【正文】 第一章 定向井鉆井技術概述 定向井的定義 定向井是指按照預先設計的井斜方位和井眼的軸線形狀進行鉆井的井 , 定向井是相對直井而言的 , 而且是以設計的井眼軸線形狀為根據(jù)。 根據(jù)一口 定向井最大井斜角的范圍 , 可把定向井分為如下三類 : ? 常規(guī)定向井 : 最大井斜角在 60176。以內(nèi) (該角度無一定論 )。 ? 大斜度定向井 : 即大斜度井 , 最大井斜角在 60176。到 90176。之間 。 ? 水平井 : 最大井斜角保持在 90176。左右 (一般大于 85176。就叫水平井 ),且在目的層中維持一定長度的水平井段。 把井口集中到一個有限范圍內(nèi) (如海上鉆井平臺、人工島等 ) 而完成的一 組定向井叫叢式井。這主要是出于經(jīng)濟的考慮。 關于叢式井技術的詳細內(nèi)容將在第六章中討論。 定向井的應用 定向井在以下幾個方面得到廣泛應用 : ? 對地面條件受到限制 , 如人口稠密地區(qū)、河流、森林、道路等 , 需要進行不可靠近的鉆探 。 ? 在人工島上 , 海上或沙漠中鉆叢式井 , 可大大減少費用 。 ? 直井糾斜或側鉆 。 ? 定向救險井 。 ? 繞過鹽丘 。 第二章 定向井的設計 定向井設計的準備 定向井基本技術術語 鉆井工程師首先必須熟練定向井中的一些術語。 ? 造斜點 , KickOff Point 或 , 即井眼開始從垂直井段傾斜 的起點。 ? 井 斜角 , Inclination 或 INC, 即井眼某一點的軸線的切線與鉛直線 之間的夾角。 ? 方位角是表示井眼偏斜的方向 , 它是指井眼軸線在水平面的投影的 方向與正北方向之間的夾角。 ? 井斜變化率 , 指單位長度 (100 英尺或 30 米 )內(nèi)井斜角的變化值 , 而單 位長度內(nèi)方位角變化值則稱為方位變化率。 ? 垂深 (True Vertical Depth), TVD, 深度零點到測點水平面的距離 ? 閉合距和閉合方位 , 閉合距指水平面上測點到井口的距離 。 閉合方位即在水平投影圖上 , 測點與井口聯(lián)線與正北方向的夾角。 ? Lead Angle, 導角或方位提前角 , 預計造斜時的方向線與靶點方向線 (目標方向 )的夾角。 作業(yè)者應提供的設計資料 ? 井名、數(shù)量、地區(qū) 。 ? 井的垂深 。 ? 水平位移與方位 。 ? 靶區(qū)描述與限制 。 ? 井眼尺寸與套管程序 。 ? 泥漿程序 。 ? 鄰井位置及可能的測斜數(shù)據(jù) 。 ? 鄰井的鉆井資料 。 ? 鉆井承包商的名稱及鉆機號 。 ? 鉆桿描述 。 ⑴ 鉆鋌及加重鉆桿的資料 。 ⑵ 泵型號、馬力、缸套尺寸、沖程及額定泵壓等 。 ⑶ 工具運輸和人員計劃 。 ⑷ 能提供的通訊 。 ⑸ 承包商及作業(yè)者代表的名字與電話 。 ⑹ 鉆井工具的最小井徑 。 ⑺ 定向鉆井人員的食宿 。 ⑻ 狗腿嚴重度限制 。 ⑼ 軌跡測量方式 。 ⑽ 任何其他有關情況。 服務公司應提供的設計資料 ? 一份 (或幾份 )定向井設計圖 。 ? 服務公司計劃提供的工具及設備清單 。 ? 非磁鉆鋌的要求 。 ? 磁偏角 。 ? 推薦的測量方式 。 ? 總體定向鉆井方案 。 ? 責 任定向井工程師的名字、地址及電話 。 ? 準備使用的測量計算方法 。 ? 人員、設備的運輸計劃。 井眼尺寸 ? 目前的常規(guī)定向工具能滿足 6~171/2井眼的定向鉆井 。 ? 大尺寸井眼比較容易控制井眼軌跡 , 而小井眼則相對較難 , 因為小 井眼需使用更小、更柔的鉆鋌、鉆桿 。 ? 小 尺寸井眼中 , 地層因素對軌跡的影響較大。 套管程序 ? 定向井中使用的套管有 133/ 103/ 95/ 75/ 7, 甚至更小的套管 。 ? 如果井眼軌跡很光滑 , 沒有很大的狗腿 , 那么即使在大井斜井段 , 也能順利進行下套管作業(yè) 。 ? 井眼傾斜井段 , 應在套管上加扶正器以支撐套管 , 避免在下套 管過 程中 , 發(fā)生壓差粘卡 。 ? 在大井斜井段 , 可使用較厚的套管以避免磨損 。 ? 大多數(shù)定向井可采用直井中的套管程序 。 ? 對于深井或大斜度井 , 應該考慮在鉆桿上加橡膠保護箍以避免損壞 套管或鉆桿。 泥漿程序 ? 定向鉆井泥漿程序十分重要 , 合理的泥漿應有足夠的攜砂能力和潤 滑性 , 以減少卡鉆的機會 。 ? 泥漿性能控制對減少定向井鉆柱拉伸與扭矩也很重要 。 ? 泥漿中應加潤滑劑 , 泥漿比重與粘度必須隨時控制 。 ? 如果以泥漿作為鉆井液 , 那么在正常壓力井段 , 應使用高般土 , 低 規(guī)固相含量的泥漿 , 這樣將有利于清潔井眼 。 ? 水泥基漿中加 6~8%的柴油 , 將保證良好的潤滑性能以減少鉆具磨阻 和壓差卡鉆 。 然而在水域鉆井 , 一定要避免污染水域 。 ? 如果有異常高壓井段 , 要求泥漿比重達到 或更高 , 那么應考 慮在鉆開該高壓地層前 , 下一層保護套管 , 以封固所有正常壓力井段 。 ? 能用清水鉆直井的地區(qū) , 同樣也能用清水鉆定向井。 造斜點選擇 ? 造斜點通常是越淺越好 。 ? 一般來說淺層造斜比 深層造斜容易一些 , 因為深層地層往往膠結良 好 。 ? 造斜點至少應在前一層套管鞋以下 50 米 , 以避免損壞套管鞋 。 ? 盡量在大段砂層中造斜 , 因為砂層的井徑穩(wěn)定 , 而頁巖段較易受到 沖蝕 。 ? 對一口定向井來說 , 初始造斜的井斜、方位非常重要 。 ? 造斜后的井斜角大小也要考慮 , 通常井斜在 25 176。以上井眼方位較穩(wěn) 定 , 而井斜較小時 (5176。 ~20176。 ), 井斜、方位都比較難控制。 靶的形狀與尺寸 ? 定向井設計的第一步就是確定靶區(qū) 。 ? 靶區(qū)形狀與尺寸通常由地質構造、產(chǎn)層位置決定 , 并考慮油區(qū)油井 分布情況 。 ? 然而 , 靶區(qū)應經(jīng)過廣泛討論后再確定 , 以避免靶區(qū)定得太小 , 不現(xiàn) 實 , 從而導致作業(yè)費用大大增加。 平臺最佳位置選擇 ? 選擇最優(yōu)井位 , 利用地層的自然漂移趨勢 , 是非常必要的 。 ? 地層走勢對井斜有很大的影響 。 ? 通過軟、硬交錯的地層 , 通常鉆頭傾向于垂直地層層面鉆進 。 ? 如果層狀地層傾角大于 45176。 , 通常鉆頭傾向于平行地層層面鉆進 。 ? 同樣 , 地層走勢對方位漂移有影響。 如果預計鉆進方向同于地層上 傾方向 , 方位將按鉆頭自然漂移趨勢漂移 , 而井斜將增加很快 。 ? 如果預計鉆進方向在地層上傾方向的左邊 , 鉆頭將向右漂移 。 如果 預計鉆進方向在地層上傾方向的右邊 , 鉆頭將向左漂移 。 ? 因此在地面條件允許的情況下 , 應盡量利用地層走勢 , 最大限度地 減小井眼的漂移。 造斜率選擇 ? 大多數(shù)定向井 造斜率為 2176。 ~3176。 /30m。 如果需要在淺層造斜段獲得較 大位移 , 造斜率可提高到 176。 ~5176。 /30m。 ? 造斜時 , 井斜應穩(wěn)步增加 , 直到最大井斜。 最大井斜角 ? 常規(guī)定向井 , 一般最大井斜在 20176。 ~60176。之間 。 ? 如果井斜大小 (低于 20176。 ), 則井眼的井斜 , 方位都較難控制 。 ? 井斜大于 60176。將使鉆 具摩阻大大增加 , 并且難于進行用常規(guī)測井工 具的測井。 渤海定向井 1993 年所鉆 SZ361B10 井 , 最大井斜 65176。 , 測井時工具所通 過井段的最大井斜為 62176。 , 而在 65176。井段 , 反復通井 , 測井儀器均不能通過 降斜率 ? 對于“ S”型井眼 , 通常降斜段降斜率選擇 1176。 ~2176。 /30m。 ? 如果降斜后仍然要鉆較長的井段 , 必須采用較小的降斜率 , 平緩降 斜 , 以避免鍵槽卡鉆。 導角 (方位提前角 ) ? 導角就是指實際造斜時的方位與設計方位的差值。 ? 通常對于轉盤鉆進時 , 鉆頭有右漂趨勢 , 但有些定向井方位左漂。 ? 為利用這一自然漂移趨勢 , 通常是造斜時的方位在設計方位的左邊 , 即比設計方位小某一角度 , 即導角。 ? Southern Louisiana Offshore 定向井作業(yè)中 , 最大導角達 15176。 ~30176。 并且定向控制很成功。 狗腿嚴重度 ? 狗腿嚴重度是描述井眼軌跡全角變化的尺度。通常以每 30 米井段的 全角變化表示。 ? 通常狗腿較大的井段應反復劃眼 , 以減小嚴重程度和形成鍵槽的可 能 , 同時