定向井水平井钻井技术概述样本.doc

第一章定向井（水平井）钻井技术概述定向井、水平井基本概念定向井丛式井发展简史定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目的一门科学和艺术。”国内学者则定义为，定向井是按照预先设计井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进井。定向井相对与直井而言它具备井斜方位角度而直井是井斜角为零井，虽然实际所钻直井它均有一定斜度但它依然是直井。定向井一方面是从美国发展起来，在十九世纪后期，美国旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹问题，以为钻出来井必然是铅垂，但通过日后井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直。并由于井斜因素导致了侵犯别人租界而导致被起诉案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法解决后侧钻。早在1895年美国就使用了特殊工具和技术达到了这一目。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成。第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成。救援井是指定向井与失控井具备一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。当前最深定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米；水平位移最大定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海RytchFarm油田钻成M11井，水平位移高达1，0114米。垂深水平位移比最高是Statoil公司钻成33/9—C2达到了1:3.14；丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；国内定向井钻井技术发展状况国内定向井钻井技术发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，一方面在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得国内从定向井软件到定向井硬件均有了一种大发展。国内当前最深水平井是胜利定向井公司完毕JF128井，井深达到7000米，垂深位移比最大大位移井是胜利定向井公司完毕郭斜井，水平位移最大大位移井是大港定向井公司完毕井，水平位移达到2666米，最大丛式井组是胜利石油管理局河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。定向井分类按定向井用途分类可以分为如下几种类型：普通定向井多目的定向井定向井丛式定向井救援定向井水平井多分枝井（多底井）国外定向井发展简况（表一）年代内容50年代60年代70年代80年代90年代剖面设计及迹计算办法误差很大正切法，进行定向井设计轨迹计算18种二维计算办法，如更精确曲率半径法发展到三维设计和大组丛式井整体设计计算机专家系统进行定向井设计和指引定向井施工发展了大型集成设计软件包井斜控制理论斜直井段二维分析考虑了井眼曲率及满眼组合特性三维数据分析，由静态发展到动态发展了各种分析计算办法并编制了计算机程序在本来各种分析基本上引入了数学及其他边沿学科定向造斜工艺涡轮加弯接头斜向器配合转盘钻使用效率更高螺杆动力钻具，专用工具定型配套涡轮、螺杆动力钻具向低速大扭矩发展。各种专用井下工具系列化发展了复合式动力钻具，导向钻井系统，长寿命PDC钻头等发展成熟多分枝井回接工艺地质导向钻井系统测量方式氢氟酸玻璃管刻线法和地面定向法机械式罗盘，精度较高单多点照相测斜仪有线随钻测斜仪投入工业性使用，无线随钻测斜仪研制成功各种无线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统和陀螺测量系统发展成熟带地质参数无线随钻测斜仪定向井钻井水平精度规定不高中深定向井可打精确度较高定向井和小组定向井可打精确度较高定向救援井和大组丛式井钻成大量水平井从大半径水平井到小半径水平井多底泄油井钻成位移过万米大位移井径向水平井可在0.3米之内完毕增斜过程国内定向井钻井技术发展状况（表二）年代内容60年代80年代90年代剖面设计及轨迹计算办法设计采用查表法、图解法等精度不高办法发展了曲率半径法，最小曲率半径法等各种更为精准轨迹计算和设计办法，编制了能进行轨迹预测和防碰扫描计算机软件包。引入人工智能和专家系统井斜控制理论进行了钻具二维静态分析重要使用有限元法发展了各种新分析计算办法，例如：平衡梁法、加权余量法等，并编制了计算机分析程序理论分析模型由静态态发展到动态，由二维发展到三维定向造斜工艺使用地面定向法（钻杆打钢印）。数据测量使用电测井数据。使用精度高磁性单多点测斜仪进行定向和轨迹数据测量，发展了有线随钻测斜仪定向。发展了导向钻井系统初步研制出径向水平井造斜工艺测量方式氢氟酸测斜仪，机械式罗盘电测井办法。各种引进有线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统发展了无线随钻测斜系统，引进了带地质参数MWD系统定向井钻井水平简朴单口定向井、水平井位移小，精度低