关于滑动导向钻井技术应用中应注意的几个问题(马宇恒).doc

关于导向钻井技术应用中的几个问题马宇恒 滑动导向钻井技术是近两年在我局发展应用的一项钻井新技术。由于导向钻井技术的原理、施工理念与常规定向井有较大区别，一些井队在应用中出现了一些问题，应用效果不好，甚至应用不成功而否定此项技术的先进性。相反有些井队应用已成熟，应用效果明显，取得了很好的经济效益。为此我就导向钻井技术应用中的几个问题，和大家一起分析、探讨一下，有利于我们下一步更好的应用这项钻井技术。一、 近几年滑动导向钻井技术应用基本情况l 主要技术指标：年份总井数滑动导向钻井常规定向钻井应用井队比例井数机械钻速钻井周期井数机械钻速钻井周期2001276/96758/7720.839.31218/89018.5711.484/242002306/112/18.189.73188/18.3411.0813/19对比l 工艺特点年份主要钻具结构应用阶段2000216BIT+5LZ165 (1.501.25O) *（、）+（定向直接头）+165无磁钻铤+214稳定器+165钻铤216BIT+5LZ165 (1.50) *+（定向直接头）+214稳定器+165无磁钻铤 +165钻铤试验研究确定导向钻井钻具结构2001216（222PDC）BIT+5LZ165 (1.0 01.25O) *（）+（定向直接头）+165无磁钻铤+214稳定器+165钻铤个别井队开始应用推广2002222（PDC）+5LZ165 (1.25O) *（）+（定向直接头）+165无磁钻铤+165钻铤222（BIT）+5LZ165 (1.25O) *（）+（定向直接头）+165无磁钻铤+165钻铤靖安油田全面推广应用二、 目前现场应用存在的主要问题 2002年在靖安油田共应用滑动导向钻井施工定向井112口，其中成功93口，19口不成功。下面是对108口井数据统计对比：l 2002年应用成功与不成功的滑动导向钻井技术对比钻井方式井数平均井深机械钻速钻井周期定向一次成功率起下钻时间扭方位次数备注滑动导向891969.519.519.0969.6635.6427成功191957.3114.3512.3236.8046.413不成功常规定向186196018.3411.0850.5046.9292对比1.171.9919.16l 2002年应用成功与不成功的牙轮滑动导向钻井技术对比钻井方式井数平均井深机械钻速钻井周期定向一次成功率备注牙轮滑动导向561949.8919.029.1766.00应用成功191957.3114.3512.3236.80应用失败常规定向井186196018.3411.0850.50合计751950.3717.6710.0131/58.6l 应用成功PDC滑动导向钻井与常规定向钻井对比钻井方式井数平均井深机械钻速钻井周期定向一次成功率PDC滑动导向332008.5719.908.7075.75常规定向井1861960.0018.3411.0850.50对比48.571.562.3825.25l 掌握应用成熟了的钻井队技术指标对比32649APDC钻头滑动导向钻井技术指标对比：项目井数平均井深机械钻速钻井周期单点半径定向一次成功率起下钻时间导向进尺32649A212014.2321.308.1215.1381.8133.0311887.00滑动导向108196918.189.7315.8862.9641.0267108.03常规定向186196018.3411.0816.5650.5046.92对比32910牙轮钻头滑动导向钻井技术指标对比：项目井数平均井深机械钻速钻井周期单点半径定向一次成功率起下钻时间导向进尺32910211953.8118.637.4912.5182.6026.3014601.44滑动导向108196918.189.7315.8862.9641.0267108.03常规定向186196018.3411.0816.5650.5046.92对比l 存在这些问题的主要原因：1. 对导向钻井技术理解和施工思路的认识不够准确2. 滑动导向钻具组合及钻井参数使用操作把握的不够准确3. 井队技术员定向井钻井技术的基础理论知识掌握不透，不具备分析解决滑动导向钻井中出现问题的能力。4. 现场缺乏规范性的技术操作指导，个别井队在应用中出现凭自己主观想像施工。如何分析、认识、解决这些问题呢三、首先必须明确和解决好导向钻井技术中的几个问题1、常规定向钻井与滑动导向钻井的正确认识问题常规定向钻井与导向钻井是针对定向井钻井施工中两种截然不同的施工方法而言。我们常说的定向井施工主要是指常规定向:钻头+井下动力直马达+弯接头，造斜和井眼轨迹调整。井眼轨迹控制主要利用下部钻具组合结构和参数的变化来实现的，使轨迹沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层的钻井方法。滑动导向则是: 高效钻头+可导向井下动力马达+上部钻具组合，实现井眼轨迹控制的连续性，通过滑动与复合钻进两种钻进方式，完成直井段到斜井段的施工。两者在施工中的主要区别是:常规定向是不同井段施工必须下入不同的钻具组合来实现，有明显的井段特征。比如造斜段利用井下动力直马达+弯接头螺杆滑动造斜。使轨迹产生一定的初始井斜、方位。导向钻井是一种可连续控制井眼轨迹，而不许要起下换钻具结构。没有明显的井段之分。其特点是井眼曲率对导向钻具的正常钻进影响较大，滑动钻进时轨迹控制与常规定向井螺杆造斜钻进有较大不同。2、 必须注意井眼曲率问题 定向井中井眼曲率是一个非常重要的概念，钻井实践表明，在井眼曲率过大的井段，及容易出现一系列问题给钻井施工带来不利影响。例如钻进过程中接单根阻卡，钻具疲劳加剧，导向钻具容易出现自锁现象。一般常规定向井理想的井眼曲率控制在3度/30米以内,最大不超过5度/30米. 井眼曲率大小的计算与影响因素。 井眼曲率的计算有多种方法,现在定向井的应用程序很多,已不许要大家自己来算了.但有必要通过公式的数学分析,掌握井眼曲率与那些因素有关.常用的理论计算公式如下:K= LSINC此式我们可以看出井眼曲率K受井斜变化率、方位变化率、井段平均井斜角三个因素影响。这三个因素在实际钻进过程中都随时变化，我们必须在施工中使K值不超过理想或容许限度，根据轨迹条件，兼顾井斜、方位两个方面，对他们进行合理分配。需要注意井段平均井斜角增大对K值影响更大。在实际轨迹控制中表现为随着井斜的增大，方位调整难度越大，钻具越加容易自锁。 导向钻井施工中的曲率问题l 导向钻具容许的井眼曲率（狗腿严重度）理论计算与实践分析。 现场使用导向钻具时，事先必须对所下钻具的造斜率（容许井眼曲率）进行计算。对于不同的导向钻具结构造斜率的理论计算。现场常用“三点几何法” 公式计算。带双稳定器的单弯导向马达在井眼中，我们近似的把钻头、上稳定器、下稳定器与井壁接触看作不在同一直线上的三个点决定的一个圆。因此，“三点几何法”的理论认为导向马达所钻出的园弧由钻头和上、下稳定器的几何关系决定，圆弧的半径既等于井眼曲率半径。K=2*/L1+L2 如果考虑导向钻井轨迹的一部分时，把工具视为一段圆弧长度为S则K=2/S 此井眼曲率的计算方法只是理论公式。现场施工中，影响实际井眼曲率的因素很多，如地层软硬、井眼尺寸的不均匀性、导向钻具的结构不同及钻具的弹性变形等因素。因此这个计算结果只能作为参考，施工中应根据不同地区、地层、钻具结构的施工经验和实践，对理论计算结果进行修正才能用于现场施工。l 导向钻井施工中的井眼曲率问题表现形式和解决方法。 导向钻井施工中井眼曲率问题集中表现为,动力钻具自锁,钻时变慢,蹩钻、钻压加不到钻头上。严重时甚至出现上提、下放钻具遇阻、遇卡。钻具起出后，钻头巴掌磨损严重、动力钻具及所带稳定器磨损严重。特别是滑动方式钻进时表现明显。所以如何解决导向钻具造斜率与导向钻具容许井眼曲率大小之间的矛盾，是应用导向钻井技术的关键所在。解决这个矛盾有两种途径：一种是在导向钻具组合结构尺寸； 选用合适的导向单弯结构尺寸（弯度、弯距、外径、长度）。目前我们试验成熟的导向单弯型号为：5LZ165*1.0-1.25O*7Y-6级；主要结构尺寸: 外径165毫米;长度8.00.5米;单弯度数1.0-1.25度;弯距1.5米;马达带螺旋稳定器尺寸:外径2102毫米;扶正棱长0.250.05米； 适当调节导向钻具组合的结构的位置及尺寸：目前，原则上要求使用推荐导向钻具组合。若因地层等客观因素造成的井眼曲率问题。我们可根据现场实际情况适当调整导向钻具组合的结构位置及尺寸：例如：使用222尺寸钻头；适当上移上稳定器；缩短下稳定器的长度；一种是改变钻进方式； 导向钻井分为滑动和复合钻进两种方式。如何合理应用好这两种钻进方式，达到既要准确控制井眼轨迹，又要尽可能少的采用滑动钻进方式的目的，是快速导向钻井的前提。当滑动钻进（定向或轨迹调整）时，易出现因井眼曲率造成的钻具自锁，一旦发生，我们不能因轨迹控制没有达到目的而强行滑动钻进。应及时采用复合钻进方式钻进一段。而且我们必须注意随着井斜角的增大，越在滑动钻进时出现钻具自锁，滑动钻进的井段也就越短，因此导向钻井的轨迹控制必须在井斜角较小（小于20-25度）的时候完成。3、 保证滑动导向钻具结构的严谨性问题l 导向钻井研究应用以来，我们试验应用了多种导向钻井组合，但合适的、取得效果较好的已应用成熟定型的钻具组合有三种结构：1. 216BIT+5LZ165*1.25O+431*460（定向直接头）+165无磁钻铤+214稳定器+165钻铤14-17根。2. 222PDC（84FM281）+5LZ165*1.25O+431*460（定向直接头）+165无磁钻铤+165钻铤14-17根。3. 222BIT +5LZ165*1-1.25O+431*460（定向直接头）+165无磁钻铤+214稳定器+165钻铤14-17根。 当前应用中有的井队对导向钻井技术认识不够，认为有单弯螺杆就可实现导向钻井，就可随心所欲控制井眼。在钻具结构上随意性大，施工中又没有掌握好导向钻井施工要点，造成导向钻井应用不成功。以上两种钻具结构是从理论到实践应用产生的，希望大家在导向钻井技术应用一定要保证其钻具结构的严谨性。l 导向钻具滑动钻进的施工特性： 常规定向钻井滑动钻进中，通过调整弯接头度数、螺杆长度来实现连续滑动钻进的。钻进过程中明显受到反扭角和装置角的影响，因此我们在施工始终要确定反扭角、工具面的装置角。而导向钻具在滑动钻进过程中，由于结构特点决定了它施工特性； 工具面很容易到位，相反钻进时工具面也容易受到反扭角的影响极大，反扭角及不易确定。 因此真正意义的导向钻井系统必须配有无线随钻测量系统。现有条件我们应用导向钻井技术，就要求我们在滑动钻进中通过钻井参数等手段克服这个问题。 导向钻具滑动钻进进行方位调整受井眼曲率的限制比较困难，尤其是井斜角较大时非常困难。常常出现方位没有调整好，井斜角增大，钻具自锁，无法滑动钻进。导向钻具的施工特性还有待于我们继续在钻井实践中不断总结、认识。四、 解决好滑动导向钻井关键技术是发挥滑动导向的最佳效能的前提l 钻头及螺杆选型及使用参数 通过几年的应用研究表明，216XHP2C和222BJ22钻头性能稳定适应于滑动导向钻进。PDC钻头为大港中成产86FM281钻头适应于滑动导向钻进。螺杆选择为5LZ165*1.0-1.25O*7Y-6级要结构尺寸: 外径165毫米;长度8.00.5米;单弯度数1.0-1.25度;弯距1.5米;马达带螺旋稳定器尺寸:外径2102毫米;扶正棱长0.250.05米；滑动钻进参数为钻压4070KN；泵压7.09.0MPA；排量2830L/S；复合钻进参数为钻压80150KN；泵压8.010.0MPA；排量3032L/S；l 使用井段 在靖安油田应用滑动导向钻井井段主要为志丹统较为适宜，其它井段速度提高不明显。为此现场使用时最好在二开钻进就使用滑动导向钻井。l 选择合理的施工井眼轨迹 由于滑动导向钻进井段在上部，因此我们要把轨迹控制上移。下部主要利用稳斜或微降钻具组合施工。整个施工井眼轨迹为直增稳（缓降）剖面。l 必须掌握成熟的常规稳斜钻具组合使用 成熟的常规稳斜钻具组合的使用是保证滑动导向钻井技术应用的基础。建议使用双稳定器钻具组合，通过调整两稳定器的位置达到稳斜或微降斜效果。五、 滑动导向钻井技术要点和注意事项l 滑动导向钻井施工技术要点1) 导向钻井轨迹控制要点：定向必须准确到位，方位调整必须及时并控制在10度以内，施工原则定向井段不大于30米，扭方位井段不大于20米，方位井斜调整井段不大于10米。2) 钻头压降匹配，应符合螺杆允许范围内：例如：现下入5LZ165（1.250）7Y-6极数马达，螺杆允许钻头压降7Mpa，即钻头水眼压降应小于7Mpa。建议采用三等径喷嘴。装好钻头，井口试运转，立管泵压应等于螺杆压降加钻头压降之和。同时应留有井深后循环压降增加的量。3) 单弯螺杆与直接头定向键的角度换算：实际工具面角=测量工具面角接头定向键与单弯弯曲记号夹角夹角的测量：自下而上，顺时针为“+”，逆时针为“”定向、扭方位施工中，以实际工具面角为计算值进行施工角度计算。（注意90度罗盘工具面角的+、号确定）4) 注意井眼曲率控制，避免钻具自锁。并及时采取有效措施克服消除井眼曲率过大引起的钻具自锁。5) 必须选用应用成熟的滑动导向钻具组合和导向单弯螺杆施工，减少不必要的低效钻井施工。6) 深刻理解区分滑动导向钻井技术与常规定向井施工的不同，是应用好该项技术的关键。l 滑动导向钻井施工操作注意事项：1) 二开时控制下钻速度探明水泥塞深度，防止螺杆钻具下到水泥混中。2) 正常钻进接单根时要晚停泵、早开泵。钻时快时要进行划眼。接单根时必须放入合适的钻杆滤清器。3) 测斜时，频繁使用定向杆测斜，定向直接头定向键易损坏、卡测斜仪。故每次测斜必须准确标记到底记号，测斜时即将坐键时必须缓慢下放至坐键。4) 不需要测出工具面时，测斜仪内筒最好采用悬挂方式测