深井超深井钻井技术3课件.ppt

1、深井超深井钻井技术深井超深井钻井技术3231、国内外井斜控制技术发展现状、国内外井斜控制技术发展现状 4567 近年来发展的防斜打快技术：近年来发展的防斜打快技术：8防斜单弯螺杆钻具组合防斜打快的机理防斜单弯螺杆钻具组合防斜打快的机理 9单弯与直螺杆钻具组合力学性能比较单弯与直螺杆钻具组合力学性能比较 单弯螺杆在转动一周时钻头侧向力的变化大致是按照简谐形状变化。直螺杆钻具单弯螺杆在转动一周时钻头侧向力的变化大致是按照简谐形状变化。直螺杆钻具组合的钻头侧向力几乎保持恒定不变的值。组合的钻头侧向力几乎保持恒定不变的值。-600-500-400-300-200-1000060120180240300

2、360钻压(kN)钻头侧向力(N)单弯螺杆直螺杆10防斜单弯与导向钻具组合比较防斜单弯与导向钻具组合比较 两种钻具组合的区别在于，用于导向钻井的单弯螺杆多了一个近钻头稳定器。两种钻具组合的区别在于，用于导向钻井的单弯螺杆多了一个近钻头稳定器。计算结果表明：计算结果表明：。-600-400-20002004006008001000060120180240300360肘点方位(o)钻头侧向力(N)增斜区降斜区159mm短钻铤3m159mm钻铤1根165单弯-600-500-400-300-200-1000060120180240300360钻压(kN)钻头侧向力(N)防斜单弯螺杆钻具组合防斜单弯螺

3、杆钻具组合导向钻具组合导向钻具组合11高钻压条件钟摆钻具井斜控制特性高钻压条件钟摆钻具井斜控制特性钻具组合钻具组合单稳定器小钟摆钻具组合159mm钻铤18m215.9mm钻头214mm稳定器 单稳定器大钟摆钻具组合215.9mm钻头214mm稳定器159mm钻铤27m12井斜角1o钻头侧向力随钻压变化-160-140-120-100-80-60-40-200020406080100120140160180200220钻 压(kN)钻头侧向力(N)13井斜角1o钻头转角随钻压变化 14井斜角2o钻头侧向力随钻压变化 15井斜角2o钻头转角随钻压变化 16井斜角1o钻头侧向力随钻压变化。17井斜角

4、1o钻头转角随钻压变化 18井斜角2o钻头侧向力随钻压变化 19井斜角2o钻头转角随钻压变化 20159mm159mm钻铤钻铤18m18m127mm127mm钻杆钻杆9m9m159mm159mm钻铤钻铤18m18m159mm159mm钻铤钻铤9m9m159mm159mm钻铤钻铤18m18m120mm120mm钻铤钻铤9m9m双稳定器钟摆钻具组合双稳定器钟摆钻具组合双稳定器钟摆钻具组合21 22232425 26非旋转可变形钻柱稳定器非旋转可变形钻柱稳定器 27 28 29 300011limirscscrscscitrrrrtTqrrkhT Zp()ln4ppdpihpRNSttPPPkhtt

5、pt溢流时间，h；RS当量流速系数；当量时间系数；31关井立管压力与拟时间的半对数曲线关井立管压力与拟时间的半对数曲线 ptStt关井时间关井立管压力（分钟min）（兆帕MPa）20.1380.5150.2875.3080.3918.31110.46911.52140.52912.11170.57712.60200.61612.85230.64913.00260.67613.10290.70013.21320.72013.25350.73813.30380.75313.34410.76713.38440.77913.41470.79113.44500.80113.47530.81013.495

6、60.81813.5132 原始条件 最终条件 011ln1()mESDaKhaKF h33A AB BC C未修正未修正1.99g/cm1.99g/cm3 31.29g/cm1.29g/cm3 31.30g/cm1.30g/cm3 3修正后修正后2.05g/cm2.05g/cm3 31.32g/cm1.32g/cm3 31.35g/cm1.35g/cm3 3 34边界条件示意图 环空模型 paaaaTTCCCCTTCCzTCCtT9139129119101）裸眼环形空间）裸眼环形空间2）套管环形空间）套管环形空间paacaaTTCCCCTTCCzTCCtT913912911910350500

7、100015002000250030003500050100150200250温 度（C）井深（m）钻 柱 内环 空 中地 层 温 度钻柱内、环空及地层原始温度分布对比钻柱内、环空及地层原始温度分布对比 02040608010012014016018020005101520253035循环时间（h）温度（C）井口井深100处井深500m处井深1000处井深1300处井深1500处井深2000处井深3000处不同井深处的泥浆温度随循环时间的变化对比图不同井深处的泥浆温度随循环时间的变化对比图 36 37 dDLVfPmsw2196.0383940414243 44 45 46 PP越大越大,则钻

8、井越容易则钻井越容易 PP越小越小,则钻井越难则钻井越难 若若P P P P循环压耗循环压耗,则无法正常钻进，则无法正常钻进，直接表现为漏、喷、塌、卡等井下复杂与事故直接表现为漏、喷、塌、卡等井下复杂与事故(这对深井重泥浆尤为突出这对深井重泥浆尤为突出)47（2 2）窄安全密度）窄安全密度(压力压力)窗口产生的原因：窗口产生的原因：低低P P破破、低、低P P漏漏、低承压能力、低承压能力 高高P P塌塌：高地应力高地应力(异常地应力异常地应力 )高地层倾角高地层倾角 地层岩石的力学性质与强度地层岩石的力学性质与强度 地层破碎地层破碎 泥浆体系及应用不当泥浆体系及应用不当 高高P P地地：油、气

9、、水层压力高油、气、水层压力高4849 50512 2）减小泥浆循环压降减小泥浆循环压降P P循循 为安全钻进必须使为安全钻进必须使P P循循P P窗窗，但是深井重泥浆温度和压力对泥浆流，但是深井重泥浆温度和压力对泥浆流变性有重大影响。因此用同一个温度压力条件下的流变参数来计算循环变性有重大影响。因此用同一个温度压力条件下的流变参数来计算循环压降压降(当量密度）与实际有相当大的差距。当量密度）与实际有相当大的差距。因此，因此，必须充分考虑深井泥浆必须充分考虑深井泥浆循环温度对其流变性的影响才能较好的解决这个问题。循环温度对其流变性的影响才能较好的解决这个问题。52 A.A.泥浆井下循环温度剖面

10、的确定：泥浆井下循环温度剖面的确定：井内循环过程中各点泥井内循环过程中各点泥地层岩石比热、各部分传地层岩石比热、各部分传热系数、地温梯度、泥浆排量、泥浆入井温度、井身结构、钻具热系数、地温梯度、泥浆排量、泥浆入井温度、井身结构、钻具组合、循环时间组合、循环时间等因素确定。建立温度剖面的计算机模拟技等因素确定。建立温度剖面的计算机模拟技术。术。53B.B.泥浆循环过程中按温度剖面分布的泥浆循环过程中按温度剖面分布的H.T.H.PH.T.H.P流变性的变化及其循流变性的变化及其循环压耗的确定；环压耗的确定；C.C.水力参数，井身结构、钻具组合的影响。水力参数，井身结构、钻具组合的影响。符合上述要求

11、的泥浆体系及应用技术，以泥浆循环压耗符合上述要求的泥浆体系及应用技术，以泥浆循环压耗P P循循 PP为原则：为原则：A.C.C.调整泥浆流变性（按温度剖面进行）调整泥浆流变性（按温度剖面进行）54 3 3）泥浆可压缩性与其密度的确定：）泥浆可压缩性与其密度的确定：（这为人们所忽视）油基泥浆的影响很（这为人们所忽视）油基泥浆的影响很大，水基泥浆不容忽视大，水基泥浆不容忽视(深井重泥浆可达深井重泥浆可达10%10%以上以上)；仪器研制及应用。；仪器研制及应用。4 4）降低循环压降工具的应用）降低循环压降工具的应用55深井重泥浆环空压耗可能降低的空间深井重泥浆环空压耗可能降低的空间56 575859

12、（1 1）降低）降低P P塌塌增大增大PP：60 61 NDSPERFORMLWD 随钻环空压力随钻环空压力 随钻孔隙压力预测随钻孔隙压力预测 井底钻井参数井底钻井参数 卡钻警报卡钻警报 实时井眼稳定性实时井眼稳定性风险分析风险分析实时解释实时解释62CONTINUEYESNO诊断诊断和处理和处理邻井测井数据地震数据RiskTrak*邻井钻井数据 钻前阶段钻前阶段 静态静态钻井阶段钻井阶段 动态动态DrilCast*PPW*3dVIZ*DrilMap*地质力学模型地质力学模型更新更新 模型模型DrilTrak*收集数据 实时解释和对比实时解释和对比WelTrak*相符？相符？636465地面系

13、统地面系统IDEAL MEL/SPIN钻压扭矩钻压扭矩震动震动转速转速环空压力环空压力孔隙压力孔隙压力随钻测井随钻测井钻压钻压扭矩扭矩泵压泵压排量排量转速转速钻速钻速钻屑钻屑PERFORM工程师工程师避免钻井风险避免钻井风险实时分析实时分析实时解释实时解释6667686970PERFORM PERFORM 实时实时孔隙压力预测孔隙压力预测71PERFORM PERFORM 实时实时孔隙压力预测孔隙压力预测72异常压实趋势异常压实趋势 超压层及时发现高压层超压层及时发现高压层7374电缆声波和 LWD 对比75767778ShallowMediumDeep79PERFORMPERFORM 实时电阻率成象实时电阻率成象(GVR)(GVR)Breakout坍塌坍塌8081FMIGVR8283Packed off incident84井眼净化问井眼净化问题题85因井漏因井漏ECD 从从 11.8 ppg 降到降到 10.5 ppg86878889 9192PERFORM 井底钻压扭矩(IWOB)井底钻压和扭矩井底钻压和扭矩高阻力高阻力地面钻压地面钻压传输差传输差钻速下降钻速下降9394PERFORM 钻具冲蚀警报 959697