侧钻井井眼控制精.ppt

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1、侧钻井井眼控制第1 页，本讲稿共16 页“增增”型式 曲率1为“增增”型式，适用于目的层上翘的侧钻水平井；1第2 页，本讲稿共16 页“增降”型式 曲率2为“增降”型式，适用于目的层下倾的侧钻水平井；2第3 页，本讲稿共16 页曲率3和曲率4 曲率3为“增稳增”型式，曲率4为“单增”型式，是常用的侧钻水平井方式。曲率上中的稳斜段即为初始切线段，目的在于补偿造斜率的不确定性。但是对于岩性一致和地层倾角易预测的正在开发的地区就无须在在设计中考虑，而采用曲率4的单增型式。这是因为插入初始切线段它需要两次额外的起下钻和一个非常短的工作井段，已失去原有的效益，而且还会使螺杆钻具或其他井下钻具产生不必要的

2、应力。3 4R1R2R第4 页，本讲稿共16 页 在侧钻水平井曲率类型确定后，特别是选用曲率3和4时，由于从垂直段到水平段（甚至从45 到水平）定向控制的必要性，所以下切线段一般应在钻井设计中加以考虑。即钻水平段之前，应在曲率半径的下部先钻一平稳的造斜段，使井下钻具组合在旋转前退出狗腿度比较严重的井段，以减小交变应力和冲击力的作用。造斜段底部切线长度的增加也为操作者在钻进中提供了“安全余量”。第5 页，本讲稿共16 页曲率的确定 在造斜点确定的基础上，为了使曲率与造斜点相适应，以准确地到达靶区位置，因此对造斜率就有一个限制，这是设计时必须注意的问题，造斜率一般应在（1020）/30m 范围内。

3、根据国外有关资料介绍，推荐的最理想的造斜率为17/30m，这时摩擦最小，钻杆应力不大，钻柱不易疲劳。第6 页，本讲稿共16 页曲率（井眼）轨迹的修正 为了保证侧钻水平井井眼轨迹，同时考虑侧钻水平井曲率半径范围，受造斜率（625）/30m 的局限，在作水平井侧钻时考虑半径R70m的“增-稳-增”曲率类型和“单增”的形式。应用“增-稳-增”应使R1=R2，这样设计虽然难一点，但是钻进时比较方便，在钻曲线井段R1 和R2 时可使用同一井下动力钻具，钻直线段即“稳”斜井段时使用另一井下动力钻具组合。第7 页，本讲稿共16 页 如果设计时考虑地层为灰岩如果设计时考虑地层为灰岩R70mR70m，则将与，则

4、将与动力钻具组合的弯接头调整到动力钻具组合的弯接头调整到33，这时曲率半径，这时曲率半径可钻成可钻成R=60mR=60m，但是砂岩、页岩半径最小应为，但是砂岩、页岩半径最小应为70m70m。地层软、半径必须大一些，才能保证曲率半。地层软、半径必须大一些，才能保证曲率半径不受影响，不超出设计范围，即半径径不受影响，不超出设计范围，即半径70mR172m70mR172m。第8 页，本讲稿共16 页在侧钻水平井过程中易出现的问题1)井段或造斜器低，半径比设计的短；2)存在的金属损坏钻头，使侧钻出去的井眼增斜角度不够；3)在造斜点有角度，由此改变整个增斜角度或增大、或减小；4)造斜点选错方向，造成在水

5、平方向需要过大的角度才能回到目标方向。5)因此，设计规定在20m 每隔5m 测量一次，如果井眼偏离方向，修正较容易。第9 页，本讲稿共16 页调整曲率半径的方法 当储层角度不水平，修正曲率可以正确进入储层。如果储层和井眼向下倾斜，没有必要在储层顶部达到90，所以曲率将是大曲率。如果储层和井眼向上倾斜，井斜角就必要超过90，所以达到的较大角度可能会达到110 之大，这个曲率会较大，就需要对半径进行调整。调整半径方法见图所示。减小增加RR1 234第10 页，本讲稿共16 页1)为了正确到达目标点，钻井过程中应保证井眼轨迹靠切线段长度，增加或减小切线1长，曲率半径R 会随之增大或减小，因此，增加或

6、减小半径R 是保证井眼轨迹达到目标的重要途径，同时也是设计过程中调整窗口位置的方法。2）进入目标点后，当轨迹2上倾时，靠调整工具面角钻12m，使其轨迹回到水平段上；3）当发现井眼偏离方向在3左右时，依靠调整方位来修正。减小增加R1 234R第1 1 页，本讲稿共16 页 当然调整曲率半径或井眼轨迹是在设计及测量的基础上进行的。因此，设计及调整时必须注意以下问题：1）造斜点（窗口）和储层之间的真实垂直深度4大于半径；2）两段弯曲部分应是同样的增斜角度，即半径R 相同；3）切线（直线部分）必须与两个弯曲段相切；4）切线必须在距老井眼足够远处开始，以便能够取得好的测量记录。减小增加R1 234R第1

7、2 页，本讲稿共16 页井下动力钻具 侧钻水平井多采用带可调弯外壳的螺杆钻具，为了在121235m的井眼内达到（625）/30m 的造斜率，螺杆钻具的选择至关重要，这是因为采用的井下动力钻具既要满足原生产井在老井眼内工具顺利下入，又要能满足造斜率的要求。一般在139.7mm 的套管内多选用89mm 可调螺杆钻具，角度在（0 2.25)范围内能满足上述要求。可调弯壳距钻头的距离是满足造斜率的关键，其距离应保持在11.3m 范围内。第13 页，本讲稿共16 页井眼轨迹的调整 一般情况下，中半径都设计成垂深与水平位移的改变相等。但是在特定的情况下，可以通过改变直线井段的倾角，在钻进过程中对井眼轨迹进

8、行调整，见图。12341，第一造斜井段；2，直线井段；3，第二造斜井段；4，水平井段；5，垂直井段5第14 页，本讲稿共16 页 第一个造斜段从造斜点开始，然后增斜使井斜角达到45。由于实际造斜率可能与 设计的或理论上的不同，所以钻进这一段对了解钻具性能 和地层的可钻性十分重要。为了补偿第一个造斜段中实际与设计造斜率之间的偏差，下一布就采用稳斜钻具完成直线井段。如果初始造斜率比预计的低，那么所设计的直线段就要缩短；如果比设计的高，直线段则较长。12341，第一造斜井段；2，直线井段；3，第二造斜井段；4，水平井段；5，垂直井段5第15 页，本讲稿共16 页 钻完直线段后，中半径井通常井斜角已达到4560，这时开始下一个造斜段。当井眼接近水平时，钻进一定井段垂深变化较小，水平位移变大。因此，当井眼接近水平时，第二个造斜段为获得最终的井斜角所需垂深比第一个造斜段要小。如果造斜率继续改变，则变化主要出现在水平面里，在垂直平面变化很小，结果井斜角变大，垂深精确度增加。第16 页，本讲稿共16 页