大位移井讲座ppt课件.ppt
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1、大位移井的基本问题大位移井的基本问题韩志勇韩志勇1.大位移井的定义;2.大位移井的用途和重大意义;3.大位移井的基本问题;在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确一一.大位移井的分类和定义大位移井的分类和定义4大位移井分浅层大位移井和深层大位移井。美国、加拿大都打过一些浅层大位移井。水平位移1000多米,但垂深只有200米左右。使用斜井钻机甚至修井机打的。深层大位移井,必须使用钻井的高技术。目前说的大位移井主要指的是深层大位移井。4大位移井的定义,没有统一标准,且是个发展概念。初期认为有两个条件:水平位移超过水平位移超过300
2、0米;平垂比大于米;平垂比大于1,后提出水平位移超过水平位移超过3000米;平垂比大于米;平垂比大于2。定义的界限:主要反映了技术难度。大位移井技术是在水平井技术基础上发展起来的,是当代定向井钻井技术的新的高度,新的里程碑。目前国外的大位移井水平位移远远大于3000米;平垂比也远远大于2.在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确一一.大位移井的分类和定义大位移井的分类和定义4大位移井技术是在水平井技术基础上发展起来的,所以比水平井技术要高一个台阶。在设备、工具、仪器等条件上,比水平井要求更高:钻机上必须有顶部驱动;一般要使用三
3、台泥浆泵;钻杆使用5,5-1/2,6-5/8的复合钻柱;使用润滑性更好的油基泥浆;有强大的泥浆净化系统;使用导向钻井系统;使用MWD,LWD,等;4如果不具备上述条件也打成了大位移井,说明你定的大位移井的界限太低。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确二二.大位移井的用途和发展大位移井的用途和发展4大位移井的主要用途是油藏所在的地球表面上,难以建立钻井井场难以建立钻井井场,建立井场需要花费很大代价建立井场需要花费很大代价,4从距离很远的已有的陆上陆上钻井井场或水上水上钻井平台上向该油藏钻探井或开发井。在整堂课的教学中,刘教师
4、总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确二二.大位移井的用途和发展大位移井的用途和发展4大约从30年代初,在美国加利福尼亚海岸上向海里钻定向井时,就可以认为这种思想就是钻大位移井的思想。但由于当时技术的限制,实际只能钻小位移的定向井。4 现代大位移井大约从80年代末、90年代初开始。1.1989年开始,美国Pedernal油田(是距离加利福尼亚海岸6.5 公里的海上油田)在原钻井平台上钻大位移井,少建了一个平台,省了1 亿美元。至1993年,共钻了6 口大位移井,水平位移为25004473米。2.1990年开始,美国Dos Cuadras 油田(是距
5、离加利福尼亚海岸9公里的海上油田)在原海上C 平台和B 平台上钻了9 口垂深非常浅相对水平位移非常大的大位移井。其中,C29 井垂深293 米水平位移1156米,KP3.95;C30 井垂深294 米,水平位移1485米,KP5.05;都创造了当时的世界记录。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确二二.大位移井的用途和发展大位移井的用途和发展 3.1990年开始,挪威的海上油田Statfjord油田从原来的C 钻井平台上连续钻了4口大位移井。其中C10井水平位移5006米,创造了1990年的世界记录。1991年钻的C3井水平
6、位移达到6086米,1993年钻的C2井水平位移达到7290米,创当年世界记录。4.1992年开始,挪威的Oseberg海上油田用水平井和大位移井开发两个平台之间(两个平台相距15公里)的油,共钻了17口水平井。其中1995年完钻的C26A井水平位移达到7853米,在油层内延伸2100米。创1995年的世界纪录。5.1991年开始,英国的海上油田Wytch Farm油田钻大位移井。原计划建立40个人工岛,后改为从陆上钻14口大位移井,开发该油藏,可节约1.5亿美元,而且采油期提前了三年。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确
7、二二.大位移井的用途和发展大位移井的用途和发展6.1996年Wytch Farm油田钻的LM-05SP 井,垂深1605米,测量井深8700米,水平位移达到8035米,创造了1996年大位移井的新的世界记录。7.1997年我国南海东部石油公司,与国外合作,在西江油田的24-3区块上,利用已有的钻井平台,向24-1区块上钻了一口大位移井,井名为西江24-3-A14井。全井井深9328米,水平位移达到8063米,创造了1997年的新的世界纪录。8.1998年2月,英国BP石油公司在英国南部WF油田又创造了新的大位移井世界纪录,测量井深10656m,水平位移10114m,位移与垂深比值6.13。9.
8、1999年,英国BP Amoco公司在英国Wytch Farm 油田打的一口大位移井,创造了大位移井至今的最高记录:水平位移世界第一,10728米;全井井深世界第二(世界最深油气井),11278米;使用旋转导向钻井系统PowerDrive,8-1/2”钻头打到底。钻井及固井,共123天。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-A14井的目的和意义井的目的和意义4南海东部石南海东部石油公司的位油公司的位置置 4现已开发的现已开发的油田共有四油田共有四个:个:流花;流花;陆丰;惠州;陆丰;惠州;西江。西江。在整堂课的
9、教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-A14井的目的和意义井的目的和意义在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-A14井的目的和意义井的目的和意义4三 个 区 块:XJ24-3,XJ30-2,XJ24-1。前两个是主力区块。4两个钻采平台,每个平台可钻井分别为30口和28口井。生产出来的油,通过输油管线,送到“南海开拓号”油轮上。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ
10、24-3-A14井的目的和意义井的目的和意义4XJ24-1该区块是美国PHILIPS公司的风险勘探区,1986年1月8日钻完第一口探井XJ24-1X,发现了11个油层。4XJ24-1区块的情况:位于XJ24-3区块的钻采平台东南(116)约8公里处。油藏圈闭面积不到2平方公里,是一个小油田,或称为XJ24-3油田的卫星油田。该海域水深100米左右。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-A14井的目的和意义井的目的和意义4如何开采如何开采XJ24-1区块区块?4建立一个卫星钻采平台钻采平台(无人操作)要花7000
11、万美元万美元,加上钻井费用和按照7年开采期计算的作业费,加起来的投资将超过一亿美元超过一亿美元。4按采收率25计算,可采出100万吨油。按120美元一吨算,可得1.2亿美元亿美元。基本上没有开采价值。4所以,从1986年到1996年,10年时间,该区块没有开采。490年代以来,大大位位移移井井技技术术的出现和发展,很自然提出用大位移井来开发这个油田。41995年,大位移纪录是8035米米。经过论证,该井于1996年11月22日开钻,1997年5月19日完钻,6月10日完井。全全井井钻钻进进时时间间85天,完井周期仅仅天,完井周期仅仅101天天。4该井原计划投资2400万万美美元元。实际打井费用
12、1800万美元,加上论证及各项行政开支,共花钱2000万美元万美元。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-A14井的目的和意义井的目的和意义4效益:1997年6月月23日交井投产日交井投产,初产为1672桶(6.29桶等于1方)约265方,含水63。以后产 量 逐日增加,直到7000桶(1000吨)稳住;含水逐日减少,减到2.2稳住。到1997年底已经生产了年底已经生产了16万多吨,价值约万多吨,价值约2000万美元。已将投入的全部成本收回。万美元。已将投入的全部成本收回。4而且,这口井在钻井中,还有大的发现,
13、新发现5个油层,最厚的一个是15.4米。地质储量翻了一番。地质储量翻了一番。4由于A-14井的效益很好,且储量翻番,所以1999年又打了一口大年又打了一口大位移井位移井XJ24-3-A17井。井。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题4可归纳为四大基本问题:可归纳为四大基本问题:管柱在井内的摩阻摩扭问题;管柱在井内的摩阻摩扭问题;测量与轨迹控制问题;测量与轨迹控制问题;井眼清洁问题;井眼清洁问题;井眼稳定问题;井眼稳定问题;在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设
14、置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4管柱的摩阻摩扭问题是大位移井技术的管柱的摩阻摩扭问题是大位移井技术的头号问题。头号问题。给钻井带来的问题给钻井带来的问题:钻柱起钻负荷很大,下钻阻力很大;钻柱起钻负荷很大,下钻阻力很大;滑动钻进时加不上钻压,钻速很低;滑动钻进时加不上钻压,钻速很低;旋转钻进时扭矩很大,导致钻柱强度破坏;旋转钻进时扭矩很大,导致钻柱强度破坏;钻柱与套管摩擦,套管磨损严重,甚至磨穿;钻柱与套管摩擦,套管磨损严重,甚至磨穿;套管下入困难,甚至下不到底;套管下入困难,甚至下不到底;导致严
15、重的粘滑振动导致严重的粘滑振动(Stick/Slip Vibration);在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4解决起下钻摩阻问题的方法:解决起下钻摩阻问题的方法:使用顶部驱动顶部驱动,起下钻时可适当旋转钻柱,改变摩阻方向(倒划眼时要特别谨慎);优化井眼轨道形状优化井眼轨道形状,减小摩阻;国外用悬链线轨道或准悬链线;提高造斜点,降低造斜率;控制稳斜角:K=ATN(1/);改善泥浆的润滑性润滑性在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习
16、,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确大位移井的轨道设计大位移井的轨道设计4大位移井轨道设计研究,国外很重视,但很少有公开发表的研究文章。4英国BP 公司在Wytch Farm油田上用悬链线或准悬链线,没有具体讲。有一篇文章中谈到设计方法:增斜段的曲率是变化的,开始的曲率11.5/30米,最后增到2.5/30米。曲率增加的方式是连续的,每400米曲率增加0.5/30米。据说这种曲线可使套管可下重量增加2527%。这实际上是一种恒变增曲率曲线。据我们研究,这种曲线并没有多大优越性。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出
17、的问题也很明确XJ24-2-A14井轨道井轨道设计设计在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-2-A14井井泥浆降摩阻摩扭技术泥浆降摩阻摩扭技术4采用低毒油基泥浆,商品名称采用低毒油基泥浆,商品名称VersaClean。提高油水比:试验表明,90:10的油水比与62:38的油水比进行比较,前者比后者摩阻降低50%。实际使用在12-1/4“井眼,油水比为75:25;在8-1/2“井眼,油水比为85:15;使用塑料小球:据试验,使用塑料小球,可降低摩阻摩扭15%;从井深7248米开始用,井深超过9000米后,每钻一个立柱
18、,加入塑料小球约123公斤。泥浆的实际润滑性很好,非常有利于减小摩阻系数有利于减小摩阻系数。根据实钻数据用计算机软件进行拟合,钻柱在套管内的摩阻系数为0.19,在裸眼井段内为0.17。(值得注意的是:裸眼井段内摩阻系数竟然裸眼井段内摩阻系数竟然小于小于套套管内的摩阻系数管内的摩阻系数)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4解决滑动钻进加不上钻压问题解决滑动钻进加不上钻压问题采用滑动导向钻井系统,尽可能旋转钻柱尽可能旋转钻柱。需要定向时用滑动钻
19、进方式;不需要定向时用旋转钻进方式;采用动力钻具压差载荷加压动力钻具压差载荷加压;采用液力加压器加压液力加压器加压;开发先进的旋转导向钻井系统开发先进的旋转导向钻井系统,彻底抛弃滑动钻进方式;在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4解决钻柱旋转扭矩的问题:解决钻柱旋转扭矩的问题:主要办法是:提高钻杆的抗扭能力提高钻杆的抗扭能力。使用高抗扭的螺纹脂高抗扭的螺纹脂;据说可提高抗扭27%;采用高扭矩的螺纹联接高扭矩的螺纹联接多级螺纹或多级台肩,可增大
20、扭矩;采用高强度钻杆高强度钻杆:铝合金、钛合金钻杆等,重量小,强度高;实现钻杆接头的应力平衡实现钻杆接头的应力平衡(见下两张片子):高强度钻杆的接头抗扭强度,低于管体;采取增大上扣扭矩,牺牲抗拉强度,增大抗扭强度,使钻杆适应高扭矩的需要。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4实现钻杆接实现钻杆接头的应力平头的应力平衡:衡:在在旋转条旋转条件件下,随下,随着井斜角着井斜角的增大,的增大,钻柱的拉钻柱的拉力将减小,力将减小,而扭矩将而扭矩将增大增
21、大。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4实现钻杆接头的应力平实现钻杆接头的应力平衡(或称衡(或称应力分配应力分配):):以以NC-50(411410)接头为例,当公接接头为例,当公接头内径为头内径为4-3/4“时,时,若上扣扭矩为若上扣扭矩为30千千磅英尺,则承拉能磅英尺,则承拉能力为力为200千磅;千磅;若上扣扭矩为若上扣扭矩为25千千磅英尺,则承拉能磅英尺,则承拉能力为力为450千磅;千磅;在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学
22、习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4解决套管磨损问题解决套管磨损问题一种方法是在钻杆上带胶皮护箍胶皮护箍据说在大位移井中,橡胶护箍很快就被破坏;改变钻杆接头表面上的铠装材料铠装材料,既有较高的耐磨性,又可减小对套管的磨损;在钻杆上加非旋转钻杆保护器非旋转钻杆保护器象个扶正器,不随钻杆旋转。与套管之间不旋转,所以不磨套管;但与钻杆之间有相对旋转;这是目前最有效最有效的方法。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24
23、-3-a14井对井对 套管磨损问题的解决套管磨损问题的解决4特别在弯曲井段,钻柱以很大的正压力作用于套管壁,在旋转时引起套管磨损。4采 用 了“非 旋 转 钻 杆 保 护 器”(NRDPP Non-Rotating Drill Pipe Protector)。在套管保护段,每根钻杆单根加一个。这样在NRDPP与套管之间是不旋转的,代之以NRDPP与钻杆之间的旋转。未使用NRDPP时,泥浆出口捞出大量铁屑,而且逐日增加。(三天,三天,150克,克,270克,克,750克克)据说最多一天可捞出3.7公斤。使用NRDPP之后,铁屑大量减少。(三天,三天,260克,克,85克,克,65克克)。而且,钻
24、柱的摩扭大大减小。在可比的情况下,使用前摩扭为22000英尺磅,使用后为1200017000英尺磅。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三三.大位移井的基本问题大位移井的基本问题1.管柱的摩阻摩扭问题管柱的摩阻摩扭问题4解决套管下入问题解决套管下入问题采用滚轮式套管扶正器滚轮式套管扶正器;使套管与井壁之间有滑动摩擦,变成滚动摩擦;采用漂浮法下套管漂浮法下套管漂浮接箍以下的套管内是空的,没有钻井液;漂浮接箍的位置需要仔细计算;要考虑套管的抗挤 强度问题;在下套管过程中不能循环泥浆;利用顶部驱动的重力重力;在整堂课的教学中,刘
25、教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-a14井对井对 套管下入问题的解决套管下入问题的解决4钻柱下不去,可用顶部驱动旋转起来下入。套管由于丝扣问题,不能承受大的扭矩。所所以以下下套套管管是是大大位位移移井井最最大大的的难难题题。这口井采取了两两个个主要技术:带带轴轴向向滚滚柱柱的的套套管管扶扶正正器器。将套管与井壁之间的轴向滑动摩擦,变成了轴向滚动摩擦。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确XJ24-3-a14井对井对 套管下入问题的解决套管下入问题的解决4第二
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