旋转钻井工艺及钻井新技术介绍

旋转钻井工艺及钻井新技术介绍 .本文分为两个部分：第一部分主要介绍了旋转钻井的两种技术即转盘旋转钻井 法和井底动力钻具旋转钻井法。转盘旋转钻井法是从顿钻钻井演变向来的，转盘 钻井是旋转钻井方法之一。它比顿钻优点多，所以，应用最广泛。井底动力钻具 旋转钻井法是旋转钻井的又一种方法，这种方法钻井就是在钻柱下边接上井下动 力钻具，其他的和转盘钻井一样。转动钻头不是靠转盘而是靠井下动力钻具。同 第二部分则介绍了当今世界的一些钻井新技术，这里只简单介绍了四种钻井新技 术：多目标定向井钻井工艺技术、水平井钻井工艺技术、分支井钻井技术、复合 钻井技术。 旋转钻井 钻井工艺 钻井新技术 一、 转盘旋转钻井法 1、转盘旋转钻井简介 转盘旋转钻井法是从顿钻钻井 演变向来的，转盘钻井是旋转钻 井方法之一。它比顿钻优点多， 所以，应用最广泛。转盘钻井是 通过一套地面设备，即钻机、井 架以及一套提升系统，通过提升 系统将井下钻具提起、下放、靠 转盘转动。钻具转动带动下边钻 头转动，钻头转动时就可破碎岩 石，破碎了的岩屑被泥浆泵泵入 井内的泥浆循环带到地面、钻头 磨损了，再将钻具起出来换上新 钻头，再下钻钻进，这样井不断 加深直到将井钻到预计井深。 井架、天车、游车、大钩及 绞车组成起升系统，以悬持、提升、下放钻柱。接在水龙头下的方钻杆卡在钻盘 中，下部承接钻柱（包括钻杆和钻铤）、钻头。钻柱是中空的，可通过循环洗井 液对井底进行清洗。工作时动力机驱动转盘通过方钻杆带动井中钻柱，从而带动 钻头旋转。通过控制绞车刹把，可调节由钻柱重量施加到钻头上的压力（即钻压）， 使钻头以适当的压力压在岩石面上，连续旋转破碎岩石。与此同时，动力机也驱 动泥浆泵工作，使洗井液经由泥浆池-地面管汇-水龙头-钻柱内孔-钻头-井底-钻柱 与井壁的环形空间-泥浆槽-泥浆池，形成循环流动，以连续地携带出被破碎的岩 屑，清洗井底。 钻杆代替了顿钻中的钢丝绳，它不仅能够完成起下钻具的任务，还能够传递 扭矩和施加钻压到钻头，同时又提供了洗井液的入井通道，从而保证了钻头在一 定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率，并且在破岩的同时，井底岩屑被清 除出来，因此提高了钻井速度和效益。目前这种方法在世界各国被广泛使用。 2、转盘旋转钻井法具有以下特点 ? 钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提供洗井液的入井渠 道等任务； ? 钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率； ? 在破岩的同时，井底岩屑被清除出来； ? 提高了钻井速度和效益。 3、旋转钻井法的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 。 二、井底动力钻具旋转钻井法 1、井底动力钻具旋转钻井法的简介 井底动力钻具旋转钻井法是旋 转钻井的又一种方法，这种方法 钻井就是在钻柱下边接上井下 动力钻具，其他的和转盘钻井一 样。转动钻头不是靠转盘而是靠 井下动力钻具。因此大部分钻具 不转动，节省了大量功率。井下 动力钻具包括涡轮钻具和螺杆 钻具，涡轮钻具工作原理就像水 车一样，靠井内泥浆冲向转子转 动。螺杆钻具工作原理也是靠泥 浆冲得转子转动。 转盘旋转钻井法虽然大大提高了破岩效率和钻进能力，但由于用长达数千米 的钻柱从地面将扭矩传递到钻头进行破岩，钻柱在井中旋转时不仅消耗掉过多的 功率，而且可能发生钻杆折断事故。因此进一步发展出现了井底动力钻具旋转钻 井法，简称井底动力钻井法。 井底动力钻井法是把转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上。 在钻进时，整个钻柱是不旋转的，此时钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、 形成洗井液通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩。井底动力钻具的动力是由电 源和地面泥浆泵提供的，通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井 液流体或交流电。目前用于钻井生产的井底动力钻具有三种，即涡轮钻具、螺杆 钻具和电动钻具。 2、井底动力钻具旋转钻井法的特点 ? 转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上； ? 钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、形成洗井液通路和承受井下动力钻 具外壳的反扭矩； ? 井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、通过钻柱内孔传递到井 下的具有一定动能和压力的洗井液流体或交流电。 3、井底动力钻具旋转钻井法的流程 二、钻井的基本工艺 1、钻前准备 修公路、平井场及打水泥基础、钻井设备的搬运和安排、井口准备（打导管和 钻鼠洞）、备足钻井所需要的各种工具、器材等。 2．钻进：进行钻井生产取得进尺的唯一过程。 ?第一次开钻(一开)：下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层套管 ?第二次开钻(二开)：下技术套管 ? 第三次开钻(三开)： 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 井深，下油层套管，进行固井、完井作业 3．固井与完井 固井即是在已钻成的井眼内下入套管，而后在套管与井眼间的环形空间内注入水 泥浆，将套管和地层固结成一体的工艺过程。 （1） 固井的目的 ? 安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压油气水层； ? 巩固疏松井段，隔离复杂地层； ? 封隔地下油气水层，防止上下串通 ? 封隔暂不开采的油气层； ? 钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层； ? 为油气生产建立长期稳定的通道。 （2） 下套管 将按强度要求设计好的套管及其附件组成的套管柱下入井眼内的工艺 无缝钢管，长度一般为10m左右，有足够的强度。 （一）、多目标定向井钻井工艺技术 多目标井即在断块油田上钻一口可以穿过非垂直剖面上的多套含油、气层 （多个目标区），起到一口井顶替多口直井的作用，具有很好的经济效益。多目 标定向井有以下特点： 1、由垂直井眼变成倾斜（水平）井眼带来的特性 ?钻具贴井壁，带来磨阻（起下）和扭矩的增大（旋转）； ?形成偏心环空，在下井壁形成岩屑床，给 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 带来威胁； ?被钻开的岩层（如易吸水膨胀的泥岩层）暴露面积增大，受垂直压力影响，容 易吸水膨胀，剥蚀掉块，造成井壁不稳定； ?形成椭圆井眼、产生键槽 ，使井径扩大，循环上返速度降低，不利于洗井； 形成“键槽”和“台阶”，造成复杂情况和事故； ?对悬重和钻压有很大影响，躺在下井壁的钻具使悬重变“轻”，上提钻具时磨 阻使得悬重增加，下放则悬重减小，钻压的确定也要考虑摩阻的影响。 2、由井身轨迹控制需要带来的特性 ?增加定向作业工作量以调整定向和方位角，使用弯曲马达定向、调方位时，钻 柱不旋转，由于使用弯接头或弯外壳动力钻具，使得下部钻具弯曲。 ?增加测量工作量，一般测量间隔不超过50m。 ?轨迹控制需要比直井更多的起下钻更换钻具组合 ，往往钻头用不到家，多发生起下钻作业、多消耗钻头。 ?使用满眼扶正器的下部结构带来的“满眼”问题 ，下钻易发生遇阻，起钻易带来抽吸（拔活塞）问题 。 定向井钻井基本上为两种方式：一是以转盘钻为主，二是与导向钻井系统比较 接近的以动力钻具为主。 （二）、分支井钻井技术 分支井即在一个主井筒中钻出2口或2口以上定向井或水平井的井。分支井钻井技术是20世纪20年代兴起的一项钻井工艺技术，是水平井钻井技术的最新 代表，于80年代中后期趋于成熟。分支井钻井技术适应性广，既可以在老井中 侧钻分支井，也可以采用预开窗系统在新井中侧钻分支井。 与目前比较成熟的侧钻定向井、水平井技术相比，分支井一方面可以发挥高效、 高产的优势，增加泻油面积，挖掘剩余油潜力，提高采收率改善油田开发效果； 另一方面可供一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一油 层，在更好动用储量的同时节约了油田开发资金 1、分支井侧钻方法 包括裸眼侧钻、磨铣套管或开窗侧钻后下入造斜器钻分支井段、以及短半径或超 短半径水平井钻井等方法。 侧钻方法目前有套管开窗侧钻和套管预留窗口直接侧钻两种，其中套管开窗 又分为段铣开窗与套管内下斜向器开窗两种工艺。 （1）下套管井侧钻 段铣套管侧钻：先用段铣主井眼的套管铣掉一段后打水泥塞，然后再用井下马达 侧钻出新井眼。下斜向器开窗侧钻：在主井眼中下入可回收式斜向器，用开窗工 具在套管上段铣一窗口之后，再用井下马达侧钻出新井眼。取出套管裸眼侧钻： 将主眼套管取出割断取出，然后根据主井眼的条件和底层特点，采用打水泥塞或 下斜向器的方法侧钻出新井眼。 （2）裸眼侧井钻 主井眼为裸眼，可采用打水泥塞，下斜向器及裸眼悬空侧钻方式钻进。 （3）预留窗口侧钻 指在主井眼下下套管施工时，在分支井眼位置下入留有窗口的特殊套管（其位置 应在分支井眼的侧钻点位置）。在施工分支井眼时，可直接将预留窗口的特殊材 料钻掉，侧钻出新井眼 2．中短半径分支井钻井技术 如果井下存在可能造成井下复杂的地层（如膨胀性粘土层），而且老井眼中 的相应井段已经下入套管封固，此时应用中短半径分支井技术进行老井侧钻作业 已经证明是成熟的且特别有效。 3、分支井钻井作业 分支井钻井作业包括：分支井段准备、开窗、造斜、钻各分支井段。 钻分支井眼的关键工具是可回收式斜向器。利用可回收式斜向器可以从一个 直井眼或水平井眼中定向钻出多个分支井眼。分为带封隔器的斜向器、接箍触发 式斜向器、空心可回收式斜向器和径向斜向器。 分支井段的钻进与常规定向井和水平井没有太大的区别，应采用尽可能在产 层中钻进较长的井段，多钻几个分支井段以及确保尽可能在产层中延伸等做法。 （三）、复合钻井技术 复合钻井技术由高效钻头、大功率直螺杆或单弯螺杆作为井下工具，再加以 常规钻具组合，钻具以适当转速（60~80RPM）旋转，配合井下动力钻具迭加钻井，实现直线钻井，是提高机械钻速的一种新的钻井方法。 井下动力钻具导向钻井系统入井后可一次性完成包括造斜、增斜、稳斜、降斜和 扭方位等各项作业，大大减少了起下钻更换钻具组合的次数，提高钻井速度。 1、复合钻井钻头的优选 实现复合钻井系统在井下保持长时间运转，需要优选能适应在不同地质条件 下使用，能完成大段井眼钻进的优质高效聚晶金刚石钻头和性能可靠性良好的三 牙轮钻头。 2、复合钻井钻头使用参数的优选 钻直井段和稳斜井段时，动力钻具和转盘同时转动。 井下动力钻具、高效PDC钻头和MWD测斜仪并称为20世纪三大新兴技术工具。涡轮钻具和螺杆钻具是当今井下动力钻具的主体。 钻井新技术新工艺介绍 （四）、水平井钻井工艺技术 通常将进入油气层井眼，井斜角不低于86?的井段称为水平井段。能沿油层走向形成这种水平位移的特殊定向井归纳为水平井。水平井可有效增加油气层的泄 露面积，提高油气采收率。 1、水平井基本术语 入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。 终止点：是指地质设计规定的目标结束点。 靶前位移：是指入靶点的水平位移。 水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。 梯形靶：即纵向为a米，横向b米的夹角内。 圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为R米的圆柱。 矩形靶：即纵向为a米，横向为b米的长方体。 调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段 2、水平井的基本类型 水平井的分类通常按造斜率（或曲率半径）分为三种类型： 长半径水平井：造斜率K〈6?/30m，曲率半径R〉300m。 中半径水平井：造斜率K=6?-20?/30m，曲率半径R=100—300m。 短半径水平井：造斜率K=5?-10?/30m，曲率半径R=6—12m。 造斜率在6-18m的过程中由垂直变为水平。 3．水平井常用剖面类型 水平井常用的剖面主要有下列四种： 双增稳剖面，即直井段—增斜段—稳斜段—增斜段—水平段。 双增剖面，即直井段—增斜段—增斜段—水平段。 三段制剖面，即直井段—增斜段—水平段。 三增剖面，即直井段—增斜段—增斜段—增斜段—水平段。 《钻井工艺原理》 《钻井工程理论与技术》作者：陈庭根 管志川 出版社：中国石油大学出版社 书号：5636-1192-4