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定向井和水平井钻井技术

来源:    发布时间:2010-6-8 11:24:08    【关闭
 

[01/21] 定向井和水平井钻井技术

   [折叠]

 第一节 定向井井身参数和测斜计算

    一.定向井的剖面类型及其应用

    定向钻井就是使井眼按预定方向偏斜,钻达地下预定目标的一门科学技术。定向钻井的应用范围很广,可归纳如图9l所示。


   

    定向井的剖面类型共有十多种,但是,大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型,见图92,称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为:


    常规定向井井斜角<55°

    大斜度井井斜角5585°

    水平井井斜角>85°(有水平延伸段)

    二.定向井井身参数

    实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后,要进行测斜,被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项:井斜角、方位角和井深,这三项称为井身基本参数,也叫井身三要素。

    1.测量井深:指井口至测点间的井眼实际长度。

    2.井斜角:测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

    3.方位角:以正北方向线为始边,顺时针旋转至方位线所转过的角度,该方向线是指在水平面上,方位角可在0—360°之间变化。

    目前,广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的,称为磁方位角。磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角,称磁偏角,磁偏角有东、西之分,称为东或西磁偏角,真方位的计算式如下:

真方位=磁方位角十东磁偏角

 真方位=磁方位角一西磁偏角

    公式可概括为东加西减四个字。

方位角也有以象限表示的,以南(S)北(N)方向向东(E)西(W)方向的偏斜表示,如N10°ES20°W。在进行磁方位校正时,必须注意磁偏角在各个象限里是加上还是减去,如图 93所示。

 


   

    4.造斜点:从垂直井段开始倾斜的起点。

5.垂直井深:通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。

6.闭合距和闭合方位

l)闭合距:指水平投影面上测点到井口的距离,通常指靶点或井底的位移,而其他测点的闭合距离可称为水平位移。

2)闭合方位:指水平投影响图上,从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。

7.井斜变化率和方位变化率:井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况,方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况,均以度/100米来表示(也可使用度/30米或度/100英尺等)。

8.方位提前角(或导角):预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角。

三.狗腿严重度

狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数(以度/100英尺表示)。可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k

1.第一套公式


2.第二套公式

cosγcosa1cosa2sina1sina2 cosΔj………………………………………93

本式是由鲁宾斯基推导出来的,使用非常普遍。美国人按上式计算出不同的a1a2Δj值下的狗腿角γ值,并列成表格,形成了查表法。

3.第三套公式


γ——两测点间的狗腿角。

若将三套公式作比较,第一套公式具有普遍性,适合于多种形状的井眼,第二套只适用于平面曲线的井眼(即二维井型),第三套是近似公式,用于井斜和方位变化较小的情况。

四.测斜计算的主要方法

测斜计算的方法可分为两大类二十多种。一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成,另一类则视其为不同曲率半径的圆弧组成。计算方法多种多样,测段形状不可确定。主要的计算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法和麦库立法。从计算精度来讲,最高的是曲率半径法和最小曲率法,其次是平均角法。以下各图和计算公式中下角符号12分别代表上测和下测点。

    1.平均角法(角平均法)

此法认为两测点间的测段为一条直线,该直线的方向为上下两测点处井眼方向的矢量和方向。


测段计算公式:

    2.平衡正切法

    此法假定二测点间的井段为两段各等于测段长度一半的直线构成的折线,它们的方向分别与上、下两测点处的井眼方向一致。


   
如图96,计算式为:


3.曲率半径法(圆柱螺线法)

    此法假设两测点间的测段是条等变螺旋角的圆柱螺线,螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。

如图97,测段的计算公式有三种表达形式。


    1)第一种表达形式


   
913)~(916)式中:

这四个公式是最常用的计算公式:


3)第三种表达形式

4)曲率半径法的特殊情况处理


    第三种特殊情况,α1≠α2,且其中之一等于零。此时,按二测点方位角相等来处理,然后代入第二种特殊情况的计算式中。

    4.最小曲率法

    最小曲率法假设两测点间的井段是一段平面的圆弧,圆弧在两端点处与上下二测点处的井眼方向线相切。测段计算如图98


   
测段计算公式如下:

 

    fM=(2/γ×tgγ/2),fM是个大于1但很接近1的值。在狗腿角γ足够小的情况下,可近似认为fM1,这时上述四个计算公式就完全变成平衡正切法的公式了,它是对平衡正切法公式的校正。

    ΔS′是切线1MM2在水平面上的投影之和,即ΔS′1′M′ M′2′ΔS′并不是测段的水平投影长度ΔS。要作出井身垂直剖面图,需要求出ΔS,而最小曲率法却求不出ΔS,这是最小曲率法的缺点。为了作出垂直剖面图,可用下式近似地求出ΔS′

  ……………………………………………………939

第二节 定向井剖面设计

    在开钻前认真进行设计,可以大大节约定向钻井的成本。影响井眼轨迹的因素很多,其中一些因素很难进行估算(如在某些地层中的方位漂移情况等)。因此,在同一地区得到的钻井经验很重要,这些经验可以在其他井设计过程中起重要的参考作用。

    一.设计资料

    要进行一口定向井的轨道设计工作,作业者至少应提供靶点的垂深、水平位移和方位角,或提供井口与靶点的座标位置,通过座标换算,计算出方位角和水平位移。此外,定向井工程师还要收集下列资料:

    1.作业区域和地理位置。通过作业区域,通常可以找到该地区已完井的钻井作业资料(野猫井除外),并对地层情况、方位漂移有一定的了解,根据地理位置,可以计算或查得到地磁偏角。

2.地质设计书和井身结构。了解有关地层压力、地温梯度、地层倾角、走向、岩性、断层,可能遇到的复杂情况,以及油藏工程师的特殊要求等。

    3.作业者对造斜点、造斜率、增(降)斜率的要求,以及安全圆柱、最大井斜等井身质量的要求。

4.了解钻井承包商的情况,如泥浆泵性能,井下钻具组合各组件的基本情况等。

二.设计原则

    1.能实现钻定向井的目的

    定向井设计首先要保证实现钻井目的,这是定向井设计的基本原则。设计人员应根据不同的钻探目的对设计井的井身剖面类型、井身结构、钻井液类型、完井方法等进行合理设计,以利于安全、优质、快速钻井。

    如救险井的钻井目的是制服井喷和灭火,保护油、气资源。因此,救险井的设计应充分体现其目的:一是靶点的层位选择合理。二是靶区半径小(小于10米),中靶要求高;三是尽可能选择简单的剖面类型,以减小井眼轨迹控制和施工难度,加快钻井速度。四是井身结构、井控措施等应满足要求。

    2.尽可能利用方位的自然漂移规律在使用牙轮钻头钻进时,方位角的变化往往有向右增加的趋势,称为右手漂移规律。如图99所示,靶点为T,设计方位角为j′。若按j′定向钻进,则会钻达T′点,只有按照j角方向钻进,才会钻达目标点TΔj角称为提前角,提前角的大小,要根据地区的实钻资料,统计出方位漂移率来确定,我国海上开发井一般取27度。

    目前流行的PDC钻头(如RC426型等),对方位右漂具有较好的抑制效果。在地

层倾角小、岩性稳定时,PDC钻头具有方位左漂的趋势,这主要是由于PDC钻头的切削方式造成的。因此,要使用PDC钻头钻进的定向井,提前角要适当地小一点。

3.根据油田的构造特征,有利于提高油气产量,提高投资效益。

4.有利于安全、优质和快速钻井,满足采油和修井的作业要求。

三.剖面设计中应考虑的问题

    1.选择合适的井眼曲率

    井眼曲率不宜过小,这是因为井眼曲率限制太小会增加动力钻具造斜井段、扭方位井段和增(降)斜井段的井眼长度,从而增大了井眼轨迹控制的工作量,影响钻井速度。

    井眼曲率也不宜过大,否则钻具偏磨严重、摩阻力增大和起下钻困难,也容易造成键槽卡钻,还会给其他作业(如电测、固井以及采油和修井等)造成困难。因此,在定向井中应控制井眼曲率的最大值,我国海上定向井一般取716°100米,最大不超过20°100米。不同的井段要选用不同的井眼曲率,具体如下:

井下动力钻具造斜的井眼曲率取:716°100米。

转盘钻增斜的增斜率取:712°100米。

    转盘钻降斜的降斜率取:3100米。

    井下动力钻具扭方位的井眼曲率取:714°100米。

    导向马达调方位或增斜的井眼曲率取:512°100米。

    说明:随着中曲率大斜度井和水平井的迅速发展,对普通定向井的井眼曲率(或狗腿严重度)的限制越来越少,API标准中已不再规定常规定向井的狗腿严重度。


   
为了保证起下钻顺利和套管安全,必须对设计剖面的井眼曲率进行校核,以限制最大井眼曲率的数值。井下动力钻具造斜和扭方位井段的井眼曲率Km应满足下式:

 


        Dc――
套管外径,厘米。

    2.井眼尺寸

    目前常规的定向井工具能满足152445毫米(6171/2英寸)井眼的定向钻井要求,一般地说,大尺寸井眼比较容易控制轨迹,但由于钻铤的尺寸也较大,形成弯曲所需的钻压较大,小井眼要使用更小、更柔的钻具,而且地层因素对轨迹的影响也较大。因此小井眼的轨迹控制更困难一些。

    在常规的井眼尺寸中,大多数定向井可采用直井的套管程序。如果实钻井眼轨迹较光滑,没有较大的狗腿,那么即使在大井斜井段,也能较顺利地进行下套管作业。当然,在斜井段,应在套管上加扶正器以支撑套管,避免在下套管过程中发生压差卡钻,同时提高固井质量。另外,在大斜度井段,可根据井段长度和作业时间,决定是否使用厚壁套管。

    3.钻井液设计:

    1)定向井钻井液设计十分重要,钻井液应有足够的携砂能力和润滑性,以减少卡钻的机会;

    2)钻井液性能控制对减少定向井钻柱拉伸与扭矩也很重要;

    3)钻井液中应加润滑剂,钻井液密度与粘度必须随时控制。

    4)如果用水基钻井液,那么在正常压力井段,应使用高排量和低固相含量的钻井液,这样有利于清洁井眼;

    5)水基钻井液应具有良好的润滑性能,以减少钻具摩阻和压差卡钻;然而在海上钻井,一定要避免污染问题。

    6)如果有异常高压井段要求钻井液密度达到1.45克/厘米3或更高,那么应考虑在钻开该高压地层前下一层保护套管,以封固所有正常压力井段。

    4.造斜点的选择

    造斜点的选择要适当浅些,但是在极浅的地层中造斜时,容易形成大井眼。同时,由于地层很软,造斜完成后下入稳斜钻具时,要特别小心,以免出现新井眼,尤其是在稳斜钻具刚度大或造斜率较高时。通常地说,浅层造斜比深层造斜容易一些,因为深层地层往往胶结良好,机械钻速低,需花费较长的造斜时间。

    另外,造斜点通常选在前一层套管鞋以下3050米处,以免损坏套管鞋,同时减少水泥掉块产生卡钻的可能性。

    在深层地层造斜时,应尽量在大段砂层中造斜,因为砂层的井眼稳定,钻速较快,而页岩段较易受到冲蚀,钻速较低,而且在以后长时间钻井作业,容易在造斜段形成键槽而可能导致卡钻。

    5.靶区形状和范围

    靶区形状与范围通常由地质构造、产层位置决定,并考虑油田油井的分布情况,靶区大小是由作业者确定的。通常认为,鞍区范围不能定得太小,很小的靶区范围不仅会增加作业成本,同时也会增加调整方位的次数,造成井眼轨迹不平滑,增加转盘扭矩,同时也增加产生健槽卡钻的可能性。

    通常,靶区形状为圆形(严格地讲,应该是球形)。浅井和水平位移小的定向井,其靶区范围小一些,一般靶区半径3050米,而深井和水平位移大的井,靶区范围可以适当地大一些,一般靶区半径为5070米。

    6.造斜率和降斜率选择

    常规定向井的造斜率为714°100米,如果需要在浅层造斜并获得较大的水平位移,造斜率可提高到1416°100米。但是,浅层的高造斜率容易出现新井眼,也容易对套管产生较大的磨损。因此,浅层造斜通常选择较低的造斜率,而深层造斜(1000米~2000米)可选择较高的造斜率。

    对于“S”型井眼,通常把降斜率选在3100米,如果降斜后仍然要钻较长的井段,则必须采用较小的降斜率平缓降斜,以避免键槽卡钻,同时,可降低钻进时的摩阻力。

    7.最大井斜角

    常规定向井的最大井斜角,一般在1545°,如果井斜太小,则井眼的井斜和方位都较难控制。井斜大于60°时,钻具的摩阻力将大大增加。

    8.允许的方位偏移与极限

    1)定向钻进时,初始造斜方向通常在设计方位的左边(即选定导角),然后通过自然漂移钻达靶区,井眼轨迹是一条空间曲线。

    2)但是对导角也有一个限制,在井眼密集的井网中,要求定向井轨迹保持在安全圆柱内,以避免与邻井相碰。

3)同样,由于油藏特性和地质地层条件,也对导角的大小有一定的限制。

9.井身剖面类型

    在满足设计和工艺要求的前提下,尽可能缩短井段长度,因为井段短则钻井时间短。在设计井身剖面形状时,要考虑井身结构,造斜点一般选在套管鞋以下3050米处。目前,我国海上定向井的井身剖面通常由作业者决定,往往选择“J”型剖面。

    四.剖面设计

    1.设计步骤:

    l)选择剖面类型;

    2)确定增斜率和降斜率,选择造斜点;

    3)计算剖面上的未知参数,主要是最大井斜角;

4)进行井身计算,包括各井段的井斜角、水平位移、垂深和斜深;

5)绘制垂直剖面图和水平投影图。

    井身剖面的设计方法有试算法、作图法、查图法和解析法四种。我国海洋定向井通常采用解析法,并使用计算机完成。剖面设计完成以后,应向作业者提供下列资料:

    1)总体定向钻井方案和技术措施。

2)剖面设计结果,包括设计条件、计算结果、垂直剖面图和水平投影图。

3)测斜仪器类型和该地区的磁偏角,以及测斜计算方法;

    4)设备和工具计划。

    2.二维定向井设计(解析法)

解析法是根据给出的设计条件,应用解析公式计算出剖面上各井段的所有井身参数的井身设计方法。在使用计算机的条件下,还可同时给出设计井身的垂直投影图和水平投影图。

    解析法进行井身剖面设计所用公式如下(用于三段制J型、五段制S型和连续增斜型剖面)。

1)求最大井斜角αmax



   
2)各井段的井身参数计算:


   
增斜段

    稳斜段


   
降斜段


   
稳斜段


   
总井深L

 


3)设计计算中特殊情况的处理


Ho2So22RoSo0时,表示该井段设有稳斜段,此时可由下面三个公式中任一个公式来求最大斜角αmax:


   
2RoSo0时,可用下式求最大井斜角αmax:

Ho2So22RoSo0,说明此种剖面不存在,此时应该改变设计条件,改变造斜点深度、增斜率和降斜率或改变目标点坐标。

井身剖面设计计算结果应整理列表,并校核井身长度和各井段井身参数是否符合设计要求,还应该校核井上曲率,井身剖面最大曲率应小于动力钻具和下井套管抗弯曲强度允许的最大曲率。

目前,应用计算机程序进行井身剖面设计时,设计结果列表和均可由打印机和绘图仪自动完成。

4.设计方法举例

     某定向井设计全井垂深H=2-000米(靶点),上部地层300米至350米是流砂层,1000米至1050米有一高压水层,作出井身剖面设计。

井口座标     X13 246 535.0         Y12 054 875.0

井底座标     X23 245 972.95        Y22 054 665.0


先根据井口与井底座标,计算出水平位移和目标方位。

    1)根据提供的地质资料,在进行剖面设计时,应设法使动力钻具造斜的井段和增斜的井段避开流砂层和高压水层。

2)对于钻井工艺及其它限制条件,在满足(l)项条件的前提下,应选择较简单的剖面类型。

3)剖面类型选用直一增一稳三段制井身剖面。此种剖面简单,地面井口至目标点的井身长度短,有利于加快钻井速度。

    4)选择造斜点。根据垂直井深和水平位移的关系,造斜点应选在350米至600米间。如选在1050米以下,会使井斜角太大,是不合理的。

    300米至350米是流砂层,在井深结构设计时应用套管封固,以利于定向造斜,防止流砂层漏失、垮塌等复杂情况出现。造斜点应选在套管鞋以下不少于50米的地方为宜。因此,造斜点与井口之间井眼长度不应小于450米。

    又因1000米至1050米是高压水层,为了下部井段能顺利钻进,也应考虑下入一层中间套管封住高压水层。为了减少井下复杂情况和有利于定向井井眼轨迹控制,在进行套管设计时,应避免套管鞋下在井眼曲率较大的井段中,中间套管的下入深度应进入稳斜井段150米左右为宜。在考虑上述因素后,造斜点的位置应在高压水层以上不少于400米处,也就是造斜点与井口之间的井眼长度不应大于600米。

    经过上述的分析,如果造斜点应在450米至600米之间选择,那么,把造斜点确定在500米处是比较合理的。

5)选择造斜率K100米。根据造斜率计算造斜井段的曲率半径R


6)计算最大井斜角αmax

        R——造斜段曲率半径,米。

把已知条件代入上式得:

    αmax=24.4°

7)分段井眼计算:


增斜段


   
稳斜段

 

   


    4.三维定向井

    设计的井眼轴线,既有井斜角的变化,又有方位角的变化,这类井段为三维定向井,实际作业中,有时会碰到三维定向井的问题,大体上分为三种情况。

    第一种情况 原设计为两维定向井,在实钻中偏离了目标方位,如果偏得不多,只要调整钻具组合或扭一次方位就可以了。严格地说,实钻的定向井轨迹,都有井斜角的变化和方位角的变化,这种三维定向井可以简化为二维的。

    第二种情况 在地面井位和目标点确定的情况下,在这两点的铅垂平面内,存在着不允许通过或难以穿过的障碍物,不能在铅垂平面上设计轨道,需要绕过障碍,设计绕障三维定向井。在海上丛式井经常碰到这类井。

    第三种情况在地面井位确定的情况下,要钻多目标井。地面井位和多目标点不在同一铅垂平面内,只有井斜角和方位角都变化,才能钻达设计的多个目标点。

三维定向井的轨迹设计和测斜计算很复杂,通常使用计算机软件完成这些工作。

第三节 井眼轨迹控制技术

    井眼轨迹控制的内容包括:优化钻具组合、优选钻井参数、采用先进的井下工具和仪器、利用计算机进行井眼轨迹的检测预测、利用地层的方位漂移规律、避免井下复杂情况等等。

    轨迹控制贯穿钻井作业的全过程,它是使实钻井眼沿着设计轨道钻达靶区的综合性技术,也是定向井施工中的关键技术之一。

    井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程,可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术,其中直井段的控制技术见第七章第四节。

    一.定向选斜井段

    初始造斜方法有五类,即井下马达和弯接头定向、喷射法、造斜器法、弯曲导管定向、倾斜钻机定向。目前,我国海洋定向井一般采用第一种方式,常用造斜钻具组合为:钻头十井下马达十弯接头十非磁钻铤十普通钻铤( 030米)十挠性接头十震击器十加重钻杆。

    这种造斜钻具组合是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩,迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削,使钻出的新井眼偏离原井眼轴线,达到定向造斜或扭方位的目的。

    造斜钻具的造斜能力主要与弯接头的弯角和动力钻具的长度有关。弯接头的弯角越大,动力钻具长度越短,造斜率也越高。

    弯接头的弯角应根据井眼大小、井下动力钻具的规格和要求造斜率的大小选择。现场常用弯接头的弯角为1.52.25度,一般不大于2.5度。弯接头在不同条件下的造斜率见第四节。

    造斜钻具组合使用的井下动力钻具型号应根据造斜井段或扭方位井段的井深选择。使用井段在2000米以内,一般采用涡轮钻具或普通螺杆钻具,深层走向造斜或扭方位应使用耐高温的多头螺杆钻具。

    造斜钻具组合、钻井参数和钻头水眼应根据厂家推荐的钻井参数设计。

    由于井下动力钻具的转速高,要求的钻压小[一般为29.4 78.4千牛(38吨)],因此,使用的钻头不宜采用密封轴承钻头,尤其是在浅层,可钻性好的软地层应使用铣齿滚动轴承钻头或合适的PDC钻头。

根据测斜仪器的种类不同,分为四种定向方式:

1.单点定向

    此方法只适用造斜点较浅的情况,通常井深小于1000米。因为造斜点较深时,反扭角很难控制,且定向时间较长。施工过程如下:

l)下入定向造斜钻具至造斜点位置(注意:井下马达必须按厂家要求进行地面试验)。

2)单点测斜,测量造斜位置的井斜角,方位角,弯接头工具面;

    3)在测斜照相的同时,对方钻杆和钻杆进行打印,并把井口钻杆的印痕投到转盘面的外缘上,作为基准点;

    4)调整工具面(调整后的工具面是:设计方位角十反扭角)。锁住转盘、开泵钻进;

    5)定向钻进。每钻进24个单根进行一次单点测斜,根据测量的井斜角和方位角及时修正反扭矩的误差,并调整工具面;

    6)当井斜角达到810度和方位合适时,起钻换增斜钻具,用转盘钻进。在单点定向作业中要注意:

    在确定了反扭角和钻压后,要严格控制钻压的变化范围,通常在预定钻压±19.6千牛(2吨)内变化;

    每次接单根时,钻杆可能会转动一点,注意转动钻杆的打印位置至预定位置;

    如果调整工具面的角度较大(>90度),调整后应活动钻具23次(停泵状态),以便钻杆扭矩迅速传递。

    2.地面记录陀螺(SRO)定向

    在有磁干扰环境的条件下(如套管开窗侧钻井)的定向造斜,需采用SRO定向。这种仪器可将井下数据通过电缆传至地面处理系统,并显示或用计算机打印出来,直至工具面调整到预定位置,再起出仪器,施工过程如下:

l)选择参照物,参照物应选择易于观察的固定目标,距井40米左右;

2)预热陀螺不少于15分钟,工作正常才可下井;

    3)瞄准参照物,并调整陀螺初始读数;

4)接探管,连接陀螺外筒,再瞄准参照物,对探管和计算机初始化;

5)下井测量,按规定作漂移检查;

6)起出仪器坐在井口,再次瞄准参照物记录陀螺读数;

7)校正陀螺漂移,确定测量的精度;

    8)定向钻进。

    3.有线随钻测斜仪(SST)定向

    造斜钻具下到井底后,开泵循环半小时左右,然后接旁通头或循环接头。把测斜仪的井下仪器总成下入钻杆内,使定向鞋的缺口坐在定向键上。定向造斜时,可从地面仪表直接读出实钻井眼的井斜、方位和工具面,司钻和定向井工程师要始终跟踪预定的工具面方向,保持井眼轨迹按预定方向钻进。

    4.随钻测量仪(MWD)定向

    MWD井下仪器总成安装在下部钻具组合的非磁钻铤内,其下井前要调整好工作模式和传输速度,并准确地测量偏移值,输入计算机。仪器在井下所测的井眼参数通过钻井液脉冲传至地面,信息经地面处理后,可迅速传到钻台。MWD不仅可用于定向造斜,也可用于旋转钻进中的连续测量,是一种先进的测量仪器。

    5.定向造斜中的注意事项:

    1)如果定向作业前的裸眼段较长,应短起下钻一趟,保证井眼畅通。

2)井下马达下井前应在井口试运转,测量轴承间隙;记录各种参数,工作正常方可下井;

3MWD等仪器下井前,必须输入磁场强度、磁倾角等参数;

    4)定向造斜钻进,要按规定加压,均匀送钻,以保持恒定的工具面。

    5)造斜钻进或起下钻,用旋扣钳或动力水龙头上卸扣,不得用转盘上卸扣;

    6)起钻前方位角必须在2030米井段内保持稳定,且保证预定的提前角。目前,一次造斜

到位法也经常在我国海洋定向井中使用,这种方法适用于造斜点较浅,且机械钻速很快的造斜井段,常常配合使用随钻测量仪。

7)井下马达出井时,按规定程序进行清洗、保养。

二.转盘钻增斜井段

    常用增斜钻具组合为:钻头十近钻头稳定器十非磁钻铤十钻铤(非磁钻铤和钻铤的总长度为1830米之间)十稳定器十钻铤(10米)十稳定器十钻铤十随钻震击器十加重钻杆十钻杆(见图910,从下至上,增斜效果越来越强。图中UG是指尺寸不足的扶正器)。


   
施工注意事项:

    1.按设计钻井参数钻进,均匀送钻,使井眼曲率变化平缓。

    2.每钻进2550米测量一次,随时作图,掌握井斜、方位的变化趋势。如果增斜率不能满足设计要求,应及时采取措施:

    1)调整钻压改变增斜率。增加钻压可使增斜率增大,减小钻压,则使增斜率降低。

    2)更换钻具组合,改变近钻头稳定器与相邻稳定器之间的距离。改变的范围为1030米,距离越短,增斜率越低,距离越长,增斜率越高;

    3)改变近钻头稳定器与相邻稳定器之间的钻铤刚性,刚性越高,增斜率越低;刚性越低,增斜度越高。

    4)钻头底部距近钻头稳定器翼片中部的距离为0.71.2米。

   3.如果增斜率比设计值稍低(100米以内),可采用强行增斜法。

 l)接单根后,开泵至设计排量,慢慢加压至设计钻压的75%左右;

 2)转动转盘至设计转速,同时逐步增加钻压至允许的最大钻压;

 3)钻完一个单根时,马上停转盘,钻压不回零,上提钻具。

 4)划眼时,井底的最后2米左右不划眼。

    采用强行增斜法要注意:一是当前钻进的转盘扭矩不应过大;二是启动转盘时,要保持钻压达到预定的数值;三是整个井下钻具各组件质量应合格;四是采用这种特殊方法只能达到微增效果(增斜率可提高100米左右——经验数据)。

    三.稳斜井段

    常用的稳斜钻具组合(见图911,从下至上,稳斜效果越来越强。图中UG是指尺寸不足的扶正器)。

    钻头十近钻头稳定器十短钻铤(36米)十稳定器十非磁钻铤十稳定器十钻铤十键槽破坏器十挠性接头十震击器十加重钻杆。


  

    施工措施:

    l.造斜或增斜结束后,下入第一趟稳斜钻具时,从造斜点开始要慢慢下钻。尤其是在软地层、高造斜率的情况下,容易遇阻,并可能产生新井眼,必须注意:

    1)下钻遇阻时,活动钻具35次,切勿压死钻具;

    2)开泵,慢慢下放23次。

    3)在遇阻点以上1.5米左右,中高速转动转盘(8090转/分),快速下放,钻压不超过98千牛(10吨);

    4)通过遇阻点以后,上、下活动钻具l2次,继续下钻。

    注意:在硬地层时,稳斜钻具在造斜段遇阻,仍可采用前述(l)、(2)步骤,只是活动钻具的次数适当减少,仍然遇阻时,同样要转动转盘,只是转速适当地低一些,且控制钻压,慢慢下放,切勿压死钻具。

    2.在方位右漂严重的地层中钻进,可采用超长翼的稳定器(钻具组合相同),以稳定方位角。也可采用PDC钻头(如R426型),以利用PDC钻头具有方位左漂趋势的特性。

    3.总结同一地层的自然增斜或降斜特性,合理地选择稳斜钻具组合。

    4.测斜,最大测斜间距不超过100米,特殊井的关键井段测斜间距应为30米左右,并及时绘制垂直剖面图和水平投影图,随时掌握实钻井眼轨迹情况。

    四.降斜井段

    常用降斜钻具组合(见图912,从下至上,降斜效果越来越强)。

钻头十短钻铤(38米)十稳定器十非磁钻铤十稳定器十钻铤十键槽破坏器十挠性接头十震击器十加重钻杆十钻杆。


   

    注意。

    1.定向井的降斜钻具组合不宜采用大钟摆式,否则降斜率过高,起下钻困难。

    2.降斜段一般接近完井井段,井下扭矩和摩擦阻力较大,在满足中靶的前提下,应尽量简化钻具组合,使用加重钻杆加压。

    五.扭方位

    一般地说,井斜的控制要比方位控制容易一些,如何实现方位的自由控制,也是定向井钻井的一大难题。影响方位的因素很多,除地层这一不可改变的因素之外,钻井参数和钻具组合也对方位产生一定的影响。其影响规律如下:

    在钻具组合方面,一般认为,对方位漂移产生主要的影响是前3060米的钻具组件。稳定器能起到稳定方位漂移的作用,稳定器越多,方位漂移总趋势的变化不会太大。也就是说,对稳斜钻具组合,由于稳定器较多,方位的漂移趋势变化不大,而对于增斜和降斜钻具组合,方位的漂移趋势可能变化。

    在钻井参数方面,钻压和转速也对方位产生影响。一般地认为,适当的高转速(为90110转/分)和中等钻压98147千牛(1015吨),抑制方位向右漂移的效果较好。由于影响方位漂移的因素很多,地层的变化也很难掌握,因此方位控制的确较困难。但是,要尽量少扭方位,一口井最多扭两次方位,还是可以接受的。

    当实钻井眼轨迹严重偏离靶区范围,且根据当前的方位漂移趋势无望进入靶区时,应下入造斜钻具组合扭方位。

    1.施工要点:

    1)扭方位钻具组合及其采用的钻井参数和定向造斜施工基本上相同(建议尽量少下钻铤,防止压差卡钻);

    2)选择可钻性和稳定性较好的地层(尤其是大段砂层),实施扭方位作业;

    3)深井扭方位,由于反扭角较大,一般采用随钻测斜仪扭方位;

    4)井斜角较大井段(40°以上)扭方位,容易降斜。扭方位前一趟钻,可以事先增加2井斜,以弥补扭方位时的降斜效果。当然,采用先扭完方位,井斜自然降低以后,再适当地增斜,也能保证较好的井眼轨迹;

    5)依据实钻的垂直剖面图,确定采用何种扭方位的工具面角度(增、降或稳斜)。

    2.方位扭转角的计算

方位扭转角的计算,可按如下步骤进行:

    l)进行测斜计算,算出目前的井底坐标位置。如图 913所示, OT为设计的井斜方位线,ode为实钻井眼轴线的水平投影,e为目前的井底。d为距井底较近的测点位置。目标点T的坐标为HTETNT,井深为LT。根据测斜资料及测斜计算可知,de二点的基本参数为井深LdLe井斜αdαe,方位jdjee点的坐标为垂深He,东位移Ee,北位移Ne


   
2)计算现用钻具组合的方位漂移率Kp

    3)计算现用钻具组合钻达目标点的总方位漂移量Δjp


   
下式假定现用钻具组合一直钻到目标点。如果钻了一段又换了钻具组合,则应重新进行计算。

    4)计算对准目标的方位线的方位角jz


   
如图914所示,自目前井底e,对准目标点T的方位线为eTeT的方位角为jzjz按如下公式计算。

    对于偏差Δjz,如果按照方位漂移率不变,那么从目前井底e钻达目标T,需要的方位漂移(见图915)。


 6)控制方位角的方法

    选择方法的依据是将Δjp2Δjz进行对比,2Δjz是需要的方位漂移角,Δjp是用目前采用的钻具组合可能达到的方位漂移角。

    2ΔjzΔjp,表示需要与可能正好相符,则用现用钻具组合的自然漂移率就可以将方位扭过来,从而准确中靶。

    2ΔjzΔjp相差较大,甚至符号相反(一个是正号,一个是负号),则表明必须使用动力钻具带弯接头强行扭方位。必须记住,在强行扭完方位之后的钻进过程中,方位仍然会漂移。所以,在计算用动力钻具(带弯接头)扭方位的方位扭转角时,必须考虑方位漂移的影响。

    7)用动力钻具强扭方位的扭转角Δj可用下式计算:

ΔjΔjz1/2Δjp……………………………………………………………971

上式表明,用动力钻具强扭方位时,要少扭一些角度,留下一些角度让钻具组合的自然漂移去扭。这个少扭的角度就是1/2Δjp

8)计算预计的井底井斜方位角jr

jrΔjeΔjΔjp……………………………………………………………972

    有一个问题需要特别强调。上述的计算是根据该井正在使用的钻具组合和正在钻进的地层的具体条件下的井眼方位漂移率来计算的。在继续钻进过程中,当钻具组合和地层发生变化时,方位漂移率也发生变化,原来的计算也就无效了。这时需要根据井身水平投影图及新的测斜资料,重新计算。定向井的方位控制是一个不断进行的过程,不可能进行一次计算就能成功。但是每一次计算都只能是根据靠近目前井底的那个井段的方位漂移率来进行。

    3.图解法扭方位的工具面


   
图解法扭方位是一种近似计算工具面的方法,使用简单,求解迅速,是现场常用的方法。造斜工具的工具面方向决定使用这种造斜工具钻出的新井眼是增斜、降斜还是稳斜,是增方位还是减方位。工具面大小也决定着造斜工具的造斜能力用于井斜和方位上的分配比例。工具面对井斜和方位的影响,如图916所示。

   

    由上图可知:

    0°TF90°时,装置角位于第一象限,增斜,增方位。

    90° TF180°时,装置角位于第二象限,减斜,增方位。

180° TF270°(-90°)时,装置角位于第三象限,减斜,减方位。

270°TF360°时,装置角位于第四象限,增斜,减方位。

    916是一个扭方位的示意图。图中,OM所示为原井眼方位(高边方向),OA为原井斜角α1),MAB为扭方位时的工具面角(w),AB为扭方位工具的造斜能力(ΔL)。 MOB是钻进ΔL米井眼方位的增值(Δω),CB是井斜角的增值(Δα),OB是扭方位钻进ΔL米时的井斜角αα1Δα。图中,OAABOB分别表示原井斜角αl、工具的造斜能力ΔL和扭方位钻进ΔL米时的井斜角α′,须用相同单位长度代表(如1厘米代表2厘米代表)。

    在全力扭方位时,理论上认为:工具面应放在右95°(全力增方位)或者是左95°(全力减方位),以保持井斜角不变和全力扭方位。右(或左)9095°之间的角差为偏增角(取)。

实际扭方位过程中,工具面通常选择在8095°(全力扭方位)。图解法扭方位的步骤如下。

已知条件:扭方位前的井斜角α1,方位角j1,扭方位后方位角j2Δjj2j1,弯接头的造斜率K以及限定扭方位的井眼长度ΔL

    1)根据KΔL计算扭方位井段的狗腿角ggK×ΔL

    2)选取一定长度单位代表井斜角度值,如以 1厘米代表或以 2厘米代表 1.5°“等。

    3)选定原点O,作 NE坐标,根据j1作井斜方位线OQ,量得OAα1(长度代表角度),以A点为圆心,g(以长度代表角度)为半径画圆。

    4)以AOBΔj作线段OB,交圆于BB′两点。

    Δj 0,表示方位增加,作图时应以 OA为始边,顺时针转动至 OB方向;Δj 0,表示方位减小,应以OA为始边,逆时针方向转到OB线。

5)用量角器量得QABQAB′QAB表示增斜扭方位,QAB′表示减斜扭方位的装置角。

6)用直尺量得OB OB′的长度,按所选比例换成角度,即表示扭完方位后所能达到的井斜角。其中OB表示增斜减方位,OB′表示减斜增方位。如图 9 17所示。


 

    六.长曲率大斜度井技术

    1.常用井身剖面

    大斜度井的井斜为5585°,大斜度井可以采用常规的定向钻井工具来完成,但稳斜井段通常使用MWD测斜。根据水平位移大小,大斜度井常常采用两种剖面,即:三段制“J”型和五段制“J”型剖面。通常,大斜度井的剖面中没有降斜井段。

    水平位移在1000米左右或最大井斜为5570°的大斜度井,适合用三段制“J”型剖面。这种剖面要求连续造斜至预定的最大井斜,在大斜度的情况下稳斜钻进,以便增加油层的裸露面积,稳斜井段一般较短,以防止摩擦阻力过大和降斜,增加施工困难。这种剖面尤其适合于地层倾角较大的油层。

    水平位移较大的大斜度井,适合采用五段制“J”型剖面,即第一增斜段至第一稳斜段至第二增斜段至第二稳斜段的剖面,在同等条件下,它比三段式剖面需要的垂直井深要长。这种剖面的施工方法可以这样进行。钻完直井段后下入表层套管,然后按24度/30米的增斜率钻完第一增斜段,根据需要第一段井斜角可增至3040度左右,稳斜钻进部分井段后,下入技术套管,再按1320度/100米的增斜率钻至最大井斜角,如果余下的稳斜段还很长(一般超过300米),应在增斜段钻完后再钻部分稳斜段时下入一层技术套管,以保证下步施工顺利。

    一般来说,进行大斜度井剖面设计,还应考虑下列问题:(1)井眼曲率过大以及重力问题,它们与摩擦阻力、钻速、降斜趋势、压差卡钻、机械卡钻以及岩屑堵塞等有很大的关系,应采用计算机进行摩擦阻力的设计计算;(2)地层因素,油藏类型及厚度等地质资料,它们直接影响到井眼能否在正确的设计深度准确地穿过目的层。(3)设计合理的井身结构。

    2.大斜度井的钻具组合选择

    l)三段式“J”型剖面的大斜度井钻具组合

    这种大斜度井的造斜、增斜、稳斜钻具组合与普通走向井基本上一样,但稳斜钻具通常只使用2柱以内的钻铤长度(包括非磁钻铤),而加重钻杆则达到1015柱、稳定器一般用2只.以降低钻具失重,减少摩擦阻力。所用钻具一般为微增斜组合,达到稳斜效果(因井斜大,出现自然降斜趋势)。

2)五段制“J”型剖面的大斜度井钻具组合:

    第一增斜段、稳斜段的钻具组合与普通走向井一样;

第二增斜段的增斜率通常比第一增斜段高,是比较关键的井段,常用钻具组合为三种:

第一种 导向钻进

    钻头十导向马达十稳定器十MWD十钻铤(24根)十键槽破坏器十挠性接头十震击器十加重钻杆。

    第二种 转盘增斜

    钻头十近钻头稳定器十MWD十钻铤十稳定器十钻铤(36根)十键槽破坏器十挠性接头十震击器十加重钻杆。

    第三种 吉列根(Gilligan)增斜钻具

    钻头十近钻头稳定器十加重钻杆(1根)或小尺寸钻铤l根十稳定器十MWD十钻铤(35根)十键槽破坏器十挠性接头十震击器十加重钻杆。

如在311毫米(121/4英寸)井眼,小尺寸钻铤可以是159毫米(61/4英寸)。

第二稳斜段的钻具组合与三段制剖面的稳斜井段一样。

    3)大斜度井施工注意事项:

    使用高标准高质量的管材,特别是加重钻杆,以防止钻井过程中扭矩过大而发生钻具断裂。因此,所有井下钻具必须经探伤合格,方可下井;

    选用扶正块表面平滑的一体式稳定器和钻柱扩眼器等可以降低摩擦阻力,特别是井较深的大斜度井;

    随钻震击器的质量和位置非常重要,应该选用震击力大的机械式钻井震击器。如果斜井段较长,有必要用两个震击器,一个位于下部钻具组合附近以防压差卡钻,另一个在上部以防类似键槽等复杂情况。

    建议使用PDC钻头,因为这种钻头所需要的钻压较小、如果有条件,建议将PDC钻头与导向钻井系统等联合使用。这样可以减少起下钻的次数,缩短裸眼时间,同时也易于控制井斜和方位。

    使用计算机进行摩阻计算。根据实测的摩擦力情况,逐步调整校对摩擦系数,保证计算结果有一定的准确性;

大斜度井的钻井液非常重要,要确保井眼畅通。下列方法是现场经常采用的:

A.调整钻井液性能和流型来降低扭矩及防止岩屑堵塞稳定器;

    B.在不影响井眼稳定性的情况下经常短起下钻划眼;

C.在循环钻井液过程中,上下活动钻具有助于岩屑返出地面;

D.保证净化系统始终处于完好状态;

E.提高钻井液润滑性,降低摩擦阻力。

七.救险井的设计和施工要点

    1.确定失控井的井底位置。根据原有的测斜结果进行分析,对可能有的单点、多点、陀螺和MWD等几种结果得到的不同井底位置,选择最为精确的一种结果作为失控井的井底位置。

    2.进行救险井的轨道设计。救险井的井口必须选在失控井的上风、在尽可能缩短救险井轨迹长度的条件下,使其与失控井井口有足够的距离,以保作业安全。在设计新老井眼连通井段时,使救险井连通井段与失控井有足够的平行井段(这个平行井段应从失控井的走向背后采取尾随跟踪的方法平行钻进),增加新老井眼交会的机会,使救险易于成功。

    3.随时测斜,尽早发现新老井眼的连通。

    4.确定新老井眼是否接近的方法有:

    1)超长电极距电测(ULSEL)法

    利用地层电阻率测井对新老井眼连通点的地层进行分层电阻率模拟。在救险井靠近失控井时,由于失控井的套管会影响电阻率的变化,观察到的ULSEL电阻率的比值可以确定新老井眼之间的距离,可监测距离达22.86米( 75英尺),但不能得到失控井的方位。

    2)磁场梯度确定法

    它对于套管接箍等引起的磁场变化十分敏感。根据磁场强度可确定失控井内套管与救险井的距离和方位。它可以监测到12.1915.24米( 4050英尺)处的套管。

第四节 定向井专用工具

    一.井下马达

    井下动力钻具是常用的造斜工具之一,它分为涡轮钻具、容积式马达和电动钻具三大类。目前在我国海洋定向井的井下马达使用方面,电动钻具已不存在,涡轮钻具也很少使用,通常使用容积式马达(PDM型)、容积式马达可分为迪那、纳维和螺杆钻具。容积式马达具有下列优点:一是动力钻具所钻井眼尺寸与原井眼完全相同,不必再次下钻扩眼;二是井内有桥塞时,这类钻具可以钻过,并能在开始造斜前将井底循环干净;三是空转转速与工作转速相差的幅度较小(与涡轮相比),有利于钻头选型。

在各种井下马达中,将重点介绍广泛使用的螺杆钻具。

1.迪那(Dyna)钻具

    l)结构和类型

    迪那钻具主要由旁通阀总成、定子、转子、万向节总成和传动轴总成组成。主要分为五种规格:即Δ200500Δ500Δ500 4Δ1000Δ1000低速。迪那钻具的装配扭矩见表92,其万向节总成见图918

 


 


      

    2)迪那钻具规范和操作参数(见表93

 

 


   
3)迪那钻具的反扭角经验数据表(见表94

 

直井中的反扭角(α都看作直井)

造斜点深度(米)

0152

152305

305457

4571524

1524

反扭角

20°

25°

35°

50°

10°305

 

    4)迪那钻具使用注意事项:

    根据钻井条件选用合适的钻具类型和合理的钻井参数,以提高迪那钻具的工作效率;

    下井前应认真检查两端连接螺纹和台肩及外壳体有无变形,旁通阀是否灵敏完好,并测量轴承间隙。

    下井前应进行试转,确定迪那钻具工作正常后方可下井。

    迪那钻具下井时应控制下放速度,下钻遇阻不得硬砸硬压;

    钻进时应保持均匀送钻,防止溜钻、顿钻。钻进中应密切注意泵压表的压力变化。当发现泵压突然上升时,应及时提起钻具,重新加压钻进;

    保持钻井液含砂量不大于l%,以提高迪那钻具的使用寿命;

    起出迪那钻具应认真检查旁通阀总成并把钻具内的钻井液排净,测量轴承间隙,加油保养旁通阀。

2.纳维(NAVI)钻具

l)纳维钻具种类

    Mach  l型多头螺杆马达

    Mach  2型单头螺杆马达

Mach  3型单头螺杆马达

2)结构

纳维钻具由旁通阀、定子、转子、万向轴、轴承总成和传动轴组成。

3)特点

    Mach  l型。其主要特点是长度短、转速低、扭矩大。适用于定向钻井、深井、牙轮钻头钻井和取心钻井。

Mach  2型。扭矩中等,适用于大段直井钻井,可以提高直井钻井机械钻速。

Mach  3型。长度短、反扭矩小,适用于定向钻井、定向造斜和扭方位。


   
4)纳维钻具技术性能和技术参数(见表969697)。


 

 

 

 

 

    3.螺杆钻具

    l)主要结构与工作原理。

    螺杆钻具由旁通阀、马达(转子、定子)、万向轴(节)和传动轴四部分组成(见图919)。

螺杆钻具的工作动力来自循环钻井液,在一定压力下,钻井液泵入钻具,进入马达的螺旋形空腔使转子转动,而后动力经万向轴传递到传动轴和钻头上。

    所设计的旁通阀是为了在起下钻时使循环液绕过不工作的马达,沟通钻柱与环空的钻井液通道(结构见图920)。

    当无钻井液循环或低泵冲循环时,在弹簧的作用下,阀心处于上部位置,此时旁通孔开启,钻井液可灌入钻柱或自钻柱泄出。阀心的移动由流量大小决定,当钻井液泵量达到一定数值时,水力推力克服弹簧力,使阀心下移,关闭旁通孔,所有钻井液流经马达所作的功转换为机械能。

    2)使用要求

    钻井液的要求

    螺杆钻具对于各种钻井液都能有效地工作,包括油基、水基和乳化的钻井液。钻井液粘度和密度对钻具的影响很小,但对整个系统的压力有直接影响,如果推荐排量下的压力大于额定泵压值,就得减少钻井液排量,或者有必要降低通过钻具或钻头的压力降。钻井液中的砂粒等杂质会影响钻具性能,加速轴承和马达定子的磨损。因此,钻井液中的含砂量必须控制在l%以内,每种型号的钻具都有各自的流量范围,只有在此范围内,钻具才能有较高的效率,一般情况下,流量范围的中间值是钻具最佳输入流量值。

    流经螺杆钻具的压力降要求

    钻具悬空时排量不变,则通过螺杆钻具的钻井液压力降也不变,随着钻头接触井底钻压增加时,钻井液循环压力增加,泵压也增加,司钻可以用以下公式来控制操作:打钻泵压=循环泵压十螺杆钻具的负载压降。

    循环泵压,就是钻头没有接触井底时的泵压,也叫离底泵压。钻头接触井底,扭矩增大,泵压就要上升。这时压力表的读数就叫作打钻泵压。

    离底泵压不是一个常数,它随井深和钻井液的特性变化而变化,但实际操作中,没必要随时测取循环泵压的精确值,一般取每次接单根后的离底泵压为近似值,这样做完全可以满足公式的精度要求。如果忘记测量,则必须将钻具提离井底进行补测。

    钻具工作中,打钻泵压达到最大推荐压力时,钻具产生最佳扭矩,继续增加钻压将增加泵压,当超过最大设计压力时,马达可能会停止转动,此时应立即降低钻压,以防螺杆钻具内部损坏。

    扭矩

    螺杆钻具的扭矩与钻井液流经马达产生的压力降成正比,转速与输入排量成正比,排量一定时,扭矩增加而转速基本保持不变,螺杆钻具从空载到满载,速度降低一般不超过10%左右。

    3)使用方法

    下井前的地面检查:

    A.用提升短节将钻具提起,坐入转盘卡瓦内,使旁通阀位于转盘之上,装上安全卡瓦,卸去提升短节;

    B.用木棒压下旁通阀的阀心至下死点,然后松开阀心,检查弹簧复位力(旧马达有时因弹簧锈死,可能压不下);

    C.用木棒压下旁通阀心,向阀体内注水检查密封性,如密封性好,则小孔无水流出,然后松开阀心,则有水从小孔流出;

    D.将螺杆钻具接上方钻杆,下放螺杆钻具使旁通阀处于转盘下方易观察的部位,慢慢开泵,当排量不足以使旁通阀关闭时,应有钻井液从旁通孔流出,然后加大排量至马达启动,看驱动接头是否旋转,此时应记下泵的排量,停泵前,应再下放螺杆钻具让旁通阀阀口位于转盘以下,检查停泵时钻井液是否经旁通阀阀口顺利流出;

E.检查轴承间隙,参阅后面起钻检查部分。

螺杆钻具下井:

    A.地面检查结束后,用吊钳卡住驱动接头,用钻头盒把钻头和螺杆钻具接上,大钳只可咬在旋转传动轴驱动接头上;

    B.使用弯接头时,定向装置的定位镜必须和工具面对正,如果要用浮阀,则可直接装在旁通阀上方,千万不要加在马达下边,否则,浮阀就不起作用了,原因是钻井液可从旁通阀流入。如果在驱动接头和钻头之间还要加转换接头,则对其长度应加以有限制,不宜超过250毫米;

C.下放螺杆钻具时,依次把弯接头、测量工具、非磁钻具、钻铤、震击器、加重钻杆下入;

D.螺杆钻具下井时应控制下放速度,以免下放过快而使马达倒转,从而造成内部连接螺纹脱扣。此外,控制下放速度,能够防止螺杆钻具在通过防喷器、砂桥、套管鞋等处撞坏钻具;

    E.当下放深井段或遇到高温井段时,应分段循环钻井液冷却钻具,保护定子内衬橡胶。用MWD时,在下钻过程中,每 500米应打通一次;

    F.下钻接立柱时,必须用旋扣钳,不能用转盘;

    G.下钻时钻井液返出过多,可能是钻井液过稠或旁通阀被堵,造成钻井液不流入钻具,此时应定时向钻杆内输入钻井液,带单流阀时更是如此;

    H.螺杆钻具接近井底时要放慢下钻速度,提前循环后再继续下钻。循环先用小排量,待井口近出钻井液后再加大排量;

    I.不能顿钻或将螺杆钻具坐在井底开泵。

    用螺杆钻具钻进:

    A.钻进前应充分循环,清除井底岩屑、井底岩屑清除不彻底对定向钻井有较大的影响。具体方法是以正常的钻井液循环转动钻具(每次转动3045度),依次把沉积在井底的岩屑和沉砂清除,清理干净后上提螺杆钻具0.30.6米,循环并记录、校对压力值;

    B.开始钻进时,如果井底还未清洗干净,则应缓慢加压,钻进速度不能太快,否则钻头容易产生泥包,把螺杆钻具和钻头卡死;

    C.施加钻压不要过猛,钻压不是监视螺杆钻具工作的指标,只是作为参考指标,判断螺杆钻具工作的情况的主要依据是泵压;

    E.钻进时,随时调整工具面到预定的数值;

F.连接每个单根调好工具面后必须稳定钻压,均匀送钻,保证斜井段的曲线光滑和定向精度。

起钻检查螺杆钻具:

    A.等井底的井斜、方位等参数达到要求后就可起钻,不要循环;

B.起钻之前,在钻柱内注入一段加重钻井液,使钻杆内的钻井液顺利流出;

    C.将螺杆钻具提到井口,坐好卡瓦和安全卡瓦,用清水从旁通阀顶部进行冲洗;

    D.用内钳咬住螺杆钻具.一边用链钳顺时针转动驱动接头,一边从旁通阀上部注入清水(如果反时针转动驱动接头,钻井液将从旁通阀阀口流出),然后注人少量的矿物油,不可注入柴油;

    E.把螺杆钻具提出转盘,并卸下钻头,上好护丝,平稳放下钻台;

    F.起钻过程中也应注意起钻速度,以防卡钻损坏钻具,并且必须用旋扣钳卸扣。不可用转盘卸扣;

    G.每次从井里起出螺杆钻具,都必须检查轴承间隙(如图921),如果轴承间隙超过最大允许值,必须更换新轴承(见表98)。

4)螺杆钻具故障分析(见表99)。

5)国产螺杆钻具性能表。


    目前,国产螺杆钻具的质量提高较快,性能参数与进口马达无明显差异,加上价格合理,维修方便,因此,国产螺杆钻具广泛用于海上定向井。国产螺杆钻具的主要生产厂家及性能参数见表910~表912。为满足大排量的水力要求,国产螺杆钻具具有中空分流的特性(见表913)。


    6)反扭矩分析计算

    由于螺杆钻具右旋(顺时针),故驱动接头上方的组合将产生反扭矩,定向对应考虑提前装置角,以消除这种反扭矩的影响。


   
查表法确定反扭矩(表914):

 

    A.下述反作用扭矩是近似的,准确的反扭矩图可来自测量结果或随钻测斜仪的读数;

B.全力扭方位时的装置角为95°,估计的反扭角参见表915



公式法计算反扭角:

 

在计算jm≥时,先计算出临界长度Lo 米,然后与当时的井深L比较。若LLo,则将L代入式中计算jm,若L≥Lo,则将Lo代入式中计算jm

    用经验数据法确定反扭角。某种动力钻具在一定的井下条件下,经过一段时间的使用,积累一定的资料,可以摸清反扭角的变化规律。在以后的使用中,只要了解井下条件,就可以借用过去的资料来确定反扭角。

    7)注意事项:

    弯接头下井之前,必须测量弯曲度是否准确,高边工具标线是否准确。

    SST及单点陀螺进行定向时,必须检查定位键是否与弯接头高边标线一致,并确认高边标线的方向;

    MWD时,检查钻头到MWD脉冲器的距离(PTB),磁偏角及偏移(offest)是否打入计算机,偏移测量是否正确;

    尽量少用钻铤,满足钻压需要即可,否则会影响造斜效果;

    钻头与马达如需要配合接头,则该接头应尽量短,其长度不应大于250毫米,否则将影响钻头与马达轴承的寿命,而且会在马达传动轴上增加横向力,影响造斜效果;

    若需用浮阀,必须将它装在螺杆钻具的上端,不可将它装在钻头与驱动接头之间;

    调节弯接头指向时、转盘应按右旋定向,调整完毕,钻柱需慢慢地提升和下放数次(上提高度应超过6米),消除井眼中钻杆蹩劲,使其处于自由状态。

    下入扭方位工具时,有可能遇阻,此时应将方钻杆接上,将泵开到关闭旁通阀的泵冲数再加上10冲,低钻压快划到底;

    造斜开始时,不要频繁左右调节工具面,尽可能在一个方向调节。

    二.弯接头

弯接头能使造斜钻具产生侧向力,是定向钻井中定向造斜、扭方位的一种专用井下工具。目前,弯接头内通常安装循环套,壳体上划有弯曲方向的标线,用作单点或有线随钻侧斜仪确定工具面的方向。


弯接头分为固定角度和可调角度两种。通常使用固定角度型(图922),弯角一般为12.5°,弯角超过时,下井较困难,一般不用。不同弯角接头造斜能力见表616

 

    可调角度弯接头是一种较为先进的井眼轨迹控制工具。根据调节方式和工作原理的不同可分为电动式、机械式、液压式等几种类型。它们的共同特点是不起钻,通过地面控制把弯接头调到需要的角度(包括零度)。可连续进行定向、增斜、降斜、稳斜和扭方位。

    可调角度弯接头的主要优点是。提高井眼轨迹控制的精度、减少起钻次数、加快钻井速度、降低钻井成本。

三.非磁钻铤

1.组份和用途

l)组份:

    蒙乃尔钢,含30%铜和65%镍的合金;

铬/镍钢,含约18%铬和13%以上镍的合金;

奥氏体钢,锰含量大于18%的含铬合金;

    铬铁铜合金。

    2)用途

    非磁钻铤是一种不易磁化的钻铤,其用途是为磁性测斜仪器提供一个不受钻柱磁场影响的测量环境。常用的非磁钻铤由奥氏体钢制造,与其他三种合金钢相比,价格较低,但它对盐水钻井液的腐蚀较敏感。

    2.长度选择。为了精确测量裸眼井段的磁方位角,应根据地理位置和测斜井段的井斜和方位值来选择非磁钻铤的长度(见图923、图924)。


   

    关于仪器在非磁钻铤中的位置,推荐如下:

                                                         

6米钻铤中心以下,0.30.6  10米回钻铤中心以下,11.3 20米钻铤中心(曲线A

8米钻铤中心以下,0.6l   20米钻铤中心以下,2.33    20米钻铤中心以下

10米钻铤中心以下,11.3  30米钻铤中心                  2.33米(曲线B


                                                           30
米钻铤中心

 

    当非磁钻铤间需要用稳定器时,必须注意稳定器对罗盘的影响,最好的办法是将稳定器制造成无磁钻铤心子加钢套筒配合,这样可以降低对罗盘的影响,又可以节省价格昂贵的非磁钢材。

    四.稳定器

    定向钻井中,稳定器有螺旋式稳定器和滚子式稳定器两种,目前常用螺旋式稳定器。稳定器在定向钻井的用途如下:

    1.在增斜钻具组合和降斜钻具组合中,稳定器起支点作用,通过改变稳定器在下部钻具组合中的位置,可改变下部钻具组合的受力状态,达到控制井眼轨迹的目的;

    2.增加下部钻具组合的刚性达到稳定井斜和方位的目的。稳斜钻具组合,是减小钻头与稳定器之间,以及稳定器与稳定器之间的相对距离,增强下部钻具的刚性,以限制下部钻具受压变形,达到稳斜效果;

    3.修整井眼,使井眼曲率变化平缓、圆滑,有利于减少井下复杂情况。

    稳定器出、入井时,应认真测量稳定器的外径,检查磨损情况和稳定器在钻具组合中的安放位置,    稳定器的外径磨损不大干2毫米。

    五.键槽破坏器

    键槽破坏器的几何形状与螺旋式稳定器相似,外形尺寸较稳定器小而较钻铤大。它与螺旋式稳定器不同的是上下斜台肩都用硬质合金焊条堆焊成锥形,具有切削、扩孔、破坏键槽的性能。键槽破坏器在钻柱中的位置如下。

    1.专门用于破坏键槽的钻具组合

    钻头十小尺寸钻铤( 5060米)十键槽破坏器十随钻震击器十加重钻杆。

对于长井段键糟的破坏,可采用钻头十小尺寸钻铤1柱十键槽破坏器十小尺寸钻铤1柱十挠性接头十随钻进击器十加重钻杆。

    钻柱中小尺寸钻铤的外径应与钻进时钻杆的接头外径一样,下钻至预计键槽井段以上100米左右,控制下放速度,发现遇阻卡开始划眼,严格控制钻压,一般小于49千牛(5吨)。

    2.随钻破坏键槽

    在定向钻井中,从增斜井段开始,常常在井下钻具组合中使用键槽破坏器。根据已钻井眼的曲率大小和地层岩性,在容易形成键槽的狗腿井段,用键槽破坏器反复划眼,以防形成键槽。

    六.旁通接头、高压循环头

    1.用途

    采用有线随钻测斜仪进行定向造斜、扭方位时,电缆通过旁通接头或高压循环头进入钻具水眼,把测斜仪器送至井底。

    2.结构特点

    1)旁通接头由接头体、电缆密封总成和电缆卡子组成,其特点是:

    结构简单,使用方便;

    旁通接头应尽量接在极浅的井段,通常井深在200米以内;

    使用旁通接头定向、扭方位时,中途不需要起下电缆。但由于旁通接头以上的电缆在井口以下的钻杆环形空间里,井口作业时应特别注意,不要挤坏电缆和防止电缆打扭。

    旁通接头应配合缺口补心一起使用(或改造补心、切割一条槽),以便裸露在环空的电缆能通过转盘面。

2)高压循环头主要由循环头,密封头和手压泵组成。其特点是:

高压循环头直接和水龙带连接,不用水龙头;

    电缆从高压循环头的顶端密封头进入钻杆,电缆不易损坏;

    在每次接单根时,必须把井下仪器提到井口最上面的一根钻杆(或工作立柱)里,接完单根后,再下放仪器到井底座键,用手压泵打压以密封电缆,压力一般为6.8912.51兆帕(10001800磅/英寸2),卡电缆卡子(井深2000米内也不可用卡子)。

    七.导向钻井系统

    导向钻井系统主要由导向马达、MWDPDC钻头组成。本节主要介绍导向马达(DTU)。MWD可参阅本章第五节。

目前,有三种导向马达,这就是可调弯度的导向马达(AKO)。固定弯度的DTU和单弯马达。

1.结构和工作原理

    导向钻井系统(Navigation Drilling System。)是目前世界上先进的定向钻井系列工具,使用这种系统,可使工程人员在不起下钻的情况下就能够准确、连续、经济地完成多种定向作业以及复杂的长井段定向作业,即实现连续钻进和连续控制井眼轨迹。因此,八十年代这种连续控制井眼轨迹的技术出现后,很快就得到发展,并被推广应用于各类定向井及水平井中,而取得越来越显著的经济效益。

l)结构(见图925

2)工作原理

    由于万向节外壳在同一平面内呈反向弯曲,使钻头轴线相对于井眼轴线稍微倾斜。反向双弯外壳先以一角度朝一方向弯曲,后在同一平面内以更大的角度朝相反的方向弯曲,两弯曲角度之差就是钻头与中心轴线间的夹角(图926)。由导向马达的上稳定器、下稳定器及钻头三个支点,确定一固定圆弧,三点位置一经确定,就具有固定不变的增斜率,即全角变化率(图927)。

    进行定向作业时,锁住转盘,即和普通的动力钻具一样工作,所钻井眼为一圆弧;稳斜钻进时,转动钻柱,由于钻头偏距和侧向力都很小,钻柱旋转钻出的井眼就是斜直的,达到稳斜的目的。由于配有MWD仪器,可随时监测井眼轨迹,如果再配上耐用的PDC钻头,可实现在不起钻的情况下连续控制井眼轨迹。

    2.导向钻井系统的优点

    导向钻井系统最大的特点是用一套钻具组合实现多种定向作业,这样就节省了大量的起下钻时间,缩短了建井周期,节约了钻井费用,因此对昂贵的海上钻井有特别重要的意义。其主要优点有:

    l)及时控制井眼轨迹,提高钻井的准确性。采用MWD跟踪监测井眼轨迹,一旦发现轨迹不合要求,便可随时进行方位和井斜的调整,提高井眼轨迹的精度;

    2)减少起下钻次数,提高钻井效率。由于使用一套井下钻具组合,就能完成多种定向作业,减少了起下钻的次数,从而避免许多井下事故的发生;

    3)充分发挥钻头潜力,提高机械钻速。由于导向动力钻具的多功能性,减少了为控制井眼轨迹而进行的起下钻,从而得以优化钻头使用效果。钻头受到的侧向力一般较小,也有利于延长钻头寿命和增加钻头进尺。

    4)利用计算机技术监测与预测井眼轨迹以及导向马达和钻头的工作性能,能及时调整有关可控因素、钻进方式,确保井眼轨迹控制得以安全、准确、迅速、连续地进行。


    3
.可控马达DTU与普通马达性能对比

    4DTUAKO导向马达的性能参数

    可调弯角的导向马达(AKO),其理论造斜率与弯角之间的关系,见图928931。在各图中区域,可用作旋转和定向两种模式,超过这一范围,只能用作定向模式,当然调工具面时的慢速平稳转动是允许的。


   
注:在图928931中,仅阴影部分可以用作旋转模式。

 

    八.井下可调稳定器(见表919和图932

    在定向钻井中,常常使用不同尺寸的稳定器达到稳斜、增斜和降斜目的。为此,通常采取更换稳定器的方法,但需起下一趟钻,既浪费时间增加成本,又增加了劳动强度。井下可调稳定器的作用,就是不用起下钻来改变钻具组合,直接在井下改变稳定器外径的大小即可达到上述效果。


   

    以安纳聚尔斯伦贝谢公司的井下可调稳定器为例,说明其使用方法。使用时把该稳定器放在近钻头位置上,稳定器外径调至最大时,起稳斜作用;缩小外径时,起降斜作用。把该稳定器放在第二稳定器位置时,稳定器外径调到最大时,起稳斜作用。缩小外径时,起增斜作用。这种稳定器配合MWD稳斜钻进,可起到类似导向钻井系统的作用,有效地控制井斜角。

    井下可调外径稳定器有三片呈螺旋型的扶正片,每个扶正片上安装有五至六个可活动的活塞式垫块。垫块向外延伸稳定器外径增大,垫块向内缩回,稳定器外径变小。扶正片与垫块表面镶装有碳化钨合金。垫块的直径63.5毫米(21/2英寸),18个垫块与井壁接触的总面积为58064毫米290英寸2),相当于套筒稳定器的接触面积。

    1.增大稳定器外径方法:

    1)转动着将钻头接触井底,同时降低泵的排量(通常减少50%);

    2)按工具预调定的钻压加压,调节加压范围为22.2333.4千牛( 575千磅)。当工具受到预调定的压力时,活塞式垫块将被推出,稳定器外径增大;

3)待悬重恢复到正常钻进要求的钻压时,回复正常排量,继续钻进。

3.缩小稳定器外径方法:

    1)降低排量,使工具锁定机构脱锁;

    2)将钻具提离井底,使垫块恢复到稳定器外径减小的位置;

3)回复正常泵排量,锁定机构锁定,稳定器处于最小外径状态;

4)下放钻具到井底,继续钻进。

    工具下井后第一次将稳定器外径调大时,最好将施加的钻压加大22.244.5千牛(510千磅)以确保机构起作用。稳定器外径被调大后的泵压比稳定器处于最小外径的泵压要高1.031.38兆帕( 150200磅/英寸2)。掌握了这个规律,司钻将随时知道稳定器外径变化的情况。

    在增大稳定器外径操作过程中,加压尚未达到调定值,却因扭矩过大,出现转盘蹩停时,可将转盘摘去,继续加压直至工具的机构起作用,然后适当上提部分悬重,就可以重新启动转盘。为了避免这种情况出现,预调的加压值最好接近将钻进层段所选用钻头的最优或最大钻压。

    任何情况下,只要钻具提离井底,稳定器就会回复到最小外径状态。如果继续钻进需要增大稳定器外径,要重复增大稳定器外径的操作步骤。

第五节 测量仪器


   
定向井测斜仪器可分为两大类,十几种规格,本节只介绍六种。


   
一.单点测斜仪

    这种仪器主要由外筒总成、测角机构总成和打捞杆总成三部分组成。其中测角机构总成为其心脏部分,包括罗盘、照像机、定时器(机械或电子式)或传感器(蒙乃尔运动传感器)、电池筒。常用的罗盘为10°20°90°三种。

    单点测斜仪可用于走向钻井的各项施工作业,可用投测或吊测两种方式测量井斜、方位和工具面,普通单点测斜仪的工作温度<125,高温单点测斜仪的工作温度<250,测量精度为:井斜角±0.5°,方位角±l°

单点测斜仪价格便宜,但测斜时间长,易发生井下事故。目前我国海洋定向井使用较少。

二.电子多点测斜仪(ESSESI

    ESI电子多点测斜仪采用三轴磁通门和三轴加速度计分别测量方位和井斜。每个测点除记录井斜和方位外,还可记录温度、电池电压和井眼参数,所有测量结果全部储存在探管的储存器里。提出仪器后,再经过计算机、打印机把结果打印出来。

ESIESS具有操作简单、经久耐用、测量精度高等优点,是一种较先进的测斜仪器。

1ESI互的技术指标

工作压力:95.5兆帕(13848磅/英寸2

工作温度:0125

    温度精度:±3

方位精度:(井斜>10°,磁倾角<70°

井斜精度:±0.l°

地磁场强度:±0.2°微泰斯拉(micro Teslas

地磁倾角:±0.2°

    存储量:1500测点

测量间隔:10600

延迟时间:109999

    抗压管长:3.70米(12英尺)

抗压管直径:44.5毫米(13/4英寸)

2ESS的技术指标

工作温度:不超过125

温度测量精度:±l

    井斜角测量范围:018°

井斜角测量精度:±0.1°

方位角测量范围:0360°

    方位角测量精度:±1°(井斜角>10°,磁倾角<70°

磁性工具面测量精度:±1°(井斜角>10°,磁倾角<70°

高边工具面测量精度:±1°(井斜角>10°

    磁场强度测量精度:±0.2°微泰斯拉

    重力测量精度:±0.003G

    仪器外径:35毫米(13/8英寸)

    仪器长度(包括电池筒):单点工作方式  1.42米(553/4英寸)

                            多点工作方式  2.07米(811/2英寸)

    3ESI电子多点仪操作步骤

    1)地面设备的连接:

    断开电源插座的开关(电源为110伏交流电),连接HP85B计算机、ESI接口和打印机,并接上电源;

    检查电池能量。检测5号和7AA电池的短路电流分别在4安培和3安培AMP)以上。;

用电池筒试验器检查电池筒,绿灯亮通过;红灯亮电压低;黄灯亮指示电池装反了;

连接探管和电池筒,连线与 ESI接口相接;

    探管初始设置。装入磁盘,接通电源开关,几分钟后按显示屏的显示步骤,及当时的实际情况,按顺序输人,直到完成初始设置。初始设置的最后两项为输入测点时间间隔(输入1060秒),和输入延迟时间109999秒);

拔下探管上的电缆,同时用秒表开始计时。

2)井下仪器的连接。

    根据非磁钻铤的长度选择加长杆;

    电池筒朝上装配好仪器。

    3)仪器测量:

    起钻时,根据仪器设置的延迟时间把仪器投入钻杆内,井斜较大时,可用低泵冲送入;

    记录井深和该井深的秒表运行时间,一直记录到预定的测斜深度为止(事先准备好钻具长度表);

起出仪器,取出探管,把探管连到ESI接口;

卸掉电池筒,7AA电池可以记忆数据28天。

    4)数据转储。把探管里的数据转存到HP85B计算机内。

    5)输入深度和时间。在计算机上,根据MINS(分钟)、SEC(秒)、DEPTH(深度)的输入模式,依次键入各参数。

    6)输出时间、井深、井斜、方位等原始测斜资料,检查探管数据,计算测斜数据,打印计算结果,最后将结果记录到磁盘上。

    三.有线随钻仪

    有线随钻测斜仪主要由井下测量系统、地面计算机系统和绞车三部分组成。探管是井下测量系统的心脏,它主要由两套传感器(三轴磁通门和三轴加速度计)、其他传感器及电子线路组成。探管的功能是测量井眼的各种参数,电子线路把各种参数变成电信号,通过单心电缆把电信号输给地面计算机系统。计算机把各种电信号进行放大、译码处理,分别以数字形式直观显示在显示屏、司钻读数器和输入打印机,然后由打印机把各种井眼参数的测量结果打印出来。

    地面计算机系统是有线随钻仪的控制中心,为井下仪器提供电源,监测井下仪器的工作状况,选择仪器的工作方式,测量所需要的井眼参数。绞车用于起下电缆(井下仪器),电缆通过旁通接头和高压循环头进入钻杆内。


   
斯派里森SST1000系列指标见表920

四.无线随钻仪( MWD

1.工作原理简介

    无线随钻仪(MWD)由井下仪器总成、地面接收仪表和地面处理系统三大部分组成。以斯派里森MWD为例,简述MWD的工作原理如下:

    MWD的井下部分,在下井之前,预先按定向井工程师对所采集测量数据的要求,进行特定的模式设置,组装在专用的非磁悬挂短节内,随钻具组合一起下井。由井下发电机(通过泥浆流动)供应电源,测量信号的输出由泥浆压力脉冲来完成。在立管上安装信号接收装置(压电感应器),信号接收装置接收压力脉冲信号,并将信号转换成电信号传输给地面计算机,计算机系统对电信号进行放大、处理、译码,分别以数字形式直观显示在显示屏、司钻读数器和输入打印机,也可传输到遥远的基地办公室。

    2MWD的类型

    MWD信号传输系统可分为泥浆压力脉冲和电磁波两种,通常采用第一种传输方式。泥浆压力脉冲又可分为正脉冲、负脉冲、连续波三种形式。井下仪器部分有可回收式和不可回收式两种。

    我国海上常用的三种MWD类型如下:

    斯派里森MWD属于正脉冲形式,井下仪器不可回收。

    哈里伯顿BGDMWD为负脉冲形式,井下仪器不可回收。

安纳聚尔slim MWD为正脉冲形式,井下仪器可以回收。

 3MWD的特性

    以斯派里森MWD为例,说明MWD的特性(表921~表923


 

 

 


    4.操作规程简介

以斯派里森MWD为例,说明的MWD的安全操作步骤(具体见操作手册)。

1)运输前的准备:

    检查所有现场的设备、仪器,保证其工作性能及测量精度;

    列出集装箱和设备清单、打印数份交现场资料员及运输等部门;

    与甲方及定向工程师讨论有关问题,获取设计书,了解目前的作业情况,并填写工作装备单;

    按准备单配备零部件,做好集装箱的防震、防潮等工作,待命出发。

2)现场工作。在作业前24小时就应保证现场上有两名熟练操作人员,开始下列工作:

1)按安全原则摆放集装箱,必要时连接扫气管线;

    2)安全地把电源引到集装箱,并检查工作间的输出电源;

    3)检查现场所有井下设备及实际数量,根据现场经验安全地布置所有电缆,摆放所有电子仪器设备,并通电测试;

4)将压力传感器安装到立管上,将泵冲开关安装到泥浆泵上(事先通知司钻和钻井监督);

5)将司钻读数器及对讲机安装到司钻台上;

    6)检查非磁钻铤、铜保护接头和悬挂短节,并给钻井监督提供连接方法,并核对上述接头与BHA的连接;

    7)完成探管(PROBE)的现场质量测试(每次下井前必做)完成脉冲器(PULSER)的电子及液压动力功能的现场测试(下井前必做);

    8)获取所有机架(NPSR)所需的各项资料,检查磁场强度及磁倾角值,建立文件名并输入各项内容;

    9)运用系统计算机的软件指令进行工作;

    10)从定向工程师那里获取有关参数,包括最低/最高可能钻井液密度,最高含砂量,可能使用的堵漏材料,最低/最高排量等;

    11)应用计算机及有关图表计算或选择钻头喷嘴,并及时告知钻井监督;

12)确立并设置探管(PROBE)工作模式,运行探管,完成下井仪器的组装,计算并配置加长垫,根据钻具组合表,连接单流阀、非磁钻铤、悬挂器、铜保护接头,把MWD井下总成装入悬挂器内(非磁钻铤内);

13)使用标志杆测量MWD标线与弯接头标线的偏差值,计算偏差(offset)角度,并输入计算机;

14)浅层试验,信号不好时,调整传感器位置及空气包压力。信号正常后,方可继续下钻;

    15MWD仪器下到底后,指导司钻完成正确的测斜步骤;

    16)分析测量结果,判断井下仪器的工作状况和磁干扰情况;

    17)正常钻进测量中的信号监测及各种报表的填写,做好各项设备的日巡回检查,包括布线、传感器、滤网等。每日按时上交测量报告;

    18)完成井下仪器的清洗、拆卸工作,检查仪器各部件的磨损情况,必要时更换,领取补充备件;

    19)完成MWD使用报告,工作结束后拆线及安全包装、放置设备。

    五.随钻测井系统(LWD)简介

    1992年,我国海洋石油开始使用最先进的随钻测井系统(LWD),它可以进行实际测井,完全替代电测。在大斜度井、水平井等方面具有很大的优势。LWD是在MWD的基础上,增加了多种用于电测的井下传感器,

使井下传感器增加到三十多个。因此,除了测量井眼参数以外,LWD还可以测量井下钻压、扭矩,以及测井资料,如伽马、地层电阻率、中子等。但LWD价格昂贵,维修保养也比较困难。

    无论MWD还是LWD,其最大的优点是可以使司钻和地质家能有效地到井下实时发生的情况。由于井下测量参数与地面接收数据之间只有几分钟的滞后时间,从而改善和缩短了决策过程。

六.地面记录陀螺(SRO

1.系统描述

    1)井下仪器总成(见图933)。

    SRO探管;

    水平转子陀螺;

仪器外筒(包括仪器帽、电缆头、扶正短节、连接器、仪器筒、电池筒、加长杆、定向杆)。

2)地面仪表及设施

    地面计算机和打印机;

    陀螺预热箱;

定向三角架总成;

瞄准器组合;

    司钻读出器;

电缆绞车、滑轮及手工具和万用表。

2.用途

l)在有磁干扰的井眼中走向造斜及扭方位作业。

2)在套管内定向开窗侧钻。

    3.特点

    1)使用地面记录陀螺进行定向、扭方位、侧钻,可以从地面读数器监视井下造斜工具的工具面角,定向井人员可以把工具面调到需要的方向上。

    2)操作地面记录陀螺的人员必须熟练掌握有线随钻测斜仪(SST)和水平转子陀螺测斜仪的操作程序。

    3)地面记录陀螺校正漂移和中心校正均由计算机完成,由打印机打印出测量结果,比单点陀螺操作简便、效率高。

  

 

 

中国奇石网
胜利慧岩
同德堂茶馆
韩网

综合:

中国石油大学(华东)
中国石油大学(北京)
西南石油大学
中国体育产业信息网

商务类:

中华人民共和国商务部
中国招标投标网
中国进出口网
能源一号网

石油相关:

中国化工装备协会
石油石化企业文化网
石油与石油化工协会
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石油企业:

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中国石油化工集团公司
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