定向钻井技术交流
定向钻井技术
在阜康煤层气示范工程中的应用
新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队
2014年11月20日
定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中的应用刘蒙蒙（新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队）
摘要
探讨和总结定向技术在新疆阜康白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程钻井工程中的应用，介绍定向设计，定向仪器工作原理及使用。由于地理条件、排采地面工程、节约成本、增加采收率的需要，示范工程大部分井设计为丛式井，也有两口L型井和一口U型对接井，加上地层倾角大地层造斜严重，所以为了达到设计要求必须引进定向钻井技术。本文主要从井眼轨迹设计、定向仪器、定向工艺、定向实例四方面进行介绍。
关键词：定向技术、钻井工程、定向仪器
阜康煤层气示范工程项目由156队承担施工，其中定向钻井由156队工程技术科参与施工3口，独立施工1口。156队工程技术科已培养出学习和应用掌握定向钻井的技术人员，具有基本的定向设计、定向施工、定向验收能力。
1 定向井眼轨迹设计
定向井眼轨迹的设计涉及的因素很多。为满足地质及生产的要求，设计需要选择合适的造斜点、造斜强度、最大井斜角、稳斜段长度；为了同井台以及相邻井台各井之间的防碰，需要选择合理的大门方向和做防碰设计。此外，造斜强度的选择要考虑钻具及套管的强度、摩阻。造斜点的选择必须深于表层套管一倍仪器另长的深度。根据造斜强度选择合理的钻具组合、不同弯度的螺杆钻具。最大井斜角过小稳斜段方位不易控制，最大井斜角过大对钻进、下套管、排采不利，同时增加造斜段工作量。
示范区井型简介
示范工程设计的丛式井、L型井以及U型对接井
图1-1 示范工程三段式、五段式、U型井轨迹示意图
定向钻井基本知识【1】
直井钻井存在的问题
造成井斜的原因有客观的地质因素，主观的钻具组合和钻进参数
1）常规防斜打直技术
?塔式钻具组合----吊打，效果差，速度慢。
?多扶正器满眼组合---强化钻井，事故多。
?钟摆钻具---参数控制，效果一般，普遍采用，但效益普通，由于参数限制，提速空间不大。
?偏心接头、偏心钻具组合---伤害钻具严重，断钻具事故多，淘汰。
?直马达钟摆防斜钻具组合---钻具组合和参数的配合应用技术，河东矿区施工的两口井防斜效果不理想
2）定向纠斜打直技术
常规防斜打直技术均是被动防斜，而且效果不好，采用MWD仪器+弯螺杆钻具组合可随钻测斜、主动纠斜。示范工程所有直井及定向井的直井段均是采用此种纠斜打直技术。
定向井基本知识
1）定向井概念：指按照事先设计的具有井斜或方位变化的轨道钻进的井。
2）定向井三要素：井深、井斜、方位。
基本演化要素：南北坐标，东西坐标，水平位移和视平移，全角变化率（井斜变化率，方位变化率）（俗名：狗腿度），闭合距，闭合方位。
2）定向井基本分类：
基本定向井：一般的基本设计定向井
特殊定向井：绕障井、侧钻井、救援井、特殊地质目的定向井、定向连通井、多底井、丛式井。
定向设计软件
井眼轨迹可以用常规的手工绘图，CAD等常规作图软件来设计，常规方法需要人工计算，分段及分点数据无法自动生成。现在普遍使用专门的定向设计软件来完成，软件种类很多，比如大港定向设计、井眼轨迹设计系统、通用定向井程序、定向井数据处理以及LANKMARK 中的compass模块。示范工程定向设计主要是用的是compass98、2003、5000。
图1-2 compass设计主菜单
图1-3轨迹界面及分段、分点数据设计
图1-4 FS-44井设计轨迹及实钻轨迹对比图
设计人员需了解简单的地磁模型、六度带。设计步骤：建立公司→建立油田（区块）→建立井台→建立一口井→建立TRACK（分支）→建立靶点→进行轨迹设计→生成分段、分点数据、垂直及水平投影图。
2 定向设备
示范工程使用的随钻测斜仪（MWD）主要有两种：泥浆脉冲无线随钻测斜仪和电磁波（Blackstar）无线随钻测斜仪。
泥浆脉冲随钻测斜仪工作原理
泥浆脉冲是通过改变钻具中的泥浆压力来传送信号的。MWD随钻测斜仪是将传感器测得的井下参数按照特定的方式进行编码，产生脉冲信号，该电脉冲信号控制脉冲器的小控制阀上下运动，再利用循环泥浆的力量使蘑菇头产生同步的上下运动，这样就改变了蘑菇头与下
面的限流环之间的泥浆流通截面积，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。定向探管产生的脉冲信号控制着蘑菇头提起或插下状态的时间，从而控制了脉冲的宽度和间隔。蘑菇头与限流环之间的泥浆流通截面积决定着信号的强弱，我们可以通过选择蘑菇头的外径和限流环的内径尺寸来控制信号强弱，使之适用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作环境。实际上，整个过程涉及到如何在井下获得数据以及如何将这些数据输送到地面，这两个功能分别由探管和泥浆脉冲发生器完成。
Blackstar电磁波无线随钻仪
1、Blackstar电磁传播基本理论【2】：
大部分的电磁信号沿钻杆向上传播、泄漏，穿透周围地层，然后再返回到仪器间隙短节的对面其目的是检测在井口的有限信号。
在电磁波随钻测量应用中包括如下两个天线：井口天线和参考天线。井口天线连接到井口防喷器，参考天线连接到距井口一定距离的地面上。在大多数情况下井口天线接收信号，参考天线提供了接地参照，形成一个电子回路。
2、Blackstar电磁波无线随钻仪组成。
图2-1 常规定向组合仪器布置图
从上至下MWD仪器组合为：上部连接器、电池筒、电池连接器、发射器、定向探管、加长杆、导向杆。
从上至下无磁钻铤组合是：电池无磁钻铤、绝缘短节、仪器无磁钻铤、定向压力短节。
3、发射器把测得的参数以电磁波方式通过钻柱及地层传播，通过井口天线及参考天线接收传入双通道放大器，经地面设备解码通过电脑上的软件显示出来。
4、定向设备使用
首先连接导向杆、加长杆、发射器，通过调节加长杆长度使仪器绝缘处与无磁钻铤柱的绝缘短节绝缘带处于相同位置。其次组装地面设备，把设置杆连接到发射器通过设置线与放大器连接，打开放大器电源给发射器通电，通过设置软件对发射器工作参数进行设置并校正工具面，建立新的Job及Track，添加正确的发射器编号。并通过震动唤醒仪器，对仪器进行测试。测试仪器工作正常后，连接电池，并进行入井前测试。测试正常后保证仪器正确坐键入井。
3定向工艺
概念【3】
工具面：造斜工具弯曲方向的平面，又分为磁工具面和重力高边工具面。
工具面角：反应造斜工具面所在相对位置的参数，用磁工具面角及高边工具面角表示。
磁工具面角：工具面与磁北夹角。高边工具面角：工具面与井斜方位高边的夹角。
角差：分为仪器角差及钻具角差，仪器角差在设置及校验仪器时已补偿，钻具角差就是仪器测量方位与螺杆工作工具面的角差
磁偏角：地磁北极方向线与地理北极方向线之间的夹角。
子午线收敛角：坐标纵线偏角，以真子午线为准，真子午线与坐标纵线之间的夹角。坐标纵线东偏为正，西偏为负。
磁方位：井眼轨迹以磁北极为基准顺时针旋转的角度
网格方位：以地图上纵坐标为基准的方位。
各方位转换公式：磁方位+磁偏角=网格方位+子午线收敛角=真方位
定向人员必须理解这些基本的概念，熟知他们之间的关系。
工作流程
定向人员拿到钻井工程设计书后，需仔细阅读设计要求，提取定向工作所需的所有要求
及内容。根据设计书提取设计方位角、设计位移、狗腿度、造斜点、稳斜段、靶点等内容，以及验收标准；做好井眼轨迹设计，把定向施工要求传达钻井队；组装仪器---校正仪器角差---测试仪器---选取合适弯度螺杆并标记弯度方向---保证螺杆跟定向短节丝扣打紧并测量钻具角差---监督钻具组合正确入井---按照设计进行定向工作---时时做好待钻井眼轨迹设计及预算。
定向过程
定向人员必须提前分析地层造斜规律，第一次定向试验螺杆造斜强度。根据测点推测钻头处井斜及方位。根据地层造斜规律及弯螺杆造斜能力来决定需定向米数。
在井斜过小的情况下重力工具面角方位不稳，精度不高，所以在井斜小于3°时使用磁工具面角来指导定向或纠斜，在井斜大于3°时使用重力工具面角指导定向。
4 定向实例
示范工程共施工52口井，33口定向井，15口直井，2口L型井，一口U型对接井。其
中定向钻井由156队工程技术科参与施工3口，独立施工1口。
角差错误所引起的井斜超标
FS-40井、FS-45井均是生产直井，都出现过由于角差错误使井斜超标。
FS-40井在一次纠斜完成后，纠斜段还未测到时由于设备原因起钻，起钻后重新测量钻具角差，发现钻具角差与上一次下钻前测量的钻具角差相差了100°，判断井底井斜超标，没有达到纠斜效果，反而会增斜。通过重新校正钻具角差后下钻，复合钻进15米后测斜，测量数据验证了预判，井斜通过纠斜后没降反增。由于井斜超标不严重所以通过降斜保证待
钻井眼的井斜符合设计要求。
FS-45井通过几次纠斜，测出井斜不降反增，测深处井斜已达3°，钻头处井深预计井斜还要更大。立即起钻，并分析问题的原因：1、定向人员工具面位置转错。2、仪器入井时坐键错误。3、钻具丝扣没有拧紧，钻具角差发生变化。4、仪器有故障。上钻后检查仪器发现螺杆与坐键无磁之间的角差发生变化，螺杆扣损坏。找出纠斜失误是由于钻具角差改变引起的。
定向技术可预防个别事故
FS-40井在200多米处复合钻进进尺很慢，测得井斜增大，进行定向降斜，定向过程中预留了20°的反扭角。在给钻头加上40KN钻压定向钻进后发现在钻头未接触井底与钻进两种状态下反扭角没有发生变化、而且不进尺，由于没有丰富的经验技术，感觉情况不对，但未找到原因，就转为复合钻进，并把情况告知井队长，井队长现场指挥复合钻进，进尺米，凭借经验及观察井队长听出机器有负荷，立马停止转动钻具，此时钻具快速打反转，抢提无法提动，再次开动转盘，但钻具已无法回转，判断烧钻。凭借以往经验进行处理，最终事故解除。事后分析钻具不存在托压情况，定向钻进不进尺，并且没有反扭角，而复合钻进有进尺但进尺很慢，说明定向钻头没有转动，螺杆钻具损坏。事故原因是由于螺杆旁通阀损坏，钻井循环介质没有通过马达及钻头，大部分通过旁通阀流出钻柱。由于缺乏经验所以无法提前判断出问题。
侧钻
FS-44井由于前期水泥封固防塌，6月18日进行侧钻。
⑴确认井深达到65m，泥浆泵及设备工作正常，泥浆充分循环开。
⑵做承重试验，压6-7吨左右，静止1-2分钟，判断水泥是否凝固好。
⑶工具面摆好开始滑槽：55m-65m 滑30分钟，
60m-65m滑15分钟。
⑷65m开始侧钻工具面不变：第1米小时，
第2米 2小时，
第3米小时，
3米后根据捞的砂样调整。
⑸侧钻过程要求司钻操作平稳，禁止上提及活动钻具。
⑹每隔半小时捞一次砂样，清洗干净，依次排放进行对比砂样中水泥的百分比。
托压，钻具组合。
在定向钻进中常常出现托压情况，托压出现的原因：钻具组合不合理、狗腿度大、地层原因。钻具组合：直井为了防斜可以多加些钻铤，定向井可用加重钻杆代替钻铤或加入少量钻铤防止托压以致增斜效果差。当出现托压不进尺时可适当增加钻压，或者上提活动钻具。直井定向纠斜的必要性
FS-58井是一口参数井+生产试验井，取芯段从572m开始至771结束。
图4-1井身剖面投影图及水平投影图
5 总结
随着对钻井技术要求的不断加强，为了达到设计的要求，定向钻井技术不管在直井还是定向井中都是必备的，为了提高钻井技术水平，提高本单位钻井队伍的竞争力，需要在设备、工艺、方法和认识上不断改革，不断提高。随着定向钻井技术的不断学习、提高，将会扩展和加深我们对钻井技术的认识。
参考文献
【1】鱼永云.直井、定向井基本技术和关联.156队技术交流讲座,2013.
【2】National Oilwell Varco. BlackStar电磁波无线随钻仪.D9A1000051-MAN-001修订版D
【3】《钻井手册（甲方）》编写组.钻井手册（甲方）（下册）.石油工业出版社，1990,11：1-7.
石油钻井新技术研究毕业论文
石油钻井新技术研究毕 业论文 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文） 题目：石油钻井新技术研究 年级专业层次：2013秋中原油田钻井技术高起专培训班学生姓名：xxx学号：000000 中国石油大学应用技术学院 论文完成时间：2015年3月1日
石油行业日益发展的今天，需要越来越多的专业人才来提升行业水平。并且石油工业现在是现代行业的重中之重，钻井技术以及采油方法成为了发展这个行业的关键，固井和完井技术的先进则决定着油水井的增产、增注。石油钻井是一项复杂的技艺工程，需要诸多方面的工种协调密切配合才能使钻井顺利完成。钻井主要的工种有钻井、内燃机、石油泥浆。这是紧密联系的三兄弟。有人形象比喻说：“石油内燃机犹如人的心脏、钻井液（泥浆）犹如人的血液、石油钻井犹如人的骨骼。”我认为这种比喻有一定的道理。石油钻井就是由这三种主要的工种组成的一个完整的钻井体系。钻井技术不断发展，对钻井液要求越来越高。本文从套管钻井新技术、连续油管钻井新技术等几方面对现今钻井新技术进行阐述分析。 关键词：钻井；石油钻井；钻井新技术；套管钻井；水基钻井液；无渗透钻井液
2.1.2山前高陡构造和逆掩覆体防斜问题 (2) 2.1.3钻头选型和钻井效率问题 (2) 2.1.4井漏问题 (2) 2.1.5井壁稳定和井深结构问题 (3) 2.1.6固井问题 (3) 2.1.7深井钻进中套管严重磨损问题 (3) 2.2重点研究方向 (3) 2.2.1提高钻前压力预测精度 (3) 2.2.2高陡构造防斜打快 (3) 2.2.3防漏堵漏技术 (3) 2.2.4特殊工艺井技术 (4) 2.2.5小井眼钻井配套技术 (4) 3.1.2套管钻井的优点 (5) 3.1.3套管钻井的范围 (6) 3.1.4套管钻井的准备条件 (6) 3.1.5套管钻井的参数设置 (6) 3.2水基钻井液新技术 (7) 3.2.1无渗透钻井新技术 (7) 3.2.2水基成膜钻井液技术 (7) 3.2.3纳米处理剂基础上的钻井技术 (8) 3.3应用钻井新技术控制污染 (9) 3.3.1小井眼钻井工艺 (9) 3.3.2多功能钻井液技术 (9) 3.3.3分支井钻井技术 (9) 3.3.4应用新型钻井液体及添加剂 (9)
定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．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，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。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的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,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。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米; 水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的Ｒｙtｃh Ｆａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。 垂深水平位移比最高的是Sｔatoｉl公司钻成的的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; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的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，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JＦ128井,井深达到70００米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河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。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井
井筒钻井新技术介绍
钻井新技术介绍 交流材料 编写人：刘修善刘月军 华北石油管理局钻井工艺研究院 2001年11月
目录 一、水平井钻井技术·····························································································２ 二、分支井钻井技术·····························································································５ 三、大位移井钻井技术···························································································８ 四、地质导向钻井技术······················································································１１ 五、深井超深井钻井技术 ··················································································１４ 六、欠平衡钻井技术··························································································１８ 七、小井眼钻井技术··························································································２１ 八、连续油管钻井技术······················································································２４
定向钻井技术交流
定向钻井技术 在阜康煤层气示范工程中的应用 新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队 2014年11月20日
定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中的应用刘蒙蒙（新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队） 摘要 探讨和总结定向技术在新疆阜康白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程钻井工程中的应用，介绍定向设计，定向仪器工作原理及使用。由于地理条件、排采地面工程、节约成本、增加采收率的需要，示范工程大部分井设计为丛式井，也有两口L型井和一口U型对接井，加上地层倾角大地层造斜严重，所以为了达到设计要求必须引进定向钻井技术。本文主要从井眼轨迹设计、定向仪器、定向工艺、定向实例四方面进行介绍。 关键词：定向技术、钻井工程、定向仪器 阜康煤层气示范工程项目由156队承担施工，其中定向钻井由156队工程技术科参与施工3口，独立施工1口。156队工程技术科已培养出学习和应用掌握定向钻井的技术人员，具有基本的定向设计、定向施工、定向验收能力。 1 定向井眼轨迹设计 定向井眼轨迹的设计涉及的因素很多。为满足地质及生产的要求，设计需要选择合适的造斜点、造斜强度、最大井斜角、稳斜段长度；为了同井台以及相邻井台各井之间的防碰，需要选择合理的大门方向和做防碰设计。此外，造斜强度的选择要考虑钻具及套管的强度、摩阻。造斜点的选择必须深于表层套管一倍仪器另长的深度。根据造斜强度选择合理的钻具组合、不同弯度的螺杆钻具。最大井斜角过小稳斜段方位不易控制，最大井斜角过大对钻进、下套管、排采不利，同时增加造斜段工作量。 1.1 示范区井型简介 示范工程设计的丛式井、L型井以及U型对接井 图1-1 示范工程三段式、五段式、U型井轨迹示意图
905-3001--大直径反井钻井新技术及装备
2015年度国家技术发明奖推荐项目公示材料 一、项目名称 大直径反井钻井新技术及装备 二、推荐单位 中国煤炭工业协会 三、项目简介 反井是指地下采矿连接不同水平巷道的暗竖井，是重要的井巷工程，一般采用由下向上的施工方法，反井是施工难度最大、风险最高工程，以往反井钻机只能钻凿直径较小的溜渣孔，解决溜渣孔施工的安全问题，但爆破刷大的安全问题依然存在。近年来反井概念有了很大拓展，泛指煤矿、金属、非金属采矿具有下部巷道通向地面的井筒，以及包括军事等其他地下工程中井筒。这些工程施工都需要工人在井筒内复杂条件下进行钻爆作业，塌方、涌水、瓦斯、设备等经常造成伤亡事故，每年井筒掘进消耗炸药约5.5万吨，向大气中排有毒气体550万m3及大量粉尘。因此，需要研究安全、排放少的新技术及装备，本项目提出反井钻机一次钻成大直径井筒新工艺，钻孔直径从1.5m到5.0m，岩性从以沉积岩为主的煤矿软岩地层（普氏系数f<8），到水电、交通的火成岩以及铁矿的高强度变质岩（f>25），需要提高机械破岩效率和寿命；钻孔深度从100m到600m，钻孔偏斜控制需要从现在1.0%降低到0.5%；从垂直孔到抽水蓄能电站大倾角斜井（50°）的钻井工艺，以及大直径钻孔带来的井帮稳定控制安全等问题，解决了从反井“钻孔”到“钻井”的技术难
题。本项成果是科技部科研院所专项研究开发资金项目、北京市重大科技成果转化落地培育项目、发改委煤矿深井建设技术国家工程试验室建设及多项煤炭、水电研究项目成果的创新与集成。 项目取得多项创新成果：1、创造性提出了反井钻机钻凿大直径井筒新技术，研制出一次钻孔直径达到5m，钻进深度600m的大直径系列反井钻机；2、突破了反井镶齿滚刀破碎坚硬岩石刀具寿命低磨损快的技术瓶颈，使反井钻井能够适应不同类型地下工程所遇到的各类岩石； 3、形成了多种反井钻井工艺，创新反井钻井偏斜控制，大直径井帮稳定控制、反井钻井安全控制技术和理论； 4、研发出新型钻具结构形式，新型锯齿形螺纹解决了传递大扭矩、大拉力钻杆可靠联接问题，组装式大直径扩孔钻头解决井下运输和组装及稳定运行难题； 5、首次采用反井钻井法钻成直径5.3m，深度近500m的煤矿井筒工程，一次钻进破岩面积达到23.7m2，在水电站f系数达到20的岩石中，一次钻成直径3.5m 多种用途的井筒工程。形成了新的机械破岩钻井凿井新工艺。 项目申报发明专利12项（授权8项，受理4项），授权实用新型专利6项，建立行业标准3项，发表学术论文200多篇，其成果作为煤炭协会重点推广项目，在煤炭建设、生产得到全面应用，在冶金、黄金、核矿、非金属等地下矿山开发，水电、抽水蓄能电站、公路、铁路隧道等领域广泛应用，并在我国承担的国外煤炭、水电、冶金建设项目中发挥巨大作用，经济效益社会效益显著。 经专家鉴定，5m大直径井筒反井施工技术达到国际领先水平，实现反井施工人员不下井，无有害物质排放，符合煤炭、能源科技发展规划，
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术（部分） 编制：李光远 编制日期：2002年9月9日 注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！！！
一、定向井基本术语解释 1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。 K= v a SIN l l a 2*22 ?? ? ????Φ+??? ???? 式中： 均值 相邻两点间井斜角的平际长度 相邻两测点间井段的实的增量相邻两测点的增量相邻两测点----?--?Φ--?v a l a 方位角井斜角 2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。 3）αA ：A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 4）ΦA ：A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 5）S B ’：B ’点的水平位移，即井口到B ’点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。单位为“米”； 6）ΦS ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。单位为“度”； 7）L A ：A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。单位为“米”； 8）H A ：A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。 H A 也是A 点的H 坐标值。同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到A 点的N 和E 坐标值。 9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异； 10）造斜点：在定向钻井中，开始定向造斜的位置叫造斜点、通常以开始定向造斜的井深来表示； 11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点； 12）高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。井底圆上的最高点称为 高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。高边方向上水平投影的方位称高边方位，即井底方位； 13）工具面：造斜工具面的简称。即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的 那个平面； 14）工具面角：工具面角有两种表示方法： A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具
钻井工艺流程
钻井工艺流程 以中原油田三开井为例 一.选井位(甲方) 二.定井位:原则:地面服从地下 三.搬迁准备及搬安 井队,材料,技术员资料的(准备)钻井工程设计.井史,本井资料,仪器,工具(∑rA型井架)基础图;校正(要清楚校正的标准) 天车,游车和转盘≤15mm.校正转盘与天车〈2-3mm 泵(不单是皮带轮,还要校正水平尺),不水平度应〈1mm吊测房,地质录井,气测,指重表参数仪(技术员在搬家过程中要经常四处转圈,而不是做一个劳动力) 四.一开准备及一开作业 1.钻具:井口工具,井下工具的准备,配合接头9"钻铤=731 8"=631 7"=521x520 API 411(国内)x410 6 1/4=4A11x410 5" 加厚卡瓦
2.套管与套具的准备(套具由固井队提供) 最主要的是联顶节的长度 联顶节主要考虑:1)转盘面2)封井器四通接出管线离工字钢1.5 cm (3)井架底座 ( 一开的时候要送封井器为啥?就是因为联顶节,封井器,厂家不一样四通等的长度有出入) 封井器送来要问一下,闸板芯子是否是5寸~5-1/2的变径闸板,5寸的封钻杆,5-1/2寸的封油套,所以要问一下.下油套前要封井器试压. 3.测斜与工具的准备(不是拉回来就万事大吉,要做个地面试验) 冲鼠洞钻头用8-1/2的. 4.配浆. 5.一开验收 6.一开钻进 (接一根钻铤提起来,靠住转盘面,看钻铤是否居中,然后卸掉方钻杆,上接钻头,水龙带吊着,只准旋转不准加任何钻压.
200-300米表层要接2柱8寸钻铤,一柱7寸钻铤. 钻进过程中在表层一般用双泵,预防堵水眼,因为沙子很多.用双泵在钻完后,停一个泵,上提,快提完时在停泵.停完泵要抢接单根,根据钻铤的重量确定钻压,第一根不加压,第二根加压10KN-15KN,钻压的多少根据钻铤的多少,(钻压要算好)钻完一开后,循环泥浆,一定要上提下放,不能定点.更不能沉底循环,特别是一开更不能沉底循环,因为一开泥浆不成体系.应打个封闭,尽量不能留下水泥环. 现场灰量要准备好,水量要准备好.下表层套管不好下.斜坡引鞋. 表层固井的水泥质量很差.如果下不到底即使接循环头,方钻杆上提下放,尽量下到底. 7.固井. 固井时替浆量的计算:一开:经验公式:一般是100米8方 留水泥塞是20~30米+2米的口袋=25米检测表层固井水泥浆的比重≥1.85,比重低了凝固时
定向技术样本
应用定向钻井技术 挖掘老君庙油田剩余油潜力 采油厂地质所 二○○二年元月 一、概述
老君庙油田自1939年发现并投入开发, 至今已有62年的开发历史, 注水开发46年, 当前已处入低产后期开发阶段。随着注采井网的不断完善, 油田开采对象越来越复杂, 剩余油分布及潜力越来越少, 使得老油田”控水稳油”的难度越来越大; 根据油田数值模拟成果, 剩余油主要分布在构造复杂区、异常高压区、建筑物阻挡区等区域内, 为此应用定向钻井技术对老油田后期开发显得尤为重要。老君庙油田于1955年钻成中国第一口定向井C205井, 由于受诸多因素的制约, 近四十年来, 定向钻井技术处于停滞状态。直到1994年, 为了使老君庙油田原油保持稳产, 提高老油田的开发水平, 选择在潜能较大的老君庙油田剩余油富集区块部署定向井, 并在J259井上应用获得成功。随后在老君庙油田不同区域部署定向井, 经过钻井地质特征研究, 大规模推广针对本油田的定向钻井技术, 到相继钻成25口定向井, 获得了较好的效果。实践证明, 定向钻井技术是老君庙油田挖潜剩余油的一条有利途径。 二、老君庙油田钻井地质特征 老君庙油田由于开采时间长、注水较多、地层压力异常、复杂, 钻井过程中喷、漏、垮、塌、缩径并存, 给定向钻井施工带来许多困难。具体表现在: 1、地层压力高。油藏经过长期注水, 地层压力不断上升, 最高压力达30 MPa, 且剖面上压力分布极不均匀, 初期的定向钻井施工具有摸索性, 难度大。25口定向井中有22口钻井液密度在1.70-2.00g/cm3之间, 其中最高为2.24 g/cm3, 既是这样, 部分井在钻探中还不能平衡地层压力, 存在井喷现象。 2、各油藏间压力悬殊。老君庙油田剖面上开采的油层有上油层K、中油层L 和下油层M。油藏跨度不大, 但K、 L、 M层压力相差较大, L层多为高压, M层相对低压, 钻井中上喷下漏。特别L3层由于渗透性好、过去注水量偏大, 许多区块形成异常高压区及水洗带, 钻穿L3, 易发生井喷。为维持平衡钻进, 需提高钻井液密度, 加重材料耗量大。由于油藏剖面上L、 M 油藏地层压力悬殊, 高密度钻井液钻井时井漏频繁发生, 高压区14口定向井中有6口井漏, 占43％。 3、 BC层易垮塌缩径。由于油藏长期注水, 使BC层泥岩水化膨胀。钻开BC 层时加上钻井液的浸泡, 造成地层垮塌、缩径和泥岩蠕动等复杂情况。蠕动泥岩
定向井钻井工程师技术等级晋升标准
定向井钻井工程师技术等级晋升标准 四级工程师 1专业理论知识 1.1了解钻井工艺的主要环节（如钻进、下套管、注水泥、电测等）及其实现方法； 1.2能看懂定向井工程设计书内容； 1.3熟知各种常规钻具和套管的技术规范和机型； 1.4了解钻井设计的基本原则、设计程序、设计内容； 1.5掌握井眼轨迹计算参数和计算方法； 1.6掌握定向井专用工具的工作原理及其技术规范； 1.7掌握单点、电子多点、地面记录陀螺的工作原理和技术规范； 1.8掌握井下动力钻具的工作原理、内部结构和技术规范； 1.9了解海洋钻井平台主要设备及其技术性能规范； 1.10了解海洋钻井平台主要仪器、仪表的用途及其技术性能； 1.11掌握海洋常用的钻井工具及其技术规范； 1.12了解钻井取芯基本原理； 1.13了解海洋钻井作业的基本安全常识。 2操作知识 2.1掌握单点、电子多点和地面记录陀螺操作技能，能独立地进行井眼轨迹参数测量和计算； 2.2会正确选用定向井专用工具，并能正确组合； 2.3会正确选用动力钻具，掌握其正确操作要领； 2.4能正确判断钻井指重表、泵压表、扭矩表、流量表，并根据以上仪表读数判断井下情况（如钻压、遇卡、遇阻等）； 2.5会正确选用配合接头及其上扣扭矩； 2.6能正确选用各种钻井工具，并掌握其操作要领； 2.7会看懂较复杂的钻井工具装配图，并能绘制简单零配件的机加工图； 2.8会记录钻井班报表、日报表以及定向井测量数据记录； 2.9能进行日常定向井专业英语交流； 2.10能识别各种型号取芯工具、取芯钻头基本类型和应用范围、性能参数，以及组装、保
养取芯工具的技能。 2.11油田常用单位（英制）和公制单位熟练换算； 2.12能用英语进行作业技术交流。
定向井钻井参数设计
定向井钻井参数设计 刘嘉 中石油胜利石油工程有限公司钻井技术公司 摘要：科技的发展，人口的剧增，造成了对能源的巨度消耗。这迫使人类去寻找更多的能源来满足这样的消耗，而石油便是其中之一。在脚下的土地中，蕴含着大量的石油能源需要去勘探，这边需要有先进的开采技术，若是因开采方式的不当而造成对能源的大量浪费，便是得不偿失了。 一、定向井钻井技术概述 定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的技术之一，也是如今使用的越来越频繁的技术。采用定向井技术开采石油，不仅可以在地下环境条件的严格限制下经济而有效的开发石油资源，在大幅度提高油气产量的同时，又不会对自然环境造成污染，是一项具有显著的经济效益的技术手段。 1.定向井：定向钻井是使井眼沿盂县设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。 2.定向井的分类：按照井型的不同，可将定向井分为常规定向井（即最大井斜角在60°以内的定向井）、大斜度定向井（最大井斜角在60°到90°之间，也成为大斜度井）、水平井（最大井斜角保持在90°左右的定向井）、分支井、联通井。 二、定向井的设备介绍 1.泥浆马达：以泥浆作为动力的一种螺杆状的井下动力钻具，主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、驱动轴总成和放掉总成等部分组成。 2.扶正器：在钻井过程中起支点作用，通过改变其在下部钻具中的位置可以改变钻具的受力状态，从而达到控制井眼轨迹的目的。 3.非磁钻铤：在钻具组合中使用非磁钻铤可以有效的放置由于钻具本身所带来的磁干扰，减少测量过程中的误差，使测量结果真实、有效。 4.浮阀：一个用来防止泥浆倒流损害井下工具及防止钻头水眼被堵的工具。 5.定向接头：为定向仪器提供稳定性的工具，便于准确了解马达等井眼下工具的方向，从而能够为下不作业的顺利进行提供保障。 三、定向井参数设计：
第一章 定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 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,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。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的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，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。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的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; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的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，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
定向钻井技术 高效开采煤层气(新编版)
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 定向钻井技术高效开采煤层气 (新编版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
定向钻井技术高效开采煤层气(新编版) 煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。 定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。 资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
地源热泵钻井工艺流程
一、作业工具； 1 无压磅、DN140自由钳两把、DN127自由钳两把、200KG铁铊、DN140套管、大扳手、12寸管子钳、24寸管子钳、钢卡、套筒扳手、梅花扳手、梅花改锥、克丝钳等 2﹒钻进设备 使用合格钻机，回转和给进系统工作必须正常，滑轨和机器之间不能有松旷。 设备安装应符合质量标准。钻机必须正确水平安装在基台上，保证滑轮、立轴和孔的中心在一条直线上。 钻具组配要合理。粗钻具与孔壁的间隙要小，可采用扶正器来加强钻具的稳定性，粗钻具长度要合理，一般为5～8m。钻具要准确、规范；不同岩层改换不同钻具；钻具不弯曲，不偏心。 二、钻孔准备 1了解并确定土壤地质条件。 2确定地下综合管线分布及设置情况，并做好明显的标识记号。 3平整土地，根据地埋管施工图，标示具体钻孔位置及总管管沟位置。 4确认钻孔支架打设位置。 5确认钻孔机械电源容量及供给情况。 6提供水源至钻孔现场。 三、工程钻孔 1根据工程实际情况，随时填写记录表并及时分析土壤实际状况。
2预先挖好泥浆池，利于泥浆收集和清理。 3采用原浆混合黄沙、膨润土进行泥浆护壁，防止产生孔壁坍塌。 4采用地源热泵专用全液压钻井机，以确保钻孔深度和垂直度，钻孔实际深度要大于设计深度。 5 利用岩芯管取出岩芯，观察地质情况，从而选择不同的钻头。 6钻孔完毕后，应及时埋设管道并注浆回填。 7地埋管施工完毕后应及时对现场进行清理，以利于土建单位下一步工作的顺利进行。 四、钻机操作步骤 1下钻联动操作步骤当钻场准备工作完成后，要实现下钻联动操作步骤是： 1）回转手柄处于中位，实现主副泵合流状态； 2）起下钻功能阀手柄处于下钻位置，夹转联动与分离功能阀手柄处于夹转分离位置，副泵溢流加压给进与卡盘增压减压给进功能阀手柄置于副泵溢流加压给进位置； 3）操作起下钻手柄即可实现下钻联动功能。 2起钻操联动操作步骤完成钻进工作或需要起钻时，要实现起钻联动操作步骤是： 1）回转手柄处于中位，实现主副泵合流状态； 2）起下钻功能阀手柄处于起钻位置，夹转联动与分离功能阀手柄处于夹转分离位置，副泵溢流加压给进与卡盘增压减压给进功能阀手柄置于副泵溢流加压给进位置；
钻井新技术及发展方向分析
钻井新技术及发展方向分析 1 钻井技术新进展 1.1石油钻机 钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。主要进展有: (1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。 (2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。 (3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。 1.2随钻测量技术 1.2.1随钻测量与随钻测井技术 21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。由于该技术的市场价值大,世界范
围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。 1.2.2电磁波传输式随钻测量技术 为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。 1.2.3随钻井底环空压力测量技术 为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling，APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。 1.2.4 随钻陀螺测试技术 美国科学钻井公司将航天精确陀螺定向仪封装在MWD 仪器中研制出随钻陀螺测试仪( gyro measurement-while-drilling ,gMWD) ,截至2007 年底,gMWD 已经在美国的多分支井中成功应用数百口井,特别是在需要精确定向或对接井中起到了关键作用。 1.2.5 井下随钻诊断系统 美国研究人员开发出了井下随钻诊系统(diagnostics-whiledrilling，DWD)包括井下温度、压力、钻头钻压、钻头扭矩、井斜方位和地层参数等各种参数测量仪器,高速实时数据传输系统及其相关的仪器,地面
钻井工艺基本流程(教学参考)
钻井工艺基本流程 一、开钻前准备钻头，一二三开接头，测量圆井，导管距地平面高度，大 鼠洞深度，导管埋深等于圆井高度，入地3m，补心高之和，提1根9″钻铤校井口，通知重仪站安装八参数仪器，上二开PDC钻头，钻具，套管头及表层套管，LG36井导管割高以基础平面向下量1400mm，交资料时搞列卷，钻井保障措施，空白资料带上井，分析钻井设计，划出重点，绘制井身结构图，8″随钻一套，171/2″ST127钻头，扣型731，钻头一般不用等级喷嘴。 二、一开 （泵压允许条件下，保证排量尽量大），PDC钻头钻压3～5T，一般4T。套管附件：引鞋，套管头（01），（02）部分，套管循环头，吊卡，接箍长度，最后一根套管外径，垫叉高度，租用5″短钻杆，固井时调节钻具长度。套管插入头（133/8″×5″）插座，B型吊钳。121/4″钻头冲鼠洞，丈量方钻杆有效长度，大鼠洞长度。具备开钻条件后报调度室开钻验收。上录井队，井口，井场深井泵，安全合同。 一开钻进： 钻压0.5～8T,转速50～100N，排量35～60L/S,泵压1～6Mpa，钻35m循环5～10min，起钻加扶正器，前35m钻压0.5T, 转速50~60N,排量35～40L/S，（单泵100冲，转速55N，钻头喷嘴22，18，0），加入扶正器后每接一根钻铤增加1T，每根单根划眼1～2次，禁止定点循环。钻铤加完钻压8T,转速80~100N,排量50～65L/S,泵压8～12Mpa，钻至设计井深循环2～3周起钻，通井一次，起钻前垫高粘，下套管，若为插入式固井，下完套管下插入头循环。表层套管不留口袋，安装井口，按钻井设计要求试压（5″钻杆2根+试压塞+5″钻杆1根），下3柱钻铤后校井口。 三、二开起钻加扶正器时将测斜座装在钻头以上的接头上，若有螺杆应装在离螺杆1~3 柱钻铤上。下钻时安装好防磨套，以后每趟起钻都要松顶丝，第一只钻头121/4″ST127，铣齿，15，12，18；下钻探塞，遇阻不超过5T，探得塞后起1柱，接钻杆套管内试压（按设计要求试压），钻塞不宜太快，钻压0.5~2T, 转速45～50N，钻进地层5~10m 循环1～2周，地破试验，套管鞋以下50m控制钻压2～4T，转速45～55N，排量35～40L/S，每根单根循环10~20min，钻附件时注意扭距。 备注：套管内钻水泥塞一般不带扶正器，钻出管鞋要考虑扶正器不敲打管鞋后起钻加入扶正器。 二开牙轮钻头钻压6~8T,排量50～60L/S，泵压18～20Mpa，转速100~120N, 钻进300～400m循环测斜，1000m后可400～500m测斜一次。第一次短起至管鞋，轮古构造700～800m易遇阻（该井段应考虑测斜短起，若有挂卡应加密测量），起钻每柱灌满泥浆。测斜时将钻具内容积算出来，通过排量算出测斜仪到达井底的时间，超过4500m后若井不斜可不再测斜，但钻压必须控制在4T以下，且不能溜钻，特别是奥陶系灰岩软硬交替地层（即快钻时和慢钻时同存段）。 平时的工作中多注意柴油机转速，扭距，泵压，转盘转速及岩性变化。钻至1300m左右，起钻换121/4″MS1952SS,PDC钻头（钻井参数：钻压0.5～1T塑形
复合冲击破岩钻井新技术
复合冲击破岩钻井新技术 摘 要：针对传统旋冲钻井和扭冲钻井在钻头的匹配性及地层的适应性方面存在的局限性，结合高效钻井技术发展趋势，提出了复合冲击破岩钻井新技术，并开发了可实现扭向反转冲击联合轴向脉动冲击的新型复合冲击 钻具。该钻具可将流体的液压能转换成工具扭向和轴向交替的高频冲击机械能并直接传递给钻头，给钻头施加周 期性的低幅高频复合式冲击，在不需要改变任何设备的前提下提高破岩效率。在介绍复合冲击破岩钻井新技术破 岩原理的基础上，详细介绍了复合冲击钻具的结构和工作原理、影响破岩效率的关键参数等。新型复合冲击破岩 钻井新技术，可真正实现“立体破岩”，从而提高机械钻速和井身质量。 Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｃｋ ＢｒｅａｋｉｎｇＬＩＵ Ｇｏｎｇｈｕｉ １，２，ＬＩ Ｙｕｍｅｉ １，ＬＩ Ｊｕｎ１，ＺＨＡ Ｃｈｕｎｑｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧ Ｔａｏ３，ＨＵＯ Ｍｉｎｇｍｉｎｇ４（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２２４９；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１２４；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎ－ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１９２；４．Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｐｅｔｒｏ－ｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋａｒａｍａｙ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ，８３４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｏｔａｒｙ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｎ ｄｒｉｌｌｂｉｔ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ，ａ ｎｅｗ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｏ－ｐｏｓｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ａ ｎｅｗ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｏｏｌ ｗａｓ ａｌｓｏ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｒｅｖｅｒｓａｌ ｔｏｒｓｉｏｎ－ａｌ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｐｕｌｓｅ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｏｏｌ ｃｏｕｌｄ ｃｏｎｖｅｒｔ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｆｌｕｉｄｓｉｎｔｏ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｔｔｏ ｔｈｅ ｂｉｔ．Ｔｈｕｓ，ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｌｏｗ－ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｂｉｔ ｉｎ ｏｒ－ｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｈａｎｇｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｔａｉｌｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｏｏｌｓ，ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄ ｍｏｒｅ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｔｏｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｗｅｌｌ ｂｏｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｉｃｋ－ｓｌｉｐ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｒｏｔａｒｙ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎ－ｓｉｏｎａｌ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ；ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｏｏｌ；ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ 随着油气资源勘探开发的不断深入，深井、超深井越来越多，钻遇“三高地层”（岩石硬度高、岩石可钻性级值高、岩石研磨性高）的可能性越来越大，这严重影响了深部硬地层的机械钻速和勘探开发成本［１－７］。针对硬地层钻进过程中机械钻速低、钻头因黏滑振动失效快、钻井成本高等问题，亟待研制开发一种新型破岩工具来提高高硬度和高研磨性地层的机械钻速。 冲击钻井技术的设想最初源于欧洲，冲击回转钻井技术的实际应用距今已有上百年的历史［８－９］。１９５８年，我国开始旋冲钻井技术研究与试验，至今
定向钻井技术中的常见问题及对策分析
定向钻井技术中的常见问题及对策分析 发表时间：2019-11-25T13:45:38.153Z 来源：《基层建设》2019年第24期作者：宋斌[导读] 摘要：社会在发展，时代在进步，作为国家经济发展的重要内容，对于实力雄厚，规模效益强大的煤炭地勘单位的产业发展而言，如何响应国家号召，实现经济发展转型、产业结构调整，充分利用新的地质勘查技术提升市场竞争力，成为新一代地质人研究的重点。 四川盐业地质钻井大队四川省自贡市 643000 摘要：社会在发展，时代在进步，作为国家经济发展的重要内容，对于实力雄厚，规模效益强大的煤炭地勘单位的产业发展而言，如何响应国家号召，实现经济发展转型、产业结构调整，充分利用新的地质勘查技术提升市场竞争力，成为新一代地质人研究的重点。定向技术是21世纪应用于钻探施工中的新技术，该技术的应用大大拓展了钻探工程的应用领域，为传统的地勘单位的产业发展转型布局带来了 契机。 关键词：定向钻井技术；定向仪器；井斜 1定向技术及水平井施工的经济意义 1.1大大节约了钻机设备转运及物流成本 传统勘探直井只能做到一台钻机只打一口井，为了实现不同且多样化的地质勘探施工目的，整个施工项目不得不上多台钻机同时施工，需要投入大量的人力、物力、财力，工程管理难度和施工成本大大增加。在没有多台钻探设备和熟练施工人员的情况之下，一个钻井完孔验收之后，其井队设备人员需要在较短的时间内转移至新井的打钻之处。时间紧任务重，设备转运成本大大增加，在井队钻探设备转运过程中容易诱发安全事故。转运设备的物流成本高昂。而定向技术应用于钻探领域后可以通过打出主井下完套管后，再打出不同的分支精准地打到目标层位，实现一口垂直主井多个分支水平井的辐射状态，用一口主井和多条水平井的施工设计方案，完成甲方规定的勘探目的和任务。免去了多台钻机多个井队同时施工，工程管理难度大的尴尬局面。同时也免去了钻探设备搬运的高昂耗费。实现了资源的优化配置，促进了产业的有效集中。 1.2定向钻井技术应用降低了清赔费用 传统地勘企业利润低、效率低的另一个主要因素是，井队和钻探设备进场时需要和施工当地的市、县、乡镇政府协调和当地村民协调好清赔问题，以达到最小程度地破坏耕地，使得当地农民损失最小化，施工井队利润最大化。首先不同的施工场地可能分布在不同的市、县、乡镇辖区，一个工程可能需要和多个市、县、乡镇协调，协调难度加大，其次按照正常程序走，需要政府的逐级审批，往往从地质合同的签订到进场施工需要长期的沟通协调时间，耽误了施工的黄金周期。施工过程中主要负责人员还会被大量当地居民引发的清赔事件所困扰，难以一门心思地投入到工程技术管理中去。定向钻井技术的应用很好地解决这一问题。可以实现一口垂直主井多个分支水平井的辐射状态，用一口主井和多条水平井的施工设计方案，完成甲方规定的勘探目的和任务。这样只要谈好一个井队场地的清赔问题就可以完成过去多个场地井队同时钻进完成的地质任务和其他勘探目的。 2石油定向钻井技术存在问题分析 2.1定向仪器的问题 在定向钻进施工过程中，定向仪是一种非常重要的设备，在定向钻进中起着非常重要的作用。定向仪一旦出现误差，将导致测量精度的偏差，不仅会造成定向钻井安全事故，还会造成定向钻井失败，使钻井施工无法达到实际目的。正确使用定向井测量仪器，可以大大提高定向多钻施工的实际效果，对定向钻井施工形成良好的指导作用。如果定向仪使用不当，或者在实际使用过程中出现误差，定向钻井和生产方法将无法顺利实施，测量结果的误差也将导致油田的生产和生产效果明显下降。在实际操作过程中，如果由于仪器本身的问题，在进入仪器的钥匙时出现问题，钻井施工的定向精度将得不到保证。 2.2定向井问题 2.2.1定向井轨迹控制 轨迹控制是定向钻井技术具体实施过程中最重要的环节。轨迹控制是在定向钻井施工过程中，严格按照井眼轨迹设计方案进行施工控制的一种技术。轨迹控制是一项综合性技术，必须贯穿于定向钻施工的全过程。但在实际的定向钻井施工过程中，往往会出现井眼轨迹偏差，无法达到最佳轨迹效果，导致钻井施工中存在不安全因素，进一步增加了施工成本。 2.2.2定向井钻井井斜问题 在定向井直井段施工过程中，井斜问题一直是困扰定向井施工的一个难题，因为一旦定向井直井段发生井斜问题，将影响后期定向井施工。这不仅体现在施工效率上，也体现在钻井施工的安全性上，甚至体现在井的充填和再钻井的风险上。因此，有必要在定向井垂直段钻井施工中加强对井斜的理论分析。 3解决定向钻井技术问题的对策 3.1规范使用仪器 在定向钻进技术的实际应用过程中，必须合理使用定向仪器等工具。这样可以进一步提高整个油田的勘探开发效率。在定向仪的实际使用中，有关技术人员必须有科学的态度，不断提高实际操作的规范性，避免钻井施工中人为因素造成的失误。因此，在钻井企业的日常作业过程中，必须加强对相关技术人员的培训，使相关人员充分掌握定向仪等钻井设备的正确使用。只有进一步加强定向仪的规范化使用，才能有效解决仪器在实际使用过程中出现故障、仪器设备设置不关键等问题，有效提高钻井施工效率。在实际施工中，首先要充分保证定向仪的正常设置键和对角线差的测量精度。如果定向仪的按键设置或角度差发生偏差，定向钻井作业可能失败。其次，合理设计泥浆性能，以满足定向钻井施工的实际需要。合理应用固控设备，在钻具水孔内安装泥浆滤网，可以有效控制钻井施工过程中固体颗粒的含量。最后，在实际钻井施工过程中，要严格控制钻井速度，严格按照相关技术要求实施短扬程，以充分保证井壁的平整度，最大限度地减小钻井施工过程中的阻力。为以后的施工打下坚实的基础。 3.2合理设计井眼轨迹 在进行井眼轨迹设计的过程中，要充分结合不同地层实际钻井过程中的差异性进行井眼轨迹的合理设计。利用精确的计算方式来提出多个备选方案，然后将地质设计、地震剖面资料等进行合理的利用，这样就能最大程度保证井眼轨迹圆滑的情况下，设计出实现难度最小的设计方案。