【正文】 ...29 致 謝 ..................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................31 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 1 前 言 小井眼鉆井技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域比較廣闊，隨著鉆井技術(shù)設(shè)備及工具的出現(xiàn)，當(dāng)前，小井眼技術(shù)不僅可用于淺井，直井，也可用于中深井和深井，定向井和水平 井，多分支井；不僅可用于探井也可用于開(kāi)發(fā)井；不僅用于打新井，也用于老井加深和開(kāi)窗側(cè)鉆。數(shù)年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)小井眼鉆井技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，也取得了很多成果，展現(xiàn)了良好的應(yīng)用與發(fā)展前景。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 2 第 1 章 小井眼的基本概念 對(duì)于小井眼的提法有各種各樣，不盡相同，國(guó)內(nèi)外到目前為止沒(méi)有統(tǒng)一的定義。 在這期間，小井眼鉆井興旺 ， 開(kāi)發(fā)了小井眼鉆井的配套工具，如小尺寸卡瓦、吊卡、扶正器、防噴器、井口等 。 電子學(xué)的進(jìn)步為小井眼技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在常規(guī)油田測(cè)井工具中標(biāo)準(zhǔn)尺寸最小的直徑為 ，這對(duì)小井眼來(lái)說(shuō)尺寸仍太大，無(wú)法使用。 經(jīng)濟(jì)因素 發(fā)展和 應(yīng)用 小井眼技術(shù)的主要目的是降低鉆井成本。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 5 環(huán)境保護(hù)的壓力小 小井眼鉆機(jī)占 地面積小 ， 小井眼比常規(guī)井眼井徑縮小一半，鉆井液用量及巖屑量減少 75%，施工機(jī)具用量大幅度下降，對(duì)環(huán)保有利。 (2) 鉆井液、套管、水泥及注水泥費(fèi)用，約占節(jié)約總費(fèi)用的 30%以上。 轉(zhuǎn)盤(pán)鉆進(jìn)系統(tǒng) 采用小直徑 鉆桿 和高速度的金剛石鉆頭，鉆速一般可達(dá) 6m/h。 小井眼水平鉆井系統(tǒng) 常用的小井眼鉆井系統(tǒng)采用小井眼高速螺桿鉆具（ 300800r/min），配以特別的側(cè)向齒熱穩(wěn)定金剛石 TSD 鉆頭或 PDC 鉆頭，在螺桿鉆具上配有兩個(gè)彎短節(jié)和一個(gè)造斜滑塊。液壓缸支撐柱輕便又可改變高度。 (2) 專門(mén)設(shè)計(jì)的幾種典型小井眼鉆機(jī) 瑞典 Micro drill 公司是最先設(shè)計(jì)小井眼鉆機(jī)的公司，已設(shè)計(jì)了 800m、1500m、 1700m 三 種 規(guī)格 的小井眼鉆機(jī)，其中 MD1500 型鉆機(jī)井架高 11m，最大鉆深 1500m，液壓頂部驅(qū)動(dòng)裝置安裝在井架上，鉆 臺(tái)配有自動(dòng)液壓卡瓦，采用 3m 長(zhǎng)外平內(nèi)加厚鉆桿，接單根時(shí)用人工放在鉆柱頂部，用旋轉(zhuǎn)頭旋合螺紋，所用鉆具外徑為 25～ 127mm，鉆機(jī)井場(chǎng)面積為 42m 25m。 m)，又可提供連續(xù)取芯時(shí)的高轉(zhuǎn)數(shù) (1000r/min)、低扭矩(因此，國(guó)外在 70 年代已研制開(kāi)發(fā)了抗偏 轉(zhuǎn)的 PDC 鉆頭，熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭 (即 TSP 鉆頭 )和天然金剛石鉆頭，這幾種鉆頭都能適應(yīng)高轉(zhuǎn)速、全面鉆進(jìn)、連續(xù)取芯和與泥漿馬達(dá)配合使用，且壽命都比常規(guī)牙輪鉆頭高 4 倍以上。例如 CBC 公司的 CBC 系列鋼絲繩取芯系統(tǒng)。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)鉆 小井眼 井所用鉆機(jī)大概有以下幾種主要類型：吉林油田使用 F100 型鉆機(jī)及 ZJ15D 型鉆機(jī)鉆 1 500m 深的井；四川油田在川西地區(qū)用 XY5G 型礦業(yè)鉆機(jī)和 TSJ6/660 型水井鉆機(jī)分別鉆 1000m 以下和 1500m小井眼井；勝利油田鉆 1500m 以下淺層氣井也曾使用了大慶 130Ⅱ鉆機(jī)和ZJ45 型鉆機(jī)；大慶油 田近幾年來(lái)小眼井鉆得較多，占國(guó)內(nèi) 80% 以上，主要使用進(jìn)口的 1500m 車裝鉆機(jī)鉆小井眼井；而長(zhǎng)慶油田鉆小井眼井主要用XJ450、 350、 250 及 T50B 幾種車裝修井機(jī)。其中 1000m 和 1500m 鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)需求量將是較多的，因?yàn)閲?guó)內(nèi)石油儲(chǔ)量有 1/3 分布在埋深淺、低壓、低滲透的儲(chǔ)層中，這些儲(chǔ)量非常適宜于用小井眼開(kāi)采。 (2) 小井眼井下打撈工具 。流體在小井眼環(huán)空上返的 速度 是在常規(guī)井眼環(huán)空上返速度的數(shù)倍。s，屈服值 ，流量 ，用正常計(jì)算公式算得環(huán)空壓力損失 5308kPa，而實(shí)際測(cè)得的環(huán)空壓力損失是 3344kPa。國(guó)外發(fā)展了一些 小井眼井涌檢測(cè)方法。 小井眼環(huán)空壓耗很大（占泵壓的 90%），動(dòng)態(tài)壓井是一 種有效的小井眼壓井法。最大排量取決于地面管匯的額定壓力、地面泵的能力和裸眼井段的地層破裂壓力。常規(guī)壓井是 利用 節(jié)流產(chǎn)生的套壓來(lái)增大井底壓力的，任意深度處所受的壓力等于該深度以上泥漿柱的動(dòng)壓力與井口套壓之和。在環(huán)保要求嚴(yán)格的地區(qū)也可用小井眼鉆井，以減輕對(duì)環(huán)境的影響。因此中原人開(kāi)始進(jìn)行各種嘗試開(kāi)發(fā)新的技術(shù)。老井周圍預(yù)破碎裂紋發(fā)育，三個(gè)應(yīng)力值（空隙壓力、坍塌壓力、破裂壓力）完全改變，不能定量掌握，泥漿安全壓力范圍的掌握困難，所形成的新井眼縮徑量加大，井壁穩(wěn)定難度加大。其最終目的是將投資和施工風(fēng)險(xiǎn)降低 到最低限度。解決的方法主要有兩種： ① 擴(kuò)徑、預(yù)留縮徑空間 ② 控制縮徑 前者主要是著眼點(diǎn)是開(kāi)發(fā)和使用擴(kuò)眼工具，后者是根據(jù)側(cè)鉆井地質(zhì)條中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 24 件和 現(xiàn)有的測(cè)井資料、水力壓裂資料，建立井眼應(yīng)力場(chǎng)分析計(jì)算力學(xué)模型，并 作井眼應(yīng)力場(chǎng)分析規(guī)律的數(shù)值模擬計(jì)算，弄清側(cè)鉆井段地層三向應(yīng)力的大小?？商岣邫C(jī)械鉆速 10％ 20%，能大幅度延長(zhǎng)鉆柱的使用壽命，減少鉆 柱的斷脫事故和卡鉆事故，有效的解決目前水力加壓器的砂堵 現(xiàn)象和短壽命的缺陷，可適用與修井機(jī)開(kāi)展小井眼側(cè)鉆作業(yè)，消耗較小的泵壓，能提供 36t 的穩(wěn)定鉆壓值，從而實(shí)現(xiàn)高效側(cè)鉆的目的。 滴 102 井小井眼加深井基本情況 滴 102 位于準(zhǔn)噶爾盆地陸梁隆起滴南凸起滴西 1 號(hào)背斜 ， 井型直井 ，是 2021 年施工的 一口 滴西 10 井區(qū)評(píng)價(jià)井 ， 位于滴西 10 井北東 2km， 完鉆井深 3310m， 完鉆層位為石炭系 ， 巖性為凝灰?guī)r、安山巖 ， 套管下深 ， 阻流板位置 ， 水泥返深 1865m。 ③ 環(huán)空 間隙 小 ， 鉆具水眼小 ， 泥漿循環(huán)流動(dòng)阻 力大 ， 施工泵壓高 ， 水利參數(shù)選擇受到限制。 ③ 鉆進(jìn) 鉆具 組合 : 鉆頭 + 89mm 鉆鋌 24 根 +73mm 鉆桿 +76mm 方鉆桿 ， 泥漿密度 ， 粘度 5055s， 施工參數(shù)為 : 鉆壓 6080kN，中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 27 轉(zhuǎn)速 65r/min， 排量 10L/s， 泵壓 1517MPa。使用費(fèi)用高。 (5)認(rèn)識(shí)與 體會(huì) ① 滴 102 加深井的成功實(shí)施 ， 為新疆油田實(shí)施小井眼加深積累了經(jīng)驗(yàn)。 (4)小井眼鉆井能節(jié)省套管、水泥、泥漿等材料的消耗量，減少泥漿和鉆屑的處理量。在此我再次對(duì)以上幫助過(guò)我的老師和朋友表示誠(chéng) 摯的謝意。小井眼鉆井是低油價(jià)下降低勘探開(kāi)發(fā)費(fèi)用的一種有效途徑。 ④ 打撈電橋應(yīng) 使用 扭矩控制的轉(zhuǎn)盤(pán)或動(dòng)力鉆 ， 避免出現(xiàn)扭矩?zé)o法控中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 28 制 ， 使銑鞋卡瓦脹大 ， 一次撈不上 ， 浪費(fèi)了時(shí)間。司鉆在鉆臺(tái)上不能直接控制水泥車的啟動(dòng)、停止 ， 出現(xiàn)緊急情況 不能立即停車 。 ② 磨浮箍、浮鞋 鉆具 組合 :120mm 磨鞋 + 89mm 鉆鋌 14 根 +73mm 鉆桿 +76mm 方鉆桿 ， 施工參數(shù)為 : 鉆壓 3050kN， 轉(zhuǎn)速 60r/min， 排量 610L/s， 泵壓 1215MPa 。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）成 人 (網(wǎng)絡(luò) )教育畢業(yè)論文 26 ① 磨浮箍、浮鞋及鉆進(jìn)時(shí) ， 小鉆具強(qiáng)度低 ， 尤其是抗扭強(qiáng)度低 ， 容易發(fā)生鉆具事故。 隨著勘探理論和認(rèn)識(shí)的提高 ， 新疆油田公司根據(jù)新的勘探思路 ， 在以前完鉆井的基礎(chǔ)上 ， 利用原有井眼進(jìn)行加 深 ， 達(dá)到了勘探目的 ， 加快了勘探速度 ， 節(jié)約了勘探資金。我處針對(duì)各油田套管開(kāi)窗 側(cè)鉆井的實(shí)際情況，研制出了新型高效雙弧面懸掛坐封式套管開(kāi)窗工具，可實(shí)現(xiàn)一次起下鉆完成定向密封井實(shí)現(xiàn)開(kāi)窗，且開(kāi)窗鉆頭盡可能不損傷造斜器，分叉角可造到 度至 4 度，開(kāi)窗周期較目前降低 20％ 30％的目標(biāo)，可以根本解決目前開(kāi)窗工具坐封周期長(zhǎng)、效率低、定向精度低和分叉難度大等技術(shù)難題。 通過(guò)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(kāi)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。 （ 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(kāi)采周期相匹配 。但也出現(xiàn)了一些問(wèn)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。普光氣田的開(kāi)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)。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(jiàn)圖 33。 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。 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。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。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。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% 。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。目前應(yīng)著重開(kāi)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。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(kāi)發(fā)已具備了非常成熟的條件。保證了小井眼完井方案的可靠實(shí)施。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。 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(guò)程準(zhǔn)確、安全、可靠、省時(shí) (如接單根在 1 min 內(nèi)完成 )。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。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。 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。螺 桿鉆具直徑為 mm，可鉆井眼直徑相應(yīng)為 mm。典型小井眼鉆井系統(tǒng)有 3 種 基本型 式 ， 轉(zhuǎn)盤(pán) 鉆進(jìn)、連續(xù) 取芯 鉆進(jìn)和井下馬達(dá)系統(tǒng) 。 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。 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。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。 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。 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