限定目标点井眼方向待钻轨道设计新方法

限定目标点井眼方向待钻轨道设计是定向井尤其是水平井轨迹控制的重要技术之一,对于提高井眼轨迹控制精度和中靶精度有极为重要的作用。从轨道的约束个数和未知参数个数相等的原则出发,分析认为“斜面圆弧段+直线段+斜面圆弧段”是最简单且合理的剖面形式。在此基础上,提出了一种新的限定目标点井眼方向待钻轨道设计方法———逐点寻优设计法,并对其进行了改进,将二元显函数的最优值问题转化为一元显函数的最优值问题,形成了改进型逐点寻优设计法,给出了该方法的计算步骤,并进行了算例分析,证明了该设计方法的正确性。计算过程和结果表明,改进型逐点寻优设计法避开了求解非线性约束方程组,是一种有效而可靠的限定目标点井眼方向待钻轨道设计方法。

金平1井浅层长水平段水平井钻井技术

长水平段水平井可增加油气藏的裸露面积,显著提高边际油气藏的综合开发效益。为了检验前期研究成果,进一步丰富完善长水平段水平井钻井技术,决定部署一口阶段试验井——金平1井。在剖析该井施工难点的基础上,重点阐述了其井身结构与井眼轨道优化设计、大井眼浅层定向、井眼轨迹控制、钻具组合优化、安全钻进等关键技术,通过对水平段摩阻扭矩的理论与实际分析对比,保障了现场施工的顺利进行。该井的成功完钻,积累了大位移及长水平段水平井钻井技术经验,并创造了胜利油田3项技术指标,位垂比达到了2.803,是当时国内陆上油田位垂比最大的一口井。

水平井造斜段待钻井眼轨迹设计及应用

在水平井钻井中，进行水平井造斜段实钻井眼轨迹中靶情况判别和待钻井眼轨迹的设计是非常复杂而又至关重要的问题，它们相互影响，并直接关系着水平井钻井的成败。文中揭示了实钻井眼轨迹和待钻井眼轨迹间的相互关系。首先通过实钻井眼轨迹数据和井下钻具的造斜能力来判别实钻井眼轨迹与原设计井眼轨迹的偏离情况，然后根据偏离的情况来修正待钻井段的井眼轨迹设计，并对待钻井段造斜钻具组合进行判别：当未发生偏离时，不改变原钻具组合，继续钻进；当实钻井眼与原设计轨迹发生偏离时，利用实钻中正在使用的造斜钻具另加一套稳斜钻具可准确钻达水平段的入靶点。这样可充分保证在钻达水平段入靶点时的垂深、水平位移都能达到原设计要求，为水平段在产层内准确钻进打下良好的基础。

地层自然造斜规律在毛坝2井设计和施工中的应用

在南方海相川东断褶带黄金口构造带,由于受多期地质构造运动和沉积条件的影响,地层倾角较大,在毛坝1井直井钻探过程中发现,大部分地质构造表现出了较强的地层自然造斜能力,防斜和打快形成了尖锐的矛盾,该地区的其它直井也面临同样的矛盾,严重制约了该地区的勘探和开发进程,急需寻找经济有效的钻井技术提高机械钻速。对此开展了该地区的地层自然造斜规律研究,利用反演法、统计法和参比法等,结合毛坝 1 井地层倾角测井解释结果和实钻数据分析,反演出了该地区的地层倾角和走向,最终得到了地层自然造斜规律,其研究结果用于指导毛坝2井的井眼轨道设计和井眼轨迹控制施工,利用地层自然造斜规律设计定向井的方位角和轨道剖面,在实际钻井过程中,充分利用地层自然造斜规律优配钻具组合和优化钻井参数以控制井眼轨迹,已取得了解放钻井参数,减少定向钻进时间,提高钻井速度的良好效果。

胜利低渗油田长水平段水平井钻井关键技术

长水平段水平井钻井技术已经成为低渗透油气田开发的重要技术保障,但国内相关技术起步较晚,对该项技术的认识还需要统一,对如何发展与该技术配套的优快钻井技术有待进一步研究。通过分析该技术在井眼轨道优化设计、井眼轨迹控制和钻井液性能提高方面的主要技术难点,明确了关键技术攻关方向。通过模拟分析井眼轨道摩阻、扭矩,确定了造斜率和井眼轨道类型的优选原则;通过分析靶前位移与裸眼段摩阻系数的敏感性,明确了二者关系,并就其成因进行了钻柱力学解释,提出了靶前位移的优选原则,形成了长水平段水平井井眼轨道设计的主要思路。建立了基于地层可钻性级值的井眼轨迹控制方案优化方法,提出了以旋转减摩技术为基础的井眼轨迹高效控制思路。梳理了井壁稳定、井眼净化和润滑防卡等长水平段水平井钻井液关键技术,介绍了相应的主要技术措施。结合高平1井,介绍了上述各关键技术的应用情况,实例验证了各技术的有效性。

侧钻水平井螺杆钻具组合设计及应用

考虑侧钻水平井曲率半径大、环空间隙小等特征 ,建立下部钻具力学分析和钻具造斜率计算方法 ,通过垫块厚度、安放位置以及井眼曲率对螺杆钻具造斜率的影响规律分析 ,设计了侧钻水平井造斜钻具组合。经大庆油田 2口侧钻水平井应用表明 ,设计的螺杆钻具造斜率与实钻造斜率十分吻合 ,不仅满足了井眼轨道控制需要 ,还应用垫块取代了稳定器 ,为侧钻水平井设计造斜率高、井眼环空间隙大的动力钻具提供了一种新途径。

弱胶结地层水平井钻井技术探讨

水平井井眼轨迹控制的核心问题在于如何把握相对合理的全角变化率,而地层胶结状况(或地层物性)是影响全角变化率的关键因素之一。弱胶结地层水平井钻井主要存在全角变化率偏低、MWD信号传输不及时、底部钻具组合及钻进参数选择矛盾突出等技术难点。因此,应根据弱胶结地层的分布层位和厚度制定有针对性的技术方案和应急预案,宜使用大角度单弯动力钻具定向造斜钻进,而且钻具组合中要使用无磁承压钻杆和加重钻杆,尽量少用或不用钻铤,以保证井下清洁,提高井眼轨迹控制精度。以胜利油田埕52-平2井和草128-平4井为例,从钻井工程设计、钻井参数优选、底部钻具组合优化等方面对弱胶结地层水平井钻井技术进行了探讨。

连通水平井工程设计与井眼轨迹控制技术

为了提高地下矿层的采收率,江苏芒硝矿开采应用了连通水平井技术,即钻一口水平井与另一口生产井(一般为直井)连通,使整个水平段在矿层底部穿过,将套管下至矿层顶部有效的位置,从而实现一口井注水,另一口井生产矿层溶解液。这种开采方式不用下中心管,大大提高了地下矿层的溶解度,可以连续生产,提高了综合经济效益。在分析连通水平井钻井技术难点的基础上,详细介绍了连通水平井工程设计和井眼轨迹控制技术,并给出了判断井眼连通的几种地面显示。

TK238H井旋转地质导向钻井技术

TK238井钻井施工中存在一系列技术难点,为此采用了Powcrdrivc旋转地质导向钻井技术。简要介绍了Powerdrive旋转地质导向钻井系统的组成及性能,详细介绍了TK238井的钻井设计和现场施工情况。该井油气层钻遇率达92%,日产原油204.74t,这说明采用Powerdrive旋转地质导向钻井系统,提高了油气层钻遇率,使井眼轨迹位于油层中有利于产油的最佳位置。该井的成功也为以后塔河油田薄油层钻井施工积累了宝贵经验。

TK108H中曲率水平井钻井技术

针对塔河１号油田复杂的地质特点，优化井身结构设计，优选钻井液体系，利用 ＳＳＴ有线和 ＭＷＤ无线随钻监测井眼轨迹，合理利用配套的水平井钻井技术，安全快速成功地施工了当量井深达 ６０２３ｍ的ＴＫ１０８Ｈ中曲率水平并。在本次钻井中，首次在塔北地区选用Ｆ３２０－３ＤＨ型钻机，开创了国内Ｆ３２０－３ＤＨ型（６０００ｍ）钻机施工深井水平井的先例。

H4三维绕障阶梯式水平井钻井技术

介绍了新疆宝浪油田 H4三维绕障阶梯式水平井的设计和施工情况 ,重点分析了该井侧钻后的增斜段、两水平段井眼轨迹控制的工艺技术和钻井液体系 ,并针对该井水平段钻井过程中钻具摩阻和扭矩过大、钻压传递困难等难点 ,提出了相应的技术措施 。

阶梯水平井钻井技术

阶梯水平井是在水平井完成第 1水平靶区后 ,通过降斜、稳斜、增斜段的调整 ,进入并完成第 2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层 ,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制 3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了 TZ40 6井、YX2 P1井、LN6 1- H1井 3口阶梯水平井的施工数据。针对 TZ40 6井施工经过、施工要点、施工技术措施 ,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识 ,做了全面的论述。现场应用表明 :阶梯水平井显著地增加了产量 ,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益 ,必将成为油气田开发的重要手段之一。

多控制点水平井靶体边界计算

为在钻井设计软件中精确地绘制出多控制点水平井靶体,给出了多控制点水平井靶体的数学定义。以矢量代数为数学工具,利用靶体设计轴线上任意点的法面坐标,给出了靶体外边界曲线的数学定义,提出了曲边长方体靶的新概念,建立了靶体外边界曲线的计算公式。钻井设计软件开发实践及应用效果表明,曲边长方体靶的定义是合理的,计算公式是精确的,且易于编程实现;可以在水平投影图、垂直投影图、剖面展开图、三维图形中精确地绘制出水平井靶体图形。

小断块油藏水平井轨迹钻探设计

小断块油藏水平井目标点的不确定性 ,比一般油藏更为突出。通过稳斜探标志层 ,或稳斜探油顶来确定目标点垂深的方法 ,在小断块油藏水平井中经常不可行 ,此时钻导眼来确定目标点垂深成为必要。介绍了稳斜探标志层和油顶的稳斜角设计方法 ,主要介绍了在钻导眼确定目标点垂深时 ,水平井导眼轨迹和水平井轨迹综合设计方法 。

两维定向井轨迹设计的通用方程

井眼轨迹设计是定向井能否成功的关键技术之一，文中推导出的两维定向井轨迹设计通用方程，只是针对不同的轨迹类型定义方程的参数，就可以进行多种类型定向井的轨迹设计，简化设计过程。文中分析了三段制、五段制和双增轨迹在设计方面的差异与共同处，对推导出来的通用方程在实际应用中进行设计计算论证。

盐井大井斜开窗侧钻水平井绕腔连通技术

盐井水溶开采形成溶腔后,溶腔中的岩盐层,因作用于岩盐层上的支承压力超过其所处应力状态的强度极限而发生塑性破坏,随着开采的继续,破坏形式不变,破坏范围增大。原苏16井组钻井轨迹下穿泥岩造成溶腔通道堵塞,采卤量只有6~7 m^3/h,基本处于半停产状态,严重影响了卤水的产量,采用多种工艺均未能解堵。通过引进大斜度开窗工艺、短半径水平井技术,对侧苏盐16-1井进行三维绕障设计,轨道优化,并优化开窗侧钻技术方案,实现侧苏盐16-1井轨迹绕过小腔与苏盐16井大溶腔连通的目。该井在大斜度开窗工艺、高造斜率轨迹控制以及绕腔连通技术方面取得成功,形成大斜度开窗绕腔连通技术,为今后盐井水平连通井开窗侧钻的常态化提供借鉴。

连通水平井钻井技术在芒硝矿中的应用

介绍了胜利定向井公司为江苏省洪泽县芒硝矿钻进连通水平井的情况，总结分析了钻进连通水平井的前期准备工作、井眼剖面设计和井眼轨迹控制等技术问题。该钻井技术的成功实施不仅为芒硝、石油开采。

弯外壳动力钻具力学性能分析

弯外壳动力钻具能提高增斜率，但钻具轴线不在一条直线上。本文用有限元基本理论，分析了弯外壳动力钻具的力学材性，着重讨论了弯外壳动力钻具的结构弯角、井斜角、稳定器间隙及钻铤刚度对弯外壳动力钻具增斜特性的影响。认为弯外壳动力钻具的增斜率随结构弯角增大而明显增加；工况相同时，双弯动力钻具增斜率比单弯动力钻具高约50％。井斜角小于60°时，随井斜角增加弯外壳动力钻具的增斜率明显增加；大于60°时，增斜率增加趋势减弱，甚至下降。稳定器间隙增加，弯外壳动力钻具的增斜率下降。动力钻具上面钻铤的刚度越小，增斜率越高。

水平井井迹曲线的优化设计

针对水平井轨迹设计中的条件 ,采用离散优化方法 ,以最短井迹为目标 ,对现有水平井进行了优化设计。计算表明 ,优化后的井迹明显小于原设计 ,可使水平井钻井成本大大降低。

侧钻短半径水平井轨迹测量及控制技术

按照国家“九五”重点科技攻关项目的实施要求，根据胜利油田侧钻地层特点，建立了侧钻短半径水平井轨迹测量及控制的新模式和新技术。研究解决了原始井眼套管内的测量精度以及开窗侧钻方式、造斜井段和水平井段的随钻测量和轨迹控制等技术难题。采用了弯壳体马达钻进为主的方式进行水平段井眼轨迹控制。将研究的重点放在提高侧钻短半径水平井的井眼轨迹测量精度和控制能力上。