定向井水平井钻井技术.pdf

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1、目录第一章定向井�水平井�钻井技术概述.....................................1第二章定向井、丛式井、水平井设计与计算分析...................19第三章定向井、水平井井身轨迹控制技术...............................34第四章定向井、水平井测量技术...............................................60第五章长、中曲率半径水平井钻井专用工具...........................70定向井水平井钻井

2、技术第一章定向井�水平井�钻井技术概述第一节定向井、水平井基本概念1、定向井、丛式井、水平井发展介绍定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对直井而言它具有一定的井斜角和方位角�而直井是井斜角为零的井�虽然实钻井眼都存在一定井斜度�但它仍然是直井。定向井首先是从美国发展起来的�在十九世纪后期�美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题�认为钻出来的井必定是铅垂的�但通过后来的井筒测试发现�那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技

3、术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚油田钻成的。第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离�在设计和实际钻井让救援井和失控井眼相交�然后自救援井内注入重泥浆压住失控井。目前最深的定向井由BP勘探公司钻成�井深达10654米�水平位移最大的定问井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的RychFarn油田钻成的M11井�水平位移高达10114米。我国定向钻井技术的发展可以分为三个阶

4、段�50—60年代开第1页共76页定向井水平井钻井技术始起步�首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井�玉门油田的C2—15井和四川磨三井�其中磨三井总井深168米�垂直井深350米�水平位移444�2米�最大井斜92°�水平段长160米�70年代扩大试验�推广定向井钻井技术�80年代通过进行集团化联合技术攻关�使得我国定向钻井软件到硬件都有了一个大的发展。我国目前最深的水平井是胜利油田完成的DH1-H1井�完钻井深达到6452�00米。水平位移最大的大位移井是海洋石油总公司南海东部公司完成的西江24-3-A14井�水平位移超过800

5、0米。最大的丛式井组是胜利油田完成的河50丛式井组�该丛式井组长384米�宽115米�共完成定向井42口。2�定向钻井的分类按定向钻井的用途分类可分为以下几种类型�普通定向井多目标定向井丛式井定向井救援定向井水平井空间三维多目标水平井分枝井、多底井第2页共76页定向井水平井钻井技术国外定向钻井发展简况内容50年代60年代70年代80年代90年代年代发展到三维设计和计算机专家系统进剖面设计及轨迹计误差很大的正切法大组丛式井整体设行设计和指导施工算方法进行轨迹计算计三维数据分析�由静发展了多种分析计井斜控制理论斜井段二维分析态发展到动态

6、算方法并编制了计算机程序涡轮、螺杆动力田具发展了复合式动力涡轮加弯接头向低速大扭矩发展。钻具�导向钻井系定向造斜工艺斜向器配合转盘钻各种专用井下工具统�长寿命PDC钻系列化头等有线随钻测斜仪投多种无线随钻测斜入工业性使用�无线系统投入工业使用氢氟酸玻璃法和地测量方式随钻测斜仪研制成和发展了电子测量面定向法功系统和陀螺测量系统可打准确度较高的钻成大量水平井�从精度要求不高定向救援井和大组大半径水平井到小定向井钻井水平中深定向井丛式井半径水平井、多底泄油井第3页共76页定向井水平井钻井技术我国定向钻井技术发展情况内容60年代80年代90

7、年代年代设计采用查表法、图发展了曲率半径法�最小曲率半径法精确引入了人工智能和专家系统剖面设计及轨迹计解法等精度不高的的轨迹计算和设计方法�编制了预测和防算方法方法碰扫描的计算机软件包。进行了钻具的二维发展了多种新的分析计算方法�例如�平理论分析模型由静态发展到动态�由二维井斜控制理论静态分析主要使用衡梁法、加权余量法等�并编制了计算机发展到三维有限元法分析程序使用地面定向法�钻使用精度高的磁性单多点测斜仪进行定向发展了导向钻井系统�初步研制出径向水定向造斜工艺杆打钢印�。数据测和轨迹数据测量�发展了有线随钻测斜仪平井造斜工艺量石油

8、电测井数据。定向。氢氟酸测斜仪�机械多种引进的有线随钻测斜仪系统投入工业发展了无线随钻测斜系统引进了带地质参测量方式式罗盘的电测井方使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系数的MWD系统法。统简单的单口定向井、钻成了大量高难度定向井、大组