【正文】 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 導(dǎo)師單位： 中國(guó)石油大學(xué) (華東 )石油工程學(xué)院 中國(guó)石油大學(xué) （ 華東 ） 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 論文完成時(shí)間： 年 月 日 中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 發(fā)給學(xué)員 1．設(shè)計(jì) (論文 )題目： 2．學(xué)生完成設(shè)計(jì) (論文 )期限： 年 月 日 3．設(shè)計(jì) (論文 )課題要求： 4．實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容： 5．文獻(xiàn)查閱要求： 6．發(fā)出日期： 年 月 日 7．學(xué)員完成日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽 名： 注： 任務(wù)書應(yīng)附于完成的設(shè)計(jì)（論文）中，并與設(shè)計(jì)（論文）一并提交答辯委員會(huì)； 除任務(wù)書外，學(xué)生應(yīng)從指導(dǎo)教師處領(lǐng)取整個(gè)設(shè)計(jì)（論文）期間的工作進(jìn)度日程安排表（包括各階段的工作量及完成日期）； 任務(wù)書須由指導(dǎo)教師填寫。本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外小井眼鉆井技術(shù)的基本理論及在國(guó)內(nèi)的一些實(shí) 際應(yīng)用的敘述使大家對(duì)小井眼鉆井有個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)。這些成果非常值得我們?nèi)ソ梃b。 (2) 法國(guó) Elf 公司 ： 完鉆井眼小于常規(guī)完鉆井眼（ 81/2″） 的井統(tǒng)稱為小井眼。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 50 年代后期至 60 年代初，世界上有 131 家石油公司共鉆了 3216 口平均井深 為 1376m。 70 年代初，開始借用采礦業(yè)的小井眼連續(xù)取心鉆機(jī)鉆井，并專門研制專用的小井眼鉆機(jī)，例如瑞典 的 Cordell 公司研制的 MD 系列鉆 機(jī) 。 當(dāng)時(shí)英國(guó)的 BP 公司 1986 年在 Plunger 油田，用 MD－ 3 型小井眼鉆機(jī)中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 3 鉆 6 口 1000M 的井，并取得了很好的效果。從而可大大降低成本。 小井眼鉆井系統(tǒng)由 1 個(gè)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的刮刀鉆 頭、 1 個(gè)水力驅(qū)動(dòng)的容積式馬達(dá)以及連續(xù)管鉆柱等組成。目前還沒有適于小井眼尺寸的井徑測(cè)量工具，但將其微型化也不是很難。美國(guó)仍是目前世界上鉆小井眼井最多的國(guó)家．而且在老井加深、側(cè)中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 4 鉆領(lǐng)域應(yīng)用小井眼技術(shù)最多，特別是側(cè)鉆短半徑水平井。在個(gè)別邊遠(yuǎn)地區(qū)甚至使鉆井費(fèi)用降低 75%。 技術(shù)進(jìn)步 進(jìn)入 80 年代 ，小井眼鉆井裝備（小井眼鉆機(jī)、連續(xù)軟管鉆機(jī)） 、 工具（小尺寸防噴器、井口、鉆頭、井下動(dòng)力鉆具等）和整套小井眼鉆井技術(shù)（小井眼水力學(xué)、井控技術(shù)、固井完井等）均取得重大發(fā)展，使安全經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行小井眼鉆井成為可能。小井眼鉆井使這些問題得到 了較好的解決。 小井眼井與常規(guī)井比較 圖 11小井眼與常規(guī)井比較 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 6 圖 12 不同尺寸井眼的費(fèi)用和時(shí)間對(duì)比 從圖 12 分項(xiàng) 費(fèi)用分析 中可以看出，小井眼鉆井費(fèi)用降低主要在以下三個(gè)方面： (1) 鉆前 費(fèi)用 ，即井場(chǎng)及鉆機(jī)搬遷費(fèi)用，約占節(jié)約總費(fèi)用的 30%左右。 (3) 評(píng)價(jià)費(fèi)用，包括錄井、測(cè)井、中途測(cè)試、巖心分析等費(fèi)用，約占節(jié)約總費(fèi)用的 1112%。典型小井眼鉆井系統(tǒng)有 3 種 基本型 式 ， 轉(zhuǎn)盤 鉆進(jìn)、連續(xù) 取芯 鉆進(jìn)和井下馬達(dá)系統(tǒng) 。 連續(xù)取芯 鉆進(jìn)系統(tǒng) Amoco 公司最早研制并使用了這種鉆井系統(tǒng)，采用礦業(yè)取芯 小鉆機(jī)，液壓頂驅(qū)，外平接頭薄壁鉆桿， 電纜可回收巖芯 筒和取芯 鉆頭。螺 桿鉆具直徑為 mm，可鉆井眼直徑相應(yīng)為 mm。 國(guó)外小井眼鉆井設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀 (1) 由常規(guī) 石油 鉆機(jī)改造的小井眼鉆機(jī) 美國(guó) Pacer 鉆井公司、 Coffer 公司在常規(guī)石油鉆機(jī)上裝配了 1 套鋼絲繩連續(xù)取芯裝置，將其改造成能鉆 6000m 的小井眼鉆機(jī)。 意大利改裝成的 G150 鉆機(jī)，全部采用液壓驅(qū)動(dòng)，整部鉆機(jī)安裝在 1 臺(tái)半聯(lián)掛式牽引車上，移動(dòng)非常方便。鉆機(jī)最大起吊行程可達(dá) 16m，鉆機(jī)平臺(tái)高度為 ，頂驅(qū)由 4 個(gè)液壓馬達(dá)組成，并可提供可達(dá) 36kN但改造的小井眼鉆機(jī)，系統(tǒng)工作不可靠，尤其是升降 系統(tǒng)，在下套管時(shí)常會(huì)出現(xiàn)故障；改造型鉆機(jī)平臺(tái)不標(biāo)準(zhǔn)，配套設(shè)備及工具 (如卡瓦、大鉗、升降系統(tǒng)等 )在鉆機(jī)平臺(tái)上布置不易協(xié)調(diào)，勢(shì)必會(huì)影響鉆井作業(yè)時(shí)間；對(duì)鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化改造，需投資費(fèi)用較高。采用液壓頂驅(qū)，可鉆 3000m(完井井徑 77mm)，據(jù)稱是目前世界上最好的取芯鉆機(jī)。搬運(yùn)這種鉆機(jī)只需 100 架次，而搬運(yùn)常規(guī)鉆機(jī)需 500 多架次。該鉆機(jī)配有 Amoco 公司的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)和井控專家系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)收集、處理、儲(chǔ)存、顯示各鉆井參數(shù)，專家系統(tǒng)能自動(dòng)判斷井涌并通知司鉆，若司鉆沒有做出反應(yīng)，系統(tǒng) 10s內(nèi)自動(dòng)采取措施。 另外，小井眼鉆機(jī)的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化水平非常高；井 隊(duì)作業(yè)人員非常少，一般只需 23 人操作，有的只需 1 人操作，且作業(yè)過程準(zhǔn)確、安全、可靠、省時(shí) (如接單根在 1 min 內(nèi)完成 )。 最近美國(guó)見克休斯公司已研制成功一種適合于小眼井高速旋轉(zhuǎn)的三牙輪鉆頭，其滑動(dòng)軸承采用專門設(shè)計(jì)的 ATJ33 O 型 環(huán)密封，有非常高的可靠性。因此，國(guó)外研制成功了高強(qiáng)度鉆 桿和優(yōu)質(zhì)接頭以及適應(yīng)小井眼鉆柱組合的 直徑 為 ， ， 等幾種規(guī)格的或成系列的鉆頭加壓器、振擊器、鉆桿工具接頭、可變徑扶正器等井下鉆井工具。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 12 ⑤ 測(cè)井設(shè)備正是由于小井眼測(cè)井設(shè)備的發(fā)展，才使得小井眼鉆井在國(guó)內(nèi)外再次興起。保證了小井眼完井方案的可靠實(shí)施。 對(duì)我國(guó)研制小井眼鉆井設(shè)備的 幾點(diǎn)建議 隨著我國(guó)小井眼鉆井工作的開展，國(guó)內(nèi)已研制成功了液壓頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)、金剛石小井眼鉆頭、小井眼測(cè)斜儀器、小井眼井下鉆具、液控盤式剎車，而液壓絞車、液壓泥漿泵也正在研制中，這些都為小井眼鉆機(jī)的研制奠定了基礎(chǔ)，加之科學(xué)技術(shù)，制造水平的進(jìn)步與引進(jìn)，我國(guó)已具備了制造或改造小井眼鉆機(jī)的技術(shù)實(shí)力與制造能力。而小型全自動(dòng) (或半自動(dòng) )液壓頂驅(qū)鉆機(jī)在現(xiàn)階段開發(fā)已具備了非常成熟的條件。另外，小井眼鉆井循環(huán)泥漿量較小，當(dāng)量循環(huán)密度大，選擇 或設(shè)計(jì)合理的泥漿固控設(shè)備也是鉆機(jī)開發(fā)應(yīng)考慮的重要內(nèi)容。目前應(yīng)著重開發(fā)中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 14 以下產(chǎn)品。 (4) 小尺寸測(cè)斜儀器及 MWD。同樣的流體侵入量，小井眼比常規(guī)井眼：流體 在環(huán)空占的體積大，上返速度快，對(duì)溢流很敏感。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 16 小井眼井控要 解決 的問題： (1) 井眼系統(tǒng)的壓力分布規(guī)律及計(jì)算公式； (2) 最佳 的溢流監(jiān)測(cè)方法； (3) 最有效的壓井方法。而在小井眼井中，泵壓的90%損失在環(huán)空，其它損失占泵壓的 10% 。 SHADS 公式 (31) 式中 ： din —— 鉆柱直徑， mm； do —— 井徑， mm； f —— 摩阻系數(shù)； k —— 鉆井液稠度系數(shù)； n —— 鉆井液流性指數(shù)； nninfnnn qddddn nk ????? ???????? ???? 220220342 )()(12 ??????? ????203029)()( ii dddd qfp ?中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 17 Re—— 雷諾數(shù)； Δ p —— 環(huán)空壓力損失， K Pa； q —— 排量， L/s； ρ —— 鉆井液密度， g/cm3。這種檢測(cè)方法的靈敏度主要取決于液面高度儀和操作人員的警惕性。 Ana drill 公司的井涌檢測(cè)方法 該公司 研究 了兩種井涌檢測(cè)法 (1) 泥漿 流量 的波測(cè)量方法。據(jù) BP 公司稱，系統(tǒng)模型考慮了鉆柱旋轉(zhuǎn)的影響，能夠檢測(cè)到 1 桶（ 159L）的溢流量。 例：在圖 8 所示的小井眼中，以 ， 當(dāng)量循環(huán)密度 (ECD)為 。 改變泵 排量 ，在各種排量下實(shí)測(cè)環(huán)空壓耗，并記錄下來(lái)，以備動(dòng)態(tài)壓井時(shí)使用。 在鉆進(jìn) 過程 中發(fā)生井涌，也可不停鉆，通過增大排量和鉆柱的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)控制井涌。 對(duì)裸眼井段而言，動(dòng)態(tài)壓井比常規(guī)壓井對(duì)井壁產(chǎn)生的壓力小。環(huán)空壓耗的大小取決于設(shè)備能力（額定排量、功率）、井徑、井深、泥漿性能、鉆柱直徑。決策程序如下： 計(jì)算 壓井排量下的環(huán)空壓降 → 計(jì)算常規(guī)壓井時(shí)的井底壓力 → 采用常規(guī)壓井→常規(guī)壓井會(huì)引起井漏嗎 ?(不會(huì) )→ 環(huán)空壓降大于 ?(不會(huì) )→ 降低壓井排量能使環(huán)空壓降減少到 或以下嗎 ?(能 )→ 采用小井眼壓井 ， 見圖 33。 三個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域 ：小井眼水平井、老井側(cè)鉆、老井加深 中原油田是中國(guó)石化集團(tuán)公司第二大油氣田，是我國(guó)東部地區(qū)重要的石油天然氣 生產(chǎn) 基地。普光氣田的開發(fā)， 將大大改善中原油田的資源狀況和經(jīng)營(yíng)狀況，為油田持續(xù)有效發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。在小井眼技術(shù)方面中原的開窗側(cè)鉆技術(shù)已經(jīng)取得了很好的效果。但也出現(xiàn)了一些問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ① 大多數(shù)側(cè)鉆井井眼軌跡 需要逆著地層自然造斜方向設(shè)計(jì)，即與原井眼軌跡反向，定向精度要求高，均屬于中、大位移側(cè)鉆定向井，部分井還具有雙靶心要求，因此其軌跡設(shè)計(jì)與控制的難度 大。 ④ 目前的套管開窗工具施工周期長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位和實(shí)現(xiàn)快速分叉 。 （ 2） 側(cè)鉆井 井眼壽命預(yù) 測(cè) 評(píng)價(jià)主要根據(jù)單井井眼應(yīng)力場(chǎng)分布，套管承受擠毀能力計(jì)算分析，確定井眼的壽命是否與剩余油開采周期相匹配 。 窗口 形成 技術(shù)的核心是：可靠的高效率的開窗工具。 通過研究和 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)小井眼高效側(cè)鉆，其主要關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)： (1) 側(cè)鉆井井壁穩(wěn)定的分析計(jì)算與控制技術(shù)：小井眼側(cè)鉆井大都是在老區(qū)塊上施工，地層注水開發(fā)，造成地層巖石易于流動(dòng)，縮徑 速度及蠕變加劇，所以側(cè)鉆出來(lái)的新井眼井壁不易穩(wěn)定，也是目前側(cè)鉆井事故率極高和周期增長(zhǎng)的直接原因。 (