现代导向钻井的课件.ppt

1、现代导向钻井的理论、技术与发展 张绍槐 一、主要内容重要概念国内外现状MRSS系统与MRST工具垂直钻井技术发展（结束语）一、重要概念v复杂油气藏钻复杂结构井是提高产量与采收率的重要手段，需要现代导向钻井理论与技术；v导向钻井有两个导向功能，打直（尤其是垂钻）与定向（井斜与方位）；v常规导向（传统定向）钻井：调变钻柱结构、尺寸（直径），选择扶正器结构、直径、数目、位置，优选钻头与调整钻压、转数等钻进参数；控制BHA力学特性与变形；属于被动防斜打直和开环定向（造斜、增斜、稳斜、降斜）性质；每钻进一个井段后需起钻测斜分析井身质量和井轨状况后再下钻钻进或纠斜（甚至填井纠斜）再钻。现代导向钻井v现代导

2、向钻井：优化钻柱结构，使用滑动或旋转导向钻井工具，配合使用MWD、LWD、FEWD，等先进装备，实现几何导向以及既能几何导向又能地质导向，按实际地层和储层状况随钻闭环（半闭环）控制井身轨迹，能够在一趟钻中根据实时井斜、方位等信息实现增斜、稳斜和降斜，能精准入靶。v现代导向钻井有滑动导向与旋转导向两种类型。滑动导向钻井时，钻柱不旋转；用井底动力钻具（涡轮钻具、螺杆钻具）带动钻头旋转。螺杆钻具及部分钻柱与扶正器贴靠井壁只能在井壁上下滑动。它的缺点是摩阻大、有效钻压、扭矩与功率小，钻速低、井眼呈螺旋状不光滑不干净、井身质量差、易事故，往往被迫启动钻盘采用“复合钻进”，而“复合钻进”往往只能有限使用。

3、滑动导向的极限井深小于4000m左右。要较大改变井斜方位时，需起钻改变钻柱结构。不同导向方式成本对比不同导向方式成本对比 导向钻井发展史导向钻井发展史 动力段地面可调弯外壳轴承段和扶正器旋转导向钻井系统v旋转导向钻井系统是转盘驱动钻柱旋转，钻柱及旋转导向工具等在井壁上滚动，滚动摩擦阻力小，旋转导向钻井系统能在钻进中控制调整其造斜与定向功能，能随钻实时完成造斜、增斜、稳斜、降斜，且摩阻小、扭矩小、钻速高、钻头进尺多、时效高、成本低、井身平滑井轨易控。极限井身可达15km，是钻复杂结构井和海油陆系及超大位移井（10km）的新式武器。序号井名油田水平位移井深垂深作业公司钻井周期1M-16SPZWyt

4、chFram10728112781637BP Amoco123 天2M-11WytchFram10114106591605BP3M-15WytchFram796788921633BP Amoco4M-9WytchFram765283031656BP5A-18XJ-2480368610BP地地 质质 导导 向向 定定 义：义：几何靶点几何靶点地质靶点地质靶点地质导向与其它几种技术概念间的区别与联系地质导向与其它几种技术概念间的区别与联系 几何导向：几何导向：几何导向的任务就是对钻井井眼设计轨道负责，使实钻轨道尽量靠近设几何导向的任务就是对钻井井眼设计轨道负责，使实钻轨道尽量靠近设计轨道，以保证准

5、确钻入设计靶区（由于地质不确定度带来的误差，原设计计轨道，以保证准确钻入设计靶区（由于地质不确定度带来的误差，原设计靶区可能并非是储层）。在地质导向技术问世之前，常规的井眼轨道控制技靶区可能并非是储层）。在地质导向技术问世之前，常规的井眼轨道控制技术均应属于几何导向范畴。术均应属于几何导向范畴。旋转导向：旋转导向：旋转导向工具系统是以井下旋转工作方式的闭环自控执行工具（典型代旋转导向工具系统是以井下旋转工作方式的闭环自控执行工具（典型代表是偏心变径稳定器）为导向工具、以表是偏心变径稳定器）为导向工具、以MWDMWD（或（或LWDLWD）为信息传输通道和地面为信息传输通道和地面信息处理软件系统组

6、成的钻井工具系统，在海上大位移钻井中获得广泛应用。信息处理软件系统组成的钻井工具系统，在海上大位移钻井中获得广泛应用。当以常规的当以常规的MWDMWD作为信息通道时，上传信息只有工程测量参数（井斜角，方作为信息通道时，上传信息只有工程测量参数（井斜角，方位角）而无地质参数；当以位角）而无地质参数；当以LWDLWD作为信息通道时，上传信息除工程参数外，作为信息通道时，上传信息除工程参数外，还包括地质参数（电阻率、自然伽玛，以及其他地质参数）。但是，由于工还包括地质参数（电阻率、自然伽玛，以及其他地质参数）。但是，由于工具位置所限，它缺少近钻头的地质参数测量，这一点形成了它与地质导向工具位置所限，

7、它缺少近钻头的地质参数测量，这一点形成了它与地质导向工具系统的主要差别。具系统的主要差别。地质导向技术地质导向技术可实现可实现“软着陆软着陆”并不必打领眼并不必打领眼引进和租用引进和租用LWDPWD等。如：等。如：Slb的的Periscope15，Ecoscope AND 密度成像仪密度成像仪CDR补偿补偿双电阻，双电阻，CDN补偿密度中子，补偿密度中子，IDEAL系统；系统；Halb的的APR方位电阻率；方位电阻率；BK的深读数传播电阻率和无线随钻多路电阻率测井；的深读数传播电阻率和无线随钻多路电阻率测井；Geolink的的LWD及及Path-Finder LWD和和SLIM 1 GR MW

8、D等。等。国内自研国内自研的有苏义脑研制的有苏义脑研制CGDS-1近钻头地质导向钻井系统近钻头地质导向钻井系统 李琪李琪NFSC项目项目“地质导向钻井信息临境模拟与协同决策的研究地质导向钻井信息临境模拟与协同决策的研究”需要研制有知识产权的地质导向（主要参数电阻率，伽马）与需要研制有知识产权的地质导向（主要参数电阻率，伽马）与旋转导向相结合的集成式旋转地质导向闭环钻井系统。旋转导向相结合的集成式旋转地质导向闭环钻井系统。CDNCDN补偿中子密度补偿中子密度CDRCDR补偿双电阻率补偿双电阻率井下闭环工具与导向技术井下闭环工具与导向技术+小弯角导向小弯角导向变弯角导向变弯角导向二、国内外现状国外

9、现状国外现状 国外从20世纪80年代后期开始进行旋转导向钻井系统的理论研究。20世纪90年代世界上多家公司包括：美国Schlumberger公司、Anadrill公司、Baker Hughes公司与ENIAgip公司的联合研究项目组、英国的Camco公司、英国的Cambridge Drilling Automation公司、日本国家石油公司（JNOC）等分别形成了各自的旋转导向系统样机，并开始进行现场试验和应用。至20世纪末期，三家大的石油技术服务公司Baker Hughes、Schlumberger和Halliburton通过各种方式分别形成了其各自商业化应用的PowerDrive SRD、

10、AutoTrak RCLS和Geo-Pilot旋转导向钻井系统。旋转旋转导向钻井法导向钻井法 从从2020世纪世纪8080年代后期国际上就开始研究，到年代后期国际上就开始研究，到9090年年代初期多家公司开始形成商业化技术。目前，已有代初期多家公司开始形成商业化技术。目前，已有5 5个国家（美、英、德、意、日）的石油公司（个国家（美、英、德、意、日）的石油公司（Baker Baker Hughes Hughes InteqInteq、CamcoCamco、SchlumbergerSchlumberger、Sperry-Sperry-Sun/HalliburtonSun/Halliburton、RSSRSS、JNOC etc.JNOC etc.）形成了现场应形成了现场应用技术。用技术。已出现的有代表性的已出现的有代表性的旋转导向钻井系统：旋转导向钻井系统：1.VDS自动垂直钻井系统自动垂直钻井系统 20世纪90年代初德国KTB(Kontinentale s Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland)项目组与Eastman Teleco公司联合开发研制。AGIP公司与Baker Hughes Inteq公司合作在VDS系统的基础上开发研制。