定向鉆井技術(shù)交流

,.定向鉆井技術(shù)在阜康煤層氣示范工程中的應(yīng)用,.新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊(duì)2014年11月20日定向鉆井技術(shù)在阜康煤層氣示范工程中的應(yīng)用劉蒙蒙（新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊(duì)）摘要探討和總結(jié)定向技術(shù)在新疆阜康白楊河礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用先導(dǎo)性示范工程鉆井工程精品文檔放心下載中的應(yīng)用，介紹定向設(shè)計(jì)，定向儀器工作原理及使用。由于地理?xiàng)l件、排采地面工程、節(jié)約感謝閱讀成本、增加采收率的需要，示范工程大部分井設(shè)計(jì)為叢式井，也有兩口L型井和一口U型感謝閱讀對(duì)接井，加上地層傾角大地層造斜嚴(yán)重，所以為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求必須引進(jìn)定向鉆井技術(shù)。本精品文檔放心下載文主要從井眼軌跡設(shè)計(jì)、定向儀器、定向工藝、定向?qū)嵗姆矫孢M(jìn)行介紹。感謝閱讀,.關(guān)鍵詞：定向技術(shù)、鉆井工程、定向儀器阜康煤層氣示范工程項(xiàng)目由156隊(duì)承擔(dān)施工，其中定向鉆井由156隊(duì)工程技術(shù)科參與謝謝閱讀施工3口，獨(dú)立施工1口。156隊(duì)工程技術(shù)科已培養(yǎng)出學(xué)習(xí)和應(yīng)用掌握定向鉆井的技術(shù)人感謝閱讀員，具有基本的定向設(shè)計(jì)、定向施工、定向驗(yàn)收能力。定向井眼軌跡設(shè)計(jì)定向井眼軌跡的設(shè)計(jì)涉及的因素很多。為滿足地質(zhì)及生產(chǎn)的要求，設(shè)計(jì)需要選擇合適的精品文檔放心下載造斜點(diǎn)、造斜強(qiáng)度、最大井斜角、穩(wěn)斜段長(zhǎng)度；為了同井臺(tái)以及相鄰井臺(tái)各井之間的防碰，精品文檔放心下載需要選擇合理的大門方向和做防碰設(shè)計(jì)。此外，造斜強(qiáng)度的選擇要考慮鉆具及套管的強(qiáng)度、感謝閱讀摩阻。造斜點(diǎn)的選擇必須深于表層套管一倍儀器另長(zhǎng)的深度。根據(jù)造斜強(qiáng)度選擇合理的鉆具精品文檔放心下載組合、不同彎度的螺桿鉆具。最大井斜角過小穩(wěn)斜段方位不易控制，最大井斜角過大對(duì)鉆進(jìn)、感謝閱讀下套管、排采不利，同時(shí)增加造斜段工作量。1.1示范區(qū)井型簡(jiǎn)介示范工程設(shè)計(jì)的叢式井、L型井以及U型對(duì)接井圖1-1示范工程三段式、五段式、U型井軌跡示意圖感謝閱讀1.2定向鉆井基本知識(shí)【1】1.2.1直井鉆井存在的問題造成井斜的原因有客觀的地質(zhì)因素，主觀的鉆具組合和鉆進(jìn)參數(shù)謝謝閱讀,.1）常規(guī)防斜打直技術(shù)塔式鉆具組合----吊打，效果差，速度慢。多扶正器滿眼組合---強(qiáng)化鉆井，事故多。鐘擺鉆具---參數(shù)控制，效果一般，普遍采用，但效益普通，由于參數(shù)限制，提速空間不大。精品文檔放心下載偏心接頭、偏心鉆具組合---傷害鉆具嚴(yán)重，斷鉆具事故多，淘汰。精品文檔放心下載直馬達(dá)鐘擺防斜鉆具組合---鉆具組合和參數(shù)的配合應(yīng)用技術(shù)，河?xùn)|礦區(qū)施工的兩口井防斜效果不理想謝謝閱讀2）定向糾斜打直技術(shù)常規(guī)防斜打直技術(shù)均是被動(dòng)防斜，而且效果不好，采用MWD儀器+彎螺桿鉆具組合可感謝閱讀隨鉆測(cè)斜、主動(dòng)糾斜。示范工程所有直井及定向井的直井段均是采用此種糾斜打直技術(shù)。感謝閱讀1.2.2定向井基本知識(shí)1）定向井概念：指按照事先設(shè)計(jì)的具有井斜或方位變化的軌道鉆進(jìn)的井。謝謝閱讀2）定向井三要素：井深、井斜、方位?；狙莼兀耗媳弊鴺?biāo)，東西坐標(biāo)，水平位移和視平移，全角變化率（井斜變化率，方感謝閱讀位變化率）（俗名：狗腿度），閉合距，閉合方位。2）定向井基本分類：基本定向井：一般的基本設(shè)計(jì)定向井特殊定向井：繞障井、側(cè)鉆井、救援井、特殊地質(zhì)目的定向井、定向連通井、多底井、感謝閱讀叢式井。1.3定向設(shè)計(jì)軟件井眼軌跡可以用常規(guī)的手工繪圖，CAD等常規(guī)作圖軟件來(lái)設(shè)計(jì)，常規(guī)方法需要人工計(jì)謝謝閱讀算，分段及分點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)法自動(dòng)生成。現(xiàn)在普遍使用專門的定向設(shè)計(jì)軟件來(lái)完成，軟件種類很精品文檔放心下載多，比如大港定向設(shè)計(jì)、井眼軌跡設(shè)計(jì)系統(tǒng)、通用定向井程序、定向井?dāng)?shù)據(jù)處理以及精品文檔放心下載,.LANKMARK中的compass模塊。示范工程定向設(shè)計(jì)主要是用的是compass98、2003、感謝閱讀5000。1-2compass設(shè)計(jì)主菜單,.圖1-3軌跡界面及分段、分點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)圖1-4FS-44井設(shè)計(jì)軌跡及實(shí)鉆軌跡對(duì)比圖,.設(shè)計(jì)人員需了解簡(jiǎn)單的地磁模型、六度帶。設(shè)計(jì)步驟：建立公司→建立油田（區(qū)塊）→謝謝閱讀建立井臺(tái)→建立一口井→建立TRACK（分支）→建立靶點(diǎn)→進(jìn)行軌跡設(shè)計(jì)→生成分段、分感謝閱讀點(diǎn)數(shù)據(jù)、垂直及水平投影圖。定向設(shè)備示范工程使用的隨鉆測(cè)斜儀（MWD）主要有兩種：泥漿脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀和電磁波精品文檔放心下載（Blackstar）無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀。2.1泥漿脈沖隨鉆測(cè)斜儀工作原理泥漿脈沖是通過改變鉆具中的泥漿壓力來(lái)傳送信號(hào)的。MWD隨鉆測(cè)斜儀是將傳感器測(cè)謝謝閱讀得的井下參數(shù)按照特定的方式進(jìn)行編碼，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該電脈沖信號(hào)控制脈沖器的小控制感謝閱讀閥上下運(yùn)動(dòng)，再利用循環(huán)泥漿的力量使蘑菇頭產(chǎn)生同步的上下運(yùn)動(dòng)，這樣就改變了蘑菇頭與精品文檔放心下載下面的限流環(huán)之間的泥漿流通截面積，從而在鉆柱內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)正的泥漿壓力脈沖。定向探謝謝閱讀管產(chǎn)生的脈沖信號(hào)控制著蘑菇頭提起或插下狀態(tài)的時(shí)間，從而控制了脈沖的寬度和間隔。蘑精品文檔放心下載菇頭與限流環(huán)之間的泥漿流通截面積決定著信號(hào)的強(qiáng)弱，我們可以通過選擇蘑菇頭的外徑和謝謝閱讀限流環(huán)的內(nèi)徑尺寸來(lái)控制信號(hào)強(qiáng)弱，使之適用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作環(huán)境。感謝閱讀實(shí)際上，整個(gè)過程涉及到如何在井下獲得數(shù)據(jù)以及如何將這些數(shù)據(jù)輸送到地面，這兩個(gè)功能精品文檔放心下載分別由探管和泥漿脈沖發(fā)生器完成。2.2Blackstar電磁波無(wú)線隨鉆儀1、Blackstar電磁傳播基本理論【2】：大部分的電磁信號(hào)沿鉆桿向上傳播、泄漏，穿透周圍地層，然后再返回到儀器間隙短節(jié)謝謝閱讀的對(duì)面其目的是檢測(cè)在井口的有限信號(hào)。在電磁波隨鉆測(cè)量應(yīng)用中包括如下兩個(gè)天線：井口天線和參考天線。井口天線連接到井精品文檔放心下載口防噴器，參考天線連接到距井口一定距離的地面上。在大多數(shù)情況下井口天線接收信號(hào)，謝謝閱讀,.參考天線提供了接地參照，形成一個(gè)電子回路。2、Blackstar電磁波無(wú)線隨鉆儀組成。圖2-1常規(guī)定向組合儀器布置圖從上至下MWD儀器組合為：上部連接器、電池筒、電池連接器、發(fā)射器、定向探管、謝謝閱讀加長(zhǎng)桿、導(dǎo)向桿。從上至下無(wú)磁鉆鋌組合是：電池?zé)o磁鉆鋌、絕緣短節(jié)、儀器無(wú)磁鉆鋌、定向壓力短節(jié)。感謝閱讀3、發(fā)射器把測(cè)得的參數(shù)以電磁波方式通過鉆柱及地層傳播，通過井口天線及參考天線接收謝謝閱讀傳入雙通道放大器，經(jīng)地面設(shè)備解碼通過電腦上的軟件顯示出來(lái)。謝謝閱讀4、定向設(shè)備使用首先連接導(dǎo)向桿、加長(zhǎng)桿、發(fā)射器，通過調(diào)節(jié)加長(zhǎng)桿長(zhǎng)度使儀器絕緣處與無(wú)磁鉆鋌柱的感謝閱讀絕緣短節(jié)絕緣帶處于相同位置。其次組裝地面設(shè)備，把設(shè)置桿連接到發(fā)射器通過設(shè)置線與放感謝閱讀大器連接，打開放大器電源給發(fā)射器通電，通過設(shè)置軟件對(duì)發(fā)射器工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并校正感謝閱讀,.工具面，建立新的Job及Track，添加正確的發(fā)射器編號(hào)。并通過震動(dòng)喚醒儀器，對(duì)儀器進(jìn)謝謝閱讀行測(cè)試。測(cè)試儀器工作正常后，連接電池，并進(jìn)行入井前測(cè)試。測(cè)試正常后保證儀器正確坐謝謝閱讀鍵入井。定向工藝3.1概念【3】工具面：造斜工具彎曲方向的平面，又分為磁工具面和重力高邊工具面。精品文檔放心下載工具面角：反應(yīng)造斜工具面所在相對(duì)位置的參數(shù)，用磁工具面角及高邊工具面角表示。感謝閱讀磁工具面角：工具面與磁北夾角。高邊工具面角：工具面與井斜方位高邊的夾角。謝謝閱讀角差：分為儀器角差及鉆具角差，儀器角差在設(shè)置及校驗(yàn)儀器時(shí)已補(bǔ)償，鉆具角差就是感謝閱讀儀器測(cè)量方位與螺桿工作工具面的角差磁偏角：地磁北極方向線與地理北極方向線之間的夾角。子午線收斂角：坐標(biāo)縱線偏角，以真子午線為準(zhǔn)，真子午線與坐標(biāo)縱線之間的夾角。坐感謝閱讀標(biāo)縱線東偏為正，西偏為負(fù)。磁方位：井眼軌跡以磁北極為基準(zhǔn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度網(wǎng)格方位：以地圖上縱坐標(biāo)為基準(zhǔn)的方位。各方位轉(zhuǎn)換公式：磁方位+磁偏角=網(wǎng)格方位+子午線收斂角=真方位謝謝閱讀定向人員必須理解這些基本的概念，熟知他們之間的關(guān)系。感謝閱讀3.2工作流程定向人員拿到鉆井工程設(shè)計(jì)書后，需仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)要求，提取定向工作所需的所有要求精品文檔放心下載及內(nèi)容。根據(jù)設(shè)計(jì)書提取設(shè)計(jì)方位角、設(shè)計(jì)位移、狗腿度、造斜點(diǎn)、穩(wěn)斜段、靶點(diǎn)等內(nèi)容，感謝閱讀以及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；做好井眼軌跡設(shè)計(jì)，把定向施工要求傳達(dá)鉆井隊(duì)；組裝儀器---校正儀器角謝謝閱讀,.差---測(cè)試儀器---選取合適彎度螺桿并標(biāo)記彎度方向---保證螺桿跟定向短節(jié)絲扣打緊并測(cè)精品文檔放心下載量鉆具角差---監(jiān)督鉆具組合正確入井---按照設(shè)計(jì)進(jìn)行定向工作---時(shí)時(shí)做好待鉆井眼軌跡精品文檔放心下載設(shè)計(jì)及預(yù)算。3.3定向過程定向人員必須提前分析地層造斜規(guī)律，第一次定向試驗(yàn)螺桿造斜強(qiáng)度。根據(jù)測(cè)點(diǎn)推測(cè)鉆精品文檔放心下載頭處井斜及方位。根據(jù)地層造斜規(guī)律及彎螺桿造斜能力來(lái)決定需定向米數(shù)。感謝閱讀在井斜過小的情況下重力工具面角方位不穩(wěn)，精度不高，所以在井斜小于3°時(shí)使用磁感謝閱讀工具面角來(lái)指導(dǎo)定向或糾斜，在井斜大于3°時(shí)使用重力工具面角指導(dǎo)定向。感謝閱讀磁北方向 井斜方位重力工具面角井斜方位增斜降方位降增斜斜增斜降方位增斜增方位增降方方降斜降方位降斜增方位位位降斜增方位工具面圖3-1井底圓指導(dǎo)圖定向?qū)嵗痉豆こ坦彩┕?2口井，33口定向井，15口直井，2口L型井，一口U型對(duì)接井。感謝閱讀其中定向鉆井由156隊(duì)工程技術(shù)科參與施工3口，獨(dú)立施工1口。感謝閱讀4.1角差錯(cuò)誤所引起的井斜超標(biāo),.FS-40井、FS-45井均是生產(chǎn)直井，都出現(xiàn)過由于角差錯(cuò)誤使井斜超標(biāo)。感謝閱讀FS-40井在一次糾斜完成后，糾斜段還未測(cè)到時(shí)由于設(shè)備原因起鉆，起鉆后重新測(cè)量鉆感謝閱讀具角差，發(fā)現(xiàn)鉆具角差與上一次下鉆前測(cè)量的鉆具角差相差了100°，判斷井底井斜超標(biāo)，感謝閱讀沒有達(dá)到糾斜效果，反而會(huì)增斜。通過重新校正鉆具角差后下鉆，復(fù)合鉆進(jìn)15米后測(cè)斜，謝謝閱讀測(cè)量數(shù)據(jù)驗(yàn)證了預(yù)判，井斜通過糾斜后沒降反增。由于井斜超標(biāo)不嚴(yán)重所以通過降斜保證待感謝閱讀鉆井眼的井斜符合設(shè)計(jì)要求。FS-45井通過幾次糾斜，測(cè)出井斜不降反增，測(cè)深處井斜已達(dá)3°，鉆頭處井深預(yù)計(jì)井精品文檔放心下載斜還要更大。立即起鉆，并分析問題的原因：1、定向人員工具面位置轉(zhuǎn)錯(cuò)。2、儀器入井感謝閱讀時(shí)坐鍵錯(cuò)誤。3、鉆具絲扣沒有擰緊，鉆具角差發(fā)生變化。4、儀器有故障。上鉆后檢查儀謝謝閱讀器發(fā)現(xiàn)螺桿與坐鍵無(wú)磁之間的角差發(fā)生變化，螺桿扣損壞。找出糾斜失誤是由于鉆具角差改精品文檔放心下載變引起的。4.2定向技術(shù)可預(yù)防個(gè)別事故FS-40井在200多米處復(fù)合鉆進(jìn)進(jìn)尺很慢，測(cè)得井斜增大，進(jìn)行定向降斜，定向過程中預(yù)留了20°的反扭角。在給鉆頭加上40KN鉆壓定向鉆進(jìn)后發(fā)現(xiàn)在鉆頭未接觸井底與鉆進(jìn)兩種狀態(tài)下反扭角沒有發(fā)生變化、而且不進(jìn)尺，由于沒有豐富的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，感覺情況不對(duì)，但未找到原因，就轉(zhuǎn)為復(fù)合鉆進(jìn)，并把情況告知井隊(duì)長(zhǎng)，井隊(duì)長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)指揮復(fù)合鉆進(jìn)，進(jìn)尺感謝閱讀0.1米，憑借經(jīng)驗(yàn)及觀察井隊(duì)長(zhǎng)聽出機(jī)器有負(fù)荷，立馬停止轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，此時(shí)鉆具快速打反轉(zhuǎn)，搶提無(wú)法提動(dòng)，再次開動(dòng)轉(zhuǎn)盤，但鉆具已無(wú)法回轉(zhuǎn)，判斷燒鉆。憑借以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理，最終事故解除。事后分析鉆具不存在托壓情況，定向鉆進(jìn)不進(jìn)尺，并且沒有反扭角，而復(fù)合鉆進(jìn)有進(jìn)尺但進(jìn)尺很慢，說明定向鉆頭沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿鉆具損壞。事故原因是由于螺桿旁通閥損壞，鉆井循環(huán)介質(zhì)沒有通過馬達(dá)及鉆頭，大部分通過旁通閥流出鉆柱。由于缺乏經(jīng)驗(yàn)所以無(wú)法提前判斷出問題。精品文檔放心下載4.3側(cè)鉆,.FS-44井由于前期水泥封固防塌，6月18日進(jìn)行側(cè)鉆。謝謝閱讀⑴確認(rèn)井深達(dá)到65m，泥漿泵及設(shè)備工作正常，泥漿充分循環(huán)開。精品文檔放心下載⑵做承重試驗(yàn)，壓6-7噸左右，靜止1-2分鐘，判斷水泥是否凝固好。謝謝閱讀⑶工具面擺好開始滑槽：55m-65m滑30分鐘，精品文檔放心下載60m-65m滑15分鐘。⑷65m開始側(cè)鉆工具面不變：第1米2.5小時(shí)，謝謝閱讀第2米2小時(shí)，第3米1.5小時(shí)，米后根據(jù)撈的砂樣調(diào)整。⑸側(cè)鉆過程要求司鉆操作平穩(wěn)，禁止上提及活動(dòng)鉆具。⑹每隔半小時(shí)撈一次砂樣，清洗干凈，依次排放進(jìn)行對(duì)比砂樣中水泥的百分比。精品文檔放心下載4.4托壓，鉆具組合。在定向鉆進(jìn)中常常出現(xiàn)托壓情況，托壓出現(xiàn)的原因：鉆具組合不合理、狗腿度大、地層精品文檔放心下載原因。鉆具組合：直井為了防斜可以多加些鉆鋌，定向井可用加重鉆桿代替鉆鋌或加入少量精品文檔放心下載鉆鋌防止托壓以致增斜效果差。當(dāng)出現(xiàn)托壓不進(jìn)尺時(shí)可適當(dāng)增加鉆壓，或者上提活動(dòng)鉆具。謝謝閱讀4.5直井定向糾斜的必要性FS-58井是一口參數(shù)井+生產(chǎn)試驗(yàn)井，取芯段從572m開始至771結(jié)束。精品文檔放心下載,.圖4-1井身剖面投影圖及水平投影圖總結(jié)隨著對(duì)鉆井技術(shù)要求的不斷加強(qiáng)，為了達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，定向鉆井技術(shù)不管在直井還是精品文檔放心下載定向井中都是