钻井论文题目
钻井论文题目
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有关石油钻井的论文
深水石油钻井技术现状及发展趋势*
摘要:随着世界深水油气资源不断发现,近几年来深水钻探工作量越来越大。随着水深的增加和复杂的海况环境条件,
对钻井工程提出了更高的挑战,钻井技术的难度越来越大。从目前国内外深水钻井实践出发,对深水的钻井设备、定位系统、
井身结构设计、双梯度钻井技术、喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、钻井液和固井工艺技术和钻井隔
水管及防喷器系统等关键技术进行了阐述,对深水的钻井设计和施工进一步向深水钻井领域发展具有重要导向作用。
关键词:深水钻井;钻井设备;关键技术
全世界未发现的海上油气储量有90%潜伏在
水深超过1000 m以下的地层,所以深水钻井技术水
平关系着深海油气勘探开发的步伐。对于海洋深水
钻井工程而言,钻井环境条件随水深的增加变得更
加复杂,容易出现常规的钻井工程难以克服的技术
难题,因此深水钻井技术的发展是影响未来石油发
展的重要因素。
1 国内外深水油气勘探形势
全球海洋油气资源丰富。据估计,海洋石油资
源量约占全球石油资源总量的34%,累计获探明储
量约400×108,t探明率30%左右,尚处于勘探早期
阶段。据美国地质调查局(USGS)评估,世界(不含
美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548×108
,t待发现天然气资源量7815×1012m3,分别占世界
待发现资源量的47%和46%。因此,全球海洋油气
资源潜力巨大,勘探前景良好,为今后世界油气勘探
开发的重要领域。
随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步,深
水的概念和范围不断扩大。目前,大于500 m为深
水,大于1500 m则为超深水。据估计,世界海上
44%的油气资源位于300 m以下的水域,其中,墨西
哥湾深水油气资源量高达(400~500)×108桶油当
量,约占墨西哥湾大陆架油气资源量的40%以上,
而巴西东部海域深水油气比例高达90%左右。
20世纪90年代以来,由于发现油气田储量大,
产量高,深水油气倍受跨国石油公司青睐,发展迅
速。据估计,近年来,深水油气勘探开发投资年均增
长30. 4%, 2004年增加到220亿美元。1999年作
业水深已达2000 m, 2002年达3000 m。90年代以
来,全球获近百个深水油气发现,其中亿吨级储量规
模的超过30%。2000年,深水油气储量占海洋油气
储量的12. 3%,比10年前增长约8%。2004年,全
球海洋油气勘探获20个重大深水发现(储量大于
110×108桶)。1998-2002年有68个深水项目,约
15×108t油当量投产; 2003-2005年则增至144个
深水项目,约4216×108t油当量投产, 2004年深水
石油产量210×108,t约占世界石油产量的5%。
2 目前深水油气开发模式
深水油气开发设施与浅水油气开发设施不同,
其结构大多从固定式转换成浮式,因此开发方式和
方法也发生了变化。国外深水油气开发中常用的工
程设施有张力腿(TLP)平台、半潜式(SEMIOFPS)平
台、深吃水立柱式(SPAR)平台、浮式生产储油装置
(FPSO)以及它们的组合。
3 深水钻井关键技术
3.1 深水钻井设备
适用于深水钻井的主要是半潜式钻井平台和钻
井船2种浮式钻井装置。
3.1. 1 深水钻井船 钻井船是移动式钻井装置中
机动性最好的一种。其移动灵活,停泊简单,适用水
深范围大,特别适于深海水域的钻井作业。钻井船
主要由船体和定位设备2部分组成。船体用于安装
钻井和航行动力设备,并为工作人员提供工作和生
活场所。在钻井船上设有升沉补偿装置、减摇设备、
自动动力定位系统等多种措施来保持船体定位。自
动动力定位是目前较先进的一种保持船位的方法,
可直接采用推进器及时调整船位。全球现有38艘
钻井船,其中额定作业水深超过500 m的深水钻井
船有33艘,占总数的87%。在这33艘深水钻井船
中,有26艘正在钻井,有5艘正在升级改造。在现
有的深水钻井船中, 20世纪70年代建造的有10
艘, 80年代和90年代建造的各有7艘,其余9艘是
2000-2001年建造的。其中2000年建成的钻井船
最多,有8艘;其次是1999年,有4艘。目前在建的
7艘钻井船中,均是为3000多米水深建造的, 2007
年将建成1艘, 2008年和2009年将各建成3艘。
钻井船主要活跃在巴西海域、美国墨西哥湾和
西非海域。2006年7月初,正在钻井的26艘深水
钻井船分布在8个国家。其中巴西8艘,占1/3;其
次是美国,有6艘;安哥拉、印度和尼日利亚分别有
4艘、3艘和2艘;中国、马来西亚和挪威各1艘。
3.1. 2 半潜式钻井平台 半潜式钻井平台上部为
工作甲板,下部为2个下船体,用支撑立柱连接。工
作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线
面积小,波浪影响小,稳定性好、支持力强、工作水深
大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,到本
世纪初,工作水深可达3000 m,同时勘探深度也相
应提高到9000~12 000 m。据Rigzone网站截至
2006年7月初的统计,全球现有165座半潜式钻井
平台,其中额定作业水深超过500 m的深水半潜式
钻井平台有103座,占总数的62%。在这103座深
水半潜式钻井平台中,有89座正在钻井,有11座正
在升级改造。其中31座是20世纪70年代建造的,
最长的已经服役30多年; 40座是20世纪80年代
建造的; 13座是90年代建造的; 19座是2000 -
2005年建造的。此外,还有24座深水半潜式钻井
平台正在建造。
深水半潜式钻井平台主要活跃在美国墨西哥
湾、巴西、北海、西非、澳大利亚和墨西哥海域。2006
年7月初,处于钻井中的89座深水半潜式钻井平台
分布在18个国家,其中美国最多, 24座,占总数的
27%;巴西17座,挪威10座,英国6座,澳大利亚、
墨西哥和尼日利亚各5座,其余国家各有1~3座。
3.2 深水定位系统
半潜式钻井平台、钻井船等浮式钻井装置在海
中处于飘浮状态,受风、浪、流的影响会发生纵摇、横
摇运动,必须采用可靠的方法对其进行定位。
动力定位是深水钻井船的主流方式。在现有的
深水钻井船中,只有6艘采用常规锚链定位(额定
作业水深不足1000 m),其余27艘都采用动力定位
(额定作业水深超过1000 m)。1000 m以上水深的
钻井船采用的都是动力定位,在建的钻井船全部采
用动力定位。
动力定位系统一般采用DGPS定位和声纳定位
2种系统。声纳定位系统的优点: (1)精确度高
(1% ~2% )、水深(最大适用水深为2500 m); (2)
信号无线传输(不需要电缆); (3)基本不受天气条
件的影响(GPS系统受天气条件的影响); (4)独
立,不需要依靠其他系统提供的信号。声纳定位系
统的缺点: (1)易受噪声的影响,如环境噪声、推进
器噪声、测试MWD等; (2)折射和阴影区; (3)信号
传输时间; (4)易受其他声纳系统的干扰,如多条船
在同一地方工作的情况。
3.3 大位移井和分支水平井钻井技术
海上钻井新技术发展较快,主要包括大位移井、
长距离水平钻井及分支水平井钻井技术。这些先进
技术在装备方面主要包括可控马达及与之配套的近
钻头定向地层传感器。在钻头向地层钻进时,近钻
头传感器可及时检测井斜与地层性质,从而使司钻
能够在维持最佳井眼轨迹方面及时做出决定。
由于水平井产量高,所以在国外海上油气田的
开发中已经得到了广泛的应用。目前,国外单井总
水平位移最大已经达11 000m。分支水平井钻井技
术是国际上海洋油气田开发广泛使用的技术,近年
来发展很快。利用分支井主要是为了适应海上需
要,减少开发油藏所需平台数量及平台尺寸(有时
平台成本占开发成本一半还多)。具体做法是从一
个平台(基础)钻一口主干井,然后从主干井上急剧
拐弯钻一些分支井,以期控制较大的泄油面积,或者
钻达多个油气层。
3.4 深水双梯度钻井技术
与陆地和浅海钻井相比,深海钻井环境更复杂,
容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难
题:锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重量,给钻机
稳定性增加了难度;隔水管除了承受自身重量,还承
受严重的机械载荷,防止隔水管脱扣是一个关键问
题;地层孔隙压力和破裂压力之间安全钻井液密度
窗口窄,很难控制钻井液密度安全钻过地层;海底泥
线处高压、低温环境影响钻井液性能产生特殊的难
题;海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物可
能引起的钻井风险等。国外20世纪60年代提出并
在90年代得到大力发展的双梯度钻井(DualGradi-
entDrilling,简称DGD)技术很好地解决了这些问题。
双梯度钻井技术的主要思想是:隔水管内充满海水
(或不使用隔水管),采用海底泵和小直径回流管线
旁路回输钻井液;或在隔水管中注入低密度介质
(空心微球、低密度流体、气体),降低隔水管环空内
返回流体的密度,使之与海水相当,在整个钻井液返
回回路中保持双密度钻井液体系,有效控制井眼环
空压力、井底压力,克服深水钻井中遇到的问题,实
现安全、经济的钻井。
3.5 喷射下导管技术
海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下
套管然后固井的作业方式。在深水区,由于海底浅
部地层比较松软,常规的钻孔/下套管/固井方式常
常比较困难,作业时间较长,对于日费高昂的深水钻
井作业显然不合适。目前国外深水导管钻井作业通
常采用“Jetting in”的方式。常规做法是在导管柱
(Φ914. 4 mm或Φ762 mm)内下入钻具,利用导管柱
和钻具(钻铤)的重量,边开泵冲洗边下入导管。
3. 6 动态压井钻井技术(DKD)
DKD(Dynamic killDrilling)技术是深水表层建
井工艺中的关键技术。该技术是一种在未建立正常
循环的深水浅层井段,以压井方式控制深水钻井作
业中的浅层气井涌及浅层水涌动等复杂情况的钻井
技术。其工作原理与固井作业中的自动混浆原理相
似,它是根据作业需要,可随时将预先配好的高密度
压井液与正常钻进时的低密度钻井液,通过一台可
自动控制密度的混浆装置,自动调解到所需密度的
钻井液,可直接供泥浆泵向井内连续不断地泵送。
在钻进作业期间,只要PWD和ROV监测到井下有
地层异常高压,就可通过人为输入工作指令,该装置
立即就可泵送出所需要的高密度钻井液,不需要循
环和等待配制高密度钻井液,真正意义上地实现边
作业边加重的动态压井钻井作业。
3. 7 随钻环空压力监测(APWD)
由于深水海域的特殊性,与浅水和陆地钻井相
比,部分的上覆岩层被水代替,相同井深上覆岩层压
力降低,使得地层孔隙压力和破裂压力之间的压力
窗口变得很窄,随着水深的增加,钻井越来越困难。
据统计,在墨西哥湾深水钻井中,出现的一系列问
题,如井控事故、大量漏失、卡钻等都与环空压力监
测有关。随钻环空压力测量原理是主要靠压力传感
器进行环空压力测量,可实时监测井下压力参数的
变化。它可以向工程师发出环空压力增加的危险报
警,在不破坏地层的情况下,提供预防措施使井眼保
持清洁。主要应用于实时井涌监测和ECD监控、井
眼净化状况监控、钻井液性能调整等,是深水钻井作
业过程中不可缺少的数据采集工具。
3. 8 随钻测井技术(LWD /MWD /SWD)
深水测井技术主要是指钻井作业过程中的有关
井筒及地层参数测量技术,包括LWD、MWD和
SWD测井技术。
由于深水钻井作业受到高作业风险及昂贵的钻
机日租费的影响,迫使作业者对钻井测量技术提出
了多参数、高采集频率和精度及至少同时采用2套
不同数据采集方式的现场实时数据采集和测量系
统,并且具有专家智能分析判断功能的高标准要求。
目前最常用的定向测量方式是MWD数据测量
方式,这种方式通常只能测量井眼轨迹的有关参数,
如井斜角、方位角、工具面。LWD是在MWD基础
上发展起来的具有地层数据采集的随钻测量系统,
较常规的MWD增加了用于地层评价的电阻率、自
然伽马、中子密度等地层参数。具有地质导向功能
的LWD系统可通过近钻头伽马射线确定井眼上下
2侧的地层岩性变化情况,以判断井眼轨迹在储层
中的相对位置;利用近钻头电阻率确定钻头处地层
的岩性及地层流体特性以及利用近钻头井斜参数预
测井眼轨迹的发展趋势,以便及时做出调整,避免钻
入底水、顶部盖层或断裂带地层。
随钻地震(SWD)技术是在传统的地面地震勘
探方法和现有的垂直地震剖面(VSP———Vertical
Seismic Profiling)的基础上结合钻井工程发展起来
的一项交叉学科的新技术。其原理是利用钻进过程
中旋转钻头的振动作为井下震源,在钻杆的顶部、井
眼附近的海床埋置检波器,分别接收经钻杆、地层传
输的钻头振动的信号。利用互相关技术将钻杆信号
和地面检波器信号进行互相关处理,得到逆VSP的
井眼地震波信息。也就是说,在牙轮钻头连续钻进
过程中,能够连续采集得到直达波和反射波信息。
3.9 深水钻井液和固井工艺
随着水深度的加大,钻井环境的温度也将越来
越低,温度降低将会给钻井以及采油作业带来很多
问题。比如说在低温情况下,钻井液的流变性会发
生较大变化,具体表现在黏、切力大幅度上升,而且
还可能出现显著的胶凝现象,再有就是增加形成天
然气水合物的可能性。目前主要是在管汇外加绝缘
层。这样可以在停止生产期间保持生产设备的热
度,从而防止因温度降低而形成水合物。
表层套管固井是深水固井的难点和关键点。海
底的低温影响是最主要的因素。另外由于低的破裂
压力梯度,常常要求使用低密度水泥浆。深水钻井
的昂贵日费又要求水泥浆能在较短的时间内具有较
高的强度。
3.10 深水钻井隔水管及防喷器系统
深水钻井的隔水管主要指从海底防喷器到月池
一段的管柱,主要功能是隔离海水、引导钻具、循环
钻井液、起下海底防喷器组、系附压井、放喷、增压管
线等作用。在深水钻井当中,隔水管柱上通常配有
伸缩、柔性连接接头和悬挂张力器。在深水中,比较
有代表性的是Φ533. 4 mm钻井隔水管,平均每根长
度为15. 2~27. 4 m。为减小由于钻井隔水管结构
需要和自身重量对钻井船所造成的负荷,在钻井隔
水管外部还装有浮力块。这种浮力块是用塑料和类
似塑料材料制成的,内部充以空气。在钻井隔水管
外部,还有直径处于50~100 mm范围的多根附属
管线。在深水钻井作业过程中,位于泥线以上的主
要工作构件从下向上分别是:井口装置、防喷器组、
隔水管底部组件、隔水管柱、伸缩短节、转喷器及钻
井装置,井口装置通常由作业者提供。
4 结论
深水石油钻井是一项具有高科技含量、高投入
和高风险的工作,其中喷射下导管技术、动态压井钻
井技术、随钻环空压力监测、随钻测井技术、ECD控
制等技术是深水钻井作业成功的关键。钻井船、隔
水管和水下防喷器等设备的合理选择也是深水钻井
作业成功的重要因素。另外,强有力的后勤支持和
科学的作业组织管理是钻井高效和安全的重要保
障。
参考文献:
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石油工程钻井论文
石油工程钻井论文
随着经济的发展,人们对石油的需求不断增长,为满足人们需求,石油工程技术也呈现出了不断发展的趋势。以下是我搜索整理一篇石油工程钻井论文,欢迎大家阅读!
摘要: 石油钻井工程技术是石油工程技术中的重要部分,为提升钻井速度,提高钻井质量,黑龙江大庆油田有限公司也加强了对这一技术的研究。本文就石油工程技术钻井技术进行了研究分析。
关键词: 石油工程技术;钻井技术;研究
石油的开采中,石油工程技术具有重要地位,石油钻井技术则是石油工程技术中的重要部分。为充分满足现阶段人们对石油的需求,石油企业也应加强对石油工程技术中钻井技术的研究,以提升钻井效率和工作质量,以推动我国石油开发与勘探工作的进一步发展。
1、石油钻井技术相关概述
近年来,我国石油产业得到了巨大的发展,石油技术方面也取得了显著的成就。尤其是近十年,越来越多的先进技术被引入石油工程[1]。尤其是钻井技术的应用,使我国的油气储备量大大增加,对石油的开采也从以往的地面转向了海洋、深层等难度较大的区域,有效提升了我国的'油气产量。而石油工程钻井技术的创新发展,也成为了现阶段石油企业发展的关键。
2、主要石油钻井技术研究
2.1石油工程技术水平钻井技术研究
水平钻井技术是一种定向钻井技术[2]。在实际运用过程中,需要利用井底动力工具、随钻测量仪器等,钻井完成时的斜角应保持86°以上。这一技术的应用时间较早,大庆油田在这一技术的研究应用中,抓住了动态监控、上下方位调整,钻具平稳、多开转盘等技术要点。其中,上下调整是要求工作人员能够对井斜角和铅垂位置进行调整,动态监控是实现对已钻井段、钻具组合定向状态等进行分析,以便进行科学调整的过程,钻具平稳是要求钻具稳定性能较强,这一要点主要受钻具选型和组合设计所影响,而多开转盘则是通过减少摩擦力提升钻速,以保证水平段开钻盘进尺度能够不小于总进尺的75%。
2.2石油工程技术地质导向钻井技术研究
地质导向钻井技术的运用需要将导向工具和仪器相结合,并实现了钻井技术与测井技术和油藏工程技术的协同使用。因其具备的电阻率地质参数等,使这一技术在运用中,能够给对地质构造进行准确判断,并对储层特性进行明确,有效实现了对钻头轨迹的控制,使钻井工程的开采成功率提升,成本降低。
2.3石油工程技术大位移井钻井技术研究
这一技术是现阶段石油工程技术中的高精尖技术之一,能够实现定位井和水平井技术的有效统一。现阶段,这一技术的运用中还存在着很多难点,我国大庆油田企业也加强了对这一技术的研究,不但优化器配套技术和相关理论,并将其应用于浅海区域油田,以充分发挥其实际价值。
2.4石油工程技术连续管与套管钻井技术研究
连续管与套管钻井技术主要应用于小眼井、侧钻以及老井加深等方面,由于其所用设备和空间较小,因此具有较大的优势,能够在海上或是限制条件较多的地面的钻井工作中。这一技术在运用时,需要在防喷器上设置环形橡胶,以保证欠平衡压力钻井工作的顺利进行,并起到保护油气层的作用,钻井时通常不需要停泵,钻井液会在这一技术的运用下始终处于循环状态,有效避免井喷。
2.5石油工程技术深层钻井提速技术研究
为提升钻井速度、加快石油勘探工作,大庆油田企业对深层钻井提速技术进行了研究。深层勘探主要是对超过两千五百米深度的地质层进行勘探的工作,这一工作多由深层气藏岩性的复杂,导致工作很难进行,硬度较大的岩石会造成钻头的严重磨损,并影响钻井工作效率,而地下的高温也会对钻井设备造成极大的伤害,地下压力层和胶质性较差的破碎性地层会为工作人员的工作造成极大的安全隐患。大庆油田公司对深层钻井提速技术进行了研究,深入研究钻井设计、提速工具、配套技术等。钻井设计优化有利于深层钻井提速提效[3]。大庆油田公司综合考虑了井深、岩性、地层压力等方面的因素,要求深层直井全部采用三开井身结构,例如对古深3井进行优化,使其表层套管下深为352m,二开井段采用气体钻井技术,套管下深为3180m,三开井段采用气体技术与涡轮技术等相结合的方式。最终完钻井深4920m,钻井时间与以往相比缩短了19.37d。同时,根据不同井段选择了相应的高效钻头。另外,大庆油田公司对提速工具进行了研制。其中,液动旋冲提速工具能够实现钻井液流体能量向机械能的转化,减轻了钻头的磨损度,有效提升了机械钻速。涡轮钻具则能够利用钻井液的冲击产生机械能,推动钻头高速运转,有效提升了对高硬、极硬地层的钻井速度。同时,其在地层出水预测技术、气体钻井技术等方面也进行了完善。建立了不同渗透率、不同流动方式等条件下底层出水的判别公式,有效提升了预测精度。完善后的气体钻井技术也在石油钻井中中得到了成功运用,平均钻井周期缩短了25.70d。
3、结语
石油工程技术在石油勘探工作中起到了重要的作用,尤其是其中的钻井工程技术的有效运用,能够有效减少安全事故的发生。我国大庆油田公司针对这一技术进行了积极研究,并实现了深层钻井提速技术的有效研究运用,对我国石油工程技术的发展做出了巨大的贡献。
参考文献:
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定向井钻井技术论文
定向井钻井技术被应用到石油钻井中是在19世纪中后期,我整理了定向井钻井技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
定向井钻井技术论文篇一
浅析定向井钻井轨迹控制技术
[摘 要]定向井钻井中的关键技术是井眼轨迹控制技术,本文在分析定向井井眼轨迹剖面优化设计技术的基础上,对钻井中的井眼轨迹控制技术进行了探究。
[关键词]定向井;井眼轨迹;关键技术
中图分类号:TG998 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)08-0056-01
随着我国油气资源勘探开发力度的不断加大,对于地面遮挡物无法正常钻井开采、地质情况复杂存在断层等构造遮挡和钻井发生事故需要侧钻等复杂油气藏的勘探开发日益重视,而这些油气藏一般需要采用定向井钻井技术进行开发,从而增加油气储层裸露面积、提高油气采收率、降低钻井成本。但是,定向井钻井的井眼轨迹控制难度较大,需要对井眼轨迹进行优化设计,并通过在直井段、造斜段和稳斜井段采用不同的钻井轨迹控制技术进行控制,才能有效保证定向井的井眼轨迹,而对这些技术措施进行探究,成为提高定向井钻井水平的关键。
一、科学进行定向井井眼轨迹和轨道设计
1、定向井井眼轨迹的优化设计技术
井眼轨迹的剖面设计是定向井钻井施工的基础,只有不断优化完善井眼轨迹设计,保证井眼轨迹设计的科学性、合理性,才能确保定向井钻井实现预期目标。在定向井井眼轨迹剖面优化设计中,要坚持一定的原则:要以实现定向井钻井地质目标为原则,定向井钻井的地质目标很多,包括穿越多个含油地层提高勘探开发效果、避开地层中的断层等地质构造从而实现对地下剩余油气储层的有效开采、实现油井井眼轨迹在油气储层目的层的大范围延伸以增加油气藏的裸露面积等,同时,因为钻井或油气开采中发生事故导致无法正常开采的油井,可以通过定向井实现对油气储层的侧钻来达到开采目的,存在地面障碍物无法进行正常钻井的区域也可以通过定向井来实现钻井开采的目的,为了节约钻井成本,还可以通过丛式平台定向井开发的方式来节省井场占地面积;要以高校、优质、安全钻井施工作为现场施工目的,在进行定向井井眼轨迹剖面设计时,结合所处区域的地质特征进行设计,选择在地层稳定、松软度适中的位置进行造斜,造斜点要尽量避开容易塌陷、缩径或漏失以及压力异常的地层层位进行,要将造斜段的井斜角控制在15°-45°之间,因为过大的井斜角会增加施工难度且易引发钻井事故,而过小的井斜角会造成钻井方位的不稳定性,增加调整次数,还有就是在造斜率的选择上,要综合考虑油井所处地层的地质状况和钻井工具的实际造斜能力,在满足定向井钻井目标的前提下尽量减小造斜率并缩短造斜段的长度,实现快速钻井的目的;要尽量满足后期采油和完井工艺实施的要求,在满足定向井钻井要求的前提下,尽量减小井眼的曲率,方便后期抽油杆和油层套管下井,同时减小二者之间的偏磨,方便后期改造安全采油泵等井下作业施工。
2、定向井钻井的轨道设计
根据定钻井的目的和用途不同,可以将定向井分为常规定向井、丛式井、大位移井等几种类型进行设计,常规定向井一般水平位移不超过1km、垂直深度不超过3km,丛式井可减小井场面积,大位移定向井的轨道一般采用悬链曲线轨道,在井眼轨迹上采用高稳斜角和低造斜率。我国定向井井眼剖面轨迹主要有“直―增―稳”三段制剖面、“直―增―稳―降”四段制剖面和“直―增―稳―降―直”五段制剖面三种类型,在具体设计时根据所在地层地质特征不同进行优化设计。三种井眼轨迹各有优缺点:三段制井眼轨迹造斜段短,设计和施工操作比较方便,在没有其他特殊要求时可以采用三段制轨迹剖面;四段制井眼轨迹剖面起钻操作时容易捋出键槽加大下钻的摩擦力,容易造成卡钻事故,且容易形成岩屑床,一般不会采用,只在特殊情况下使用;五段制井眼轨迹剖面在目的油气储层中处于垂直状态,有利于采油泵安全下入,且便于后期采油工艺的实现。
二、三段制定向井轨迹剖面钻井控制技术
基于三种不同类型轨迹剖面的优缺点,在现实中多应用三段制和五段制井眼轨迹剖面进行定向井钻井设计,而三段制井眼轨迹剖面最为常用,下面就对三段制定向井井眼轨迹钻井控制技术进行研究。
1、直井段的井眼轨迹控制技术
直井段的井眼轨迹控制技术主要是防斜打直,这是定向井轨迹控制的基础,因为地质、工程因素和井眼扩大等原因,直井段钻井中会发生井斜,地质因素无法控制,可通过在施工和井眼扩大两方面采取技术措施进行直井段钻井的轨迹控制,关键要选择满眼钻具和钟摆钻具组合进行直井段钻井,前者可以在钻井中防止倾斜,将扶正器与井壁尽量靠近,就可以有效防止井斜问题出现;钟摆钻具的工作原理是超过一定角度后会产生回复力,具有纠正井斜问题的作用,但要保证钻压适量,因为钻压过大会使钟摆力减小而增斜力增大,妨碍纠斜效果。
2、造斜段的井眼轨迹控制技术
在定向井钻井中,造斜段钻井是关键部位,造斜就是从设计好的造斜点开始,使钻头偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程,关键是要让钻头偏离铅垂线开始造斜钻进。要根据设计好的井眼轨迹,综合井斜角、方位偏差来计算造斜率,以此指导造斜钻井施工,通过增加钻铤等措施,调整滑动钻进和复合钻进的比例,从而使钻头按照设计的井眼轨迹进行钻进,指导造斜段完成。
3、稳斜段的井眼轨迹控制技术
造斜段完成后,需要进行稳斜段的钻井施工,在稳斜段的钻进中,要选用无线随钻测井仪器对钻头的工作进程进行动态跟踪,实时监测钻头的实际井斜角、方位角偏离情况并与设计值进行对比,确保钻头中靶。在没有无线随钻测井仪器的情况下,需要通过稳斜钻具组合进行钻井,并应用单、多点测斜仪进行定点测斜,从而保证井眼中靶,提高钻井质量。
三、结论
综上所述,定向井是开采复杂油气藏的有效手段,可以对常规油井无法开采的油气藏进行开采,但要顺利实现定向井钻井,需要根据地质特征等设计井眼轨迹剖面、选择合适的轨道类型,并对不同井段采取对应的井眼轨迹控制技术,确保按设计的井眼轨迹钻进,提高油气资源开采效果。
参考文献
[1] 王辉云.定向井录井技术难点浅析[J].科技情报开发与经济,2009(10).
[2] 鲁港,王刚,邢玉德,孙忠国,张芳芳.定向井钻井空间圆弧轨道计算的两个问题[J].石油地质与工程,2006(06).
[3] 王学俭.浅层定向井连续控制钻井技术[J].石油钻探技术,2004(05).
[4] 崔剑英,贺昌华.定向井信息查询系统的开发[J].数字化工,2005(07).
定向井钻井技术论文篇二
寿阳区块煤层气定向井钻井技术浅谈
摘要:本文介绍了寿阳煤层气的开发现状和煤层气特征,分析了定向井钻井技术在施工过程中的应用,对今后在寿阳区块内施工的定向井有一定的指导作用。
关键词:寿阳区块;定向井;造斜段;稳斜段
Abstract: This paper introduces the development status and characteristics of Shouyang coal-bed methane coal-bed gas, analyzes the application of directional drilling technology in the construction process, has the certain instruction function to the construction of directional well in Shouyang block.
Keywords: Shouyang block; directional well; oblique section; steady inclined section
中图分类号:P634.5
1.概况
寿阳区块位于山西省中部,沁水盆地的北端,沁水盆地是我国大型含煤盆地之一,蕴藏着丰富的煤层气资源,根据远东能源(百慕大)有限公司前期在沁水盆地南部施工的参数井和定向生产井所获得的相关资料,显示该区具有良好的开发前景。
1.1寿阳区块勘探开发历史和现状
1995年由联合国开发计划署(UNDP)利用全球环境基金资助、煤科总院西安分院承担的《中国煤层气资源开发》项目,《阳泉矿区煤层气资源评价》专题科研报告,对阳泉矿区(包括生产区、平昔区和寿阳区)煤层气资源开发进行了评价和研究,其中重点对寿阳区的煤层气资源开发进行了评价和研究。
中国煤田地质总局于1996~1997年在韩庄井田施工了一批煤层气勘探参数井,获得了该区有关的煤储层参数,并对HG6井的主要煤层进行了压裂改造和排采试验,取得了该井合层排采的一整套数据。中联公司1997~1998年在寿阳区块施工了4口煤层气生产井,其中1口探井,3口生产试验井,获得该区宝贵的煤储层参数和生产数据。1998年完成了四条二维地震勘探线,共计167km,获得了丰富的地质成果。2005年远东公司在该区施工了3口羽状水平井,其中2口在煤层段进尺超过3000m,3口井均在生产。
2007年远东能源(百慕大)有限公司根据取得的初步成果资料研究、分析后,认为该区15#煤层十分稳定,储层参数比较有利,是煤层气开发的有利区块,决定在寿阳县南燕竹镇共计部署一批定向井及参数井,以获取该地区15#煤层的埋深、厚度等储层参数,进一步扩大勘探范围,并逐步形成区域生产井网,争取短期内该区煤层气地面开发进入大规模商业化运营。
1.2寿阳区块地质背景
沁水盆地北端位于北东向新华夏系第三隆起太行山隆以西,汾河地堑东侧,阳曲——盂县纬向构造带南翼。总体形态呈现走向东西、向南倾斜的单斜构造。区内构造简单,地层平缓,倾角一般在10°左右。燕山运动和喜马拉雅运动期间,由于较大规模的岩浆侵入活动,大地热流背景值升高,本区石炭二叠纪煤层在原来深成变质作用的基础上,又叠加了区域岩浆热变质作用,致使煤化作用大大加深,形成了本区高变质的瘦煤、贫煤以及少量无烟煤。
本区所钻遇的地层为:第四系(Q),三叠系下统刘家沟组(T1l),二叠系上统石千峰组(P2sh),二叠系上统上石盒子组(P2x),二叠系下统下石盒子组(P1x),二叠系下统山西组(P1s),石炭系上统太原组(C3t)。
1.3寿阳区块煤储层特征
主要含煤地层为上石炭统太原组及下二叠统山西组,含煤10余层,其中3#、9#、15#煤为主力煤层。
3#煤层:俗称七尺煤,全区煤层厚0~3.78m,煤层较稳定,寿阳矿区西部和阳泉三矿矿区煤层较厚,其他地区煤层变薄,甚至尖灭。结构简单,有时含一层夹矸,顶底板为泥岩,砂质泥岩、粉砂岩,局部为炭质泥岩和细砂岩。
9#煤层:全区煤层厚不一,煤层较稳定。结构简单,顶底板为泥岩,砂质泥岩、粉砂岩,局部为炭质泥岩和细砂岩。
15#煤层:煤层厚0.27~6.48m,是寿阳区块内煤层气开发的主力煤层。15#煤含1~3层夹矸,结构中等,顶底板K2灰岩,底板为泥岩、砂质泥岩,局部为炭质泥岩和细砂岩。
沁水盆地北端煤储层厚度大,埋深适中;煤的热化程度较高,己进入生气高峰,煤层顶底板封闭性能好,含气量高;煤储层裂隙较发育,孔隙以小孔和微孔为主,渗透性较好;煤的吸附性能强,但含气饱和度偏低。
2.设备设备选择
2.1钻机选择
寿阳区块定向生产井井深一般在在1000m以内,水平段不超过500m,根据我井队现有设备的情况,选择了TSJ-2000、GZ-2000钻机。该钻机提升、回转能力均能满足煤层气定向生产井施工的需要。
2.2设备配置
水泵:TBW-850(直井段)、3NB-1000、F-500;排量0~42L/s,压力5~32MPa。
动力:PZ12V-190、PZ8V-190、12V135;功率120~800HP。
钻塔:27.5m/A型塔(750KN)。
钻具:Φ127mm钻杆,Φ203钻铤,Φ178钻铤+Φ159钻铤。
2.3定向钻具
Φ172(1.5°)螺杆、Φ165(1.5°)螺杆
Φ172MWD定向短节、Φ165MWD定向短节
Φ165mm、Φ159mm短钻挺
Φ214mm扶正器、Φ48MWD
Φ165mm无磁钻铤、Φ172无磁钻挺
3钻井工艺
3.1井身结构
井身结构在钻井工程中处于最基础的地位,体现了钻井的目的,也是决定该目的能否顺利实现的重要因素之一。井身结构设计以钻井目的为目标,以现实的钻井工程和地质等条件为依据,使目标和过程统一起来。
一开采用Φ311mm钻头钻至稳定基岩,且水文显示正常,下入Φ244.5mm表层套管,固井并候凝48小时。
二开采用Φ215.9mm钻头钻至完井,达到钻井目的后,下入Φ139.7mm生产套管并固井。
3.2钻头选用
二开选择造适岩的HJ537G钻头。
3.3动力钻具选择
为了适应软及中软地层,选择了中转速中扭矩马达。
3.4钻井液的选择
煤层气井施工时,煤储层保护是关键。在煤层段钻井中,主要采用清水钻进,严格控制钻井液中的固相含量、比重,井内岩粉较多时,可换用高粘无污染钻井液排出岩粉,既能保证孔内安全,又防止了储层污染。
4.定向钻具组合及钻进处理措施
定向井施工中主要分直井段、造斜段、稳斜段,要针对不同地层、不同井深、位移有效地选择好三个井段的钻具组合。实现设计的井身规迹是施工的关键。
4.1直井段钻井技术
直井段的防斜是定向井施工的重要保证,一般要求井斜100m内小于1°。直井段的钻具组合是关系到定向井下部定向造斜段的难易程度。
(1)钻具组合:一开采用塔式钻具组合:Φ311钻头+Φ203钻铤+Φ178钻铤+Φ159钻铤+Φ127钻杆。
二开:Φ215.9钻头 +Φ178钻铤+Φ159钻铤+Φ127钻杆。
(2)钻进参数: 钻压 10~80 kN排量 12 L/s 泵压 0.5~2MPa
钻井液性能: 密度 1.02~1.10g/cm3粘度 21 s
(3)见基岩时要轻压慢转,防止井斜。
(4)直井段换径时要吊打,换定向钻具前测井斜。
4.2造斜段钻井技术
造斜段下钻到底后,EMWD仪器无干扰开始定向钻进;施工采用1.5°单弯螺杆,测得实际造斜率为9°/30m,定向过程中采用滑动钻进与复合钻进交替作业,确保狗腿度满足要求。
(1)钻具组合Φ215.9钻头+Φ172(1.5°)螺杆+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+Φ178钻铤*2根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆
(2)钻进参数:钻压 40~80 kN排量 20~24 L/s 泵压 2~4MPa
钻井液性能:密度 1.02~1.05g/cm3粘度 16 s
(3)要调整好钻井液性能,采用三级固控设备控控制固相含量不超标。
(4)及时测量井斜、方位,发现与设计不符,应马上采取措施。
(5)做好泥浆的性能维护,提高防塌性能和携带岩屑的能力,清洁井眼。
4.3稳斜段钻井技术
稳斜段钻具组合在本区可采用以下三种方法,也可以交替作业,确保井斜方位满足要求,三班各钻井参数要保持一致辞,并保证井下安全。
(1)采用螺杆复合稳斜钻进
钻具组合:Φ215.9钻头+Φ172(1.5°)螺杆+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+Φ178钻铤*2根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆
钻进参数:钻压 40~80 kN排量 20~24 L/s 泵压 3~5 MPa
钻井液性能:密度 1.02~1.05g/cm3粘度 17s
(2)采用近钻头扶正器稳斜钻进。
钻具组合:Φ215.9钻头+Φ214扶正器+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆
钻进参数:钻压 40~80 kN排量 20~24 L/s 泵压 2~4 MPa
钻井液性能:密度 1.02~1.05g/cm3粘度 17s
(3)采用光钻铤钻进。
钻具组合:Φ215.9钻头+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆
钻进参数:钻压 80~120 kN排量 20~24 L/s 泵压 2~4 MPa
钻井液性能:密度 1.02~1.05g/cm3粘度 16 s
5.经验与建议
通过对本区FCC-HZ-23D、FCC-HZ-33D、FCC-HZ-11D、FCC-HZ-47D、FCC-HZ-70D井的施工,取得了以下经验:
(1)及时测斜、准确计算、跟踪作图是保证井身轨迹的关键。使用MWD能准确掌握井身轨迹的变化情况,使轨迹得到有效的控制。
(2)在钻井过程中,随时观察扭矩、泵压的变化,发现问题及时分析与解决。
(3)勤测泥浆中固相含量的变化,确保固相含量不超标,从而影响螺杆的使用。有条件的话可以上三级固控设备。
(4)采取“转动+滑动”的复合钻进方式,利用无线随钻实时监测,能有效的确保井眼轨迹质量,使施工安全、快速进行;在稳斜过程中采用“转动+滑动”的复合钻进方式,有效降低摩阻和扭矩,降低施工风险。
(5)在定向造斜过程中使实际井斜略超前设计井斜,提前结束造斜段,使实钻稳斜段井斜略小于设计稳斜段井斜,在复合钻中使井斜微增至设计轨迹要求,达到快速、安全目的。参考文献
[1]王明寿.2006.寿阳区块煤层气勘探开发现状、地质特征及前景分析.北京:地质出版社
[2]大港油田.1999.钻井工程技术.北京:石油工业出版社
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安全技术管理论文题目
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安全技术管理论文题目篇1
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13、我国企业安全管理生产的现状、问题与对策
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21、现代企业安全管理中人的不安全行为分析研究
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25、浅析煤矿行业安全事故的预防和处理
26、安全管理 措施 在预防煤矿事故中的作用
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37、谈企业建立健全安全生产管理自我约束和激励机制
38、论新形势下如何构建安全生产管理新体制
39、论我国安全生产管理模式的创新
40、电力企业的安全生产管理与对策研究
41、美国煤矿企业生产法制化及对我国的影响
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43、发达国家安全生产监督管理体制研究
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45、试论我国安全生产的运行机制
46、分布式数字管理系统及其在安全生产管理中的应用
47、安全生产管理与信息技术应用
48、企业生产中实时风险检测系统的初步研究
49、施工现场安全现状及应对措施研究
50、我国的安全生产基本政策研究
安全技术管理论文题目篇2
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交通工程施工安全防治和监管体系研究
安全文化视角下的工程伦理研究
市政工程安全管理研究
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深基坑工程安全预警体系研究
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钻井工程项目施工安全风险预警研究
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地下工程项目安全风险分析及控制对策研究
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四川建设工程质量安全咨询服务事务所企业化运作研究
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输电建设工程安全管理研究
农网管控系统工程安全管理系统分析与设计
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基于安全链的深基坑工程安全管控体系设计
公路安全保障工程绩效评价研究
建筑工程项目安全挣值法研究
建设工程监理安全责任之研究
建设工程安全政府监督管理研究
基于模糊评价的工程施工项目安全管理研究
赣南建筑工程安全事故致因分析及安全水平模糊综合评价的研究与实践
基于ArcGIS Engine的水电工程安全监测信息系统的设计与实现
中国土 木工 程安全文化现状与分析
济南市农村饮水安全工程绩效评价研究
建筑工程项目安全生产技术与方法研究
黄河中游多沙粗沙区坝系工程安全评价方法研究
轨道交通工程日常安全管理系统设计与开发
防洪公路安全状况评价和工程措施研究
国际EPC工程安全风险评估体系研究
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火力发电厂脱硫技改工程建设安全管理研究
建设工程安全风险评价与管理研究
城市轨道交通工程建设期安全事故分析与研究
地下工程施工安全风险管理系统研究
基于失效模式分析的工程项目质量安全问题的可追溯管理研究
基于ObjectARX的工程图纸安全保护系统研究
建设工程安全生产专项资金管理研究
安广江堤安全状况评价和工程措施研究
建筑工程项目风险评估与施工安全成本分析
余姚地区建筑工程安全事故原因分析及改进对策
基于人因的工程项目现场安全标志有效性评价研究
新建变电站工程监理质量控制及安全控制研究
重庆市建设工程项目安全评价方法及应用研究
铁路建设工程安全管理信息系统研究
工程重大安全事故罪若干问题研究
建筑工程项目设计安全评价研究
高速公路工程安全监理分析及其应用研究
建筑工程施工安全风险管理与防范
铁路新线建设工程安全管理信息系统研究与实现
重庆市建设工程施工项目安全生产管理研究
重庆市工程建设企业安全生产现状及对策研究
国家安全视阈下的载人航天工程
建设工程质量安全政府监督管理模式及机制研究
滨海新区海河沉管隧道工程施工安全研究
农村安全饮用水水价及饮水工程后评价
引水工程安全运行的模糊综合评价
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重庆市“金质工程”网络安全系统研究与实现
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变电站工程建设中进度、质量、安全管理研究
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电力工程项目安全管理研究
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