垂直钻井技术演示.ppt

1、终极垂直钻井机器, 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved.,VertiTrak 垂直钻井系统,Baker Hughes INTEQ贝克休斯英特,贝克休斯七家分公司之一: Baker Hughes INTEQ 贝克休斯英特:钻井设备,随钻测量/测井 定向井服务 Baker Atlas贝克阿特拉斯:电缆测井 Baker Hughes Drilling Fluids 钻井液/完井液/流体处理 Baker Oil Tools 贝克石油工具:完井工具/设备 Centrilift 深锤电潜泵:潜油电泵 Hughes Christensen 休

2、斯-克里斯坦森:钻头 Baker Petrolite 贝克油田化学: 油田化学剂,VertiTrak 垂直钻井系统,第一台成熟的垂直钻井系统 至2004年6月,钻井进尺已超过42万米 在多种情况下, 可靠地控制井斜 新研发的高效动力节 采用预成形定子和钛合金柔性传动节等新技术 使用 AutoTrak 技术 导向稳定器 钻进工作模式（Steer Mode）工作模式下有1个或2个肋板在液压的作用下伸出；划眼工作模式 (Ribs-off Mode)工作模式下三个肋板全部收回。 井下闭环系统 自动控制井斜 双向通讯 上传: 井斜/温度、液压力、交流电压以及肋板的工作状况 下传: 变排量控制导向稳定器工

3、作模式,垂直井眼的益处,降低了扭转振动 减低了脱扣掉钻具的风险 降低了扭矩和磨阻 避免憋钻 钻具与套管的磨损最小 减少了总的机械损耗 降低成本 较高的机械钻速 易于方向控制 可减少套管层数,VertiTrak 垂直钻井系统的应用,大倾角地层和断层带 典型的情况是山前和硬地层钻井 e.g., Rockies, Alps, Andes 盐层钻井 PDC 钻头有井斜的倾向 e.g., GOM, S. North Sea “瘦”的井身结构 要求准确地确定井眼位置 减少套管层数,降低成本,较少的钻井时间 减少了井场面积 较小的站地面积 最小的环境影响 ”瘦”井眼比大井眼 降低了破岩量 较低的泥浆费用和环

4、保费用 较低的钻头费用 固井效率提高 可减少套管层数,功能要求,井下闭环提供连续的轨迹修正 近钻头井斜传感器 大功率高效动力节提高机械钻速 具有在不影响钻井参数的情况下保持井眼垂直的能力 一体化的设备 包括 : 井斜 导向 动力节 双模式: 滑动 旋转划眼,如何工作?,导向肋条,3个可伸缩导向肋条 高推力 (每片3吨) 可靠的 类似于AutoTrak旋转导向 技术 模块化设计 可靠的独立液压驱动 提供不受钻井参数和地层特性影响的连续井斜控制,X-treme 动力节,强大的功率和扭矩输出 比常规泥浆马达高60% 更高的效率 独有的予成型定子技术 降低了90% 的橡胶用量 更低的磨阻 更小的变形

5、寿命更长,使用次数更多,动力节,系统组成,动力节,系统组成,MWD 控制,MWD 控制系统 精确的井斜测量 (0.01) 涡轮发电机 液压泵对每个导向垫产生导向压力 传感器 井斜/工具面(X,Y) 温度 工具状态(滑动, 旋转) 交流电压 与地面的双向通讯 闭环系统通过对井眼轨迹的连续修正保持井眼垂直并使钻井效率最大,工作参数 (12 1/4”-14 ” 井眼),证明了的使用效果,VertiTrak reached the objective in 28 fewer days than a conventionalapproach delivering significant savings

6、in subsequent hole operationsdue to the smooth, vertical wellbore.,高机械钻速,阿吉普节约 $1.6mm / 井,VertiTrak,旋转钻井,1,080 m,1,500 m,1,340 m,836 m,VertiTrak 使阿吉普能够采用较小的井眼尺寸 打出平滑的规径井眼 无狗腿 无键槽 低水泥量/套管量,16” 井段 on Monte Alpi 5OR,用 VertiTrak在裸眼侧钻,井:,Mt. Grosso/Italy,井眼尺寸:,16“,作业者:,British Gas,井型:,直井侧钻,日期:,February 1

7、999,地层:,白云岩,目的:,利用自动纠斜特性侧钻,(之前打捞未成功), 继续钻直井,结果:,侧钻成功, 将井救回,在 25米内完成侧钻,0.0 incl. 1750 m MD,KOP 1600 m MD,5.2 inclination,Drop Off Rate:,0.8-1.5 deg /30m,VertiTrak 在南美的第一次作业,-5000,Santa Rosa,Icla,Huamampampa,Los Monos,Las Penas,Tarija,Tupambi,Macueta x-1001 bis,Corte Estructural E-O,Mac. x-1001,Mac.x-

8、1001bis,井径: 22” & 16” (1210-8350ft) 井型: 直井 地层: 混积岩 / 页岩,井: Macueta 1001bis 作业者:Pan American 日期: March-May 2000,结果: 节 约 17 个 作 业 天 16”PDC 钻 头 机 速 增 加 200-300% 井 眼 保 持 垂 直 下 套 管 顺 利 不 需 倒 划 眼,Top view of Macueta 1001bis compared to the offset well Macueta 1001,Macueta 1001bis Argentina,VertiTrak 在玻利维亚

9、的第一次作业,结果: 比计划节约32天 垂直井眼 电测,下套管顺利 对VTK PDC 钻头精确控制,井径: 24” & 17.5” (75 - 2200 m) 井型: 直井 地层: 混积岩(Diamictite) / 泥页岩,井号: Sabalo X3 作业者: Petrobras Bolivia 日期: December 2001- February 2002,第一套商业化使用的6 ” VertiTrak工具,地点: Canada, Anadarko Dawson 13-30-79-13W5M 目的: 钻 222mm 井段到 TD. 保持井眼垂直 并达到最大ROP.,结果: 134 钻井和偱

10、环小时 钻完全部 222mm (8 ”) 井眼, 350m to 2009m (1155 to 6630 ft), 用四只钻头 , 平均机速 15m/hr (50 ft/hr). 钻井时间比邻井少 28% 100% 时间纠斜钻进 135 hrs 工具无故障 VertiTrakTM 既与 PDC 也与牙轮钻头配合 最大井斜 0.35,井斜控制,目标: 平滑垂直的上部井眼 克服 20-35的地层倾角 降低成本 减少套管磨损和后续井段的磨阻 结果: 钻井周期7天,同地区最快的井 10天 无需划眼 平均狗腿0.11/30 m 节约成本$126k,SURFACE CASING POINT,-40,0,6

11、80,Measured Depth (m),-2,0,2,4,Inclination (degree),SURFACE CASING POINT,-40,0,680,Measured Depth (m),-4,0,4,8,Dogleg (/30m),Directional BHA,VDS,VDS,Directional BHA,井斜控制,目标: 在 24“ and 17.5” 井段 ,到2200 m ,井斜4 优良的井身质量 消除钻具事故和侧钻的风险 结果: DLS 0.9 / 30 m 仅14 米的水平位移. 邻井 140米的水平位移 比邻井节省30-50天,比设计节省28天,钻柱不旋转 减

12、少了井下振动 钻具事故显著减少 套管磨损减少 井壁冲蚀减少 便于完井,采油和修井作业 钻“瘦” 井眼 较少的钻井液用量 较少的套管量 较少的钻痟,垂直钻井 系统,一般旋转钻井,1,080 m,1,500 m,1,340 m,836 m,16 Section,直接效益,井身质量的改善,垂直钻井系统,普通旋转钻井,bit speed torque,1600,1700,1800,1900,2000,2100,2200,2300,2400,机速提高,目标: 保持造斜点前井眼平滑垂直 降低后续井眼和水平段的磨阻和扭矩 结果: 平滑的井眼 9天钻完井段, 比设计提前14天,0,0,2058,0,600,2

13、058,612,0,500,1500,2000,0,10,20,30,Days from Spud,Depth (m),AFE,Actual,Offset,AFE,Actual,Offset,444 mm hole,steerable,BHA,222 mm hole,Vertical,Drilling,System,Vertical,Drilling,System: 9,days,Conventional,System: 23.7,days,加拿大落矶山前地区VertiTrak 应用,加拿大落矶山前地区VertiTrak 应用,大量断层,推覆体,大地层倾角,侏儸系/中生界的石灰岩,燧石,石英粉

14、砂岩,砂岩,煤层,泥页岩,砂砾岩 井斜控制,井壁不稳定造成许多钻井问题 Bighorn 地区的典型井身结构: 444.5mm表层井眼(339.7mm套管)到600-615m, VertiTrak 222mm井眼(177.8mm套管)钻至3500mTVD,3600mMD. 油基泥浆, VertiTrak 156mm井眼,400-1000m 水平段, 到约5000m MD, 聚合物泥浆 至2003年10月已钻井16口, VertiTrak 进尺18643m. VertiTrak 钻井仍在进行中. CAODE PAPER “VERTITRAK OPTIMIZED, EFFICIENT, VERTIC

15、AL CANADIAN FOOTHILLS DRILLING”,钻井速度比较-Bighorn 地区,钻井速度比较-Bighorn 地区,井眼质量比较-Bighorn地区,表层井眼,中间井眼,直接价值,减少划眼,机速提高,减少钻头用量和起下钻次数,高质量井眼,降低扭矩和摩阻,减少水泥用量,全球使用分布(至2004年6月),经过实践证明的可靠性,MTBF(两次故障间平均米数) = 1638.4 米 MTBF (两次故障间平均循环时间) = 468.1 小时,VertiTrak 使用数据统计 (至2004年6月),VertiTrak进尺记录,总结,VertiTrak 是目前市场上唯一的非旋转垂直钻井系统, 钻柱扭矩