旋转地质导向钻井工艺技术发展及应用

钻井工程是一项随着基础科学的发展和使用工艺的升级而不断延伸的工程技术学科。在钻井工程领域,为保证安全性与经济性,已经形成了钻井工艺、工具和地面设备的升级与改造,完善了以水平井、大位移井和多分支井等复杂工艺发展下的新型高效钻井工艺。为分析研究旋转地质导向钻井工艺技术应用效果,探讨了井下闭环旋转导向钻井工具机理,并根据该工艺技术的实际应用,表明了宏观上来看旋转导向钻井系统涵盖了动力机械、钻井液循环和工具部署的全方位系统性闭环自控理论。以指向式旋转导向钻井工具为核心的相关工艺运用,能全面优化钻井过程中的井下摩阻、提高钻探能力和控制精度,值得行业大规模运用与研究领域深入革新。     

国内外旋转导向钻井系统导向原理

旋转导向钻井技术是目前世界上最具代表性和先进性的钻井技术,该技术的核心是旋转自动导向系统。总结了国内外旋转导向钻井系统的发展概况,对各系统的导向机构工作原理进行了对比分析,并就旋转导向钻井系统未来的发展和完善提出了看法。     

Power Drive Xceed指向式旋转导向钻井系统在张海29-36L井的应用

埕海2-2人工岛是大港油田为实现海油陆采而建设的人工岛,因受地面条件和地质靶点制约,主要采用大斜度井、大位移井、水平井等复杂井型进行开发。张海29-36L井是部署在埕海2-2人工岛的一口三开大位移定向井,本井最大水平位移1764.51m,最大井斜76.16°,为有效克服三开滑动钻井产生的频繁托压、粘卡现象。应用了斯伦贝谢公司的power drive xceed指向式旋转导向钻井系统,其工作原理是在钻具旋转状态下实现定向作业,应用旋转钻进方式代替滑动钻进方式,显著地减小了钻柱与井壁之间摩阻/扭矩。张海29-36L井应用结果表明,应用旋转导向钻井系统井段比未使用该工具的井段机械钻速提高了71%,取得了非常显著的提速效果;旋转导向钻井系统在张海29-36L井成功应用实例为探索大位移井钻井提速提供了有益的参考。     

Drilog与Welleader系统的应用研究

自主研发的Drilog随钻测井系统由随钻测量仪、工程参数测量仪及随钻电阻率伽马一体化测井仪组成;自主研发的Welleader旋转导向钻井系统由涡轮发电机短节、有线柔性短节、以及导向短节组成。2个系统配合用于勘探开发中,对提高钻遇率有重要作用。介绍了2套系统组合在某油田X井8.5英寸井段的使用过程,通过实时数据研究,分析了轨迹控制、动态轨迹测量、导向工具时效、随钻测井质量等应用效果。统计结果显示系统的钻进效率高,测量数据准确,证明了2套系统在定向井作业中的测井质量优良,实时地质导向效果良好。本次高难度作业为2套系统推广积累了应用经验。     

地质导向钻井技术及其应用

地质导向钻井技术在在塔里木油田超薄油藏开发中，得到了成功应用，利用带地质导向的FEWD无线测量系统，以阶梯式水平井方式同时开采两个超薄油层，取得了巨大的社会经济效益。根据多口超薄油藏井的现场施工情况，介绍了地质导向钻井技术在水平井施工中的应用情况及分析。     

AutoTrack旋转导向工具现场应用分析

旋转导向钻井技术在国内外已经得到了广泛的运用,为了适应旋转导向钻井技术现场应用的需要,在简要介绍了旋转导向系统的分类及特点的基础上,详细分析了贝克休斯AutoTrack系列旋转导向工具在威页1HF井和永页1HF井的现场应用情况,并总结出了旋转导向工具现场应用的优缺点,最后提出了旋转导向工具现场应用的一些建议。     

计算机控制下传信息通道模拟实验仿真系统探讨

通过对旋转导向钻井系统中下传信息通道使用计算机控制的原理进行研究,提出了一种旋转导向钻井系统中下传信息通道的仿真系统的设计方案。在该方案中,对仿真系统设计的原则进行了详细阐述,对可利用资源的选材进行分类研究,并实现了旋转导向钻井系统中下传信息通道的仿真系统。该方案对井眼轨迹自动控制系统中下行信道传输的设计及实现具有参考价值。     

定向钻井技术进展研究

定向钻井技术是油气资源勘探开发的关键技术,同时也是开发地热资源和开展地质研究的重要途径。回顾和介绍了定向钻井技术的发展进程,调研了定向钻进工具(旋转导向钻井系统和垂直钻井系统)的发展情况,讨论了定向钻井技术面临的挑战。最后,对定向钻井技术进行了总结和展望。     

塔河油田污水回灌技术研究

在对塔河油田各个地质层位进行了较为充分的论证的基础上，确定了以塔河油田1区三叠系以上砂岩作为实施雩水回灌的主要层位。确定了回灌层位和具体井位，并通过在S40井的现场试验，求取了三叠系中油组的一系列试注参数，为下一步试验取得了极为可贵的经验。     

螺扶尺寸对旋转导向工具BHA导向能力的影响

旋转导向工具代表了当今定向钻井的最先进水平,是世界钻井技术的一次质的飞跃。为了解决旋转导向钻井轨道控制问题,进行了旋转导向工具BHA导向能力分析。运用纵横弯曲法建立了典型的旋转导向工具BHA三维力学分析模型,研究不同螺扶尺寸下的旋转导向工具BHA的力学特性,可以预测旋转导向工具的导向能力。计算结果表明,合理的设计螺扶尺寸可以提高旋转导向工具的导向能力,可以满足水平井造斜段高造斜率的施工要求。     

国内陆上首次旋转固井在YK10井的应用

我国陆上首次尾管旋转固井在YK10井顺利实施,取得圆满成功。该井7″尾管使用旋转固井方式,测井显示固井质量为优秀。为塔河油田乃至中国陆上高压油气田目的层提高固井质量探索出一条成功之路。     

煤层气多分支井地质导向技术应用分析

为提高煤层钻遇率,基于现场地质导向要求及技术难点,总结出较为系统的煤层多分支井地质导向原理及方法。分析了着陆段和水平段的导向技术,建立了地质导向工作流程和实时跟踪调整的导向方法,提出了煤层气多分支井中的地质导向技术。通过在郑庄区块郑0A-1H井的应用实例,验证了煤层气多分支井地质导向方法的适用性和应用效果,2次成功调整井眼轨迹,使已钻出底板的井眼重新钻入煤层,顺利完钻,钻井总进尺达到5 257 m,煤层段总进尺3 673 m,煤层钻遇率达85.14%。对该区多分支井的地质导向技术具有一定指导意义。     

煤矿井下碎软煤层旋转导向钻进技术

煤矿井下碎软煤层钻孔轨迹的定向可控对提高钻孔成孔率、减少抽采盲区、提高瓦斯抽采效果具有重要意义。旋转导向钻进工艺对于提高排渣效果、降低事故风险、提高钻进效率具有关键作用,因此实现碎软煤层钻孔旋转导向钻进是未来技术发展方向。分析并总结了目前石油钻井领域旋转导向钻进技术的特点和适用范围,结合碎软煤层钻孔特点,提出了基于内管控制的内控式旋转导向钻进技术思路。     

旋转导向工具负脉冲信号发生器设计与分析

为DQXZ旋转导向系统研发,配套研制了旋转导向工具负脉冲信号发生器。该系统利用计算机程序控制阀门开关产生泥浆负脉冲,以此向井下旋转导向工具发送指令。用流体数值模拟软件进行模拟旁通阀流场;设计编译控制程序自动生成指令组,并通过串口发送给PLC自动化设备实现远程自动控制。并进行了实验室试验和现场施工验证,证明该系统:设计合理,结构简单可靠,软件简洁明了,操作简单,可以满足大庆钻探旋转导向工具现场应用,下传成功率达90%以上。     

指向式旋转导向系统旋转轴弯曲旋转试验研究

对指向式旋转导向钻井系统旋转轴结构简化和力学模型建立的基础上,设计了旋转轴的模拟试验系统,该系统可测量旋转轴的挠度和静动态应变,测量结果表明,只要选择适宜的材料和支承,旋转轴可以在弯曲状态下旋转并达到导向的目的.     

滑动导向钻具组合连续导向钻井技术成功应用

滑动导向连续导向钻井技术主要包括定向造斜、复合钻井、轨迹调整等方面。在新疆塔河油田TH1-14-1水平井的施工中较好地运用了这一技术，安全、优质、快速地完成了整个斜井段的施工。     

导向涡轮轨迹控制技术及影响因素

水平井钻井已成为新疆玛湖区域提高采收率的常态,旋转导向钻井系统造斜段专打、水平段使用大功率螺杆配合高效PDC钻头钻进相关技术应用业已成熟。然而,伴随着深层二叠系风城组勘探进展和取得的重要突破,首次应用旋转导向钻井系统钻水平井遇到了新难题,主要表现在钻头选型难度大,导致钻井施工效率低。针对高抗压强度、研磨性较强的致密白云质储层水平井钻井难题,提出并组织实施高速导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井,结合MY1H水平井现场钻井实际,分析了导向涡轮钻具关键结构参数、钻进参数对轨迹控制的影响规律。计算结果表明,导向涡轮扶正器间距、近钻头以及钻具扶正器的直径、涡轮弯角度数、钻头各向异性指数、钻压等参数对复合钻进稳斜效果影响较大。根据计算结果和轨迹控制现场表现,适时调整了涡轮钻具结构参数以及钻具扶正器尺寸。MY1H导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井取得了较好效果,机械钻速以及趟钻进尺大幅度提高,施工效率明显提升,对该区域及相似地质条件水平井钻井具有重要的借鉴意义。     

《定向斜井与水平井钻井的地质导向技术》

本书分析了按最优剖面对定向斜井和水平井轨迹进行初级控制和高级控制的技术，给出了在钻井过程中借助于井底遥测系统进行电磁波测井和电阻测井的物理依据。阐述了地质导向技术的理论及用涡轮回转钻进法施工高质量定向斜井和水平井的地质导向工艺，讨论了深化水平井钻进的环境保护技术与工艺。书中还介绍了用地质导向技术建设水平井的实例及其开采运营的经验。     

91/2″井眼加大一级塔式钻具组合在塔河油田的应用

介绍了塔河油田工程地质特点及风险提示,简述了塔河油田长裸眼井快速钻井技术及钻井程序,据此提出了加大一级塔式钻具组合的新设想,并主要从BHA、安全技术措施、实钻效果等方面介绍了加大一级塔式钻具组合的成功实践.     

贝克休斯AutoTrak旋转导向指令成功率与涡轮转数配比研究

伴随各行业对石油需要的日益增加,油气开发的重心逐渐从常规直井转向水平井开发,随钻测量技术作为水平井开发的核心技术,也从最初的随钻钻井参数测量(MWD)发展到与地质参数测量(LWD)相结合,并最终发展成闭环钻井系统。同时随着开采深度和水平段长度的不断增加,井下温度不断提高,以及井下测量参数的逐渐增多,井下电力系统需要提供更高的功率和续航时间。为了解决供电系统的稳定性和续航能力,国外油服公司多采用井下涡轮发电机为工具供电。而新一代的旋转导向系统中,涡轮更是作为下行通讯的重要一环,识别地面下发的指令。以贝克休斯公司AutoTrak旋转导向工具作为研究对象,针对工作中下发指令不成功的现象,研究分析了实钻过程中指令成功率与井下涡轮转数配比之间的关系。