 • 钻井性能超越传统螺杆系统 − 无需切换模式 − 节约时间 • 机械械钻速提高 3 倍
2012.03 – 2013.02: 955,000 米的进尺； 2013.03 – 2014.02: 2,000,000 米进尺
工具原因造成的起下钻的次数；
- 现场操作简单，库房连接好后一个整体送往现场，现场无需其它操作，节省
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作业时间， 降低风险;
简单就是美！
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AutoTrak
Curve 应用实例
- 目前塔里木哈德区块两口井正在使用ATC，钻具组合如下：
开始轨迹变化时 : – 主要是 “推靠式” – 在钻头上施加侧向力 – 短距离有效
L2 3 2
一旦趋势出现 : – 主要是 “指向式” – 钻具组合弯曲到新的曲率中 – 钻头上的侧向力达到最小 – 钻头指向导向的方向
L1
1
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- 组合5： ATK Express(Gm) 或 ATK G3(Gm+Res)
以上仅针对造斜段和水平段
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汇报内容
适用于非常规的旋转导向钻井技术 个性化的高效钻头 高性能水基泥浆 基于甜点识别的井位部署
•优化旋转密度仪 (ORD)
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