定向井基础知识讲座精选PPT.ppt

关于定向井基础知识讲座第1页，讲稿共44张，创作于星期日一、定向井水平井国内外发展现状一、定向井水平井国内外发展现状二、基本技术术语二、基本技术术语三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器四、现场工艺技术四、现场工艺技术五、今后发展方向五、今后发展方向内容内容 第2页，讲稿共44张，创作于星期日分分分分支支支支井井井井 水水水水平平平平井井井井钻井技术发展趋势钻井技术发展趋势直直直直井井井井定定定定向向向向井井井井第3页，讲稿共44张，创作于星期日 定向井技术起源于定向井技术起源于2020世纪初，是美国世纪初，是美国EastmanEastman公司开展公司开展起来的，到起来的，到2020世纪中期，随着国际钻井三大技术世纪中期，随着国际钻井三大技术(MWD(MWD随钻测随钻测量技术、高效量技术、高效PDCPDC钻头、长寿命导向螺杆钻具钻头、长寿命导向螺杆钻具)的应用，飞速的应用，飞速发展了水平井，发展了水平井，19951995年，世界上共钻成水平井年，世界上共钻成水平井1259012590口，我国口，我国是继美国和前苏联之后，第三个钻水平井的国家，是继美国和前苏联之后，第三个钻水平井的国家，19651965年在年在四川钻成了两口水平井，四川钻成了两口水平井，9090年水平井被列入国家年水平井被列入国家“八五八五”重重大科技攻关项目。大科技攻关项目。四年四年时间在时间在1010个油田钻成了个油田钻成了5050余口水平井，余口水平井，目前全国各油田已经普遍推广应用。目前全国各油田已经普遍推广应用。一、定向井水平井国内外发展现状一、定向井水平井国内外发展现状第4页，讲稿共44张，创作于星期日 江汉油田定向井技术起步较晚，但发展较快。江汉油田定向井技术起步较晚，但发展较快。1984年打成了江汉第一口江油陆采的定向井年打成了江汉第一口江油陆采的定向井黄黄36井（红旗码头）井（红旗码头），19991999年打成了第一口水平井年打成了第一口水平井王平王平1 1井，现在江汉本土完井，现在江汉本土完成了成了1616口口,鄂西渝东鄂西渝东1313口，清河采油厂口，清河采油厂2323口，吉国口，吉国3 3口水口水平井。累计平井。累计5555口。口。一、定向井一、定向井水平井国内外发展现状水平井国内外发展现状第5页，讲稿共44张，创作于星期日 与胜利油田比较：与胜利油田比较：建平建平1 1井水平段长井水平段长1046.191046.19米米,用了用了1818趟钻，趟钻，4545天完成天完成;建建2727侧平侧平1 1井水平段长井水平段长712.83712.83米，只用两趟钻米，只用两趟钻4.54.5天完天完成。成。黄盐平黄盐平1 1井是国内第一口直接对穿的采卤连通水平井。井是国内第一口直接对穿的采卤连通水平井。胜利油田完成的沙盐平胜利油田完成的沙盐平1 1井，对穿没成功，造成第二次井，对穿没成功，造成第二次填井重钻。填井重钻。差距在于仪器装备落后，技术人员奇缺。差距在于仪器装备落后，技术人员奇缺。一、一、水平井国内外发展现状水平井国内外发展现状第6页，讲稿共44张，创作于星期日最深的水平井最深的水平井是意大利米兰所钻的井深是意大利米兰所钻的井深63306330米，米，垂深垂深59945994米。米。最浅的水平井最浅的水平井是加拿大的一口井，井深是加拿大的一口井，井深597597米，垂深米，垂深162162米。米。最大水平位移最大水平位移的井是美国完成的的井是美国完成的M16LPZM16LPZ井水平位移井水平位移1072810728米。米。我国所钻我国所钻DH-P1DH-P1超深水平井超深水平井井深井深64526452米米,垂深垂深5782.295782.29米米,水平段长水平段长500.46500.46米。米。我国最大水平位移我国最大水平位移的井是的井是南海西江南海西江A14A14井的水平位移井的水平位移8060.78060.7米。米。国内外水平井之最国内外水平井之最一、水平井国内外发展现状一、水平井国内外发展现状第7页，讲稿共44张，创作于星期日一、定向井、水平井国内外发展现状一、定向井、水平井国内外发展现状二、基本技术术语二、基本技术术语三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器四、现场工艺技术四、现场工艺技术五、今后发展方向五、今后发展方向内容内容第8页，讲稿共44张，创作于星期日二、基本技术术语二、基本技术术语 定定向向井井：按按照照一一定定目目的的要要求求，沿沿着着设设计计轨轨道道钻钻达达预预定定目的层位的井。目的层位的井。水水平平井井：指指井井斜斜角角大大于于或或等等于于8686并并在在目目的的层层中中维维持持一一定定长度的长度的水平段水平段的定向井。的定向井。定定向向井井的的三三要要素素：井井斜斜角角、方方位位角角、井井深深。它它是是衡衡量量定向井井身质量优劣，计算定向井井眼轨迹的重要参数。定向井井身质量优劣，计算定向井井眼轨迹的重要参数。最最小小曲曲率率法法：把把上上下下两两侧侧点点之之间间的的井井段段看看成成圆圆弧弧曲曲线线,以曲率半径最小的曲线计算井眼轨迹的方法。以曲率半径最小的曲线计算井眼轨迹的方法。装置角装置角：井眼轴线上某点的方位角与工具面之间的夹角。：井眼轴线上某点的方位角与工具面之间的夹角。第9页，讲稿共44张，创作于星期日二、基本技术术语二、基本技术术语入靶点入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。：是指地质设计规定的目标起始点。终止点终止点：是指地质设计规定的目标结束点。：是指地质设计规定的目标结束点。靶前位移靶前位移：是指入靶点的水平位移。：是指入靶点的水平位移。水平段长水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。：入靶点与终止点的轨道长度。矩形靶矩形靶：即纵向为：即纵向为a a米米,横向为横向为b b的长方体。的长方体。调整井段调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段。：用于施工中调整井眼轨迹的井段。倒倒装装钻钻具具组组合合：在在钻钻大大斜斜度度井井段段和和水水平平段段时时，为为了了给给钻钻头头加加压压，将将部部分分重重量量较较轻轻的的钻钻具具放放至至钻钻具具组组合合下下部部，把把钻钻铤铤、加加重重钻钻杆杆等等较重的钻具放至直井段或较小井斜的井段的钻具组合。较重的钻具放至直井段或较小井斜的井段的钻具组合。第10页，讲稿共44张，创作于星期日二、基本技术术语二、基本技术术语第11页，讲稿共44张，创作于星期日水平井分类：水平井分类：1、长半径水平井（小曲率水平井）：造斜率、长半径水平井（小曲率水平井）：造斜率K6/30m，曲率半径，曲率半径R286.5m。2、中半径水平井（中曲率水平井）：造斜率、中半径水平井（中曲率水平井）：造斜率K=6-20/30m，曲率半径，曲率半径R=286.5-86m3、短半径水平井（大曲率水平井）：造斜率、短半径水平井（大曲率水平井）：造斜率K=3-10/m,曲率半径曲率半径R=19.1-5.73m二、基本技术术语二、基本技术术语第12页，讲稿共44张，创作于星期日一、定向井、水平井国内外发展现状一、定向井、水平井国内外发展现状二、基本技术术语二、基本技术术语三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器四、现场工艺技术四、现场工艺技术五、今后发展方向五、今后发展方向内容内容第13页，讲稿共44张，创作于星期日 1 1、井下马达、井下马达单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。其中单弯螺杆钻具应用最多其中单弯螺杆钻具应用最多单单弯弯螺螺杆杆钻钻具具的的设设计计是是根根据据弯弯接接头头配配接接普普通通直直马马达达钻钻具具组组合合用用于于造造斜斜的的基基本本原原理理，按按照照动动力力钻钻具具在在水水平平井井中中的的工工作作要要求求，在在现现有有直直螺螺杆杆钻钻具具结结构构基基础础上上改改制制而而成成的的。它它可可以以获获得得较较高高的的造造斜斜率率，为为达达到到更更好好的的稳稳定定效效果果，使用中通常配以上下两个稳定器。使用中通常配以上下两个稳定器。三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第14页，讲稿共44张，创作于星期日井井下下钻钻具具组组合合动力钻具动力钻具三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第15页，讲稿共44张，创作于星期日 2 2、高效、高效PDCPDC钻头钻头三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第16页，讲稿共44张，创作于星期日3 3、弯接头弯接头：它是造斜钻具产生侧向力的原因。弯接头壳体：它是造斜钻具产生侧向力的原因。弯接头壳体上有高边标志线，所谓高边即弯接头的弯曲方向。上有高边标志线，所谓高边即弯接头的弯曲方向。4 4、定向接头定向接头：其作用是支撑和固定测量仪器，使仪器测：其作用是支撑和固定测量仪器，使仪器测出准确的工具面。出准确的工具面。5 5、无磁钻铤无磁钻铤：无磁钻铤的作用一是避免由于使用钢钻铤对测：无磁钻铤的作用一是避免由于使用钢钻铤对测量仪器产生的影响；二是屏蔽上下钻具及井壁周围的磁场，以量仪器产生的影响；二是屏蔽上下钻具及井壁周围的磁场，以保证磁性测量仪器测量结果的准确性。保证磁性测量仪器测量结果的准确性。三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第17页，讲稿共44张，创作于星期日 6 6、抗压缩钻杆抗压缩钻杆：在中曲率水平井的造斜段，由于井眼：在中曲率水平井的造斜段，由于井眼曲率较大，普通钻铤下不去，故在钻柱的承压部分要用特曲率较大，普通钻铤下不去，故在钻柱的承压部分要用特种钻杆，当造斜率小于种钻杆，当造斜率小于15/30m15/30m时。时。7 7、循环头循环头：当测量仪器是有线随钻时，它被装在水：当测量仪器是有线随钻时，它被装在水龙带与方钻杆连接处，电缆由它进入钻杆。造斜钻进时，龙带与方钻杆连接处，电缆由它进入钻杆。造斜钻进时，用高压油密封电缆入口，避免泥浆外泄。每打完一立柱，用高压油密封电缆入口，避免泥浆外泄。每打完一立柱，接下一立柱时，必须把测量仪器从井底提出，接好立柱接下一立柱时，必须把测量仪器从井底提出，接好立柱后，再把测量仪器送到井底。后，再把测量仪器送到井底。三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第18页，讲稿共44张，创作于星期日常用仪器有：常用仪器有：1 1、有线随钻测斜仪。、有线随钻测斜仪。2 2、MWDMWD。由探管、脉冲发生器、涡轮发电系统、悬挂短由探管、脉冲发生器、涡轮发电系统、悬挂短节、地面接收系统组成。节、地面接收系统组成。3 3、FEWDFEWD。随钻测井，实现地质导向钻井可以控制钻头始终。随钻测井，实现地质导向钻井可以控制钻头始终在产层中间钻进。在产层中间钻进。三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第19页，讲稿共44张，创作于星期日（1）FEWD功能及组成：功能及组成：1、随钻地质参数：、随钻地质参数：双向自然咖玛、电阻率（双向自然咖玛、电阻率（4 4种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度 2、定向工程参数：、定向工程参数：井斜角、方位角、井斜角、方位角、磁性工具面、高边工具面角磁性工具面、高边工具面角3、井下仪器工况诊断：、井下仪器工况诊断：震动传感器、震动传感器、温度传感器温度传感器4、磁参数：、磁参数：地磁场强度，地磁倾角地磁场强度，地磁倾角三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第20页，讲稿共44张，创作于星期日地面实时监视界面地面实时监视界面地质参数曲线地质参数曲线（2）随钻测井随钻测井三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第21页，讲稿共44张，创作于星期日用用FEWDFEWD测井曲线与邻井测井曲线可以进行对比，更测井曲线与邻井测井曲线可以进行对比，更准确的划分地层界面、确定标志层深度。准确的划分地层界面、确定标志层深度。（3 3）用用FEWDFEWD测井曲线确定标志层垂深测井曲线确定标志层垂深 （4 4）用用FEWDFEWD曲线划分地层界面、预测到曲线划分地层界面、预测到 油层的距离油层的距离 用自然伽玛曲线、电阻率曲线，准确的划分出岩性界面。用自然伽玛曲线、电阻率曲线，准确的划分出岩性界面。在随钻监测中，结合岩屑录井，分析轨迹是否接近油层，为有效在随钻监测中，结合岩屑录井，分析轨迹是否接近油层，为有效调整轨迹方向提供依据。调整轨迹方向提供依据。三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第22页，讲稿共44张，创作于星期日 FEWD FEWD的双向自然伽玛探测半径为的双向自然伽玛探测半径为0.30m0.30m，油层伽玛值一般在，油层伽玛值一般在65API65API至至80API80API之间，用量的概念解释油层变化。之间，用量的概念解释油层变化。FEWDFEWD的电阻率探测半径为的电阻率探测半径为0.94m0.94m,油层电阻率值一般在油层电阻率值一般在7-87-8欧姆欧姆/米米之间。之间。实钻井眼轨迹与油层走向的相对位置发生变化时，自然伽玛和电阻实钻井眼轨迹与油层走向的相对位置发生变化时，自然伽玛和电阻率均有明显的变化，因此，可根据曲线的相对大小及其变化判断井眼轨率均有明显的变化，因此，可根据曲线的相对大小及其变化判断井眼轨迹所处位置、预测油层位置。迹所处位置、预测油层位置。（5 5）FEWDFEWD曲线变化判别轨迹接近油顶或曲线变化判别轨迹接近油顶或 油底情况油底情况三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器第23页，讲稿共44张，创作于星期日一、定向井、水平井国内外发展现状一、定向井、水平井国内外发展现状二、基本技术术语二、基本技术术语三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器四、现场工艺技术四、现场工艺技术五、今后发展方向五、今后发展方向内容内容第24页，讲稿共44张，创作于星期日1 1、小断块油层准确描述难、小断块油层准确描述难图四、现场工艺技术四、现场工艺技术（一）水平井技术难点（一）水平井技术难点第25页，讲稿共44张，创作于星期日油饱和度剖面动态变化过程油饱和度剖面动态变化过程2 2、剩余油定量描述难、剩余油定量描述难四、现场工艺技术四、现场工艺技术（一）水平井技术难点（一）水平井技术难点第26页，讲稿共44张，创作于星期日由于油层深埋地下几千米，顶面起伏不由于油层深埋地下几千米，顶面起伏不平，顶面描述不准确，易导致水平井钻平，顶面描述不准确，易导致水平井钻入泥岩中。入泥岩中。3 3、油层顶面深度精确预测难、油层顶面深度精确预测难四、现场工艺技术四、现场工艺技术（一）水平井技术难点（一）水平井技术难点第27页，讲稿共44张，创作于星期日水平段轨迹优化设计水平段轨迹优化设计4 4、水平井轨迹设计难、水平井轨迹设计难四、现场工艺技术四、现场工艺技术（一）水平井技术难点（一）水平井技术难点第28页，讲稿共44张，创作于星期日5 5、油层薄，中靶难、油层薄，中靶难需要有合适的角度，需要有合适的角度，才能达到矢量入靶才能达到矢量入靶角度偏大角度偏大角度偏小角度偏小四、现场工艺技术四、现场工艺技术（一）水平井技术难点（一）水平井技术难点第29页，讲稿共44张，创作于星期日6 6、井眼轨迹在油层最佳位置穿行难、井眼轨迹在油层最佳位置穿行难精确控制几千米远的钻头走向难度大精确控制几千米远的钻头走向难度大油层薄，地层倾角变化，有时上翘或下倾油层薄，地层倾角变化，有时上翘或下倾四、现场工艺技术四、现场工艺技术（一）水平井技术难点（一）水平井技术难点第30页，讲稿共44张，创作于星期日四、现场定向工艺技术四、现场定向工艺技术第31页，讲稿共44张，创作于星期日四、现场工艺技术四、现场工艺技术（二）水平井应用实例（二）水平井应用实例黄黄盐盐平平1 1井井是是江江汉汉油油田田首首口口设设计计施施工工的的采采卤卤连连通通水水平平井井，准准确确命命中中B B靶靶与与王王东东12-1312-13井井直直接接连连通通。完完钻钻井井深深2358m2358m，水水平平段段长长198m198m，实实钻钻垂垂深深与与设设计计相相差差0.3m0.3m，A A点点靶靶心心距距1.14m1.14m，B B点点钻钻入入王王东东12-1312-13井井半半径径为为3m3m的溶腔中，实现了不用压裂，两井直接连通的目的。的溶腔中，实现了不用压裂，两井直接连通的目的。第32页，讲稿共44张，创作于星期日四、现场工艺技术四、现场工艺技术（二）水平井应用实例（二）水平井应用实例1 1、直井段、直井段要要求求防防斜斜打打直直。二二开开采采用用塔塔式式钻钻具具，控控制制钻钻压压101040kN40kN，转转速速117r/min117r/min，确确保保井井斜斜在在较较低低范范围围内内。三三开开采采用用钟钟摆摆钻钻具具，钻钻压压202030kN30kN，转速，转速217 r/min217 r/min，井斜控制在，井斜控制在22以内，取得了较好效果。钻具组合为：以内，取得了较好效果。钻具组合为：215.9mmPDC+158.75mm215.9mmPDC+158.75mm无无 磁磁 钻钻 铤铤1 1根根+158.75mm+158.75mm钻钻 铤铤1 1根根+214mm+214mm稳稳定定器器+158.75mm+158.75mm钻钻铤铤1 1根根+214mm+214mm稳稳定定器器+158.75mm+158.75mm钻钻铤铤6 6根根+127mm+127mm钻杆钻杆第33页，讲稿共44张，创作于星期日四、现场工艺技术四、现场工艺技术2 2、造斜段、造斜段从从1527m1527m开开始始定定向向造造斜斜，施施工工措措施施与与常常规规定定向向井井，水水平平井井基基本本相相同同，滑滑动动钻钻进进时时造造斜斜率率为为0.340.340.4/m0.4/m，复复合合钻钻进进时时井井斜斜变变化化率率为为0.020.020.05/m0.05/m。2050m2050m以以后后，垂垂深深1988m1988m，进进入入潜潜二二段段1616韵韵律律的的盐盐层层，按按照照正正常常钻钻进进规规律律，盐盐层层滑滑动动钻钻进进造造斜斜率率偏偏低低，复复合合钻钻进进时时降降斜斜，为为了了解解决决这这个个问问题题，采采取取通通过过提提高高钻钻具具造造斜斜力力的的方方法法来来克克服服盐盐层层造造斜斜率率的的不不足足，螺螺杆杆本本体体扶扶正正器器增增大大为为213mm213mm，造造斜斜率率仍仍保保持持在在0.330.330.46/m0.46/m，复复合合钻钻进井斜变化率进井斜变化率0.010.010.04/m0.04/m，基本保证了全井段轨迹控制的稳定性。，基本保证了全井段轨迹控制的稳定性。在在进进入入纯纯盐盐层层钻钻进进时时，为为了了防防止止钻钻进进速速度度过过快快发发生生盐盐卡卡事事故故，首首先先，控控制制钻钻时时6 610min/m10min/m；其其次次，每每钻钻进进3 34m4m上上提提钻钻具具划划眼眼一一次次；然然后后，钻钻进进606080m80m短起下一次，及时清除岩屑床，防止盐卡事故。短起下一次，及时清除岩屑床，防止盐卡事故。（二）水平井应用实例（二）水平井应用实例第34页，讲稿共44张，创作于星期日四、现场工艺技术四、现场工艺技术3 3、水平段、水平段 水水平平段段从从A A点点到到B B点点，靶靶框框为为逐逐渐渐变变小小的的楔楔形形靶靶，且且全全部部在在纯纯盐盐岩岩层层中中钻钻进进，由由于于B B点点垂垂深深只只下下移移0.3m0.3m，基基本本是是平平直直的的，从从A A点点开开始始下下入入11单单弯弯+欠欠尺尺寸寸稳稳定定器器，通通过过复复合合钻钻进进，保保持持稳稳斜斜效效果果，使使井井斜斜控控制制在在88.588.590 90，对对准准靶靶心心钻钻进进。复复合合钻钻进进到到2358m2358m，钻钻时时由由8min/m8min/m，突突然然下下降降到到2min/m2min/m，泵泵压压由由16MPa16MPa降降到到14MPa14MPa，钻钻具具放放空空，证证实实已已钻钻入入王东王东12-1312-13井的溶腔中。井的溶腔中。第35页，讲稿共44张，创作于星期日四、现场工艺技术四、现场工艺技术黄盐平黄盐平1 1井井眼轨迹图井井眼轨迹图第36页，讲稿共44张，创作于星期日一、定向井、水平井国内外发展现状一、定向井、水平井国内外发展现状二、基本技术术语二、基本技术术语三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器四、现场工艺技术四、现场工艺技术五、今后发展方向五、今后发展方向内容内容第37页，讲稿共44张，创作于星期日五、今后发展方向五、今后发展方向旋转导向钻井技术旋转导向钻井技术 定向井钻井工具最重要的发展趋势之一就是用旋转导定向井钻井工具最重要的发展趋势之一就是用旋转导向钻井系统向钻井系统(Steerble Rotary Drilling System)(Steerble Rotary Drilling System)取取代常规转盘钻井系统。目前，国外定向井钻井轨迹已代常规转盘钻井系统。目前，国外定向井钻井轨迹已从单纯通过起下钻更换下部钻具组合来改变方位和井从单纯通过起下钻更换下部钻具组合来改变方位和井斜的阶段斜的阶段,进入到利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随进入到利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随时改变方位和井斜的阶段时改变方位和井斜的阶段,使定向井、水平井进入了真使定向井、水平井进入了真正的导向钻井方式。正的导向钻井方式。第38页，讲稿共44张，创作于星期日五、今后发展方向五、今后发展方向压力传感器压力传感器/译码装置译码装置地面计算机地面计算机地面控制闭环系统地面控制闭环系统旁通启动系统旁通启动系统信信号号通通过过立立管管向向井内系统传输井内系统传输旋转导向系统旋转导向系统第39页，讲稿共44张，创作于星期日五、今后发展方向五、今后发展方向PowerDrivePowerDrive系统及其指令设置系统及其指令设置第40页，讲稿共44张，创作于星期日五、今后发展方向五、今后发展方向滑动导向控制滑动导向控制滑动导向控制滑动导向控制旋转导向控制旋转导向控制旋转导向控制旋转导向控制Q Q可变径稳定可变径稳定器器旋转导向钻井系统旋转导向钻井系统旋转导向钻井系统旋转导向钻井系统第41页，讲稿共44张，创作于星期日旋转可控导向机构旋转可控导向机构 （Geo-Geo-Geo-Geo-PilotPilotPilotPilot系统系统）五、今后发展方向五、今后发展方向第42页，讲稿共44张，创作于星期日第43页，讲稿共44张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第44页，讲稿共44张，创作于星期日