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文档简介

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注水平井轨迹控制实践报告一、实践目的(不少于100字)生产实践是让我们了解专业知识结构中不可缺少的组成部分,并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识,理论联系实际,扩大知识面;同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道,培养吃苦耐劳的精神,也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径,实现将所学专业知识转变为社会财富,体现个人价值的机会。正如毛泽东所说、实践是检验真理的唯一标准。二、实践单位及岗位介绍中国石油集团渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司,简称渤海钻探定向井公司。于2009年7月3日由渤海钻探第一定向井分公司(原大港油田集团定向井技术服务公司,英文简称dddc)和第二定向井分公司(原华北石油管理局钻井工程技术服务处)重组成立。公司由原石油工业部于1982年开始筹建,1985年正式成立,是国内成立最早、规模最大、综合服务能力最强的定向井专业化技术服务公司。拥有各种类型lwd仪器26套,mwd130余套,电子单多点仪器 100余套,各种规格类型的螺杆钻具、无磁钻铤、扶正器及井下震击器共3000余根;具备同时施工120余口井的能力。为客户提供各类定向井设计、技术咨询、现场施工、 仪器工具维修、 校验、 租赁、 研发制造等服务,通过20多年的努力,公司形成了水平井、分支井、大位移井、丛式井、三维绕障井、套管开窗侧钻井、工程救险井、lwd地质导向等特色技术。渤海钻探定向井公司始终坚持以建设“国内第一,国际知名”的定向井技术服务公司为发展目标,先后为国内大港、冀东、华北、大庆、辽河、胜利、塔里木、渤海、南海等20多个陆地和海上油田,及菲律宾、伊朗、印度尼西亚、蒙古、伊拉克、委内瑞拉等15个国家30家外国公司提供了上万口井的技术服务。定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一,它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹,使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发,能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本,有利于保护自然环境,具有显著的经济效益和社会效益。定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。我实践的岗位是定向井操作员岗。负责定向井和水平井轨迹控制及定向仪器的使用,以及对数据进行收集、计算。三、实践内容及过程(不少于1500字)根据教学安排及实践单位生产情况12年9月7日来到位于有着华北明珠之称的白洋淀之滨。这里不仅风光秀丽、渔产丰富,而且还是一个储量可观的老油田。20世纪70年代石油工人在白洋淀南岸钻探淀2井,经过半年的苦战,就在庆祝建国28周年的喜庆日子里,打出了一口日产原油1200多吨的高产井,抱了一个大“金娃娃”。在井场召开的祝捷大会上,为了纪念抗日战争中的“雁翎队”把这个油田命名为雁翎油田。随着油田的发展,白洋淀又多了一道风景,抽油机不停的上下忙碌,钻井队机声轰鸣,与一道道的输油管道共谱着一曲油田赞歌。我所在的是雁63平9井位于河北省高阳县龙华乡拥城村村北。属于冀中坳陷饶阳凹陷蠡县斜坡北段雁63断块。钻井目的是开发动用雁63断块es1下段油层储量。本井设计最大井斜87.7,井底位移814.45米,水平段长461.45米。本井与邻井雁63-10x在3102.1m最近距离91.64m;与邻井雁63-32x井在3334.78m距离较近,最近距离30.22m;与邻井雁63-7x井在28502940m距离较近,最近距离6.78m; 与邻井雁63平1井在2951.05m距离较近,最近距离18.1m。可以看出本井最大的难点是与这几口老井的防碰问题。实践过程:一、收集相关资料、查阅本井设计1设计概要:1.1、井身结构设计数据表(表一)表一开钻次序井 深(斜深)m钻头尺寸mm套管尺寸mm套管下入地层层位套管下入深度(斜深)m环空水泥浆返深(斜深)m一开411374.6273.1nm410地面二开3334.78215.9139.7es1333122001.2、水平井剖面设计表(表二)表二井底设计垂深(m): 2720.2井底闭合距(m): 814.45井底闭合方位(deg):152.99造斜点井深(m): 2290最大井斜角(deg): 87.7a靶垂深(m):2688.5靶点闭合距(m):354.25靶半高(m):0.50靶半宽(m):20.00b靶垂深(m): 2720.2靶点闭合距(m):814.45靶半高(m):0.50靶半宽(m):20.00描述测深(m)井斜()方位()垂深(m)北坐标(m)东坐标(m)狗腿度(/30m)闭合距(m)闭合方位()上直段2290.000.00152.992290.000.000.000.000.00/增斜段2822.7176.00152.992679.68-271.23138.284.28304.45152.99a靶2873.3383.91152.992688.50-315.60160.904.69354.25152.99调整段2879.6984.54153.002689.14-321.24163.783.00360.58152.99控制点3096.8984.54153.002709.80-513.89261.950.00576.80152.99调整段3128.5287.70152.982711.94-541.99276.283.00608.35152.99b靶3334.7887.70152.982720.20-725.60369.900.00814.45152.991.3、防碰设计计算表(表三)表三邻井名称参考井测深(m)参考井垂深(m)参考井北坐标 (m)参考井东坐标(m)中心距(m)邻井测深(m)邻井垂深(m)邻井北坐标(m)邻井东坐标(m)雁63-10x.3102.102710.22-518.51264.3191.642720.462705.48-65.01-116.39雁63-32x.3334.782720.20-725.60369.9030.222727.352720.03163.87-8.19雁63-7x.2900.862691.15-340.02173.346.782764.282689.80168.60-119.86雁63平12951.052695.93-384.53196.0318.102802.792686.64-256.7383.431.4、防碰扫描图图1防碰扫描图图2防碰扫描图二、根据设计分析本井施工难点、要点,制定施工方案从剖面设计中可以看到,本井轨迹设计为常规水平井剖面设计,造斜率最大4.69/30m。轨迹控制难度不大,比较容易施工。但根据防碰计算表可以看到本井与雁637x和雁63平1两井的距离较近,最近点只有6.78米,且是在井深2900.86米,相碰的风险很大,所以重点关注这两口井的防碰问题 。雁63平9水平井与邻井雁637x斜井防碰关系防碰井段28822919米,段长37米。其中28822884米,两井中心相距16.514.5米,为三级防碰,分离系数1.251. 5;28852886米,两井中心相距14.1813.42米,为二级防碰,分离系数11.25;28872913米(段长26米),两井中心相距12.686.6513.33米为一级防碰,分离系数1.00,即相碰级别(由仪器测量等方面误差形成的两井椭圆轨迹范围已经相交)。在井深2899米时为最小距离6.65米,两井椭圆轨迹相交达到了9.47米。两井眼在一级防碰段的相对空间关系为由226逐渐向307变化。两井防碰井段短但距离近。雁63平9与邻井雁63平1井水平井防碰关系防碰井段29353038米,段长103米。其中29352949米,两井中心相距16.514.5米;30023030米,两井中心相距23.3629.03米,为三级防碰,分离系数1. 51.25。29503001米,两井中心相距19.1923.2米,为二级防碰,分离系数1.251。两井眼在一级防碰段的相对空间关系为由48逐渐向101变化。两井防碰井段长但距离稍远。制定绕障方案根据三口井的空间关系和本井靶点设计,提出以下绕障、轨迹控制技术方案:雁637x井为斜井与雁63平9井水平井防碰段短,如有相碰风险时,测量参数变化不能及时显示。而与雁63平1水平井防碰井段长,即并行段较长,如有相碰风险时,测量参数将会有所变化,便于采取措施。所以可以在保证中靶的前提下,将轨迹向雁63平1水平井靠拢一些。重新设计轨迹如下:表四:井深井斜方位垂深南北值东西值2290.000154.502290.000.000.002822.7176.00154.502679.68-274.79131.072873.3383.91152.992688.50-319.45153.112879.6984.54153.002689.14-325.09155.983096.8984.54153.002709.81-517.74254.143128.5287.70152.982711.95-545.85268.473334.7887.70152.982720.22-729.45362.10待钻设计防碰扫描图:图9防碰扫描计算表:表五邻井名称参考井测深(m)参考井垂深(m)参考井北坐标 (m)参考井东坐标(m)中心距(m)邻井测深(m)邻井垂深(m)邻井北坐标(m)邻井东坐标(m)雁63-7x.2900.002691.07-335.61178.4815.32766.882691.89168.60-119.86雁63平12951.052695.92-393.93182.1911.512804.272687.16-256.7383.43三、制定施工方案一开施工方案井段:0411米。钻具结构:d374.6mm钻头+托盘+d165mmndc1根+d165mmldc8根+d127mmdp18斜坡钻进参数:钻压1030kn,转速80 r/min,排量50 l/s,立压15mpa,密度1.05g/cm。二开施工方案a、井段:4112290。钻具结构:d215.9mm钻头+d172mm1单弯螺杆+钻具浮阀+d165mmndc1根+d165mmldc8根+d127mmwdp15根+d127mmdp18斜坡钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.18g/cm。b、井段22902500。钻具结构:d215.9mm钻头d172mm1.251.5单弯螺杆+钻具浮阀+d165mmmwd短节d165mmndc2根+ d127mmwdp27根+d159mm随钻震击器+d127mmwdp9根+d127mm dp18斜坡。钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.20g/cm。c、井段25002710。钻具结构:d215.9mm钻头d172mm(1.251.5)单弯螺杆+钻具止回阀+ d165mmmwd组合+d127mmnwdp2根+d127mmdp1821根+ d127mmwdp27根+d159mm随钻震击器+d127mmwdp9根+d127mm dp18斜坡钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.20g/cm。d、井段27102873.33钻具结构:d215.9mm钻头d172mm(1.251.5)单弯螺杆+钻具浮阀+ d165mmlwd组合+d127mmndp2根+d127mmdp1839根+ d127mmwdp27根+d159mm随钻震击器+d127mmwdp9根+d127mm dp18斜坡钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.20g/cm。e、2873.333334.78(水平段)钻具结构:d215.9mm钻头d172mm螺杆(11.25)+钻具浮阀+ d165mmlwd组合+d127mmndp2根+d127mmdp1890根+d127mmwdp27根+d159mm随钻震击器+d127mmwdp9根+d127mmdp18斜坡钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.22g/cm。技术措施:1一开井眼要保证打直打好,必须旋转开钻,禁止不转钻具直接冲出井眼。2. 二开钻进时,钻具组合中必须加无磁钻铤。每200300m测一次单点,井斜有增大趋势时,应引起注意加密测点,必要时采取相应措施。3. 严格按照钻具组合配接钻具,必须紧好扣。防止井口落物及钻具内杂物。4. 仪器入井前,工程、仪器人员共同检查好坐键接头,量好角差,分别计算,正确后再输入,防止出现差错。5. 动力钻具和无线仪器井口测试正常方可下钻,下钻中途打通测试,待正常后下钻。6. 下钻时要控制下放速度,速度控制在1.52.5分钟/柱,严禁猛放猛砸。若遇阻不能开泵加压划眼或悬空处理泥浆,预防划出新眼。7钻井队必须严格执行定向井的技术措施,严禁为提高机械钻速擅自改变参数。8. 使用动力钻具定向钻进时,送钻必须连续,操作平稳,防止溜钻、蹩钻,并严密注意泵压变化,当泵压或扭矩发生异常变化时,立即停止钻进,上提钻具,观察是否能够恢复,同时会同定向井人员分析原因,并提出解决意见。9. 每定完一个单根,要开动转盘把井眼重新划一到二遍,破坏沉沙,保证井眼规则,待井下正常后,钻具提离井底1.0米停泵测斜。10. 施工中,必须是副司钻级以上人员扶刹把,保证施工安全。11. 定向及斜井段钻进(1)地质设计要求井斜在5560以后用lwd,使用lwd要注意井下安全钻具静止时间要控制在安全范围内,使用lwd有困难时,要请示油田公司,再做决定。(2) 造斜段使用mwd或lwd及导向钻井技术。每钻进10m用mwd或lwd测斜一次,及时掌握井眼轨迹发展情况。特别是在地层压力比较低的层位,使用lwd时,不能使工具长时间处于静止状态,以避免出现井下复杂情况。12施工中如果甲方有特殊要求,要以书面形式下达,及时汇报,并根据实际情况协商解决。13、抓好钻井液的维护处理及净化工作,特别是要根据钻井液分段设计及井下实际需要,维护泥浆润滑,以保证定向施工的顺利及全井的安全。14、起钻前,循环泥浆时少转转盘,应上下活动钻具,预防井眼出现新的台阶;起钻时,不得转盘卸扣,以免动力钻具弯壳体破坏井壁,待充分循环调整好泥浆后,方可起钻。15. 循环、接单根、测斜前后勤活动钻具,不允许钻具长时间静止,钻具静止时间不超过3分钟,保证井下安全。16. 施工步骤按定向井操作规程进行施工。17. 在防碰井段井队应由有经验的司钻送钻,并有干部值班。若发现井下不正常,如憋跳、放空,立即停钻,通知有关人员,分析原因,提出解决意见。18. 发现油层后确定油层垂深,计算着陆剩余垂深,确定所需造斜率,采用合适的单弯螺杆进行着陆,尽量减少垂深损失,为准确在油层内着陆和在水平段钻进打下良好基础。19.无线随钻技术要求:(1).必须使用钻杆滤清器,预防泥浆内有杂物造成仪器信号传输困难。(2).下钻过程中,每下20柱钻杆灌泥浆一次,灌满即可。(3).泥浆性能符合设计要求,泥浆泵上水良好,防止泵压不稳定影响仪器正常工作。(4).接单根切记及时取、放钻杆滤清器,单根内干净无杂物。防碰技术措施:a、在施工过程中,根据测斜数据及时计算跟踪井身轨迹走向,计算防碰距离,根据防碰距离及时制定施工措施。必要时要加密测量;b、在防碰井段井队应由有经验的司钻送钻,并有干部值班。若发现井下不正常,如憋跳、放空、钻速异常等不正常现象,立即停钻,通知有关人员,分析原因,提出解决意见;c、根据测斜数据及时计算、绘出单井设计与实钻轨迹投影图,并绘出防碰井与邻井在同一坐标系下井眼轨迹水平投影叠加图;d、每测一点都要扫描、计算正钻井与邻井的最近空间距离,预测出井眼轨迹的发展趋势以及与邻井是否有“相碰”的危险;e、测斜采用长测量方式,记录好各项参数。如发现参数不正常,立即停钻;(mwd与套管距离大于4米后,一般不会存在磁干扰。)f、井队在防碰井段要在泥浆槽中放置吸铁石,并有专人观察,发现返出物异常,立即通知钻台停钻;g、在防碰井段必须使用牙轮钻头。h、井队要安排专人岩屑录井,应每1m捞砂一次(用酚酞检测水泥含量,并保留比较)。四、定向施工过程9月30日一开。下入钻具结构:d215.9mm钻头+d172mm1单弯螺杆+钻具浮阀+d165mmndc1根+d165mmldc8根+d127mmwdp15根+d127mmdp18斜坡钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.18g/cm。钻进井段:0413米。钻到413米后循环好钻井液后投多点起钻,最大井斜0.55,水平位移1.42米。井质量很好。本井段重点是控制钻压保证上直段防斜打直。10月3日二开。钻具结构:d215.9mm钻头+d172mm1单弯螺杆+钻具浮阀+d165mmndc1根+d165mmldc8根+d127mmwdp15根+d127mmdp18斜坡钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.18g/cm。10月7日钻到2235米根据单点测斜数据计算显示井眼轨迹已经偏离设计8.39米,为保证井眼轨迹的质量,起钻换定向钻具对井眼轨迹进行控制调整。下入钻具结构:215.9mmpdc钻头0.36m +172mm单弯螺杆(1.5)7.51m +浮阀4if-pin -41/2if -box 0.4m +127mmnwdp9.30m+接头4-1/2if-pin/4if-box0.49mmwd短节1.96m+127mmnwdp9.29m+127mmwdp165.78m+振击器3.56m+127mmwdp110.78m +127mmdp钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.181.22g/cm。因为上直段位移为正位移,所以在调整时以调整方位为主,并微调井斜。10月9日根据计算在22392244米定向钻进5米,工具面为g100。调整前测斜数据:测深2233.55米,井斜0.4,方位17.23。调整后测斜数据:测深2243.05,井斜0.5,方位77.23。达到了预期目的。根据设计钻到2290米时,开始增斜施工。10月15日钻到2674米,因井下马达使用时间达到预定时间,起钻更换。测斜数据:测深2653.11,井斜51.3,方位154.73。井眼轨迹与设计基本吻合。由于现井斜已经超过50,接近目的层,根据设计要求下入lwd随钻录井仪。并为了传递钻压和减少托压现象,采用倒装钻具结构:215.9mmpdc钻头0.36m +172mm单弯螺杆(1.5)7.51m +浮阀4if-pin -41/2if -box 0.4m +165mmlwd13.11m+127mmdp414.93m+127mmwdp165.78m+振击器3.56m+127mmwdp110.78m +127mmdp钻进参数:钻压5080kn,转速dn+60 r/min,排量3234l/s,立压1416mpa,密度1.181.22g/cm。11月2日钻到井深3334米,根据甲方导向小组指令已经钻穿目的层,达到地质目的,完钻。至此我们在这口井的施工任务圆满完成。四、实践总结及体会(不少于1500字)通过这段时间的实践我体会到水平井有以下一些特点:一、由垂直井眼变成倾斜(水平)井眼带来的特性 1、钻具贴井壁,受力状况发生变化 从造斜段开始,钻具受力状况相对直井发生了根本的变化。造斜段:由于斜井段钻具的斜向拉力造成此处钻具被拉向上井壁。造斜点较高的井可明显在井口出现钻具向定向方向的偏移。随着井深增加,造斜点以下钻具重量随着造斜率的增大,在造斜段出现的侧向力f侧 随之增大、起下的摩阻增大,随着时间的延长,起下钻和转动在此处形成键槽。斜井段:由于钻具自重,钻具躺在下井壁,对井壁侧压力的增大,带来磨阻和扭矩的增大。钻头的受力变化出现侧向分力,当使用增斜钻具结构时,由于近钻头扶正器的支点作用而产生向高边的侧向力;使用降斜组合时,由于钟摆力作用而向低边产生侧向力;由于下部钻具结构和钻头重力作用,始终产生降斜趋势,需用刚性组合来保持井斜的稳定或大于此趋势产生增斜力2、偏心环空和岩屑床由于斜井钻具偏向下井壁而形成了偏心环空,岩屑的沉降,运移与直井相比发生了根本的变化,岩屑出现向井壁径向沉降的趋势,由于偏心环空流速的不均匀,在下井壁形成岩屑床,在一定条件下还会发生岩屑床的滑移、堆积。给大斜度、水平井施工带来威胁,如何正确认识此特点和采取相应的措施是定向井,尤其是大斜度井、水平井成功与否的关键主要结论有: 偏心环空场中,大环隙处流速大,小环隙处流速小,促使岩屑床的产生。 岩屑床厚度随流速的减少和井眼斜度的增加而增加,但倾角大于一定值后,其岩屑床厚度基本保持不变。 环空岩屑浓度在临界角(3060)范围内最大。环空岩屑浓度随流速的增加而降低。 注:对临界角的界限,有人认为3570,但总的范围是相近的。 当井眼倾角处于临界倾角范围内时,由于岩屑床的形成及滑移,岩屑势必下滑堆积。容易造成钻具的阻卡。 各倾角都存在一个临界流速。当环空流速大于该临界流速时,理论认为不会产生岩屑床。 流体粘度升高导致岩屑床厚度降低,岩屑浓度降低,提高了岩屑输送效果。解决的办法是: 一般的定向井井斜角度尽量选择在3035,不易形成岩屑床,施工较安全。 对已经形成岩屑床的井或大井斜角度的井采用以下三种方法减少岩屑床厚度,清洁井眼、保证施工安全。 a、在条件允许的情况下,尽可能提高循环排量,使其接近临界返速而消弱岩屑床,但要注意防止井径扩大。 b、提高泥浆的屈服值(yp),增强携岩能力,减缓岩屑的径向沉积,也是减少岩屑床厚度的有效办法。 c、由于以上两种办法的限制,最有效的办法则是利用机械办法除砂:有顶部驱动手段的可利用边起钻边转动钻具的办法搅动岩屑床。同时循环泥浆,清除岩屑床;在没有顶部驱动条件的施工中,则采用定时定井段的短起下钻手段,起一段,循环一段的办法清除大斜度井段(或水平段)的岩屑床。随着井斜的增大,大斜度井段的增长,短起下的时间间隙缩短。现在施工中,可从振动筛返出岩屑量的减少和扭矩、摩阻的增加来判断,是否需要短起下。 3、 被钻开的岩层受力状况发生变化: 在地层倾角较小的直井,被钻开的岩层层面与井眼轴线是垂直的。由于岩层纵向的压实程度较高,钻开的井眼部分相对较稳定。随着井斜角的增大,岩层层面与井眼轴线夹角变小,不稳定岩层(如易吸水膨胀的泥岩层)暴露面积增大,受垂直压力影响,容易吸水膨胀,剥蚀掉块,造成井壁不稳定;对于水平井来说,水平段则完全在油层中延伸,其稳定性大为值得重视,这就提出了比直井更为严格的要求钻井液防塌性要好,失水要小。 4、椭圆井眼的形成和键槽的产生 由于斜井段钻具靠井壁,起下钻和旋转使下井壁逐渐掏大,形成椭圆井眼:左右井壁基本保持近钻头的井眼r1,而上下方向则形成了长轴r2,在双井径测井曲线上可以明显的看到长短轴的存在,往往在下井壁还存在钻具旋转磨出的直径与钻杆接头接近的槽沟r3,井眼倾角越大,施工时间越长形成的椭圆井眼越严重。在大斜度井段,由于地层软硬交错和泥岩井径的扩大,还容易在下井壁被旋转的钻具磨出硬地层凸出处的键槽。这些键槽与扩大的泥岩井径形成台阶,造成起钻时,稍大于钻杆接头的7、8钻铤迂阻;严重时起不出钻(特点是定深迂阻,能下放单上体不过)。 椭圆井眼带来的影响有: a、井径扩大,循环上返速度降低,不利于洗井。 b、形成键槽和台阶,造成复杂情况和事故。 c、影响固井质量。 造斜点附

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