定向钻井技术

定向钻井技术第1页，课件共49页，创作于2023年2月摘要

越来越多的海洋、陆地的大型油田采用丛式井开发技术，随着大型油田的开发，丛式定向钻井技术得到了长足的发展和提高，平台的结构由2X2、4X4发展到5X7、5X8、4X9的密集型丛式井平台，井距由2米X2米缩小到1.5米x1.7米。平台井口数的增加，最大限度的控制了成本，取得了巨大的经济效益。精心做好每件事我们必须做得更好第2页，课件共49页，创作于2023年2月丛式井平台设计

(一)精心做好每件事我们必须做得更好第3页，课件共49页，创作于2023年2月丛式井设计原则

根据作业者提供的资料，将位移大的井放在边缘槽口，位移小的井依此类推放在槽口里面。要求布井合理，井眼安全、轨迹最优、进尺最少、可操作性强的原则来进行丛式井设计。我们必须做得更好精心做好每件事第4页，课件共49页，创作于2023年2月丛式井设计资料

精心做好每件事我们必须做得更好平台结构、井距、结构北角(真北方向线顺时针旋转到平台北方向线的夹角)。平台中心坐标、单井的靶点坐标。井身结构。特殊井的钻井顺序。钻井船的就位。目前的钻井船只能覆盖5X5或4X5的平台，对于5X7；5X8；或4X9的密集型丛式井平台要分两次就位或使用滑移轨道和钻井帽。第5页，课件共49页，创作于2023年2月槽口分配

槽口分配原则：位移大的井排在外排槽口，依此类推，位移小的井排在内排。分配槽口时井位的方向是非常重要的，两口井避免相交，两井相交对于防碰不利。井眼轨迹相交不可避免，造斜点错开80米以上。我们必须做得更好精心做好每件事第6页，课件共49页，创作于2023年2月造斜点的选择

选择原则：先浅后深，先外后里相邻井的造斜点错开50米。造斜点深度的选择。根据位移、井斜、井身结构等因素合理的选择造斜点深度。精心做好每件事我们必须做得更好第7页，课件共49页，创作于2023年2月绕障设计

两口井的方向一致，造斜点不同，两口井槽口下部空间不能相互占用。假如不进行绕障设计，则会产生井眼碰撞事故。油田覆盖内的探井，如果影响到安全问题，必须进行绕障设计。精心做好每件事我们必须做得更好第8页，课件共49页，创作于2023年2月

设计是丛式井平台成功的关键，丛式井设计体现安全第一的原则，把安全第一的原则贯穿到整个设计中。下面以渤海某油田中的两个丛式井平台为例说明。精心做好每件事我们必须做得更好第9页，课件共49页，创作于2023年2月第10页，课件共49页，创作于2023年2月3X4结构的丛式井平台

精心做好每件事我们必须做得更好第11页，课件共49页，创作于2023年2月渤海某个丛式井平台靶点位置第12页，课件共49页，创作于2023年2月渤海某个丛式井平台水平投影图第13页，课件共49页，创作于2023年2月设计完的槽口图第14页，课件共49页，创作于2023年2月(二)浅层造斜技术精心做好每件事我们必须做得更好第15页，课件共49页，创作于2023年2月普通定向井造斜是定向井工程师必修的科目，在这里不多讲。何为表层造斜，就是造斜点浅(小于350米)，地层很软，压实程度比较低的地层中造斜。在这种地层中造斜，如果不采取一些特殊的措施，是不能保证造斜率的。丛式井的钻井顺序是先外后里，先浅后深。前几口井肯定是钻外排井，如果有一口井没有造斜成功，将会影响到半个平台，甚至影响到整个丛式井平台的钻井作业。精心做好每件事我们必须做得更好第16页，课件共49页，创作于2023年2月浅层造斜措施1、选择一套合理的导向钻具组合(以12-1/4”井眼为例)，12-1/4”PDC+9-5/8”马达(弯角1.5度)+11-1/2”稳定器+8”无磁钻铤1根+8”MWD+8”无磁钻铤1根+7-3/4”震击器+8”接头+5”加重钻杆17根2、钻头的选择，分两种：牙轮钻头和PDC。牙轮钻头选择适合高转速(一般在防碰作业很严重的时候使用)；PDC钻头要选择底部稍平，适于加压的PDC。精心做好每件事我们必须做得更好第17页，课件共49页，创作于2023年2月浅层造斜措施(续)3、喷嘴面积。高压喷射钻井，不适于浅层造斜。如果排量很高，水力冲蚀严重，钻头承受的钻压小，导向钻具相当于缺少了一个支点，马达产生的侧向力减弱，马达的造斜能力降低。在选择喷嘴时，喷嘴面积在1.8in2，考虑到一趟钻钻完一个井眼的原则，喷嘴面积选择1.5~1.7in2，能够满足浅层造斜的需要。精心做好每件事我们必须做得更好第18页，课件共49页，创作于2023年2月浅层造斜措施(续)4、马达弯角的选择。弯角的选择要考虑两个方面：(1)弯角大于1.5度，顶驱(转盘)不能旋转，最佳弯角度数1.5度。(2)一趟钻钻完一个井眼。精心做好每件事我们必须做得更好第19页，课件共49页，创作于2023年2月浅层造斜措施(续)精心做好每件事我们必须做得更好5、钻井参数的选择。浅层造斜钻压、排量是主要控制的参数。要想取得理想的造斜率，钻压必须保持15kn以上。在软地层中加上15kn不是很容易的。如果加不上，必须降低排量，减少水力冲蚀的作用。

第20页，课件共49页，创作于2023年2月浅层造斜措施(续)6、闭路循环。海水比泥浆对地层的冲蚀作用大很多。需要浅层造斜的井，必须使用泥浆，采取闭路循环的方式进行造斜作业，否则造斜率将大大降低。精心做好每件事我们必须做得更好第21页，课件共49页，创作于2023年2月(三)井眼防碰技术精心做好每件事我们必须做得更好第22页，课件共49页，创作于2023年2月

密集型丛式井平台定向作业，井眼防碰是主要解决的课题。井距1.5X1.7渤海最早采用，查阅很多资料，国外也没有发现如此小的井距。Landmark公司的软件，井距1.5米，提示您注意，再往下钻进是非常危险的。精心做好每件事我们必须做得更好第23页，课件共49页，创作于2023年2月Landmark软件提示精心做好每件事我们必须做得更好第24页，课件共49页，创作于2023年2月精心做好每件事我们必须做得更好

克服困难，挑战极限，是所有定向井工作者面临的考验。在丛式井平台中有两个暗礁：a. 平台内各井之间的防碰。包括直井段偏斜、造斜点深浅和初始方向。b.平台内各井与本平台所覆盖油田内的探井之间的防碰。第25页，课件共49页，创作于2023年2月第26页，课件共49页，创作于2023年2月F9井14#设计防碰数据精心做好每件事我们必须做得更好F9井14#实际防碰数据第27页，课件共49页，创作于2023年2月F9井与14井防碰绕障图精心做好每件事我们必须做得更好F9井14井设计轨迹线实测轨迹线第28页，课件共49页，创作于2023年2月平台作业中存在的不确定因素仪器系统误差。测量误差。测量深度误差测量间距误差

磁偏角误差磁干扰误差。软件计算误差等。精心做好每件事我们必须做得更好第29页，课件共49页，创作于2023年2月引起丛式井平台碰撞危险的因素平台导管架中的隔水导管。平台的隔水导管是打桩机打入的，控制井斜的垂直度是很困难的，但在施工中要制定标准，按照标准执行。直井段的防斜打直。一味的追求进尺，忽略了防碰安全的重要性，这种做法是很危险的。人为因素。一两个平台没有发生事故，就认为存在的问题可以忽视了，该采取的措施也不执行了，侥幸心理严重。精心做好每件事我们必须做得更好第30页，课件共49页，创作于2023年2月

误差不是人为能够控制的，它直接影响到防碰扫描距离，及安全系数。平台设计中已考虑了一些防碰问题，如造斜点错开50米、避免井眼交叉、绕障设计、钻井顺序等，但是，只考虑这些是远远不够的。在实际作业中，还有好多人为控制上的误差和技术上不能达到的因素。如隔水导管是不可能打直的、防斜打直的直井段也不是直的。精心做好每件事我们必须做得更好第31页，课件共49页，创作于2023年2月偏斜数据计算精心做好每件事我们必须做得更好仔细看看上面一组数据，井斜0.3度位移1.18米，平台槽口距只有1.7，如果整个平台中每口井直井段，井斜全部控制在0.5度之内，各井套管之间的位置，是否和设计一样的规矩。第32页，课件共49页，创作于2023年2月直井段实际轨迹投影图精心做好每件事我们必须做得更好第33页，课件共49页，创作于2023年2月防碰措施精心做好每件事我们必须做得更好

误差是客观存在的，不可改变的因素。要避免套管碰撞，就要按照目前掌握的技术，制定出详细的措施：

1、直井段尽量吊直。利用大钟摆钻具，轻压吊打，在直井段不可追求机械钻速，特别是夹层段。钻完后要测多点和陀螺，把数据输入计算机进行防碰扫描。第34页，课件共49页，创作于2023年2月

2、预测碰撞危险。有的定向井工程师，习惯将表层轨迹的最后一个点的数据，直接推测到造斜点，进行防碰扫描，扫描结果没有碰撞危险，放松了井眼轨迹的控制，这种做法是不可取的。新钻进井段没有测斜数据，有可能向临井靠近。造斜结束前的井段，每一口井都要认真的监测。翻阅国内钻穿套管的案例，所有事故都是在感觉钻进安全的情况下发生的。预测有碰撞危险的井，采取了周密、合理的防碰措施，没有发生一起事故。碰撞套管的事故在一般情况下是可以预防的。精心做好每件事我们必须做得更好防碰措施(续)第35页，课件共49页，创作于2023年2月碰撞事故案例总结钻井顺序的改变。没有执行丛式井钻井原则。表层轨迹没有数据。没有进行防碰扫描。对防碰安全问题没有引起足够的重视，缺乏防碰危险的意识。没有彻底实行防碰措施。精心做好每件事我们必须做得更好第36页，课件共49页，创作于2023年2月碰撞危险大的井处理措施采用牙轮钻头钻进。利用牙轮钻头与PDC钻头不同的切削原理，防止钻头对套管的破坏。控制造斜率。对于外排井采用较大的马达弯角，提高造斜率，尽快脱离平台；对于内排井，不需要高造斜率，控制的重点是脱离危险的方向。精心做好每件事我们必须做得更好第37页，课件共49页，创作于2023年2月碰撞危险大的井处理措施(续)控制钻压和排量，造斜钻进时要保持恒定钻压和排量，密切注意指重表的变化、钻速的快慢。岩屑描述。分析岩屑中水泥的含量，含量低，说明已逐渐脱离危险井段；含量高说明防碰的危险还没有解除。在危险井段，不能在同一点长时间循环，避免产生大肚子和磨套管现象。精心做好每件事我们必须做得更好第38页，课件共49页，创作于2023年2月钻进时碰撞套管的现象滑动钻进碰撞套管时，在恒定钻压情况下，钻压升高，机械钻速降低，钻时越来越慢，钻压有增无减。遇到这种情况要立即关泵并提离井底5米以上，等待公司意见。旋转钻进碰撞套管时，钻压升高，机械钻速降低，扭矩变化大。旋转钻进判断是否碰撞套管是比较容易的。有时候，技术部要求先钻腰部的原则使套管碰撞几率提高，就是这个原因。精心做好每件事我们必须做得更好第39页，课件共49页，创作于2023年2月腰部井位第40页，课件共49页，创作于2023年2月钻进时碰撞套管的现象(续)MWD测斜时Btotal值超出正常值。返出的岩屑水泥含量高，非常严重时岩屑含有铁屑。邻井套管有撞击声。精心做好每件事我们必须做得更好第41页，课件共49页，创作于2023年2月(四)精心做好每件事我们必须做得更好防新井眼技术第42页，课件共49页，创作于2023年2月新井眼说明新井眼俗称“裤衩”井，它主要出现在井眼曲率变化大或井眼垮塌的井段，下钻遇阻通过划眼人为的划出一个无目的脱离原井眼的新井眼的事故井称为“裤衩”井。下面的图形不属于“裤衩”井，造成的原因是井下复杂，填井侧钻。精心做好每件事我们必须做得更好第43页，课件共49页，创作于2023年2月此图属于侧钻井精心做好每件事我们必须做得更好第一个井眼黄色线第二个井眼黑色线第三个井眼红色线第四个井眼兰色线第44页，课件共49页，创作于2023年2月此图属于水平分支井精心做好每件事我们必须做得更好分支井眼主井眼第45页，课件共49页，创作于2023年2月此图属于新井眼精心做好每件事我们必须做得更好兰色线为老井眼绿色