防斜工艺技术.docVIP

防斜工艺技术就是从分析井斜产生原因出发，找寻预防钻井中产生井斜（或者达到安全钻进所允许井斜）的钻井工艺技术；防斜工艺技术是优化钻井的重要组成部分，它的核心问题是通过求解钻具的受力与变形来决定所采用的钻具组合及相应的钻井参数（主要是钻压、转速等）。 一、松南地区产生井斜的原因 通过对松南地区已钻井井斜变化规律的分析得知：井斜角的变化是在钻进登娄库组及下伏地层以后逐渐增斜，一般井斜角增斜率为1~2°/100m。 1．地质因素 影响井斜的地质因素主要有：地层岩性、地层倾角、地层倾向、地层各向异性指数h等。 （1）地层岩性：其对井斜和方位角变化均有影响，砂岩如此，泥岩也如此，大段泥岩的影响明显、突出。 （2）地层倾角：登娄库组及其下伏地层的地层倾角，在各井中明显呈增大趋势，大致为20~40°之间。 （3）地层倾向：由于各井设计方位的不同，与地层倾向存在着较大的差异，即从纵向和横向上其差异是不可忽略的。 （4）地层各向异性指数：采用常规的岩芯试验方法和数理统计方法计算出的登娄库组及其下伏地层的h值一般在0.153~0.00119之间，即其地层造斜性分级在H~O之间，属中~低造斜性地层，但h值的变化规律不明显，趋势难以掌握。因此，初步认定该因素对松南地区产生井斜的影响不很严重。 （5）地层的其它因素如层间地层交角较大，岩性矿物组分及接触关系等，也是导致井眼偏斜的因素之一。 2．钻井工程因素 （1）钻具组合 （2）钻井参数 （3）牙轮钻头的影响 （4）井眼形状与曲率的影响 二、防斜措施 1．常规井眼预防井斜的措施主要有： （1）表层钻进低压吊打，严格控制井斜不能超过0.5°，超过2°则填井重钻。 （2）每钻进100~150m测斜监测一次，及时掌握井斜变化情况，并根据井斜变化情况及时调整钻进参数。 （3）采用满眼或钟摆钻具进行防斜。 （4）优化钻进参数，采用低钻压、高转速、适当排量和适当泵压。 （5）优化钻头类型，选择稳定性好的凹型六翼PDC钻头。 （6）提高设备安装质量；操作平稳，送钻均匀。 2．防斜理论和防斜工艺方法主要有： A．传统的利用扶正器组成的满眼刚性防斜钻具和钟摆（单、双）纠斜钻具； B．利用偏心接头或偏重钻铤组成的防斜钻具； C．利用螺杆+弯接头（或导向钻具）组成的反抠钻具； D．利用自动垂钻系统（VDS系统）组成的自动垂钻钻具等等。 各种钻具由于受到自身特点的限制而各自有自己的应用范围。如：由扶正器组成的防斜钻具仅适合地层倾角不大、地层造斜能力不是很的情况，对于高陡地层便无能为力。利用偏心接头或偏重钻铤组成的防斜钻具由于产生很强的横向振动，钻具易折断，而且防斜能力也有限。反抠钻具一般配合普通防斜钻具使用，由于频繁地交替使用，不仅增加了起下钻次数，而且钻出的井眼轨迹为“蛇迹”形，带来许多井下隐患。VDS自动垂钻系统防斜效果好，井眼轨迹平滑，但目前该工具成本太高，非常规直井能够应用。 3．松南地区防斜措施 （1）防斜钻具优化 通常，井眼防斜钻具可组配图所示的三大类型，每一种类型又可根据钻铤尺寸及各扶正器距钻头之间的距离组配成若干种钻具组合。我们利用开发的小井眼钻具静力学分析软件对组配的三大类23种钻具（见下表），进行了下部钻具力学特性分析和防斜性能评估，得出以下结论： 图2-8 小井眼防斜钻具组合类型 ①光钻铤钻具不论在何种条件下，由于钻铤刚度低，计算后的钻头轴线转角都比较大，并且随着井斜角、井径扩大率和钻压的增大而增加，钻具防斜能力最差，在小井眼直井中不宜采用。 ②满眼钻具组合的下部钻具组合刚度大、受力变形后钻头轴线偏转角较小，其稳斜效果好，宜于在井斜角较小的小井眼直井中使用，但纠斜能力不如钟摆钻具。满眼钻具组合扶正器的外径应严格控制，不得低于钻头直径2mm。这种钻具组合在井径扩大率低于9.0%时，对钻压不太敏感，可施加较大钻压，但井径扩大率较大时应控制钻压。理论最佳钻具组合为： φ152.4mm钻头(PDC)＋φ151.4mm扶正器×1.6m＋φ120.6mm钻铤(（3.6～4m）＋φ151.4mm 扶正器×1.7m＋φ120.6mm钻铤((6±0.2m)＋φ151.4mm扶正器×1.7m＋φ120.6mm钻铤(（54～140m）＋φ88.9mm钻杆 推荐钻压：40～60kN（井斜角和井径扩大率较低时取上限，反之取下限）。 ③双扶正器钟摆钻具在较大钻压下的力学特性略好于单钟摆钻具。钟摆钻具随井斜角、井径扩大率和钻压的增大，钻头轴线转角在明显的增加，钻具防斜能力明显下降。因此，其低压吊打时的纠斜能力较强，但在较高钻压作用下钻具的防斜能力较差。理论最佳钻具组合为 φ152.4mm钻头(PDC)＋φ120.6mm钻铤((13.0±0.2m)＋φ151.4mm扶正器×0.88m＋φ120.6mm钻铤(（54～140m）＋φ88.9m