大位移井讲座

一. 大位移井的分类和定义
大位移井技术是在水平井技术基础上发展起来的，所以 比水平井技术要高一个台阶。在设备、工具、仪器等条 件上，比水平井要求更高：
– 钻机上必须有顶部驱动； – 一般要使用三台泥浆泵； – 钻杆使用5，5-1/2，6-5/8的复合钻柱； – 使用润滑性更好的油基泥浆； – 有强大的泥浆净化系统； – 使用导向钻井系统； – 使用MWD, LWD, 等；
– 管柱在井内的摩阻摩扭问题； – 测量与轨迹控制问题； – 井眼清洁问题； – 井眼稳定问题；
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
管柱的摩阻摩扭问题是大位移井技术的 头号问题。给钻井带来的问题：
– ①钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大； – ②滑动钻进时加不上钻压，钻速很低； – ③旋转钻进时扭矩很大，导致钻柱强度破坏； – ④钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至磨穿； – ⑤套管下入困难，甚至下不到底；
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
实现钻杆接头的应力 平衡：
– 以NC-50 (411×410) 接头为例，当公接 头内径为4-3/4“时，
– 若上扣扭矩为30千 磅英尺，则承拉能 力为200千磅；
– 若上扣扭矩为25千 磅英尺，则承拉能 力为450千磅；
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
大位移钻井技术
1. 大位移井的定义； 2. 大位移井的用途和重大意义； 3. 大位移井的基本问题；
一. 大位移井的分类和定义
大位移井分浅层大位移井和深层大位移井。 – 美国、加拿大都打过一些浅层大位移井。水平位移1000多米，但
垂深只有200米左右。使用斜井钻机甚至修井机打的。 – 深层大位移井，必须使用钻井的高技术。目前说的大位移井主要
– 据说这种曲线可使套管可下重 量增加25～27%。
– 这实际上是一种恒变增曲率曲 线。据我们研究，这种曲线并 没有多大优越性。
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
②解决滑动钻进加不上钻压问题
– 采用滑动导向钻井系统，尽可能旋转钻柱。
• 需要定向时用滑动钻进方式； • 不需要定向时用旋转钻进方式；
如果不具备上述条件也打成了大位移井，说明你定的大 位移井的界限太低。
二. 大位移井的用途
大位移井的主要用途是油藏所 在的地球表面上，
– 难以建立钻井井场， – 建立井场需要花费很大代价，
从距离很远的已有的陆上钻井 井场或水上钻井平台上向该油 藏钻探井或开发井。
三. 大位移井的基本问题
可归纳为四大基本问题：
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
⑤解决套管下入问题
– 采用滚轮式套管扶正器；
• 使套管与井壁之间有滑动摩擦，变成滚动摩擦；
– 采用漂浮法下套管
• 漂浮接箍以下的套管内是空的，没有钻井液； • 漂浮接箍的位置需要仔细计算；要考虑套管的抗
挤 强度问题； • 在下套管过程中不能循环泥浆；
• 铝合金、钛合金钻杆等，重量小，强度高； – 实现钻杆接头的应力平衡(见下两张片子)：
• 高强度钻杆的接头抗扭强度，低于管体；采取增 大上扣扭矩，牺牲抗拉强度，增大抗扭强度，使 钻杆适应高扭矩的需要。
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
实现钻杆接 头的应力平 衡：
– 在旋Biblioteka Baidu条 件下，随 着井斜角 的增大， 钻柱的拉 力将减小， 而扭矩将 增大。
– 采用动力钻具压差载荷加压； – 采用液力加压器加压； – 开发先进的旋转导向钻井系统，彻底抛弃滑
动钻进方式；
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
③解决钻柱旋转扭矩的问题：
– 主要办法是：提高钻杆的抗扭能力。
– 使用高抗扭的螺纹脂；据说可提高抗扭27%； – 采用高扭矩的螺纹联接
• 多级螺纹或多级台肩，可增大扭矩； – 采用高强度钻杆：
必须使用导向钻井系统(最好是旋转导向系统)。一套钻具组合下
去，可完成增斜、稳斜、降斜、扭方位等各种轨迹控制要求。
必须使用高效能的钻头、井底动力钻具等，提高一趟 钻的工作时间和进尺。
– 利用顶部驱动的重力；
三. 大位移井的基本问题
2. 测量与轨迹控制问题
随钻测斜，是准确控制井眼轨迹的前提条件。大位移井更不能用 电缆测量。在大位移井中，MWD已经成为常规方法 。 随钻测井，是准确控制井眼进入预定的目标层的前提条件。在大 位移井中，LWD(FEWD)也应该成为常规方法 。 由于井很深，不宜采用起钻更换钻具组合。还要有能在井下及时 变更组合性能的手段。初期用遥控可变径扶正器。
④解决套管磨损问题
– 一种方法是在钻杆上带胶皮护箍
• 据说在大位移井中，橡胶护箍很快就被破坏；
– 改变钻杆接头表面上的铠装材料，既有较高 的耐磨性，又可减小对套管的磨损；
– 在钻杆上加非旋转钻杆保护器
• 象个扶正器，不随钻杆旋转。与套管之间不旋转， 所以不磨套管；但与钻杆之间有相对旋转；
• 这是目前最有效的方法。
指的是深层大位移井。 大位移井的定义，没有统一标准，是个发展概念。 – 初期认为有两个条件：水平位移超过3000米；平垂比大于1 ， – 后提出水平位移超过3000米；平垂比大于2 。
定义的界限：主要反映了技术难 度。大位移井技术是在水平井技术 基础上发展起来的，是当代定向井 钻井技术的新的高度，新的里程碑。 目前国外的大位移井水平位移远远 大于3000米；平垂比也远远大于2.
大位移井的轨道设计
大位移井轨道设计研究，国外很重 视，但很少有公开发表的研究文章。 英国BP 公司在Wytch Farm油田上 用悬链线或准悬链线，没有具体讲。
– 有一篇文章中谈到设计方法： 增斜段的曲率是变化的，开始 的曲率1～1.5°/30米，最后增 到2.5°/30米。曲率增加的方式 是连续的，每400米曲率增加 0.5°/30米。
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
①解决起下钻摩阻问题的方法：
– 使用顶部驱动，起下钻时可适当旋转钻柱， 改变摩阻方向(倒划眼时要特别谨慎)；
– 优化井眼轨道形状，减小摩阻；
• 国外用悬链线轨道或准悬链线； • 提高造斜点，降低造斜率； • 控制稳斜角：αK=ATN(1/μ) ；
– 改善泥浆的润滑性