深井钻井技术.ppt

深钻技术，石油大学(华东)钻井管道置川2000年10月，主要内容，深钻的主要技术难点井结构设计深井深井深井深井套管，不同大小套管下的深井能力建议深井超深井套管钻井系列套管，钻头数据库井结构设计方法套管强度设计高效岩石破坏工具深井钻井技术深井复杂事故监测技术，深井复杂事故监测技术1、探井具有地质不确定性，新区第一探井地质不确定性较大。2、现有钻井技术不完全适应复杂地质条件深探井钻井要求。3、深井钻井主要设备技术性能下降，较旧。克服技术困难需要解决的问题，(1)提高地层压力和地应力预测监测的准确性，(2)在复杂地质条件下确定深井合理井结构问题。(3)在同一开口孔段打开两组以上的地层压力系统时，有效地处理问题。(4)高陡构造的高效防斜问题。(5)提高上大钻孔和深井断面钻孔速度问题。(6)改善长截面小间隙高密度条件下的接头质量问题。(7)减少技术套管磨损破裂后的处理问题。(8)严重井漏、井崩、缩问题的有效处理。(9)含硫气井的安全钻井问题。(10)高密度(大于2.0g/cm 3)、高温(大于150C)、防污染钻井液问题。表1中国复杂地质条件新区第一次深井钻井情况，表2美国复杂地质条件初步井钻井情况，第二，井结构设计，目前国内深井结构设计问题套管和钻头系列的单一设计目标和方法，提高套管柱强度设计的温度和三维应力问题，1，国内常用深井深井套管，钻井系列目前，中国深井，超深井钻井，(a)深井超深井套管、钻井系列、海洋复合深井套管、钻井系列(36)30 -(26)20 -(171/2)133/8 -(14)95/8 套管柱的上部有具有一般连接的套管，113/4 尾管和进入下面井内的套管是没有连接的套管。2，海外深井超深井套管，钻系列20 .133/8 .103/4 .75/8 .5 .5 .6900米36 .26 .22-20 .16 .16 .103/4 .4 .51/2 .7582米36 .30 .24 .185/8 .133/8 .33/8 .22-95/8 .7 .41/2 .32 .241/2 .16 .133/8 .4 .95/8 .75/8 .5638米.2)不同尺寸套管的下限容量，1，影响套管下深度能力的因素套管下深度能力：表示不同尺寸套管在不同约束下可进入的最大深度。约束：钻机提升容量套管接头的连接强度套管的外部挤压强度，2，套管柱的轴向载荷计算，1，套管柱的磁力引起的轴向力计算，轴壁摩擦阻力计算，3，泥浆摩擦阻力计算模型4，水泥注入引起的套管柱的附加张力5，套管弯曲引起的附加张力，3，套管柱的外部挤压计算4、钻机安全钩载荷计算API建议钻机的最大钩载荷要比最重的套管柱大20%。，5，套管柱接近深度计算，计算方法在钻机最大钩载荷条件下的无障碍深度计算：套管接头抗滑力条件下的无障碍深度计算：套管柱抗压强度条件下的无障碍深度计算：6，套管柱接近深度计算结果，(3)推荐深井，超深井套管钻系列1，套管柱层次增加方法文献调查分析1、上部孔和套管的尺寸增加2、小孔钻孔的套管柱级别增加3、使用无连接套管缩短相邻套管柱和套管之间的间距4、优化套管/钻孔尺寸组合、新套管钻孔系列设计、2、套管和钻孔间距的研究间距大小对钻孔的影响间隔太大。钻孔成本大大增加。影响水泥浆的替代效率，增加接头成本。间隙太小：连接质量难以保证。不利于套管作业。下套管的压力兴奋容易破裂地层。(1)、套管和钻孔间隙的接合要求(2)、套管和钻孔间隙的波动压力要求(3)、其他因素对套管和钻孔间隙的影响(4)、国内外实践套管和钻孔尺寸调整、3、增强型套管钻孔系列方案(1)、以及，4，新套管钻井系列方案，(2)20 16 11-7/8 9-7/8 7-5/8 5-1/2 ，4，新套管，(4)套管钻孔数据库数据库中输入了套管数据。2079个钻孔数据基本包含国内钻探所需的所有套管和钻孔数据。在数据库中创建了三个主要数据表。钻孔数据表包括制造商、类型、型号、IADC编码、大小、高于钻孔的上限、低于钻孔的压力、最大速度、最小速度、自适应钻孔成形、特殊性能、注释等。套管数据表包括制造商、外径、内径、壁厚、线重量、钢等级、长度、管屈服强度、挤压强度和管内压强度等。套管联接数据表包括联接类型、联接外径、内压强度、路径、最大扣扭矩、最小扣扭矩、最佳扣扭矩、连接强度等。(5)深井结构设计方法重点考虑三个方面。1、井结构设计所需的基本钻孔地质环境数据2、井结构设计基本参数确定3、设计方法、1、井结构设计所需的基本钻孔地质环境数据、地质分层和地层岩性剖面钻孔统计剖面钻孔、崩塌、井漏、异常压力等地层孔隙压力剖面形成压力剖面形成压力剖面形成压力剖面形成压力剖面、2、(2)破裂压力安全系数；(3)井验收；(4)差压卡钻孔允许值。诸葛盆地井结构设计基本参数吸气压力系数和兴奋压力系数(g/cm3) 0.04 0.06井涌水量允许限值(g/cm3) 0.05 0.08破裂压力附加值(g/cm3) 0.03 0.06次0.042 0.07破裂压力附加值(g/cm3) 0.03 0.06差压卡钻孔允差正常(MPa) 18 20以上(MPa) 23 25，3；井结构设计方法；(1)每层套管下进入最浅的深度，可以最小化套管成本。上套管下入口深度的合理性取决于下地层特征的准确程度和充分程度。应用于已确定地区开发井的井结构设计比较合理。在深斜颈的情况下，对下部地层的理解不足，很难自下而上合理确定这些传统方法各层管道的下层深度。2)改进的设计方法，对于深钻，特别是深探井钻井，一般对钻区深地层数据的掌握不明确，中心目标是提高深探井钻井成功率，有效保证钻至目标层。要提高成功率，必须有足够的套管水平储备，以便在钻不可预测的复杂层时，及时钻探，继续挖掘。目前国内现行套管钻系列中，有限提供了2，3层的技术套管。上部大型套管希望下部地层的钻探尽可能深，以避免一定的套管水平储备和小钻孔完成。2)改进的设计方法，自上而下设计方法：根据检修孔段安全钻孔必须满足的压力平衡约束，逐层设计从表面套管鞋开始到目标层的每个技术套管的向下深度。套管下深度取决于上钻地层的数据，不受下钻地层影响，有助于井结构的动态设计。每个套管下进入最深。保证钻孔目的，有助于成功钻孔目标层。结合现有设计方法，可以提供套管的合理下深段。3)设计实例，井深：5430米；表面套管下505米深。自下而上设计：自上而下方法1529m自下而上设计：自下而上方法4285m (6)套管柱强度设计方法主要添加三种内容：1，通过最佳设计目的函数满足自下而上约束的套管柱总成本(最小)或总重量(最小)。使用2、3轴应力设计。3、考虑温度对套管柱载荷和强度的影响。3，高效岩石破坏工具，高压水射流辅助岩石破坏钻头扩大喷嘴钻头，空化射流喷嘴钻头PDC钻头FMG系列PDC钻头(刀翼，自锐功能)钻头大小：118mm - 444mmFMD系列PDC钻头(方向，侧钻，斜坡生成，)当