大位移井钻井技术-林元华-西南石油大学.ppt

大位移井钻井技术 西南石油大学 林元华 付建红 主要内容 大位移井(Extended Reach Drilling)的基本概念 大位移井在国内外的应用情况 大位移井的关键技术 井壁稳定 轨迹设计 摩阻扭矩分析 钻柱设计 轨迹控制 井眼净化 技术套管下入及保护 大位移井的定义 大位移井 测深/垂深2的井 水平位移/垂深2的井（Designer Well） Designer Well 大位移井的应用范围 应用范围： 用大位移井开发海上油田，大量节省费用； 海边开采近海油藏； 不同类型的油气藏钻大位移井提高经济效益； 地面存在大范围障碍的区域。 大位移井的应用范围 世界上水平位移最长的井M11，水平位移10114，垂深1585.2m，测深10658m Kop：232m 大位移井的应用 几个油田两种开发方案对比 大位移井难点 大位移井难点 难点： 高 水平/垂深——难度大 长裸眼 井眼稳定 定向控制及数据采集 当量密度监控 风险大 控制成本 制定应急计划 大位移井有点 利用现有的井位及设施 后勤要求少 环境影响效 成本少 便于集输 钻大位移井的设备 大功率顶驱 大尺寸钻杆 改进钻机，增大钻机负荷和立根盒的容量 可变径稳定器、旋转导向钻井系统 先进的随钻测量系统（MWD、LWD） 地质导向系统（Geosteering tools） 需要大功率泵（输出排量1100gpm） 从两台增加到3台、泵功率1600hp增加到2200hp；提高地面高压管汇的承压能力从5000psi提高到7500psi。 大位移井面临的理论问题 理论问题 井眼轨迹优化设计 井壁稳定理论 摩阻扭矩分析 环空流体学及环空携岩 钻柱强度分析 大位移井的关键技术 降低摩阻扭矩的技术 轨迹优化设计技术 增加钻井液的润滑性 减摩工具 摩阻预测技术 钻柱设计 钻具接头的平衡连接技术 采用高摩擦系数的螺纹脂 高扭矩接头 高强度钻杆 大位移井的关键技术（续） 井壁稳定技术 地层坍塌压力、地层压力、地层破裂压力 井壁稳定风险评价 钻井液与地层之间的水化作用 井眼净化技术 技术套管下入及保护 大位移井在国内外的应用 数据截至到1997年 最大水平位移超过10km 主要分布于英国的Wytch farm油田和挪威的北海油田 大位移井在国内油田的应用 大位移井技术应用 随着水平位移与垂深比的增加，大位移的施工难度也逐渐增加，但随着技术的进步，大位移井水平位移的极限不断被打破。 井壁稳定技术 4.大位移井井壁稳定技术 大位移井的井周应力分析 钻井液安全密度窗口计算 分层地应力的计算模型 泥页岩强度和力学参数的确定 力学化学耦合计算模式及水化 对井壁稳定的影响研究 大位移井井壁稳定计算结果 小结 大位移井井壁稳定技术 大位移井的井周应力分析 大位移井井壁稳定技术 井壁处的主应力 大位移井井壁稳定技术 坍塌压力计算（岩石剪切破坏） 大位移井井壁稳定技术 破裂压力计算（拉伸破坏） 大位移井井壁稳定技术 分层地应力的计算模型 垂直应力 最大、最小主应力(模型A) 大位移井井壁稳定技术 分层地应力的计算模型 最大、最小主应力(模型B) 大位移井井壁稳定技术 岩石力学参数的确定 内聚力C 内摩擦角 动静态的弹性模量和泊松比 岩石抗拉强度 有效应力系数 大位移井井壁稳定技术 计算结果 大位移井井壁稳定技术 计算结果 4.大位移井井壁稳定技术研究 计算结果 大位移井井壁稳定技术 计算结果 大位移井井壁稳定技术 计算结果 大位移井井壁稳定技术 计算结果 大位移井井壁稳定技术 计算结果 轨迹设计技术 轨迹设计方法 常规井身剖面设计 空间斜平面内的直线加园弧 空间斜平面内园弧加直线 空间多点约束轨迹设计 非常规井身剖面设计 悬链线剖面 修正悬链线剖面 拟悬链线剖面 设计方式-空间多点约束轨迹设计 设计方式-园弧+直线 空间多点约束轨迹设计 直线（L1）+园弧(R1)+直线 (L2)+ 园弧(R2)+直线(L3) （一般形式） 园弧(R1)+直线 (L2)+ 园弧(R2)+直线(L3)（L1=0） 直线（L1）+园弧(R1)+ 园弧(R2)+直线(L3)（L2=0） 直线（L1）+园弧(R1)+直线 (L2)+ 园弧(R2) (L3=0) 园弧(R1)+ 园弧(R2)+直线(L3) （L1=0,L2=0） 园弧(R1)+直线 (L2)+ 园弧(R2) （L1=0,L3=0） 直线（L1）+园弧(R1)+ 园弧(R2) （L2=0,L3=0） 园弧(R1)+ 园弧(R2) （L1=0,L2=0,L3=0） 新研究的轨迹设计模型的特点 可以设计任意多个靶点的井身轨迹； 通过每两靶点间轨迹的组合，可以设计各种轨迹类型的剖面。 可以设计新钻定向井、水平井，也可设计侧钻定向井、水平井