现代导向钻井的.ppt

现代导向钻井的理论、技术与发展,张绍槐,一、主要内容,重要概念国内外现状MRSS系统与MRST工具垂直钻井技术发展（结束语）,一、重要概念,复杂油气藏钻复杂结构井是提高产量与采收率的重要手段，需要现代导向钻井理论与技术；导向钻井有两个导向功能，打直（尤其是垂钻）与定向（井斜与方位）；常规导向（传统定向）钻井调变钻柱结构、尺寸（直径），选择扶正器结构、直径、数目、位置，优选钻头与调整钻压、转数等钻进参数；控制BHA力学特性与变形；属于被动防斜打直和开环定向（造斜、增斜、稳斜、降斜）性质；每钻进一个井段后需起钻测斜分析井身质量和井轨状况后再下钻钻进或纠斜（甚至填井纠斜）再钻。,导向钻井的产生与发展,现代导向钻井,现代导向钻井优化钻柱结构，使用滑动或旋转导向钻井工具，配合使用MWD、LWD、FEWD，等先进装备，实现几何导向以及既能几何导向又能地质导向，按实际地层和储层状况随钻闭环（半闭环）控制井身轨迹，能够在一趟钻中根据实时井斜、方位等信息实现增斜、稳斜和降斜，能精准入靶。现代导向钻井有滑动导向与旋转导向两种类型。滑动导向钻井时，钻柱不旋转；用井底动力钻具（涡轮钻具、螺杆钻具）带动钻头旋转。螺杆钻具及部分钻柱与扶正器贴靠井壁只能在井壁上下滑动。它的缺点是摩阻大、有效钻压、扭矩与功率小，钻速低、井眼呈螺旋状不光滑不干净、井身质量差、易事故，往往被迫启动钻盘采用“复合钻进”，而“复合钻进”往往只能有限使用。滑动导向的极限井深小于4000m左右。要较大改变井斜方位时，需起钻改变钻柱结构。,,不同导向方式成本对比导向钻井发展史,导向钻具组合,动力段,地面可调弯外壳,轴承段和扶正器,弯外壳或弯转轴井下动力马达,其弯曲部分离钻头近，采用滑动和旋转模式钻井，大大减少起下钻次数，但容易形成不规则井眼。,可变弯接头克服普通弯接头弱点，避免多次起下钻，但其定向角的大小须从地面遥控调整,旋转导向钻井系统,旋转导向钻井系统是转盘驱动钻柱旋转，钻柱及旋转导向工具等在井壁上滚动，滚动摩擦阻力小，旋转导向钻井系统能在钻进中控制调整其造斜与定向功能，能随钻实时完成造斜、增斜、稳斜、降斜，且摩阻小、扭矩小、钻速高、钻头进尺多、时效高、成本低、井身平滑井轨易控。极限井身可达15km，是钻复杂结构井和海油陆系及超大位移井（10km）的新式武器。,导向系统组成,PowerDrive在大位移井和特殊井钻井中取得的成就,地质导向定义,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,几何靶点,地质靶点,,用地质准则来设计井眼的位置，对准确钻入油气目的层负责。,用近钻头地质、工程参数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置。,地质导向与其它几种技术概念间的区别与联系,几何导向几何导向的任务就是对钻井井眼设计轨道负责，使实钻轨道尽量靠近设计轨道，以保证准确钻入设计靶区（由于地质不确定度带来的误差，原设计靶区可能并非是储层）。在地质导向技术问世之前，常规的井眼轨道控制技术均应属于几何导向范畴。旋转导向旋转导向工具系统是以井下旋转工作方式的闭环自控执行工具（典型代表是偏心变径稳定器）为导向工具、以MWD（或LWD）为信息传输通道和地面信息处理软件系统组成的钻井工具系统，在海上大位移钻井中获得广泛应用。当以常规的MWD作为信息通道时，上传信息只有工程测量参数（井斜角，方位角）而无地质参数；当以LWD作为信息通道时，上传信息除工程参数外，还包括地质参数（电阻率、自然伽玛，以及其他地质参数）。但是，由于工具位置所限，它缺少近钻头的地质参数测量，这一点形成了它与地质导向工具系统的主要差别。,地质导向技术可实现“软着陆”并不必打领眼．引进和租用LWD．PWD等。如Slb的Periscope15，EcoscopeAND密度成像仪CDR补偿双电阻，CDN补偿密度中子，IDEAL系统；Halb的APR方位电阻率；BK的深读数传播电阻率和无线随钻多路电阻率测井；Geolink的LWD及Path-FinderLWD和SLIM1GRMWD等。国内自研的有苏义脑研制CGDS-1近钻头地质导向钻井系统李琪NFSC项目“地质导向钻井信息临境模拟与协同决策的研究”需要研制有知识产权的地质导向（主要参数电阻率，伽马）与旋转导向相结合的集成式旋转地质导向闭环钻井系统。,CDN补偿中子密度CDR补偿双电阻率,井下闭环工具与导向技术,,Ⅰ类导向工具,,,,,,,,,,,,二、国内外现状,国外现状国外从20世纪80年代后期开始进行旋转导向钻井系统的理论研究。20世纪90年代世界上多家公司包括美国Schlumberger公司、Anadrill公司、BakerHughes公司与ENIAgip公司的联合研究项目组、英国的Camco公司、英国的CambridgeDrillingAutomation公司、日本国家石油公司（JNOC）等分别形成了各自的旋转导向系统样机，并开始进行现场试验和应用。至20世纪末期，三家大的石油技术服务公司BakerHughes、Schlumberger和Halliburton通过各种方式分别形成了其各自商业化应用的PowerDriveSRD、AutoTrakRCLS和Geo-Pilot旋转导向钻井系统。,旋转导向钻井法,从20世纪80年代后期国际上就开始研究，到90年代初期多家公司开始形成商业化技术。目前，已有5个国家（美、英、德、意、日）的石油公司（BakerHughesInteq、Camco、Schlumberger、Sperry-Sun/Halliburton、RSS、JNOCetc.）形成了现场应用技术。,已出现的有代表性的旋转导向钻井系统,VDS自动垂直钻井系统,20世纪90年代初德国KTBKontinentalesTiefbohrprogrammderBundesrepublikDeutschland项目组与EastmanTeleco公司联合开发研制。,SDD自动直井钻井系统,AGIP公司与BakerHughesInteq公司合作在VDS系统的基础上开发研制。,