井眼轨迹控制技术的应用

井眼轨迹控制技术是指通过合理设计和优化钻井参数,控制钻井过程中井眼轨迹的走向和角度,以提高钻井效率和工程质量的技术。详细介绍了井眼轨迹控制技术的基本原理,包括井眼轨迹建模方法、井眼轨迹优化算法和井眼轨迹实时控制方法。探讨了井眼轨迹控制技术在石油工程领域和地下水勘探领域的应用,分析了其在油气井钻井工艺和地下水井钻探工艺中的具体应用情况。

浅层水平井井眼轨迹控制技术

克拉玛依油田九8区齐古组稠油油藏底部构造形态为一由西北向东南缓倾的单斜，地层倾角3°～9°，油层渗透率高，埋深仅200m，用直井开发单井产量低。钻了4口浅层水平井，井身剖面为斜直—增—稳（水平段）型，斜井深493～538m，垂深170.60～179．80m，水平位移403．50～477.80m，水平段长201．08～233．30m，斜深与垂深比2．82～2．99，平均单井产量比直井提高3倍多。文中介绍了浅层水平井的剖面设计、井眼轨迹控制、钻具结构等。

井眼轨迹控制工具发展现状及趋势

由于复杂结构井的大量出现,要完成复杂井眼轨迹,尤其是真正实现井下闭环控制,必须研制更加灵活的全方位可调的井眼轨迹控制工具。为此,重点介绍了国外Baker Hughes、Schlumberger和Halliburton 3家具有代表性石油技术服务公司的3种工作方式的井眼轨迹控制工具的工作原理及特点,并简要地介绍了我国井眼轨迹控制工具的研究现状,最后就井眼轨迹控制工具的发展趋势及其存在的不足与技术难点提出了具体建议。

煤层气羽状水平井井眼轨迹控制技术

为了提高煤层气的钻遇率、减少井下复杂事故,开展煤层气羽状水平井井眼轨迹控制技术研究至关重要。通过分析煤层气产出机理和羽状水平井技术特点,给出了羽状井井眼轨迹控制综合分析流程图及常用的控制方法,详细介绍了随钻电阻率、自然伽马测井等测井响应井眼轨迹综合控制技术及不同地层倾角煤储层井眼轨迹实施跟踪预测控制技术。研究结果表明：准确掌握煤储层物性参数、地层倾角及顶底板岩性等是实现井眼轨迹有效控制的基础和关键,在钻进过程中通过实时跟踪和分析钻井参数,并结合随钻电阻率、自然伽马测井及综合录井信息等对井眼轨迹进行实时监测和调整,可有效控制钻头在目标层中最佳层位延伸钻进,从而可确保煤储层钻遇率及减少井下复杂事故发生。

井眼轨迹控制工具主轴力学行为分析

采用梁单元模型对井眼轨迹控制工具主轴进行简化,基于动态有限元显示积分算法,分析了主轴转速、偏移量及钻压对主轴力学行为的影响。结果表明:主轴转速及钻压对主轴力学行为影响较小;随着偏移量的增加,偏心环作用力、下支撑轴承作用力、钻头侧向力逐渐增加。并通过室内试验,验证了主轴力学行为仿真分析的正确性。

大位移井井眼轨迹控制技术方案的优化

针对大位移井眼轨迹控制技术难点 ,文章分析了西江 2 4 - 3油田 4口大位移井的井眼轨迹控制技术 ,探讨了大位移井井眼轨迹控制技术的机理 ,并对大位移井井眼轨迹的控制方案进行了优化。结果表明 ,西江 2 4 - 3油田大位移井的井眼轨迹控制技术实际上是可调和不可调滑动导向钻具组合连续导向和旋转导向工具连续导向钻井技术的综合。旋转导向工具进行连续导向钻井具有随时可控性 ,轨迹控制质量高 ,但使用成本很高。在充分掌握滑动导向钻具组合导向力变化规律的基础上 ,在一定范围内 ,这种钻具组合仍然具有很好的应用效果。技术和经济方面的因素决定了小位移时采用滑动导向钻具组合连续导向钻井技术 ,而在较大位移时采用旋转导向工具的控制方法是最优的轨迹控制方案。

井眼轨迹控制工具主轴载荷与造斜能力关系研究

井眼轨迹控制工具是随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井工具.在复杂工况下,主轴承受钻压、扭矩和偏置机构作用力等,十分复杂.在课题组前期研究的基础上,对样机主轴的力学行为开展了进一步的研究,在建立主轴静力学模型的基础上,分析了工具外壳刚度、偏置机构安装位置等因素对主轴力学行为与造斜能力的影响规律.研究发现,主轴下端偏转角、偏心机构作用力和最大截面弯矩会随着偏心位移增加呈线性增加;随着外壳刚度的增加和偏置机构安装的位置与上支撑轴承之间距离的增加,工具造斜能力也会增强;通过分析偏置机构安装位置和外壳刚度对主轴力学行为的影响规律发现,随着外壳刚度的增大和偏置机构安装位置与上支撑轴承之间距离的增大,主轴最大截面弯矩也会增大.最后,给出了最佳的外壳刚度与偏置机构安装位置建议.

井眼轨迹控制工具滚针轴承的偏载失效分析

国内有关高造斜率井眼轨迹控制工具上、下两端轴承的研究主要是对主轴进行偏置试验,忽略了一些实际情况。为此,通过井下工具动态测试台架模拟了井下工况,针对滚针轴承的破坏失效进行了整体理论和有限元分析。依据井眼轨迹控制工具的原理,建立了旋转心轴的力学和数学模型,同时依据所得的主轴和滚针轴承数据,用Solidworks建立了它们的全尺寸仿真模型。分析结果表明,主轴在滚针轴承处的偏斜角度为0.072 5°,滚针轴承要阻止轴的弯曲变形,在运行中主轴会给滚子施加一个向左的力;在试验中滚子的倾斜角度达到了0.029 3°,这使滚针轴承的使用疲劳寿命急剧缩短。建议对井眼轨迹控制工具的结构进行改进,采用滚针和角接触球组合轴承,使得它能同时承受径向和轴向载荷,延长轴承的使用寿命。

高造斜井眼轨迹控制工具悬臂轴承失效分析与优选

高造斜井眼轨迹控制工具提供了高效的多枝导流出砂井钻井手段,该工具在进行井下工况模拟实验时悬臂轴承破坏失效。为分析悬臂轴承的失效机理,基于管柱力学基本理论,建立了主轴力学模型,分析了悬臂轴承在井下工况的力学行为。结合有限元仿真分析,得出了悬臂轴承的失效原因。研究结果表明:主轴弯曲使滚针轴承承受附加弯矩,致其左侧磨损剧烈,轴承径向载荷分布不均,在摩擦扭矩的作用下,保持架发生扭转变形,从而导致悬臂轴承失效。结合分析结果给出了推荐使用的悬臂轴承型号,能有效提高井眼轨迹控制工具轴承使用寿命。

侧钻双分支水平井井眼轨迹控制

静 31-59井是 1口侧钻水平井,完钻井深 2425m,水平段垂深 2131m,悬挂器喇叭口位置 2126. 22m。为充分挖潜老区产量,在静 31-59井开窗侧钻双分支水平井。通过精心设计、组织与施工,静 31-59FP井仅用 15d纯钻时间成功钻完 2个分支井段,累计裸眼长度 768m。该井由辽河油田工程院自行设计、施工,无经验可借鉴。静 17块地层坚硬,钻进时加压困难,目的层薄,倾角变化明显,施工时轨迹控制难度很大。通过转盘钻进与滑动钻进相结合,控制钻进参数、调整轨迹,防止井眼轨迹忽起忽落,为完井创造了良好的条件,该井是国内第 1口侧钻双分支水平井,为其它油田的侧钻双分支水平井成功实施提供了丰富的经验。

大庆油田超薄油藏阶梯水平井井眼轨迹控制技术

详细分析了大庆超薄油藏阶梯水平井井眼轨迹控制难点,针对大庆外围油田实际情况提出了具体解决措施。

电磁波电阻率(EWR)在井眼轨迹控制中的应用

简要介绍了电磁波电阻率(EWR)的结构和工作原理,分析了电磁波电阻率探测深度的影响因素,以两口井为例,介绍了EWR在水平井井眼轨迹控制中的应用情况。利用EWR的实时电阻率曲线可以较好地控制井眼轨迹沿油层最佳位置钻进,从而提高油层采收率和单井产量,而且它可以实现地层的实时评价,避免由于地层情况不明、设计出现误差而找不到油层、填井报废等事故的发生。

井眼轨迹控制工具润滑油泄漏分析

井眼轨迹控制工具在打定向井、水平井等复杂结构井时可自动灵活地改变钻头前进方向,起到导向作用。由于工具内部运动部件较多,为了防止磨损,需要进行润滑,同时井眼轨迹控制工具在工作过程中不可避免地会发生泄漏。因此,工具工作时间越长,泄漏量越大,工具内部所剩余的润滑油也越少。为了研究工具内部润滑油泄漏情况,建立了工具润滑油整体泄漏模型,得出了工具内部润滑油压力与总体泄漏量之间的关系,并通过试验验证了分析结果。研究结果表明,润滑油总体泄漏量随着压力的增大而增大,并指出工具最大持续工作时间为200 h。

冀东油田深层大斜度井井眼轨迹控制技术研究与应用

冀东油田深井井身结构复杂、钻穿多套层系、设计靶点多等因素,给钻井井眼轨迹控制带来巨大挑战。通过分析导向钻具组合与单扶钻具组合定向造斜特性及总结轨迹控制过程中遇到的难点和不同区块的自然造斜和方位漂移规律,研究出一套适合深层大斜度井的井眼轨迹控制技术,解决了钻井过程中存在的诸多轨迹控制难点,为深层油藏勘探开发奠定了基础。

用钻后分析和数理统计方法进行井眼轨迹控制

文章通过分析井眼底部钻具组合、钻井操作参数、已钻井井眼几何形状及地层特性等因素对井眼轨迹的影响，根据已钻井的资料，用钻后分析和数理统计方法，建立了井眼轨迹预测模型，为定向钻井井眼轨迹控制提供了一种实用方法。经数１０口井现场实践，效果良好。

反扣井眼轨迹控制及钻井工艺在渤海的应用

文章总结了渤海首次应用定向井反扣井眼钻井工艺技术，实现了在探井ＣＦＤ１８—２—２ＤＳ井的侧钻。该井在２８６８ｍ处开窗侧钻，将ＣＦＤ１８—２—２Ｄ井的水平位移从１４５４ｍ拉回到７１０ｍ，在井斜２７°的情况下，首先降斜至０°，然后再将井眼方位调到１８０°反向增斜进入地质设计的３０ｍ靶区半径内，满足了地质设计要求。该井的主要特点是：深井高钢级Ｐ１１０套管开窗侧钻，可控导向马达反扣井眼轨迹控制，全井计算机软件实施扭矩摩阻的分析，使用ＭＷＤ随钻测量，可控导向马达钻井技术，顶部驱动，ＰＥＭ水基钻井液技术。通过实践，总结和摸索出了一套深井。

侧钻水平井井眼轨迹控制技术

井眼轨迹控制是侧钻水平井钻井施工的关键技术,是决定侧钻水平井钻井成败、钻井费用及生产能力的重要因素。与常规水平井相比,侧钻水平井由于井眼曲率大、钻具刚度低、中靶要求高,因此要求井眼轨迹控制不仅要有较高的控制精度和预测准确度,还应对油层垂深误差、工具造斜率误差、井底参数预测误差具有较强的适应能力。本文介绍了Φ139.7mm套管开窗侧钻水平井井眼轨迹设计、钻具组合设计与井眼轨迹控制施工工艺,包括初始造斜侧钻、井眼轨迹测量、井眼轨迹控制软件及造斜段、水平段轨迹控制方案。

王平1井井眼轨迹控制技术

王平 1井是江汉油田第一口中曲率半径水平井 ,同时也是用水平井开发王场油田车挡断层盐间非砂岩储层的首次尝试 ,由于目的层薄、地质情况不确定等因素的影响 ,增加了施工难度。介绍了王平 1井的地质情况与井眼轨道设计 ,详细讨论了在轨道控制方面的特点、难点、要求和对策 ,在此基础上 ,对着陆控制和水平控制过程做了进一步的介绍 ,并给出了几点建议。

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。

国内最大的浅层超稠油大位移水平井HW902井眼轨迹控制技术

HW902稠油水平井是总公司"九·五"重点科技项目"浅层稠油水平井开采新技术研究"的第一口科学试验水平井,也是目前国内钻成的第一口浅层大位移水平井(实钻井深 493m与垂深 174.8m之比为 2.82)。该井经过油藏工程、钻井工程、采油工程等多方面的反复研究论证,选取克拉玛依九。区齐古组稠油油藏水平井实验区。HW902水平井完钻井深493m,垂深174.8m,井斜90.5°,闭合方位 267.37°,水平位移 408.4m,各项技术指标(见下表)均达到设计要求,多项技术指标创国内水平井最新记录、该井的顺利完钻,标志着新疆局在浅层超稠油油藏的钻井工艺技术上有了新的突破,为今后新疆局进一步经济有效的开采浅层稠油油藏的钻井工艺技术上有了新的突破,为今后新疆局进一步经济有效的开采浅层稠油油藏奠定了理论与实践基础。