《全球深井资料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《全球深井资料.ppt(40页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、大大 陆科学探井钻井调研陆科学探井钻井调研中原钻井三公司中原钻井三公司汇报提纲汇报提纲一一 国外国外深井钻井概况深井钻井概况二二 西德的大陆深钻计划西德的大陆深钻计划KTB三三 前苏联科拉前苏联科拉3井井四四 中国大陆科探井面临的困难及措施中国大陆科探井面临的困难及措施 美国深井定义美国深井定义:+深深井井:将将井井深深超超过过15000英英尺尺(约约4570m)称称为深井;为深井;+超超深深井井:把把井井深深超超过过20000英英尺尺(约约6100m)称为超深井称为超深井+从从60年年代代以以来来,全全世世界界能能钻钻4500m深深井井的的国国家家有有80多多个个,其其中中有有20多多个个国
2、国家家能能钻钻6000m以以上上的超深井。的超深井。一一 国外深井钻井状况国外深井钻井状况世界上井深超过9000m的井美国超深井的技术经济指标钻井主要指标钻井主要指标l苏联19711975年共钻成4500m以上井582口6000m以上10口,7000m以上3口,19761980年钻深井338口,探井225口。l苏联已在科拉半岛上钻一口超深井,SG-3井,设计井深15000m,该井于1970年5月开钻,原计划钻达15000m,在1991年钻达12262m。苏联深井钻井状况苏联深井钻井状况 1 KTB目的:1)地质方面)地质方面 研究深部地壳物理和化学条件及其作用过程,以便更研究深部地壳物理和化学
3、条件及其作用过程,以便更好地了解陆内构造演化的动力学特点好地了解陆内构造演化的动力学特点.地球物理异常的起因地球物理异常的起因 构造的成因构造的成因 原地的物理和化学条件原地的物理和化学条件 流体系统及其对地壳的影响流体系统及其对地壳的影响 中欧海西造山带的地壳构造和演化中欧海西造山带的地壳构造和演化 建立一个探测地球深部情况的观测站建立一个探测地球深部情况的观测站二 西德的大陆深钻计划KTB2)钻探方面l深部地层的取心系统:大尺寸取心和井壁取心方法;深部地层的取心系统:大尺寸取心和井壁取心方法;l高温下使用电动钻和涡轮钻;高温下使用电动钻和涡轮钻;l井斜控制技术;井斜控制技术;l深部深部HT
4、HP高扭矩下使用的高强度钻杆;高扭矩下使用的高强度钻杆;l结晶岩石的钻井泥浆;结晶岩石的钻井泥浆;l摩擦与研磨问题;摩擦与研磨问题;l高温环境下使用的井内测量仪器;高温环境下使用的井内测量仪器;l岩石力学,应力分布和井壁稳定性;岩石力学,应力分布和井壁稳定性;l冷却系统。冷却系统。2 钻井设计钻井设计l预算:4.5亿马克,实际5亿马克(2.56亿美元)l设计目的:l30005000m全面取心的试验井,l至少达到14000深的钻孔,将穿过高级变质的结晶岩石和花岗岩侵入体;l井底温度达到300以上;l取心占钻探剖面的30%;l建立一个含地球化学、构造地质和地球物理学的综合性大型现场实验室;l先钻4
5、000米试验井,后钻超深井。3 试验井试验井l钻井时间:钻井时间:1987.9.221989.4.4 共共560天天l位位 置:置:距超深井距超深井200米米l井身结构:井身结构:10 5/810 5/8“牙轮牙轮 X 451X 451米米+6+6”金刚石金刚石 X 3143X 3143米米l实现目的:实现目的:l 借助连续取心、测井同时收集钻井资料;借助连续取心、测井同时收集钻井资料;l 研究温度梯度及改进该模式;研究温度梯度及改进该模式;l 超深井上部可不取心;超深井上部可不取心;l 提供上部井段钻井资料(压力、稳定性、应力)提供上部井段钻井资料(压力、稳定性、应力)l 对钻井、测试工具进
6、行试验。对钻井、测试工具进行试验。试验井钻井成果试验井钻井成果:l成功地在旋转钻井中应用了绳索取心技术;成功地在旋转钻井中应用了绳索取心技术;l为了井壁稳定,裸眼部分不超过为了井壁稳定,裸眼部分不超过3000米;米;l要井眼稳定,必须用有效的井底钻具组合;要井眼稳定,必须用有效的井底钻具组合;l4000米井底温度为米井底温度为118度;度;l结晶岩石具有高抗压强度,低孔隙度,研磨性高;结晶岩石具有高抗压强度,低孔隙度,研磨性高;l井身剖面受向南倾斜地层影响,水平位移井身剖面受向南倾斜地层影响,水平位移190米;米;l3200米以下见到大量甲烷。米以下见到大量甲烷。试验井取心试验井取心l4000
7、米取心长度为米取心长度为3594米,达米,达90%;l金刚石钻头:金刚石钻头:9只只(表镶)表镶)60只(孕镶)只(孕镶)l 平均进尺平均进尺48米,钻速米,钻速1.66米米/小时小时l 最大进尺最大进尺118米,钻速米,钻速2.3米米/小时小时l平均取心长度平均取心长度2.5米,米,4 超深井超深井l1990.10.6开钻开钻l改变原设计的井身结构(改变原设计的井身结构(3层变层变5层)层)l超过试验井深后,取心约超过试验井深后,取心约1500米(米(8000米)米)l钻钻头头尺尺寸寸:17 1/2(扩28)1500+17 1/2(或22)3000+17 1/27000m+14 3/4100
8、00m+12 1/4(或 10 5/8)12000+8 1/214000+6 1/415000l套套管管尺尺寸寸:24 1/2500+18 5/81500+163000+13 3/87000+9 5/8(或11 3/4)10000+7 5/813000+裸眼井身结构设计l钻塔:永久性建筑,能承受5500kN的正常大钩载荷和8000kN的超载大钩载荷,总高度75m,转盘到天车之间的自由空间60m。l钻台与基础:钻台面积12.512.5m,基础结构要求承受5500kN载荷以及8000kN的转盘载荷,钻台距地面11m。l转盘:通孔直径27 1/2,n=0300rpm,N=40kNml起升系统:GH4
9、000型绞车,功率为2900KW,最大单绳提升速度达到20.17s/m。l循环系统:3台三缸TPK,每台最大输出功率1193KW,钻井液采用美国伯劳德公司的一种新的合成粘稠液SIV,热稳定性可达到371。l动力供电:采用电网供电,电力为2000KW。l电机:绞轴四台金属屏蔽的直流电机并机驱动。KTB深井钻井设备特点l使用使用“自动垂直钻进系统自动垂直钻进系统”l 该系统利用径向力自动补偿井斜,安装在钻头的上方,一旦遇到任何作用于系统的外力,即产生一个径向反力,所有数据可通过MWD传到地面。垂直钻井工艺 超深井钻井工艺超深井钻井工艺 l使用低转速、大流量和大扭矩井下动力钻具;使用低转速、大流量和
10、大扭矩井下动力钻具;lMWD连续测量;连续测量;l满满眼眼钻钻具具组组合合及及钟钟摆摆钻钻具具作作为为自自动动垂垂直直钻钻进进系系统统的后备。的后备。l 导向马达作为进一步的保证导向马达作为进一步的保证l 该该井的井的经验及成果经验及成果l双井双井方案优于单井方案方案优于单井方案l先进的钻机设备极其灵活的取心工具是科学探先进的钻机设备极其灵活的取心工具是科学探井的物质保证井的物质保证l上部井段必须保证垂直上部井段必须保证垂直l裸眼井段长度不能超过裸眼井段长度不能超过3000米米l性能优良的取心钻头才能保证较高的岩心收获性能优良的取心钻头才能保证较高的岩心收获率率三三 前苏联科拉前苏联科拉3井井
11、l1 简介简介l 70年代初 前苏联波罗的地盾东北部科拉半岛一口超深井,1970年5月开钻,设计井深15000m,原计划钻达15000m,在1991年钻达12262m。l钻遇岩性主要为前寒武纪结晶岩,7263米以后主要使用直流电动钻机钻进,平均机械钻速为 1.32.5m/h。l 2 钻探技术总结钻探技术总结l1)工艺技术问题工艺技术问题l井身结构井身结构 岩性剖面不清楚时,井身结构应当留有余地,该井为了保护固定套管、统一钻头和钻柱、改善流道等因素而采用了可提取式技术套管l井壁稳定井壁稳定l 裸眼段长度及其稳定性是核心和关键,对地质因素(岩石强度、结构、产状、构造应力等)采取研究预测措施,对工艺
12、技术因素(钻井液种类、性能和井眼尺寸等)采取调节的方法l钻进方法和工具钻进方法和工具 涡轮钻具 +耐高温变速装置l冲洗液冲洗液(钻井液)质量指标(钻井液)质量指标 耐热性、高润滑性、抗絮凝性、抗腐蚀性、良好造壁性能和携岩性能。l2)工具)工具l 破岩工具破岩工具 主要是牙轮式取心钻头,部分镶超硬材料钻头(类似金刚石取心钻头)l扩眼器扩眼器 主要是牙轮式的扩眼器l扶正器扶正器 螺旋式扶正器l取心设备取心设备 多节式涡轮钻具、水力输送岩心钻具l井底马达井底马达 8000米以内A7H4c型高扭矩涡轮钻具、以下为低速高扭矩涡轮钻具l钻杆钻杆 轻型合金内外加厚高强度钻杆l纠斜工具纠斜工具 上部 弯接头+
13、涡轮钻具(带垫片)l 下部 钟摆钻具l测控仪泥表测控仪泥表 测量各种参数达24个四四 中国大陆科探井面临的困难及措施中国大陆科探井面临的困难及措施l1 选择满足钻探要求的先进钻机选择满足钻探要求的先进钻机l 1)有足够的提升能力)有足够的提升能力l 2)顶部驱动、电动钻机)顶部驱动、电动钻机l2 确保上部井段井眼垂直确保上部井段井眼垂直l 1)自动垂直钻进特殊设备)自动垂直钻进特殊设备l 2)先进的)先进的MWD随钻测量系统随钻测量系统l 3)合适的满眼钻具合钟摆钻具作为补充)合适的满眼钻具合钟摆钻具作为补充l3 快速、连续钻井取心快速、连续钻井取心l l 1)选用合适的取心钻头)选用合适的取
14、心钻头-金刚石钻头金刚石钻头l 2)选用合适的绳索取心工具)选用合适的绳索取心工具l 3)确定快速钻进的设备技术)确定快速钻进的设备技术-旋转冲击钻旋转冲击钻井技术井技术l 4)取心失败补救措施)取心失败补救措施-井壁取心井壁取心l4 长裸眼井段井壁稳定技术长裸眼井段井壁稳定技术l 1)确定预测地层岩石的力学参数)确定预测地层岩石的力学参数l 2)防塌钻井液体系)防塌钻井液体系l l5 井下易出现的复杂情况井下易出现的复杂情况l 1)喷)喷 l 加强压力的预测、检测和监测工作加强压力的预测、检测和监测工作l 完善井口装置完善井口装置l 一流的现场操作人员一流的现场操作人员l 2)漏)漏 防漏、
15、堵漏技术防漏、堵漏技术l6 上部环空大间隙与下部小间隙的矛盾问题上部环空大间隙与下部小间隙的矛盾问题l 1)上部设计活动的技术套管)上部设计活动的技术套管l 2)应用小井眼环空流动模式代替传统的模式)应用小井眼环空流动模式代替传统的模式l7 可能会出现的问题可能会出现的问题l 1)井内高压和高温)井内高压和高温 高温高压钻井液l 2)设计的井身结构需要变更)设计的井身结构需要变更l 设计时应留有充足的变根余地设计时应留有充足的变根余地4 高温高压井高温高压井l美国墨西哥湾:井深在4500m以上,井底温度在204.4(400),钻井液密度在2.13 g/cm3以上。l北海的谢尔瓦特地区:在井深5
16、334m(17500ft),井底温度达到198.9,钻井液密度在2.27 g/cm3。l南中国海的莺琼地区:在井深5638m,井底温度达到249,钻井液密度达到2.26 g/cm3。高温高压井在世界海域的主要分布l作业周期长。一般是常规井一倍以上,进入高温高压井段后,作业速度就迅速下降;l非生产时间高,ARCO非生产时间平均为23%,最高达67%,主要在处理井眼稳定;建立井眼平衡,套管磨损保护(作业时间长,磨损严重),设备修理与额外维护等。l高温高压已达到工业技术的极限,现有的测试工具,测井工具只能在150以内进行有效工作。l地层孔隙压力预测精度不能很好满足要求。l高温高压地层中含有有害物质。
17、Exxon公司认为H2S含量达650ppm,CO2含量达18%,给作业增加困难。高温高压井作业中的主要问题l使用最先进的设备。采用作业能力强和自动化程度高的钻井设备。l地层各压力剖面的预测,检测和监测,钻井前预测,钻井过程中随钻监测,有测井资料检测校正l使用大尺寸多层次的非标准套管结构,把大尺寸套管下深些,保证套管层次满足要求并留有余地。l使用高质量的钻井液体系,保证井眼稳定,试少井下复杂情况,提高作业的安全性和进度。l作业准备充分。地质早提出资料,工程认真设计与准备,制定评价技术方案,材料及材料检验。l含有害物质的井使用合金钢,如CY-95,C-276套管,有效防止套管的损坏。l严把施工设备
18、、工具、材料的质量关。对所有施工产品严格检验,在使用前应进行室内充分试验。高温高压井作业需要解决的问题 超高强度套管超高强度套管 高抗挤套管高抗挤套管 耐腐蚀套管耐腐蚀套管5 深井套管柱套管腐蚀类型及材料选择l1正确使用非API标准套管l2避免使用超高强度套管l原因是:l1)高强度套管对表面缺陷较敏感;l2)高强度钢对应力腐蚀的敏感性较大。套管的合理选择l通过增大外径规格来解决。但受目前钻井设备和钻井工具配套问题,目前短期难以实现;l采用无接箍式套管。直连型套管,平齐式接头套管,整体连接套管,l特点:不采用接箍,管子两端加工内外螺纹连接一类是螺纹连接与管体内外经完全相同,即完全平齐型,一类是螺
19、纹连续管体内外微加厚,即加厚型。l采用双心钻头。在裸眼段扩眼,增大裸眼段井径,提高固井(下入、固井质量)效果。深井小间隙固井问题6.1 深井钻井装备技术深井钻井装备技术l1钻机:满足钻深需要,性能可靠的先进钻机。l2井控装备l3固控设备l4井下动力钻具l5井下测井、测试、随钻测量工具的仪器仪表6 深井钻井的技术l1合理的钻井工程设计l2井身结构的选择l 1)比较准确的各个压力剖面数据l 2)套管与钻头尺寸的合理选择与配合l3防斜打直技术l 1)探索该地区的井斜规律l 2)确定合适的钻具组合和技术措施l4提高机械钻速技术l 1)研究地层岩石的力学特性参数l 2)优选合理的钻头类型和钻井参数l 3)选配合适的井下动力钻具与PDC、BDC钻头l5近平衡压力钻井与井控技术l6取心技术l 1)适用于不同取心用途的系列取心工具和取心钻头。l 2)提高取心钻进速度和取心收获率。6.2 深井钻井的钻井工艺技术6.3 深井钻井液技术l1深井套管柱设计l2水泥浆设计l3固井工艺l 1)高压油气藏井固井技术l 2)深部油藏井固井技术l 3)低压易漏失油气藏固井技术l 4)含盐岩层油气藏固井技术l 5)碳酸盐岩裂缝油气藏固井技术l4油井水泥l5油井水泥外加剂l6固井装备及仪表6.4 深井固井技术
限制150内