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大理钻井技术的必备知识

来源:www.gzmmzq.com  作者:贵州钻井公司   发布日期:2018-10-25
大理钻井技术的必备知识

概述
    大理钻井技术发展的较高阶段是自动化钻井。所谓自动化钻井就是:钻井全部过程依靠传感器测量各种参数,并采用计算机采集,进行综合解释与处理,然后再发出指令,后由各相关设备自动执行,使整个钻井过程变成一个无人操作的自动控制过程。在钻井自动控制过程当中,井下随钻测量和井下自动控制是关键环节,同时也是关键技术,二者结合起来实际上是井眼轨迹自动控制技术—导向钻井技术。

导向钻井技术
    导向钻井技术是钻井工程领域的高新技术,代表着先进的钻井发展方向。目前,在世界范围内水平井、大位移井,分支井等高难度的复杂井蓬勃发展,并得到大规模应用,传统的钻井技术难以适应这些高难度井的作业需要,必须依靠先进的导向技术才能保证井眼轨迹的准确无误。

大理钻井导向方式
    导向方式主要有两种:
1)几何导向:
    由井下随钻测量工具(MWD/LWD)测量几何参数,井斜、方位和工具面的数值传给控制系统,由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。
2)地质导向:
    地质导向是在拥有几何导向能力的同时又能根据随钻测井(LWD)得出的地质参数(地层岩性、地层层面、油层特点等),实时控制井眼轨迹,使钻头沿着地层的较优位置钻进。这样可在预先不掌握地层特性的情况下实现较优控制。

    地质导向可利用近钻头处实时采集的地质地层参数,超前预测和识别油气层,并根据需要调整井眼轨迹,引导钻头准确钻达油气富集区域。 地质导向的技术关键是近钻头处地层参数、井眼轨迹参数和钻头工作参数的实时测量。


导向工具
   大理钻井导向钻井的实现主要靠导向工具,导向工具分两大类:
1)滑动式导向工具
    滑动式导向工具的特征是导向作业时钻柱不旋转 ,钻柱随钻头向前推进,沿井壁滑动。 滑动式导向存在许多缺点:钻柱的扭矩、摩阻大;井眼清洗不彻底;械钻速慢等等,但目前仍占主导地位。
    定向钻井大多使用井下动力钻具,主要的滑动式导向工具有:弯外壳马达、可调弯接头、可变径稳定器等。滑动式导向工具组合方式:钻柱+MWD/LWD+动力钻具+钻头。
2)旋转式导向系统 (RSS)
    旋转式导向工具直接引导钻头沿期望的轨迹钻进,从而避免钻柱躺在井壁上滑动,使井眼得到很好的清洗,同时允许根据地层选择合适的钻头。这样可显著地减轻或消除滑动式导向工具的不足。
    目前旋转式导向工具主要有:VDS自动垂直直井钻井系统、SDD自动直井钻井系统、ADD自动定向钻井系统、RSD旋转导向钻井系统,RCLS旋转闭环钻井系统等。
旋转导向钻井特点
1)在钻柱旋转的情况下,具有导向能力;
2)可以与井下马达一起使用;
3)配有全系列标准的地层参数及钻井参数检测仪器;
4)配有地面&井下双向通讯系统,可根据井下传来的数据,在不起钻的情况下从地面发出指令改变井眼轨迹;
5)工具设计制造模块化、集成化;
6)可以在150℃以上的高温井中使用;
7)不需要特殊的钻井参数,就可以保证较优的钻井过程;
8)导向自动控制,以保证准确光滑的井眼轨迹。
旋转导向主要技术参数
1)测量井深:指井口至测点间的井眼实际长度。  
2)垂直井深:通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。
3)造斜点:从垂直井段开始倾斜的起点。  
4)井斜角:测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。  
5)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。
6)井斜变化率: 井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况。以度/100米来表示也可使用度/30米或度等)。  
7)方位变化率:方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况,以度/100米来表示(也可使用度/30米等)。  
8)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/30米表示),狗腿严重度 既包括了井斜角的变化也包括了方位角的变化,是钻进过程当中需要重点关注的数据
9)GR-自然伽马:GR是测量地层里面的放射性含量,岩石里粘土含放射性物质最多。通常,泥岩GR高,砂岩GR低。
10)CAL-井径井径就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼,测量的井径或为八寸半,或大于八寸半(称扩径),或小于八寸半(称缩径)。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。11)AC-声波
常说人所说的声波即是声波时差,单位为毫秒每英尺,声波时差小,也就是声波在地层传播的时间少,说明地层比较致密和坚硬。反之地层比较疏松。
12)CN-中子:用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子,我们也叫中子孔隙度,也叫总孔隙度,测量的是流体体积占整个岩石的百分比。
13)电阻率 resistivity:电阻率分为微侧向和双侧向(包括浅侧向和深侧向),它们的区别就在于探测深度不一样,深侧向探测深度大,浅侧向次之,微侧向小。由于泥浆对地层的侵入不同,井眼为圆心在不同的半径范围内,地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入,这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。
发展方向
    随着技术的发展和应用,旋转导向钻井系统逐渐形成了两大发展方向:一个是以Baker Hughes Inteq公司的Auto Trak RClS系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统,它以其精确的轨迹控制精度和完善的地质导向技术为特点,非常适用于开发难度高的特殊油藏的导向钻井作业,HulliboIton公司的Geo—Pi1ot系统也属于这一类导向钻井系统;
    另外一个是以Schlumberger Anadri11公司的Power Driver SRD系统为代表的全旋转自动导向钻井系统,它以其同样精确的轨迹控制精度和特有的位移延伸钻井能力为特点,非常适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。
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