垂直钻井技术

1 1 -15 1 3 1 14 1 3 1 1 1 1 1 1
三. 现场应用情况
•钻井参数
序号 钻压 (kN) 转速 (rmp) 排量 (L/S) 泵压 (MPa) 11~13 13~17 最大 扭矩 机速 (kNm) （m/h） 井斜 3~5 5~25 5.39 11.04 5.60 0.38 0.07 1.8 钻头 类型 牙轮 PDC PDC
三. 现场应用情况
实例2： 2006年5月波兰的M3项目，钻进井段156～421 m，进 尺 265m ，井斜角一直小于 0.1°，完井时井底水平位移小 于20cm。
三. 现场应用情况
ZBE4000系统应用实例 2006 年 5 月荷兰地下水钻井项目，钻进井段 220 ～ 645m ， 进尺425m，在使用垂直钻井工具以前，井斜角在0.5°左右， 使用垂直钻井工具以后井斜角一直在 0°左右，完井时井底 水平位移小于30cm 。
Disk Valve
汇 报 内 容
一. 垂直钻井技术国内外现状
二. 垂直钻井系统的结构和工作原理 三. 垂直钻井系统现场应用情况 四. 目前应用的防斜打快技术
三. 现场应用情况
1. 产品和服务
ZBE 3000-Generation (8 1/2 in. to 9 7/8 in. Hole Size) 1980
汇 报 内 容
一. 垂直钻井技术国内外现状 二. 垂直钻井系统的结构和工作原理 三. 垂直钻井系统现场应用情况
四. 目前应用的防斜打快技术
二. 结构和工作原理
ZBE 系统
二. 结构和工作原理
ZBE 系统
二. 结构和工作原理
Power-V 系统
二. 结构和工作原理
Power-V 系统
Control Shaft
三. 现场应用情况
ZBE5000系统应用实例
德国大陆深井钻探 KTB 计划，总井 深 9101m 。 在 钻 进 到 6760m 时 ， 有 3500m的井段是使用 ZBE5000垂直钻 井系统工具钻进的，井斜角始终控制
在 0.5° 以 内 ， 最 大 水 平 位 移 只 有
20cm。 在中国的塔里木油田应用 4 口井。 （后面将详述1~2口井）
全角变化率不大于1.5º/30米，井斜
角递减率为1.5º/30米。
三. 现场应用情况
底部组合
名
称
数量
钻 具 组 合
51/4"方钻杆 411×520 5"钻杆 5"加重钻杆 NC561×410 8"钻铤 8"随钻震击器 8"钻铤 NC611×NC560 9"钻铤 171/2"扶正器 9"减震器或9"钻铤 171/2"扶正器 831×730/731×NC 610 VDT5000系统 171/2" 钻头
一. 国内外现状
西部钻探公司
自主研发Ф311自动垂直钻井系统 在新疆油田T82066井现场试验获得成功
胜利石油管理局钻井院
依托海洋863课题，研发了自动垂直钻井工具 2007.5在雷北1井、2008.9在胜利油田坨-181 井现场试验成功
西安石油大学
从20世纪90年代开始一直在进行旋转导向钻井技术的研究 依托海洋863课题， 旋转导向工具于2005.11下井试验成功
ZBE 5000-Generation (14 3/4 in. to 17 1/2 in. Hole Size) 1989
ZBE 4000-Generation (12 1/4 in. to 13 7/8 in. Hole Size) 1992
ezyPilot-Generation
(5 in. Hole Size) 2002
ZBE5000系统采用转盘钻，外套相对地 层静止，通过钻头推靠方式进行纠斜，属 于机电液一体化式自动垂直钻井系统。
一. 国内外现状
⑵ VDS、SDD、VertiTrak ：
最早由伊斯曼－克里斯坦森公司研制，在KTB主孔
施工过程中， VDS 垂钻系统不断得到改进，由 VDS-1 型 发展到VDS-5型 AGIP 公司和 Baker Hughes INTEQ 公司在 VDS-5 的 基础上研制成功了SDD系统，其SDD-7投入了商业应用 Baker Hughes INTEQ 公司在 SDD 的基础上研制成 功了VertiTrak系统，并已投入了商业应用 VDS、SDD和VertiTrak，外套相对地层静止，通过 钻头推靠方式进行纠斜，属于机电液一体化式自动垂 直钻井系统。
一. 国内外现状
⑶ PowerV
由 Schlumberger 公司开发的 PowerV 系统是一种全自动全
旋转的垂直钻井工具，并已成功投入商业应用 PowerV 采用转盘钻，工具整体相对地层旋转，通过钻头 推靠方式进行纠斜，属于机电液一体化式自动垂直钻井系统。
一. 国内外现状
⑷ V-Pilot
由Halliburton公司于2007年初推出，完全没有采用
一. 国内外现状
集团公司钻井工程技术研究院
从2003 年开始进行自动垂直钻井工具研制 依托国家863课题和国家重大科技专项课题
研制出CGVDS121/4″自动垂直钻井系统 ，具有自主知识产权
明年将推出CGVDS171/2 ″(16″)自动垂直钻井系统
渤海钻探工程公司
从2004年开始，与德国Smart Drilling公司合作 2006年1月首次开始现场应用 经过进一步的改造、升级和国产化，工具可靠性得到大幅提高
试验井段：230～1698m，进尺1468m， 入井时间：338.5h，纯钻：196.36h 平均机速：7.48m/h
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
井 斜 角：230～708m：最大0.38°； 708 ～ 1493m ：最大 0.07°； 1493 ～ 1698m ： 最大1.8°
三. 现场应用情况
试验效果 2007年1月，塔里木油田迪那3井 。

井斜角 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1 2 3 4 5


工作方式：旋转纠斜型，滑动纠斜型
工具外套是否旋转：静止外套式，旋转外套式


纠斜方式：钻头推靠式，钻头指向式
系统结构：机械式，机液一体化式，机电液一体化式
一. 国内外现状
⑴ ZBE系列： 早在 1984 年以前就由德国采矿研究院 和什威恩电子液压技术公司联合研制成功，
并在煤系地层钻探进行了成功的试用，后 为 KTB 使用。改进后的型号为 ZBE5000 ，主 要是提高了系统的强度和耐温能力，现由 Smart Drilling公司所有。
工作时间
126.50 139.00
第三趟钻
合计
1493~1698
230~1698
205
1468
36.58
196.36
73.00
338.5
三. 现场应用情况
应用效果
0 0
迪纳204井井斜图
5 10 15 20
2006年1月，塔里木油田迪那204井。
试验效果
100 200 300 400 500 600
第一趟钻 50~180 75~83 50~57 第二趟钻 50~110 80~97 51~56
第三趟钻 70~140 84~91 52~54 17~18.5 10~22
三. 现场应用情况
•系统工具工作情况
序号
第一趟钻 第二趟钻
井段m
230~708 708~1493
进尺m
478 785
纯钻时间
88.67 71.11
2~14
0~14 0~14 0~16 0~4 0~12
8.96
4.09 2.12 2.80 0.67 0.75
0.2
0.4 1.11 1.14 0.6 0.29
PDC
PDC PDC PDC 牙轮 PDC
三. 现场应用情况
•系统工具工作情况
序号 第一趟钻 第二趟钻 第三趟钻 第四趟钻 第五趟钻 第六趟钻 第七趟钻 第八趟钻 第九趟钻 第十趟钻 钻进井段 (m) 249～272 272～550 550～738 738~869 869～1371 1371～1700 1700～1877 1877～2049 2049~2053 2076~2109 进尺 （m） 23 278 188 131 502 329 177 172 4 33 入井时间 （h） 29 73 63 53 105.5 133.5 133.5 99 26 79 纯钻时间 （h） 8:45 50:00 37:20 30:30 56:00 80:30 83:30 61:30 6 43:45 机速 （m/h） 2.63 5.56 5.04 4.30 8.96 4.09 2.12 2.80 0.67 0.75 井斜 (°) 0.07~0.85 0~0.6 0~0.2 0~0.8 0~0.2 0~0.4 0.26~1.11 0~1.14 0.5~0.6 0~0.29
渤海钻探工程公司钻井队干部轮训课件
爱国 创业 求实 奉献
制作人：汝大军 田秋月
汇 报 内 容
一. 垂直钻井技术国内外现状 二. 垂直钻井系统的结构和工作原理 三. 垂直钻井系统现场应用情况 四. 目前应用的防斜打快技术
一. 国内外现状
经过近二十多年的不断发展，国内外已形成多种形式的 自动垂直钻井系统：
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三. 现场应用情况
ZBE5000在迪那204井现场试验情况 •时间：2006年1月 •迪那 204 井是一口布置在塔里 木盆地迪那2号构造上的一口评 价井，位于新疆阿克苏地区库 车县境内，该区地表北为山地， 南为戈壁，地面海拔在1645m 。 设计井深5500m 。
三. 现场应用情况
试验井眼尺寸为171/2“，试验井段 从200m至3902m，根据钻井工程设计 提示，上部井段地层倾角较大，井斜 较难控制。 试验井段的井斜要求不大于2.5º，
•迪那3 井是库车坳陷迪那
3 号构造上的一口重点预 探 井 ， 地 面 海 拔 1605m ，
为 171/2“ 和 16” ， 设 计 井
段从200m至3802m •服务要求同迪那204井。
位于新疆阿克苏地区库车
县城北东约 52km 。设计井 深5450m。
三. 现场应用情况
•钻井参数
序号 第一 趟钻 第二 第三 第四 钻压 (kN) 80~120 80~160 90~220 80~260 转速 (rmp) 70 80~90 80~90 90 排量 (L/S) 55 55~57 56~58 57~59 泵压 (MPa) 8~9 8~11 11~13.5 11~12 扭矩 (kNm) 1.5~2 2~8 2~8 2~8 机速 m/h 2.63 5.56 5.04 4.30 最大 井斜 0.85 0.6 0.2 0.8 钻头 类型 牙轮 牙轮 牙轮 牙轮
第五
第六 第七 第八 第九 第十
80~180
60~200 70~200 60~160 50~280 60~160
90~110
95~120 70~100 70 70 80~90
55~60
56~59 52~58 51~54 52 51~52
9~11
10.5~12 12~14 11.5~12.5 12 11.5~12
1999
Scout 2000 and ZBE 2000 (6 in. to 6 3/4 in. Hole Size)
三. 现场应用情况
2. 现场应用情况
ZBE3000系统应用实例 实例1：
1984年在比利时的通风井的
先导眼钻井，钻进 200m ，钻井
结束后采用激光测量，水平位
移只有2cm。
工具失效
三. 垂直钻井系统现场应用情 况
试验结论
防斜效果良好，工具正常工作井
段井斜角最大0.38°。
工具连接简单。
对钻井参数无特殊要求。
工具产生压降低，只有1Mpa左
右。
钻速越快，井眼越直。 由于检测维修条件没有建立，每
只工具入井工作一个轮次后试验
三. 现场应用情况
ZBE5000在迪那3井现场试验情况 •时间：2007年1月 •提供服务井段的井眼尺寸
电子元件，但可敏感0.18的井斜 V-Pilot，外套相对地层静止，通过钻头推靠方式进 行纠斜，属于机液一体化式自动垂直钻井系统。
一. 国内外现状
国内已有多家单位致力于自动垂直钻井工具的研究和
开发，有的已经试制出样机，进行了功能试验，在局部领
域取得了一定的成绩。但总体上讲，还处于起步阶段，同 国外同类产品相比，差距较大。真正能达到商业应用程度 的还未见报道，要达到工业化应用阶段还有许多理论和实 践工作要做。