物理定向井学习.pptx

概述二、定向井的应用范围1、地面限制油田所处地面不利于或不充许设置井场钻井或搬家安装受到极大障碍。如：我油田南堡油田因为处在海边几乎全部是定向井。第1页/共49页概述2、地下地质条件要求:增产由于地质构造特点，定向井能更有利于发现油藏、增加开发速度。第2页/共49页概述3、海上生产集输需要第3页/共49页概述如：填眼侧钻井。事故救援井。4 4、钻井技术的需要、钻井技术的需要需用定向井来处理井下复杂需用定向井来处理井下复杂情况或易斜地层的钻井。情况或易斜地层的钻井。第4页/共49页概述三、定向井与直井的区别1 1 1 1、定向井要、定向井要预先设计井眼轨迹预先设计井眼轨迹（直井不用）。（直井不用）。2 2 2 2、定向井、定向井井斜角井斜角、水平位移、井眼曲率大水平位移、井眼曲率大（直井小）（直井小）3 3 3 3、工艺技术区别大：、工艺技术区别大：定向井有定向作业；定向井有定向作业；经常测井斜、方位（直井一只钻头一次井斜）；经常测井斜、方位（直井一只钻头一次井斜）；钻压失真、扭矩大；钻压失真、扭矩大；起下钻频繁；起下钻频繁；对泥浆性能要求严（携屑、润滑、井壁稳定）。对泥浆性能要求严（携屑、润滑、井壁稳定）。4 4 4 4、定向井钻具事故多（粘附、键槽、疲劳）。、定向井钻具事故多（粘附、键槽、疲劳）。第5页/共49页 一、定向井的基本概念第6页/共49页一、定向井的基本概念定向井的基本要素NOO测深测深 井口至测点处的井眼井口至测点处的井眼实长，米。实长，米。（MD)MD)MD)MD)井斜角井斜角 测点处井眼方向线测点处井眼方向线（切线，指前）与重力线间的夹（切线，指前）与重力线间的夹角，度。（角，度。（IncIncIncInc）方位角方位角 测点处正北方向线测点处正北方向线与井眼方向线在水平面投影的夹与井眼方向线在水平面投影的夹角，度（角，度（AziAziAziAzi）第7页/共49页一、定向井的基本概念定向井的基本要素NOO井斜变化率井斜变化率 井斜角对井井斜角对井深的变化率，度深的变化率，度/30/30/30/30米米方位变化率方位变化率 方位角对井方位角对井深的变化率，度深的变化率，度/30/30/30/30米米第8页/共49页一、定向井的基本概念垂深 测点的垂直深度，米(TVD)水平位移测点至井口所在的铅垂线的距离，米闭 合 距井底的水平位移，米闭合方位角在水平投影图上测点处正北方向与闭合方位线间的夹角，度 NEABO定向井的其他井身参数A第9页/共49页一、定向井的基本概念视 平 移测点水平位移在设计方位线上的投影，米NNE EAAB BOO设计/投影方位VS水平投影长度：水平投影长度：测点与井口之间测点与井口之间的井眼长度在水平面的投影长度的井眼长度在水平面的投影长度井眼的曲率井眼的曲率K K K K：井眼切线的井眼切线的方向相对于井深的变化率方向相对于井深的变化率定向井的其他井身参数第10页/共49页 二、定向井井身剖面第11页/共49页二、定向井井身剖面 井身剖面井身剖面：所钻井眼达到目标点所钻井眼达到目标点的井眼路径或轨迹。的井眼路径或轨迹。井身剖面是由各种不井身剖面是由各种不同类型的单一形状空间直同类型的单一形状空间直线或曲线组成的线或曲线组成的。第12页/共49页二、定向井井身剖面 名词解释OABCDE直井段直井段直井段直井段:井斜角为井斜角为井斜角为井斜角为0 0 0 0度度度度造斜点造斜点造斜点造斜点：开始定向造斜的位置：开始定向造斜的位置：开始定向造斜的位置：开始定向造斜的位置增斜段：增斜段：增斜段：增斜段：井斜角随井深增加的井段井斜角随井深增加的井段井斜角随井深增加的井段井斜角随井深增加的井段定向造斜段：定向造斜段：定向造斜段：定向造斜段：造斜点以下的增斜段造斜点以下的增斜段造斜点以下的增斜段造斜点以下的增斜段稳斜段稳斜段稳斜段稳斜段：井斜不变的井段：井斜不变的井段：井斜不变的井段：井斜不变的井段降斜段降斜段降斜段降斜段：井斜角随井深增加而减小：井斜角随井深增加而减小：井斜角随井深增加而减小：井斜角随井深增加而减小的井段的井段的井段的井段第13页/共49页二、定向井井身剖面 名词解释OABCDE目标点：目标点：目标点：目标点：设计规定必须钻达的地下空设计规定必须钻达的地下空设计规定必须钻达的地下空设计规定必须钻达的地下空间位置。间位置。间位置。间位置。靶靶靶靶 区：区：区：区：实钻轨迹允许偏离的区域。实钻轨迹允许偏离的区域。实钻轨迹允许偏离的区域。实钻轨迹允许偏离的区域。有多种形状。有多种形状。有多种形状。有多种形状。靶区半径：靶区半径：靶区半径：靶区半径：允许实钻轨迹偏离设计目允许实钻轨迹偏离设计目允许实钻轨迹偏离设计目允许实钻轨迹偏离设计目标点的水平距离。标点的水平距离。标点的水平距离。标点的水平距离。靶心距：靶心距：靶心距：靶心距：实钻井眼轨迹与靶区平面的实钻井眼轨迹与靶区平面的实钻井眼轨迹与靶区平面的实钻井眼轨迹与靶区平面的交点与靶点间的距离。交点与靶点间的距离。交点与靶点间的距离。交点与靶点间的距离。第14页/共49页二、定向井井身剖面 名词解释OABCDE工具造斜率工具造斜率工具造斜率工具造斜率：造斜工具在单位长度内：造斜工具在单位长度内：造斜工具在单位长度内：造斜工具在单位长度内 井眼能增加的井斜值井眼能增加的井斜值井眼能增加的井斜值井眼能增加的井斜值增斜率增斜率增斜率增斜率：单位长度井眼增加的井斜值：单位长度井眼增加的井斜值：单位长度井眼增加的井斜值：单位长度井眼增加的井斜值降斜率降斜率降斜率降斜率：单位长度井眼降低的井斜值：单位长度井眼降低的井斜值：单位长度井眼降低的井斜值：单位长度井眼降低的井斜值第15页/共49页二、定向井井身剖面 剖面类型常规二维定向井的剖常规二维定向井的剖常规二维定向井的剖常规二维定向井的剖面形状主要有两种，一种面形状主要有两种，一种面形状主要有两种，一种面形状主要有两种，一种是是是是“直直直直增增增增稳稳稳稳”剖剖剖剖面，在我国现场上称为面，在我国现场上称为面，在我国现场上称为面，在我国现场上称为“三段式剖面三段式剖面三段式剖面三段式剖面”如右图所示。如右图所示。如右图所示。如右图所示。此类剖面的一个显著特点此类剖面的一个显著特点此类剖面的一个显著特点此类剖面的一个显著特点是井底水平位移大，所以是井底水平位移大，所以是井底水平位移大，所以是井底水平位移大，所以浅层定向井大多采用此种浅层定向井大多采用此种浅层定向井大多采用此种浅层定向井大多采用此种剖面。剖面。剖面。剖面。第16页/共49页定向井井身剖面 剖面类型另一种是另一种是另一种是另一种是“直直直直增增增增稳稳稳稳降降降降稳稳稳稳”剖剖剖剖面，称为面，称为面，称为面，称为“五段式剖面五段式剖面五段式剖面五段式剖面”，也称为，也称为，也称为，也称为“S S S S”型剖面，型剖面，型剖面，型剖面，如右图所示。此类剖面位如右图所示。此类剖面位如右图所示。此类剖面位如右图所示。此类剖面位移可大可小，同时可以钻移可大可小，同时可以钻移可大可小，同时可以钻移可大可小，同时可以钻达很深的地层，多用于钻达很深的地层，多用于钻达很深的地层，多用于钻达很深的地层，多用于钻丛式井和深井。丛式井和深井。丛式井和深井。丛式井和深井。第17页/共49页定向井井身剖面剖面类型另一种是另一种是另一种是另一种是“双增双增双增双增”剖剖剖剖面，如右图所示。此类剖面，如右图所示。此类剖面，如右图所示。此类剖面，如右图所示。此类剖面是适用于水平井，由面是适用于水平井，由面是适用于水平井，由面是适用于水平井，由“直直直直增增增增稳稳稳稳增增增增稳稳稳稳”组成，第一个稳斜组成，第一个稳斜组成，第一个稳斜组成，第一个稳斜段用来调整垂深、位移，段用来调整垂深、位移，段用来调整垂深、位移，段用来调整垂深、位移，第二个稳斜段用来探油层。第二个稳斜段用来探油层。第二个稳斜段用来探油层。第二个稳斜段用来探油层。第18页/共49页定向井井身剖面 剖面类型另一种是另一种是另一种是另一种是“悬链悬链悬链悬链式式式式”剖面，如右图所剖面，如右图所剖面，如右图所剖面，如右图所示。此类剖面造斜率示。此类剖面造斜率示。此类剖面造斜率示。此类剖面造斜率由小到大，自然递增，由小到大，自然递增，由小到大，自然递增，由小到大，自然递增，能够有效地减少摩阻，能够有效地减少摩阻，能够有效地减少摩阻，能够有效地减少摩阻，适用于大位移井适用于大位移井适用于大位移井适用于大位移井第19页/共49页三、定向井的井眼轨迹控制第20页/共49页1、定向井直井段井斜控制、定向井直井段井斜控制定定定定向向向向井井井井直直直直井井井井段段段段的的的的井井井井身身身身轨轨轨轨迹迹迹迹控控控控制制制制原原原原则则则则是是是是防防防防斜斜斜斜打打打打直直直直，因因因因为为为为当当当当钻钻钻钻至至至至造造造造斜斜斜斜点点点点时时时时，如如如如果果果果直直直直井井井井段段段段不不不不直直直直，不不不不仅仅仅仅会会会会影影影影响响响响造造造造斜斜斜斜的的的的顺顺顺顺利利利利完完完完成成成成，还还还还会会会会因因因因为为为为上上上上部部部部井井井井段段段段的的的的井井井井斜斜斜斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。造成位移影响下一步的井身轨迹控制。造成位移影响下一步的井身轨迹控制。造成位移影响下一步的井身轨迹控制。三、定向井的井眼轨迹控制第21页/共49页定向井直井段井身轨迹控制定向井直井段井身轨迹控制定向井直井段井身轨迹控制定向井直井段井身轨迹控制选择好钻具组合及钻进参数选择好钻具组合及钻进参数选择好钻具组合及钻进参数选择好钻具组合及钻进参数钻钻钻钻具具具具组组组组合合合合：215.9mmBIT+215.9mmBIT+177.8mmDC+177.8mmDC+177.8mmNM+177.8mmNM+214mmSST+214mmSST+158mmDC+158mmDC+127mmHDP+127mmHDP+127mmDP 127mmDP 钻钻钻钻进进进进参参参参数数数数：钻钻钻钻压压压压35T35T，排排排排量量量量2832L/S 2832L/S，转转转转速速速速120r/min 120r/min 及时进行井斜角的监测及时进行井斜角的监测及时进行井斜角的监测及时进行井斜角的监测直直直直井井井井段段段段钻钻钻钻进进进进过过过过程程程程中中中中一一一一般般般般每每每每100200M100200M测测测测一一一一次次次次单单单单点点点点，也可以根据实际情况加密测斜。也可以根据实际情况加密测斜。也可以根据实际情况加密测斜。也可以根据实际情况加密测斜。改变钻进参数或钻具组合改变钻进参数或钻具组合改变钻进参数或钻具组合改变钻进参数或钻具组合如如如如果果果果发发发发现现现现井井井井斜斜斜斜、方方方方位位位位偏偏偏偏离离离离较较较较大大大大可可可可以以以以通通通通过过过过减减减减小小小小钻钻钻钻压压压压、降降降降低低低低转转转转速速速速等等等等方方方方式式式式调调调调整整整整井井井井斜斜斜斜，或或或或者者者者直直直直接接接接下下下下如如如如螺螺螺螺杆杆杆杆钻钻钻钻具具具具进进进进行行行行纠斜作业。纠斜作业。纠斜作业。纠斜作业。三、定向井的井眼轨迹控制第22页/共49页2、定向井造斜段井斜控制、定向井造斜段井斜控制造造造造斜斜斜斜井井井井段段段段一一一一般般般般采采采采用用用用采采采采用用用用单单单单弯弯弯弯螺螺螺螺杆杆杆杆钻钻钻钻具具具具组组组组合合合合：215.9mmBIT+172mmL+177.8mmNDC+165mmM215.9mmBIT+172mmL+177.8mmNDC+165mmMWDWD短节短节短节短节+165mmNDC+127mmHDP+127mmDP+165mmNDC+127mmHDP+127mmDP 钻进参数：钻压钻进参数：钻压钻进参数：钻压钻进参数：钻压25T25T，排量，排量，排量，排量2832L/S 2832L/S，泵压泵压泵压泵压10-14MPa10-14MPa三、定向井的井眼轨迹控制第23页/共49页3、定向井稳斜段井斜控制1 1）螺杆钻具组合）螺杆钻具组合2 2）如果钻进过程中托压严重也可以采用常规钻具组合：）如果钻进过程中托压严重也可以采用常规钻具组合：215mmBIT+215mmBIT+mmDC+198mmSSTmmDC+198mmSST159mmNDC*2+198mmSST159mmNDC*2+198mmSST mmDCmmDC198mmSST198mmSST mmDC+mmDC+mmDPmmDP钻钻进进参参数数：钻钻压压1214T1214T，排排量量2832L/S 2832L/S，转转速速8080100100r/minr/min三、定向井的井眼轨迹控制第24页/共49页4、定向井降斜段井斜控制1 1）螺杆钻具组合）螺杆钻具组合2 2）五段制定向井下直井段一般采用钟摆）五段制定向井下直井段一般采用钟摆钻具组合：钻具组合：215.9mmBIT+215.9mmBIT+177.8mmDC+177.8mmDC+177.8mmNM+177.8mmNM+214mmSST+214mmSST+158mmDC+158mmDC+127mmHDP+127mmHDP+127mmDP 127mmDP 钻进参数：钻压钻进参数：钻压35T35T，排量，排量2832L/S2832L/S，转速，转速120r/min120r/min 三、定向井的井眼轨迹控制第25页/共49页四、定向仪器第26页/共49页四、定向仪器磁偏角单点测斜仪多点测斜仪有线随钻MWD陀螺测斜仪第27页/共49页磁偏角定义：磁北方位线与正北方向线之间的夹角真方位=磁方位+东磁偏角真方位=磁方位-西磁偏角高尚堡地区：-6.65柳瓒地区：-6.35老爷庙地区：-6.37第28页/共49页我国磁偏角分布示意图第29页/共49页无磁钻铤长度及传感器安放位置无磁钻铤长度的选择对于方位角在90o（或270o）附近或距离邻井套管较近的井眼轨迹一般选择两根无磁钻铤，其他方位的井一根钻铤就够了。传感器安放位置1）BHA中没用扶正器或螺杆18m钻铤，传感器位于NDC中点9m钻铤，传感器离NDC底部3.3m2）BHA中用扶正器或螺杆27m钻铤，传感器位于NDC中点18m钻铤，传感器位于NDC底面以上6米9m钻铤，传感器位于NDC中点第30页/共49页电子单多点SPERRY-SUN ESSRSS海蓝 YSS普利门博创 第31页/共49页有线随钻测量仪器第32页/共49页侧入接头（有线随钻用)第33页/共49页无线随钻测量仪器第34页/共49页地面数据处理系统理系统井下仪器数据显示系统实时数据地面检波系统泥浆脉冲传感器传感器采集到测量仪器的数据按一定格式对数据编码，采集到测量仪器的数据按一定格式对数据编码，然后通过泥浆介质编码后的数据以泥浆压力脉冲形式传然后通过泥浆介质编码后的数据以泥浆压力脉冲形式传送至地面，地面检波系统自动检测来自井下的数据并将送至地面，地面检波系统自动检测来自井下的数据并将数据传送到地面数据处理系统，地面数据处理系统对地数据传送到地面数据处理系统，地面数据处理系统对地面检波系统传送来的信号解码、处理、计算后，得到井面检波系统传送来的信号解码、处理、计算后，得到井下仪器的测量数据，并将数据实时向钻台上的数据显示下仪器的测量数据，并将数据实时向钻台上的数据显示系统发送，实现随钻施工。系统发送，实现随钻施工。MWD仪器的工作原理第35页/共49页MWD脉冲发生器第36页/共49页惯性导航陀螺第37页/共49页五、井身质量要求1、上直段井斜22、最大全角变化率425米3、全角变化率连续三点不大于3/25m4、实际井斜角与设计井斜角一般不超过3、最大不得超过55、方位角的摆动与设计值一般不超过10、最大不得超过20第38页/共49页六、定向井监督管理专业监督的管理内容1、安全环保管理 2、现场“三标”管理 3、人员设备管理 4、二开前的管理 5、现场施工管理 6、数据资料管理 第39页/共49页1、安全环保管理1）定向井主要施工人员应持有井控操作合格证，人员持证情况定期到钻井监督科备案；2）定向井专业队伍必须建立完善HSE管理体系；建立单井HSE“两书一表”（HSE作业指导书、HSE作业计划书、HSE检查表），并按要求填写。3）遵守井场环保要求，维护好井场卫生.六、定向井监督管理第40页/共49页2、现场“三标”管理1）定向井现场仪器房、绞车房，螺杆、无磁、MWD/LWD等工具排放整齐。2）距井口30米以内的仪器房和绞车房要达到防爆要求，不能在仪器房住人.3）进入施工现场，必须穿戴齐全安全帽、工服、工鞋等劳保用品；4）井场范围内不允许抽烟。六、定向井监督管理第41页/共49页3、人员设备管理1）定向井专业队伍组织机构、人员设备清单每半年上交钻井监督科一份；仪器、设备合格证和检验报告每半年上交钻井监督科，并按要求做好设备仪器标定工作；2）经常检查螺杆钻具、无磁钻铤（钻杆）、MWD、LWD等工具仪器，保证正常使用，减少钻具事故发生；3）电子单多点、MWD/LWD仪器在测量和检查中发现问题，应及时检验、标定。六、定向井监督管理第42页/共49页4、二开前的管理1）一开前通知项目经理组织人员、设备和仪器到井。2）要求定向井施工队伍二开前制施工方案和应急预案，经项目部审核后交现场监督和井队各一份。3）参加安全和技术交底会，提出定向施工技术措施和防碰措施。六、定向井监督管理第43页/共49页5、现场施工管理1）施工人员必须独立进行防碰扫描和计算，并做出书面防碰图，并制定防碰措施，与钻井队共同执行，杜绝井眼相碰事故发生。2）要求定向井现场施工人员每趟钻制定书面技术指令。3）检查测斜情况，井斜、方位、井眼曲率是否超标。4）协调好定向井施工队伍与各方关系。六、定向井监督管理第44页/共49页6、数据资料管理 1）常规定向井施工中，采用单多点、MWD进行监测，完井数据以多点数据为准；水平井完井数据以MWD数据为准。2）中完和完钻后，督促定向井及时上交完井井斜数据，多点测斜完后及时提交多点数据（包括多点测斜数据记录，原始多点文件，时间记录等）。3）完钻后督促定向井施工人员按要求上交完井报告。4）住井监督记录清楚每趟钻的钻具组合、螺杆和MWD型号、使用时间，专业监督对MWD使用时间、井段进行核定。六、定向井监督管理第45页/共49页驻井监督工作内容开钻前：检查无磁钻铤、单多点仪器及施工人员是否按时到井。二开前：1）一开完钻后，投测多点。2）是否制定施工方案、应急预案、HSE“两书一表”。3）参加技术交底会，并落实交底会的要求。4）定向井独立进行防碰计算，并画出防碰示意图。5）检查定向井主要技术人员的持证情况。第46页/共49页驻井监督工作内容钻进过程中：1）清楚设计及现场情况，主要是目前的井斜、方位、防碰井以及中靶情况。2）定向井施工人员是否下达指令单。3）井眼轨迹出现问题汇报是否及时。4）能否清楚、准确地记录螺杆及MWD使用情况。5）是否按时测斜。6）定向井施工人员是否遵守劳动纪律。7）按巡井监督下达的整改通知单监督定向井人员整改。8）协调好定向井与钻井队、录井队及其他各方关系。完钻后：1)督促定向井施工人员测井前投测多点。2)整理和上交资料。第47页/共49页 谢谢！第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页