井斜控制技术现场应用综述

维普资讯 http://www.cqvip.com １３４　内蒙古石油４Ｌ－ｒ－　２００７年第１期　井斜控制技术现场应用综述　符跃春　，刘常旭　，钟　显。　（１．辽河油田特油公司二区地质组；２．西南石油大学石油工程学院；３．成都倍特建设开发公司）　摘　要　在钻井过程中，井斜给钻井工程带来了一系列危害，并造成了巨大损失。本文阐述了４ｔ￥Ｉ－　产生的原因；归纳分析了今年来国内井斜控制技术在现场应用情况；结合静力学防斜理论和动力学防斜　理论，总结了大量井斜控制技术现场应用的工程经验和理论，对防斜钻井技术研究及防斜钻井实践有重　要参考、指导意义。　关键词井斜控制；钻具组合；防斜；纠斜；现场应用　在石油钻井中，由于诸多因素的影响，钻头的实　论支持的井斜控制技术，归纳近年来部分井斜控制　钻轨道往往偏离预先设计的理论轨道，即产生井斜。　技术的使用情况，并对其现场应用情况进行了分析，　１井斜产生原因及危害　其结果见表１。　现场钻井实践表明，影响井斜的原因是多方面　３应用情况小结　的，主要归纳为：一、客观上，由于所钻地层的倾斜和　通过上述现场实践可以看出，静力学防斜打直　非均质性使钻头受力不平衡面造成井斜；二、技术　技术在纠斜过程中钻压不能太大，否则不但起不到　上，下部钻具的工作状态对井斜有很大影响，当下部　纠斜效果，反而会引起井斜增加；在施工过程中必须　钻具受压发生弯曲就会使钻头偏斜导致井斜；三、主　多次测斜，及时调整钻井参数，严重影响钻井速度，　观上，操作是否合理。　延长钻井周期，降低钻井效益。因此，在高陡构造等　现场工程师在很长一段时间内将井斜的危害归　易斜地层进行垂直钻井时，对于传统的静力学防斜　结于井斜角过大，从而采用轻压吊打等消极办法保　理论和技术而言，“防斜”与“打快”是一对难以调和　证较小的井斜角。这种做法不仅严重限制机械钻速，　的矛盾。　同时不能从根本上消除井斜造成的一系列危害：①　通过现场应用效果可以看出，动力学防斜技术　规划方面，井斜过大，使井眼偏离设计井位，打乱油　能在保持高的机械钻速下能明显降斜，这是常规降　田开发布井方案；②勘探方面，井斜使井深发生误　斜法无法比拟的。动力学防斜技术利用动态轴向附　差，使所取的地质资料不真实，造成勘探工作失误；　加力、钟摆力、重力分量的合力，纠正井斜，保持良好　②钻井方面，井斜使钻柱在斜井内易靠在井壁下侧，　的井身质量。其约束条件少，钻具结构简单，只要求　旋转时产生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯　光钻铤钻具所受的钻压能够使底部钻具发生螺旋屈　曲，钻柱易磨损和折断，可能造成井壁坍塌及键槽卡　曲即可，但必须注意降斜的幅度。动力学防斜技术利　钻等事故；④固井方面，井斜会造成下套管困难和下　用大钻压的作用使底部钻具发生螺旋屈曲，这不仅　入的套管不居中，造成固井窜槽、管外冒油气，直接　改变了传统上认为钻具螺旋屈曲只会引起消极作用　影响固井质量；⑤采油方面，井斜过大，会直接影响　的看法，也是一种新的提高井身质量的技术措施。但　井下的分层开采和注水工作。　同时，动力学防斜技术也有一些不足之处，（１）它对　２井斜控制技术现场应用情况　使用的钻头有一定的限制。它只适用于牙轮钻头，不　井斜控制的实质是对钻头侧向力和钻头倾角的　适用于其他类型的钻头；（２）大钻压钻进增加中性点　综合控制。由于它们和钻具类型及结构尺寸、工艺参　以下钻柱的摩阻，同时增加摩阻扭矩；（３）由于牙轮　数、地层特性及钻头特性等参数有关，因此井斜控制　钻头牙齿和轴承受到较大的压力作用，无论是摩擦　是一个比较复杂的问题。　力还是温度都会增加，可能加速钻头失效；（４）底部　国内外研究学者根据钻柱运动形式不同将井斜　钻具由于处于螺旋扁曲状态，产生涡动将加剧钻柱　控制技术分为两种：一种是静力学防斜技术，另一种　疲劳，对于有裂纹的底部钻具，断钻具的危险性更　是近年来发展起来的动力学防斜技术。针对不同理　大。　收稿日期；２０ｏ６一Ｏ７—２５　‘　作者简介；符跃春（１９８ｌ一），本科毕业于西南石油学院石油工程学院，现工作于辽河油田特油公司二区地质组．　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第１期　符跃春等　井斜控制技术现场应用综述　１３５　满眼钻具组合　埕北３２２井　鳍径地层起下钻较困难，易遇阻。　塔里木油田克　垂直钻井系统工艺技术的自动防斜系统完全解放钻井参数特别是钻压，能有效地达到防斜和高速钻进目的，　ＰｏｗｅｒＶ　拉２气田　使井斜控制在小于０．５。以内，大幅度提高了机械转速，缩短了钻井周期，降低了综合钻井成本，保证了井身质　量。　百５４井区√　区、　在小钻压、低转速下有较好的防斜纠斜能力，且可获得较高的机械转速；钻头选择不合适，造成Ｋ１００１井钻速　单弯螺杆钻具组合　卡因迪克　低下。　１）偏轴防斜钻头钻具　组合；Ｚ）ＰＤＣ钻头＋　１）机械钻速提高４７　，具有一定的防斜效果但降斜效果不是很明显；ｚ）具有较好的降斜效果，机械钻速大幅提　乌龙１井　高，比常规钟摆钻具组合提高了４４．６　；３）井斜从６．５。下降至４．７５％降斜效果十分明显，机械钻速也提高了　直螺杆钻具组合；３）小　钟摆钻具组合　３７．８４％。　固定同心式随钻扩眼　器边钻边扩防斜　Ｈ９６—２井　￣ＰＨ９６—１井相同井段３只钻头平均钻速相比，该井机械钻速提高ｚ９．４３　，效果良好。　单弯螺杆钻具组合　ＳＮ－３井　实现了提高钻压使机械钻速大幅度提高的目的．浅地层用单点定向钻进可以通过调整钻具结构控制反扭角，　ＳＮ－４井　达到适当增加钻压提高机械钻速的目的。但增大钻具与井壁接触面积控制反扭角的方法不适用于深部定向。　马王庙地区　在满足井身质量前提下，较大幅度提高钻井速度．降低钻井成本，井斜比邻井减少２。一３。，机械钻速提高２０　偏心防斜钻具组合　一钟市地区　３０　偏心组台的强稳斜性，要求入井井斜角尽量小，才能起到更好防斜效果，要根据井斜情况，合理控制参　数，确保中靶上环，满足井身质量要求　１）大钻铤塔式钟摆钻　１）因井斜存在逐渐增大的趋势，该钻具组合已无法满足防斜要求，故下入偏轴钻具组合；ｚ）因井斜得不到有效　２）墨龛偏轴钻具组合　　普光１…　井　控制，故改用柔性钟摆钻具吊打纠斜；３）钻进时钻速７ｏｒ／ｍｉｎ，加密测斜，井斜较大时钻压７０ＫＮ吊打，降斜效　果明显；井斜较小时钻压２ｏｏＫＮ加压钻进，也有较好的防斜作用。该井段井斜保持在３．５。－３．９。，平均机械钻　３）柔性钟摆钻具组合　速０．８５ｍ／ｉ。　１）偏轴钻具组合　１）偏轴钻具组合在正常的层状高陡地层，具有较好的防斜纠斜效果，但在岩层片理面倾角倾向复杂多变的地　Ｚ）柔性钟摆钻具组合　胜和１井　层钟，其防斜性能不稳定；２）柔性钟摆钻具组合低钻压纠斜效果显著，但在加压钻进中，易受岩层片理面倾角、　３）单弯动力钻具组合　倾向的影响与支配，钻头摇摆不定，井斜难以控制；３）钻进过程中克服了井眼摩阻大、携砂差的困难，不仅井眼　轨迹满足了设计要求，而且机械钻速大幅度提高．　４井斜控制技术的发展方向　业出版社，１９９０．　要从根本上解决高陡构造和强造斜地层的防斜　［２］高德利等编著・复杂地质条件下深井超深井钻井技术　打快问题，必须有效地控制钻具侧向力和钻头倾角，　‘北京：石油工业出版社，２００４・　还必须具有足够的抵抗地层造斜力的能力。只有同　［３　新　苎华　‘井　竽制理论及防斜钻井技术综　地解决防斜打快难题黧妻吾　要　因素’并使之相互协调，才能真正　［。　…　：４］　　天　．业　２’　　０４…，２—４（６，）Ｐ１：／８１０一￣－ｉ８／．／２．学特性分析及应～………一　　目前及今后一个时期内．钻井工程成套技术中　［５］鲜保安，高德利等．动力学降斜方法研究及应用．石油　关键之一的井斜控制技术的发展趋势：①在理论指　钻探技术，２０００，２８（６）：１１—１２．　导下研制新的井下防斜工具和监测仪器，以满足和　［６］何剑宏．埕北３２２井井斜过大的原因和随后采用的技　完善已发展的防斜钻井工艺；②将现有的防斜理论　术・海洋石油，２００３，２３（２）：６１—６４・　和经验与计算机技术结合起来，借助计算机对井斜　［７］齐宏科・普光ｌ井防斜打直技术・石油钻探技术，２００３，　进行分析计算、预测，　篓　参考文献　实时控制等。　Ｅ８３　３苗１锡（３）庆：…～　。６，　　等．…胜和１…井纠斜打快钻井技术，～　………………２。。２一　，　［１］　自家祉，苏义脑．井斜控制理论与实践．北京：石油Ｔ　３ＩＵ【６）．６５—６７’　Ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｆｉｅｌｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ＦＵ　Ｙａｏ－－ｃｈｕｎ　，ＬＩ　Ｃｈａｎｇ－－ｘｕ。，ＺＨＯＮＧ　Ｘｉａｎ。　（１．Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｏｉｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｏｆ　ＬｉａｏＮｉｎｇ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐｅｔｒｏ　Ｏｆ　Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．３．Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｈｏｌｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｅｘｏａｔｉａｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｏｆ　ｈｏｌｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｅｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｍａｎｙ　ｏｆ　ｒｅｃｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｇａｉｎｓ　ａ　ｎｉｃｅ　ｂｉｔ　ｏｆ　ｆｉｅｌｄ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｎ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｉｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｈａｖｅ　ａ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｍａｋｅ－－ｕｐ　ｏｆ　ｓｔｒｉｎｇ；ｉｎｃｌｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ；ｈｏｌｅ　ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ；ｆｉｅｌｄ　ａｐ—