畢業(yè)論文--大位移鉆井技術(shù)與分析-文庫吧資料
2025-06-06 18:05本頁面
【正文】 應(yīng)有足夠的抗扭強(qiáng)度，以允許注水泥時套管柱旋轉(zhuǎn)。⑶井身結(jié)構(gòu)不能防礙優(yōu)質(zhì)固井。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計[10]井身結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮以下幾個問題⑴井身結(jié)構(gòu)必須滿足完井設(shè)計要求。套管磨損使套管的強(qiáng)度降低，套管摩阻會使套管難以下入到設(shè)計井深、造成卡套管或井壁坍塌等問題。（4）固相控制在大位移井中，鉆屑將在環(huán)空鉆井液中長期滯留，使鉆屑變的更細(xì)，更難以攜帶，如要鉆井液保持良好狀態(tài)，就必須有良好的固相控制設(shè)備。在砂巖油層井段可能會發(fā)生漏失，鉆井液流變性應(yīng)保持較低值，以降低當(dāng)量循環(huán)密度。（2）鉆井液的流變性良好的鉆井液流變性對任何類型的井都非常重要，對大位移井更是如此。然而，大排量需要高的泵壓，在大位移井中，泵壓可能會受到限制。提高井眼清洗效率的措施[5]（1）高泵排量和環(huán)空返速都有利于井眼凈化通常要用井眼凈化模型來計算井眼凈化的最小排量和最優(yōu)鉆井液流變性。井眼由垂直變?yōu)樗健＃?）大位移井眼的不穩(wěn)定性。)（3）巖石的破壞在井筒內(nèi)的表現(xiàn)形式1）巖石的壓縮破壞在井筒內(nèi)表現(xiàn)為井壁坍塌。ShSvSHSZSRSθ圖32地應(yīng)力變化圖（2）巖石的破壞1）壓縮破壞當(dāng)作用于巖石上的壓力大于巖石的抗壓強(qiáng)度時產(chǎn)生壓縮破壞。（4）時間關(guān)系井壁在低密度泥漿中長期侵泡，特別是水基鉆井液的情況下，非穩(wěn)定性尤為明顯，常常會造成許多井下事故（5）化學(xué)反應(yīng)鉆井液和地層間的化學(xué)作用也影響井壁穩(wěn)定性，水基鉆井液和油層上部的泥頁巖經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)，泥頁巖膨脹造成縮徑或井壁坍塌[7]。（2）當(dāng)量循環(huán)密度高（ECD）大位移井井眼長，鉆井液循環(huán)時環(huán)空壓降大，而鉆井液密度工作范圍窄，高的當(dāng)量循環(huán)密度容易達(dá)到井壁的破裂壓力，而使井壁破裂。與此同時，井壁出現(xiàn)裂縫的可能性也增加了。石油大學(xué)的韓志勇教授在準(zhǔn)懸鏈線剖面的基礎(chǔ)上提出了側(cè)位懸鏈線剖面的設(shè)計方法，這種剖面比準(zhǔn)懸鏈線剖面的扭矩和摩阻小。準(zhǔn)懸鏈線剖面有許多優(yōu)點，它不但對管柱的扭矩和摩阻低（鉆柱與井壁之間的接觸力近似為零），而且使套管的下入重量增加。這種剖面的特點是造斜點較深，井斜角大，能降低扭矩和摩阻，而且隨目標(biāo)深度的增加，旋轉(zhuǎn)扭矩的增幅較小。這種剖面的造斜率低，井斜角及測深增幅緩慢，但可降低鉆柱的扭矩、摩阻和套管的磨損。軌道設(shè)計的原則：大位移井軌道設(shè)計，要求對所有參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，盡量降低井眼對管柱的扭矩和摩阻，提高管柱和測量工具的下入能力，并能盡量增大大位移井的延伸距離[8]。鉆桿所受的壓力與上式計算的臨界彎曲載荷相比，可以確定鉆桿是否發(fā)生彎曲，如果發(fā)生彎曲，則要降低鉆壓，或更換具有更大的臨界彎曲載荷的鉆桿。在大斜度井中，井斜角有利于鉆桿的穩(wěn)定性，所以鉆桿在直井中的臨界彎曲載荷適用于大斜度井。 若用常規(guī)鉆桿對鉆頭施加鉆壓，要考慮鉆桿的彎曲問題。在斜井段，可通過底部鉆具的足夠重量給鉆頭施加足夠的鉆壓來避免鉆柱的彎曲。鉆壓設(shè)計大位移井的鉆柱設(shè)計主要是鉆壓設(shè)計。對底部鉆具組合（BHA），尺寸越大，鉆柱的扭矩和摩阻也越大，這并不利于大位移井的鉆進(jìn)，所以在保證鉆壓需要的前提下應(yīng)使底部鉆具組合的尺寸盡量減小[8]。（7）提高地面設(shè)備的功率（8）使用頂部驅(qū)動系統(tǒng)起下鉆時可適當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆柱，改變摩阻方向(倒劃眼時要特別謹(jǐn)慎) [10].鉆柱設(shè)計包括底部鉆具組合設(shè)計和鉆桿設(shè)計。這種技術(shù)的原理是在套管內(nèi)全部或部分地充滿空氣，通過降低套管在井內(nèi)的重量來降低套管的摩阻。（5）使用滾輪式套管扶正器使常規(guī)的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。對底部鉆具組合（BHA），尺寸越大，鉆柱的扭矩和摩阻也越大，這并不利于大位移井的鉆進(jìn)，所以在保證鉆壓需要的前提下應(yīng)使底部鉆具組合的尺寸盡量減小。(3)優(yōu)化鉆柱設(shè)計鉆柱設(shè)計包括底部鉆具組合設(shè)計和鉆桿設(shè)計。(1)優(yōu)化井身剖面選擇管柱摩阻最小的井身剖面。CFrFFtVrVtV圖31鉆柱摩阻力由圖31可知： (33) (34) (35) (36)式中—鉆柱單元的靜摩擦力，N；—摩擦系數(shù)；—鉆柱單元對井壁的擠壓力，N。在斜井段中取一鉆柱單元，如圖31。m?！@頭扭矩（起下鉆時為零），N—鉆柱單元與井壁間的周向摩檫力，N該單元上端的扭矩為（32）式中—從鉆頭算起，第j個單元的上端的扭矩，Nm。⑴鉆柱扭矩的計算在斜井段中取一鉆柱單元，其受力狀態(tài)單元所處的井斜角和方位角分別為θ和φ，單元鉆柱底部的扭矩為M，拉力T。計算時，將鉆柱劃分為若干個小單元，從鉆柱底部的已知力開始逐步向上計算。管柱的摩阻和扭矩是指鉆進(jìn)時鉆柱的摩阻和扭矩，下套管時套管的摩阻和扭矩。而我國的技術(shù)與國外技術(shù)差距很大[4]。(10)選好下套管方法，保證順利下入和居中。(8)助選好井下工具，減少摩阻與套管磨損。(6)選好測控系統(tǒng)，保證測量傳輸導(dǎo)向能力，控制好軌跡。(4)選好鉆井方式，提高鉆速，減小摩阻和井下作業(yè)時間。(2)選好鉆井泵，保證排量，清潔井眼，降低摩阻。尤其是在鉆井技術(shù)裝備上:鉆機(jī)、高強(qiáng)度鉆具、專用井下工具、測量儀器,基本上依賴進(jìn)口,我國的大位移井技術(shù)還有很長的路要走[2]。勝利油田從80年代末對大位移鉆井進(jìn)行了積極探索,2000年3月完成的埕北21平1井,是當(dāng)時國內(nèi)陸上油田完成的水平位移最大的一口井。針對XJ241油田的開發(fā),已成功地鉆成了5口大位移井,其中A14井的水平位移達(dá)到了8063m,創(chuàng)造了當(dāng)時的世界記錄。 我國在大位移井鉆井技術(shù)方面，20世紀(jì)80年代中期開始鉆井探索,20世紀(jì)90年代末期有了一定進(jìn)展。(3)研制成鉆大位移井的多種井下工具系列。第2章 大位移井的發(fā)展?fàn)顩r(1)世界上每年鉆成的大位移井?dāng)?shù)量成倍增加,并且鉆井周期越來越短,鉆井成本明顯降低。利用大位移井可以在環(huán)保要求不太高的地區(qū)鉆井，以滿足環(huán)保要求。(4)使用大位移井可以代替復(fù)雜的海底井口開發(fā)油田，節(jié)省海底設(shè)備，節(jié)省大量投資。(3)，或幾個不相連的小斷塊油氣田，可鉆1口或2口大位移井開發(fā)，少鉆不少井，節(jié)省投資，便于管理?，F(xiàn)在凡距海岸IOkm左右的近海油田，均可使用大位移井進(jìn)行勘探、開發(fā)。(2)靠近海岸的油田，可鉆大位移井進(jìn)行勘探、開發(fā)。鉆大位移井的主要優(yōu)點為:(1)用大位移井開發(fā)海上油氣田，大量節(jié)省費用。美國Pedemales油田，用大位移井代替原來建鉆井平臺的方案，節(jié)約1億美元。大位移井應(yīng)用是出于經(jīng)濟(jì)的考慮，如美國在加州享廷海灘，是從陸上鉆大位移井開發(fā)海上油田。由于大位移井位移較大，導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中摩阻和扭矩較大，因此很有必要對大位移井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計?；谶@種巨大的經(jīng)濟(jì)利益，大位移井技術(shù)才得以迅速發(fā)展。2)鉆穿油層的井段長。,難點及用途大位移井用于優(yōu)化海上和淺海油田的開發(fā)，對于淺海油田，可以從海邊或修建堤壩鉆大位移井來開采油藏，這樣可以減少開發(fā)這些油藏所需的平臺數(shù)量及油井?dāng)?shù)量，增加儲層裸露面積，從而增加油井的產(chǎn)量和采收率，主要有以下特點[3]:1）水平位移大。大位移井具有很長的大斜度穩(wěn)
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