胜利油田渤南地区深井优化快速钻井技术

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1、第一章绪言余法")分析下部钻具组合的力学特性，并建立了BHA小变形及大变形的权余法分析程序。另外，建立在有关力学分析模型基础上，出现了许多控制井斜的新型钻具组合及其相应的钻井参数。在实践中取得良好效果。如大钻压动力防斜模型、柔性钟摆钻具组合、柔性防斜纠斜钻具组合等。井斜控制的实施可通过分段测量的数据，不断进行三维井身设计，以决定一个分量的曲率变化，从而确定钻具组合，井下工具以及钻压的改变量。由目前有关技术水平看，这三个方面的问题尚不能较完善地解决。现有的钻具组合分析、地层与岩石的相互作用及轨迹形成与预测等理论尚不完善。尽管关于上述

2、问题已有多种理论，但由于实际钻井工况过于复杂，研究者所采用的前提假设尚有一定的局限性，采用的研究方法和实验手段也因人而异，所以形成的理论往往具有一定的局限性，定量化分析尚不够理想。在大多数的钻井现场，施工人员基本上还是凭经验钻井，实际钻井轨迹与理论轨迹往往相差较大，特别是在钻救险井的施工中，因轨迹失控脱靶造成多次纠斜，甚至使钻进周期拖延数月甚至上年者不乏其例。这些都向国内外从事井斜控制研究的科技工作者提出了更多的期盼。1．3技术路线讨论井斜产生的原因：研究地层地质因素对井斜产生的影响：研究下部钻具组合及钻井参数对井斜的影响；研究改

3、进测斜工具与工艺，加快深井钻井速度。对PDC钻头的布齿结构、冠部形状等描述，对其工作原理和破岩机理进行研究：PDC钻头的水力结构优化设计与现场应用；动力钻具的工作原理与复合钻进的研究实践。研究胜利油田渤南地区的地质地层特点，针对性优化适应性的钻头与钻具组合方案，优化钻井参数，提高机械钻速。5西安石油大学硕士学位论文第二章深井中深井的防斜打直技术工艺直井防斜是钻井现场经常碰到的难题之一。现在虽有一些防斜和纠斜的工具与方法，但对于一些在常规钻压下地层造斜力很大的区块，在小井斜时它们产生的降斜力相对来说还是太小，不能阻止井斜的变大，因而

4、不得不采用轻压吊打的方法来控制井斜，这就使得钻进的速度下降很多，大大影响了钻井的效率。井斜直接关系井身质量的好坏，而井身质量的好坏是油气井完井质量的前提和基础，它直接关系到油、气田的勘探和开发工作。如果井眼偏离设计井位，将打乱油气田开发的布井方案。对于勘探工作来说，井斜大了，会使井深发生误差，使所得的地质资料不真实。并由于井底远离设计井位，会错过油气层，造成勘探工作的失误，这对于断块小油田显得格外重要。井打斜了，给钻井工作本身也增加不少困难，甚至造成严重事故。在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生

5、弯曲，易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故。还可能因过大而超过要求被迫填井纠斜，造成很大浪费。井斜大了，会影响固井质量。对采油来说井斜过大会直接影响井下的分层开采、注水工作的进行，对抽油杆容易发生磨损和折断。易斜地区钻井在确保井身质量的前提下如何提高钻井速度，在国内外仍受到高度重视。虽然国外有旋转导向系统，但是使用该系统成本高，要在油田推广应用很不现实。2．1井斜产生的原因钻井实践表明，影响井斜的原因是多方面的，如地质条件、钻具结构、钻进技术措施以及设备安装质量等。分析影响井斜的

6、原因是进行井斜控制的前提，只有准确地找出导致井斜的原因，才能有针对性地选择控制井斜的方法。2．1．1地质地层条件对井斜的影响地质条件是产生井斜的客观原因，一般影响井斜的地质因素有：地层倾角、层状结构、各向异性、岩性的软硬交错以及断层等。小型造斜器理论：当钻头在倾斜的层状地层中钻进时，每钻至层面交界，因层面不能长时间支持所加的钻压而沿层面法向发生碎裂，结果在上倾、下倾两侧造成小斜台。上倾的斜台很容易被钻掉，而下倾的小斜台则被保留，它就像小造斜器一样对钻头施加一横向作用力，导致钻头向上倾偏斜，钻压图2．1小型造斜器理论示意图台越大，则

7、小台阶越大：地层倾角越大，地层成层性越强，越容易造成井斜，但造成的井6第二章深并中深井的防斜打直技术斜角最大只能等于地层倾角(如图2．1所示)。地层可钻性理论：可以用两种软硬不同的相邻岩层的可钻性差异来解释井斜成因，(如图2．2所示)。当钻头穿越两种硬度不同的地层界面时，因在软岩石中的钻速大于硬岩石中的钻速，所以当钻头从软地层钻入硬地层时，钻头将向上倾偏斜：反之，当钻头从硬地层钻入软地层时，将向下倾偏斜(如下图2-2所示)。图2_2地层可钻性理论示意图该理论隐含了钻压在井底是均匀分布的假设，事实上，这种假设是不成立的，因为硬岩石与

8、钻头接触部分的反力大于软岩石，所以钻压实际上不是均匀分布，从而形成不平衡力矩，迫使钻头转向硬岩石。钻铤力矩理论：当钻头穿越软硬岩层的交界面时，非均布的钻压使钻头与硬岩层接触部分所受的反力大于与软岩层接触部分所受的反力，结果使钻头处受到力矩作用。该力