定向钻井关键技术交流.doc
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1、定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中应用新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队11月20日定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中应用刘蒙蒙 (新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队)摘要探讨和总结定向技术在新疆阜康白杨河矿区煤层气开发运用先导性示范工程钻井工程中应用,简介定向设计,定向仪器工作原理及使用。由于地理条件、排采地面工程、节约成本、增长采收率需要,示范工程大某些井设计为丛式井,也有两口L型井和一口U型对接井,加上地层倾角大地层造斜严重,所觉得了达到设计规定必要引进定向钻井技术。本文重要从井眼轨迹设计、定向仪器、定向工艺、定向实例四方面进行简介。核心词:定向技术、钻井工程、定向仪器阜康煤层气示范工程
2、项目由156队承担施工,其中定向钻井由156队工程技术科参加施工3口,独立施工1口。156队工程技术科已培养出学习和应用掌握定向钻井技术人员,具备基本定向设计、定向施工、定向验收能力。1 定向井眼轨迹设计定向井眼轨迹设计涉及因素诸多。为满足地质及生产规定,设计需要选取适当造斜点、造斜强度、最大井斜角、稳斜段长度;为了同井台以及相邻井台各井之间防碰,需要选取合理大门方向和做防碰设计。此外,造斜强度选取要考虑钻具及套管强度、摩阻。造斜点选取必要深于表层套管一倍仪器另长深度。依照造斜强度选取合理钻具组合、不同弯度螺杆钻具。最大井斜角过小稳斜段方位不易控制,最大井斜角过大对钻进、下套管、排采不利,同步
3、增长造斜段工作量。 1.1 示范区井型简介示范工程设计丛式井、L型井以及U型对接井 图1-1 示范工程三段式、五段式、U型井轨迹示意图1.2定向钻井基本知识【1】1.2.1直井钻井存在问题导致井斜因素有客观地质因素,主观钻具组合和钻进参数1)常规防斜打直技术 塔式钻具组合-吊打,效果差,速度慢。 多扶正器满眼组合-强化钻井,事故多。 钟摆钻具-参数控制,效果普通,普遍采用,但效益普通,由于参数限制,提速空间不大。 偏心接头、偏心钻具组合-伤害钻具严重,断钻具事故多,裁减。 直马达钟摆防斜钻具组合-钻具组合和参数配合应用技术,河东矿区施工两口井防斜效果不抱负2)定向纠斜打直技术常规防斜打直技术均
4、是被动防斜,并且效果不好,采用MWD仪器+弯螺杆钻具组合可随钻测斜、积极纠斜。示范工程所有直井及定向井直井段均是采用此种纠斜打直技术。1.2.2 定向井基本知识1)定向井概念:指按照事先设计具备井斜或方位变化轨道钻进井。2)定向井三要素:井深、井斜、方位。 基本演化要素:南北坐标,东西坐标,水平位移和视平移,全角变化率(井斜变化率,方位变化率)(俗名:狗腿度),闭合距,闭合方位。 2)定向井基本分类: 基本定向井:普通基本设计定向井 特殊定向井:绕障井、侧钻井、救援井、特殊地质目定向井、定向连通井、多底井、丛式井。 1.3定向设计软件井眼轨迹可以用常规手工绘图,CAD等常规作图软件来设计,常规
5、办法需要人工计算,分段及分点数据无法自动生成。当前普遍使用专门定向设计软件来完毕,软件种类诸多,例如大港定向设计、井眼轨迹设计系统、通用定向井程序、定向井数据解决以及LANKMARK中compass模块。示范工程定向设计重要是用是compass98、5000。图1-2 compass设计主菜单图1-3轨迹界面及分段、分点数据设计图1-4 FS-44井设计轨迹及实钻轨迹对比图设计人员需理解简朴地磁模型、六度带。设计环节:建立公司建立油田(区块)建立井台建立一口井建立TRACK(分支)建立靶点进行轨迹设计生成分段、分点数据、垂直及水平投影图。2 定向设备示范工程使用随钻测斜仪(MWD)重要有两种:
6、泥浆脉冲无线随钻测斜仪和电磁波(Blackstar)无线随钻测斜仪。2.1 泥浆脉冲随钻测斜仪工作原理泥浆脉冲是通过变化钻具中泥浆压力来传送信号。MWD随钻测斜仪是将传感器测得井下参数按照特定方式进行编码,产生脉冲信号,该电脉冲信号控制脉冲器小控制阀上下运动,再运用循环泥浆力量使蘑菇头产生同步上下运动,这样就变化了蘑菇头与下面限流环之间泥浆流通截面积,从而在钻柱内产生了一种正泥浆压力脉冲。定向探管产生脉冲信号控制着蘑菇头提起或插下状态时间,从而控制了脉冲宽度和间隔。蘑菇头与限流环之间泥浆流通截面积决定着信号强弱,咱们可以通过选取蘑菇头外径和限流环内径尺寸来控制信号强弱,使之合用于不同井眼、不同
7、排量、不同井深工作环境。事实上,整个过程涉及到如何在井下获得数据以及如何将这些数据输送到地面,这两个功能分别由探管和泥浆脉冲发生器完毕。2.2 Blackstar电磁波无线随钻仪1、Blackstar电磁传播基本理论【2】: 大某些电磁信号沿钻杆向上传播、泄漏,穿透周边地层,然后再返回到仪器间隙短节对面其目是检测在井口有限信号。在电磁波随钻测量应用中涉及如下两个天线:井口天线和参照天线。井口天线连接到井口防喷器,参照天线连接到距井口一定距离地面上。在大多数状况下井口天线接受信号,参照天线提供了接地参照,形成一种电子回路。2、Blackstar电磁波无线随钻仪构成。图2-1 常规定向组合仪器布置
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