防斜打快技术Word文档格式.docx

1、表 毛坝井地层产状表地层地层产状（组段底界深度倾向倾角上沙溪庙组373332330下沙溪庙组13133334024千佛崖组1692.5340240自流井组292须家河组277/雷口坡组三段28183352雷口坡组二段3515053055雷口坡组一段3185204嘉陵江组五段1嘉陵江组四段561嘉陵江组三段778105嘉陵江组二段3900嘉陵江组一段2630飞仙关组四段43飞仙关组三段4365千佛崖、自流井、须家河组等陆相地层,砂岩、泥岩、页岩不等厚互层多发育，软硬交错对井斜产生一定影响.表3为通过岩心分析得到的四川自流井组地层岩性特征数据,泥岩、砂岩岩石可钻性级别高,页岩可钻性级别低，都占有一

2、定比重。表3 四川盆地自流井组地层岩性特征地 层 层位厚度（m）岩 性 描 述岩性厚度占层位的百分数（）岩石可钻性自流井五段78暗紫红、灰绿色泥岩388。6。088砂质灰岩22.67.21灰色页岩202。64。948自四4褐色介壳灰岩302。0。63砂质泥岩2930.8黑色页岩252.972.66.088三66暗紫色泥岩3656。浅灰色粉砂岩44。6.651二深灰褐色介壳灰岩66.73。682灰黑色页岩103.36.5一93054。434。02经过统计普光、毛坝等区块已钻井资料数据,根据钻井实践情况分析,结合毛坝等实际地层倾角测井资料,川东北地层造斜特性,具有一定规律性.上沙溪庙至千佛崖地层倾

3、角040，造斜性较强,井斜容易增大;自流井组下部到须家河上部地层倾角2030,造斜有所缓和,多表现降斜趋势;须家河组根据区域不同，表现不稳定,有些造斜,有些稳、降斜;雷口坡下段到嘉陵江上部地层倾角4050,造斜性极强;嘉陵江三段以下海相地层地层倾角小于10,地层平缓,造斜性低,地层具有自然降斜特征。因此,地层自上而下，根据不同造斜特性,可分成以下几组典型分层。表4川东北典型地层造斜特性分层表地层分层大致井段（m）岩性可钻性产状特性造斜性上沙溪庙组、下沙溪庙组、千佛崖组2000紫红色泥岩与粉砂岩呈不等厚互层砂泥岩软硬交错变化大,地层倾角大自流井组、须家河组上部500紫红色、灰色泥岩为主须家河局部

4、可钻性极低倾角中偏小、局部较大,砂泥岩互层中等偏低须家河组下部、雷口坡组上部00灰色泥岩夹泥岩夹粉砂岩,质硬耐磨，夹多条煤线倾角中偏小中较低雷口坡组下部、嘉陵江组上部0深灰色白云岩、灰白色硬石膏岩较高倾角大嘉陵江组下部、飞仙关组、二叠系、石炭系等下部海相地层1000灰岩为主平缓表中地层可钻性是根据实钻钻时资料统计而得,陆相地层平均钻时0mnm以上，可钻性低；下部海相地层平均钻时在40minm以下，地层相对容易钻进;雷口坡组下部、嘉陵江组上部平均钻时介于上述之间，较易钻。可钻性高低直接影响到钻井速度,使速度和质量的矛盾更加突出。影响井斜产生的有钻具方面因素，也有地层方面因素。钻具主要体现在钻头侧

5、向力和钻头转角。地层造斜主要影响因素为地层倾角和地层各项异性对于地层倾角较大的地层，地层产生的造斜力较大，而且随着钻压的增大，地层造斜力也逐步增大.因此对于高陡构造和强造斜地层，这是井斜控制效果难以得到充分的保证的主要原因。要从根本上解决防斜打快问题，除了有效地控制钻具侧向力和钻头倾角之外,还必须具有足够的抵抗地层造斜力的能力只有同时考虑这三方面的因素,并使之相互协调,才能真正地解决高陡构造和强造斜地层的防斜打快问题。（二）常规防斜纠斜钻井技术为了实现防斜目标,无论何种技术，归根结底核心是底部钻具类型和结构的选取。目前有效的常规防斜纠斜技术包含以下几种:以钟摆防斜为主的系列防斜技术;螺杆钻具组

6、合防斜纠斜控制技术。对于满眼钻具组合,在川东北高陡构造区块上部陆相地层,防斜作用难以发挥,所以采用较少.在下部海相地层需要稳斜钻进时，可以根据情况采用。由于应用较少,此处不做介绍。下面分别对不同钻具结构防斜原理进行分析和叙述。图1钟摆钻具作用原理示意图1.钟摆防斜技术常规钟摆钻具是利用下部钻铤重量的横向分力使钻头压向下井壁,以达到逐渐减小井斜的效果.光钻铤是最简单的钟摆钻具,切点以下钻铤产生横向力，即钟摆力,用于纠斜。为了增加钟摆效果,使切点以下钻具更长,在底部钻具增加扶正器，扶正器以下钻铤在一定钻压下，不与井壁接触,产生较大的钟摆力根据需要,底部钻柱可以有一个或两个钻柱稳定器。（1）大尺寸钻

7、铤塔式钟摆钻具组合使用大尺寸钻铤塔式钻具，提高下部钻具的刚性和抗弯曲能力，有利于较高钻压情况下防斜,其较大的尺寸也提供了大的钟摆降斜力，因此防斜降斜效果有较大提高.由于可以施加更大的钻压,大尺寸钻铤组成的塔式钟摆钻具组合,较同等地层常规钟摆钻具组合、小尺寸钻铤塔式钻具组合吊打的平均机械钻速均有所提高。在倾角大、岩性变化频繁的自然造斜力较强的地层中,使用大尺寸钻铤组成的塔式钻具组合钻进,有利于部份解放钻压、对提高钻井速度有利。根据地层与岩性,采用大钻压钻进与小钻压吊打纠斜相结合的方式进行钻进，可以在较好控制井斜基础上提高钻井速度大尺寸钻铤主要表现在以下两方面:钻铤刚度比常用钻挺提高2倍，其抗弯能

8、力更大，钟摆作用发挥更好;对相同长度的钟摆钻铤段,钻头钟摆侧向力增加12倍。两项联合作用表明,大尺寸钻铤具有更好的钟摆效果。（）柔性钟摆钻具组合如图所示，在下稳定器和上稳定器中间段L2为一直径较细的钻铤或加重钻杆,L1、3为两段较大直径的钻铤。上稳定器根据需要可增减。图2柔性钻具组合示意图柔性钻具是在两个稳定器之间采用了一根柔性较大的钻铤或加重钻杆,在稳定器上部小尺寸的钻铤，通过大钻压使钻头与稳定器间钻柱弯曲，致使下稳定器处的内弯距与其它刚性钟摆钻具组合相比得到较大的改变,大尺寸钻铤段仍可保持钟摆效应，而柔性部分减弱上部大钻压带来的造斜效应向下传递,从而即增加了上部可施加的钻压,也减弱钻头的造

9、斜效应，达到控制井斜并提高速度的目的。该技术关键是优化钻具组合和钻压优选,要通过软件计算,确保精确控制。对于1.15mm井眼, 底部钻具组合：31。15m 钻头+28mm钻铤2根+311m扶正器+177。8mm（或18.75mm）钻铤根28mm钻铤6根,钻压0020kN。这种钻具对于中低地层倾角在大钻压下可以产生理想作用，井斜逐步可以减下来;当倾角达到一定值,在地层造斜力占主导作用的地层钻进时,这种组合即失去作用,井斜会逐步增加。表5 柔性钻具在川东北使用情况表井号井段（）钻具结构钻井参数（kN）控制效果普光11015上沙溪庙9+80070井斜3。3。9,稳斜普光3713541须家河7+5+6

10、18220井斜3.，降斜普光3113219+940稳斜普光853350上沙溪庙须家河9+7+9先增后降普光7715289+56080增斜895097+960951293+5+94060微降斜注：表中钻具结构9表示9,7表示，其它同。由表中数据及效果可知,在较大钻压下,井斜控制效果主要由地层造斜性而定。只有进入造斜不强的地层时，井斜控制才有降斜效果。造斜较强地层,施加中等钻压,与常规钟摆钻具性能相同,钻压控制很低才有降斜效果。 （）大钻压“钟摆”钻具组合通常采用的钟摆钻具，是在较低的钻压下,依靠自重获得钟摆力而达到防斜作用的。当钻压从小到大逐渐增加时，钻柱性能会改变,当钻压达到一定值时，钻具下部

11、发生多余一次的弯曲，使钻具表现为稳降斜特性。计算和实钻表明,在15。mm井眼，对于稳定器下接两根钻铤单根钟摆组合,800 N钻压可以达到所需的防斜性能，此时钻柱具有较低的转角,产生的侧向力也较低.这种钻具组合使用于地层倾角较低、地层造斜力较小或为负值时地层。在地层倾角较平缓地层,施加大钻压,可以起到防斜效果.在国内多个油田区块应用得到充分验证.川东北地区适合的层位：陆相地层自流井至须家河,造斜性中低区块。在该层段使用,要勤测斜，根据井斜变化情况，确定钻压值,以及是否适合继续使用.嘉陵江下部以下的海相地层.由于这段层段普遍地层造斜性较低，是基本能够应用的，但由于井深,不采用螺杆的话，转速较低，不

12、利于速度的提高.当采用高转速牙轮钻头时可尝试使用.普光井在进入须家河组地层造斜性降低,采用钟摆钻具加压到24kN，.5井斜从降到0。90。证明该技术在川东北具有一定应用可行性。（4）偏轴钟摆钻具组合偏轴钻具组合,是在底部钻具适当位置安装一个偏轴接头，在钻柱转动过程中,钻头转角在一周的作用相互抵消,消除了一种产生井斜的作用参数.再者，由于钻柱变形使钻柱更不易在底部产生切点，强化了钟摆力作用,可以获得比普通钟摆钻具更好的防斜效果,施加的钻压也有所提高,机械钻速要比常规钟摆钻具提高一定幅度。图3 偏轴钻具组合示意图结合该钻具的特点，使用好这种新型钻具结构。首先偏轴距及接头与钻头间距等设计要优化,偏轴

13、距在确保不产生新的切点以及强度满足安全要求情况下，尽量大；初始井斜严格控制;钻压的选取不能超过最高极限。否则会得到适得其反的效果。偏轴组合防斜打直技术方案,在川东北多口井中进行试验,有应用较好的井段，也有失控的情形。总结有以下几点:在南方海相川东北倾角大、岩性变化频繁的自然造斜力极强的地层中应用,有利于部分解放钻压、速度可以提高300%,对提高钻井速度较为有利。从防斜、稳斜作用方面看,大多井段的井斜变化曲线均呈现稳斜增斜的变化趋势。这一现象说明，一方面偏轴钻具和参数设计未达到优化，没有充分挖掘该钻具优势普光1井开始使用段，钻压较小，井斜效果明显,井斜逐步降到2.,钻压加到60kN,井斜增大至3

14、。分析原因，由于钻柱轴线偏离,钻柱与井壁间距离减小，钻压达到一定值,容易接触井壁,产生新的切点，钻具性能失效。（5）小结上述几种钻具组合具有比常规钟摆钻具更优的防斜性能，但其本质仍属钟摆防斜技术范畴。钻具所能提供的降斜力是有限的,当地层倾角或各项异性较大，钻具所提供的降斜力不足以平衡地层造斜力时,井斜就会逐渐增加.但地层倾角较低,钻柱降斜力可以抵抗地层造斜力时，井斜控制可以见到较好成效这就是为什么钻具性能不稳定,有时具有降斜特性，有时又表现稳斜或增斜特性的主要原因。.螺杆钻具防斜纠斜技术利用钟摆防斜原理，结合螺杆提供高转速的特性,辅之以转盘复合钻进,既可以防斜,又可以提高机械转速。采用螺杆的优

15、点主要表现在以下几个方面:钟摆螺杆钻井,施加的钻压较小,可增加整个钻具的降斜力,有利于降斜。钟摆+螺杆钻具+转盘复合钻井,可以使钻具因加压而柔性变形产生的侧向力不断改变方向，钟摆力可与增斜力互相抵消，从而不易井斜,有利于稳斜.螺杆钻具，可使钻头转速加快切屑速度,但又不影响地面旋转太快而无法控制蹩跳钻,有利于上部钻具的平稳使用。螺杆钻具转盘复合钻井方式，由于转速高,弥补低钻压能量不足,可以大幅度提高机械钻速。利用小角度单弯螺杆,由于既可复合,又可滑动纠斜,在强度满足要求下，能获得更好的防斜纠斜效果。3.1mm井眼采用24.m或197m螺杆配合；2。9m井眼采用mm或mm螺杆。复合钻井时，转盘转速

16、控制在370r/m，以保护和使用好螺杆。根据防斜、纠斜作用不同可分为两种情形：（1）复合钻进防斜打快螺杆可提供100200r/min的速度，加上转盘的转速，在钻头上获得的转速可达20r/i以上,补偿了由于降低钻压带来的机械破岩能量的不足。复合钻进时，螺杆可为直螺杆,也可为小角度弯螺杆表6 川东北三开用螺杆+PD钻井情况统计表井段（m）最大井斜（平均钻速（m/）备注42294700嘉陵江组1.m防斜打快4292。08444。03雷口坡组5。稳斜打快普光4579。605920.飞仙关至长兴组3.6。9普光6498.9641.86887控制井斜、扭方位毛坝325。016。354.03地层易斜56.5

17、333.50螺杆复合钻进主要靠高转速提高钻速，钻压应适当控制,三开2159m井眼钻压控制在4N比较合适,既能发挥螺杆和PC的作用，又可以控制井斜,钻压较大，速度会有所提高,但井斜无法控制。（2）螺杆纠斜在异常高陡构造区,采用常规钻具降斜困难,即使严格控制钻压，井斜仍呈增长趋势；地层可钻性极低,为了保持钻进,必须加到一定钻压,带来井斜增长。针对这种情况,可以用螺杆滑动纠斜,将方位调至自然造斜反方向,井斜造到一定值,之后下入微增斜钻具组合，在反向地层中稳斜钻进,抵消产生的正向位移。这种施工方案，可以避免一味用极低的钻压降斜,既可控制井斜，又在一定程度上提高了钻速，达到防斜打快的目的。如果只进行纠斜

18、作业可采用直螺杆配弯接头,纠斜后复合钻井时,宜采用小角度弯螺杆钻具,偏于实现滑动和复合钻井方式的转变.为了增加施工的效率，配套使用有线或无线随钻测量仪器进行轨迹监控。3利用地层自然造斜特性钻井技术在川东北地区钻井，由于地层倾角大、地层软硬交错情况严重,导致钻井施工中地层自然造斜率高，井眼轨迹控制难度大.在施工中通过调整钻具组合和钻井参数,虽然可达到一定的效果,但难以完全满足井身质量控制要求,同时，大井段的低钻压钻进也导致了钻井效益的大幅下降.通过定向随钻纠偏,钻井成本增加,而且在该地区复杂的地质情况（漏层多、岩性复杂多变、高压气层风险大）下,多次、大井段的定向钻进施工难以进行。因此,应在该地区

19、积累一些井的钻井经验,找出地层自然造斜规律,在井场布置时充分考虑到井眼的自然漂移情况，逆向拖动一定位移，打介于直井和定向井之间的自然造斜井。从防斜变为利用井斜,达到提高钻速的目的,这在东部多个油田已见到良好效果,是可行的一条技术路线。毛坝2井是四川盆地川东断褶带毛坝场背斜构造一口定向井,二开钻进中自然造斜方向基本同设计方向一致，以适当控制井斜,全力控制狗腿度，解放钻井参数提高钻井速度为主，取得了良好的效果，最大井斜8。2,平均机械钻速10m,比毛坝1井二开平均机械钻速.76m/h提高了40%。三、推荐防斜技术及措施（一）工程技术措施1。设备安装按规定要求达到平、正、稳、固、牢。校正天车中心、转

20、盘中心及井口中心三者处于一铅垂线上,最大允许偏差不超过0m.各次开钻之前必须严格井口找正，校正井口。2。指重表、记录仪、泵压表必须灵敏、准确、好用。 上部井段严格控制井斜,为下部井段的钻进争取主动。每次下钻到底,刚出套管时，轻压吊打，严格控制井斜。 4。采用有效的井斜监测措施,坚持定进尺测斜。尤其采用复合钻井时,测量间距不能超过0米，防止井斜突变后无法及时采取措施,井斜变化严重时加密测量，并利用微机处理数据,做好井身质量预测。 。根据不同情况及时调整钻进参数。根据实际情况选用防斜、纠斜钻具，轻压吊打钻进，加强防斜效果。 6。起钻时观察下部钻铤的弯曲度，如发现弯曲应及时甩掉。 7。根据钻时的快慢

21、及时调整钻压，处理好软硬交界面处的钻进.地层交界面、软硬交错地层至少吊打钻进3050m。 8钻遇裂缝地层时如有跳钻等现象，降低钻压，并对裂缝井段反复划眼,消除可能出现的狗腿或台阶。 9.绘制地层、井斜及各井段的钻进参数曲线图，通过分析，优选出有利防斜的最优钻进参数,并及时调整 0.打电测领眼时,带扶正器吊打，确保打直，为下部钻进打好基础。11在易斜井段坚持划眼制度，每钻进m上提2m划眼修整井壁。12.使用带有稳定器的钻具时，稳定器的外径不得小于钻头直径3mm。（二）各井段施工防斜技术川东北典型的井身结构一般设计三次开钻，一开表层套管进入上沙溪庙组,封隔表层遂宁组。二开技术套管进入须家河组,封隔

22、上部陆相不稳定地层。三开生产套管封隔井口到井底。下面分各开次井段介绍防斜施工技术。1.一开井段一开采用大尺寸钻铤塔式钟摆钻具结构,加强防斜打直效果,同时，针对陆相地层憋跳钻严重的特点,认真选用优质高效减震器，用以保护钻头与钻具.刚出导管,采用低转速，小钻压,小排量,以防套管鞋处形成过大井径；出导管30m后,采用小钻压吊打防斜，配合大排量,高转速,提高机械钻速，保证施工质量.在钻井过程中,为确保井身质量,加强测斜监测，根据测斜情况,及时调整钻具组合和钻井参数,做好技术措施的制定和落实，使各项措施更有针对性,适用性,井身质量得到充分保障,为下部施工创造了有利的条件。钻进参数：吊打控制钻压610kN

23、，转速 00min，排量 5055l/s。根据测斜情况可以加大钻压值，但增大钻压,钻速增加不明显，因此宜适当控制钻压,避免产生异常井斜。一开钻井井段300左右，参数适当，井斜基本能控制在1以内。一开钻具组合:44.mm钻头+79。4m钻铤3根28。6m减震器+44mm扶正器22.m钻铤9根+13。7m钻杆.二开井段二开井段自上沙溪庙至须家河组上部属陆相地层，其地层特点是砂泥岩互层频繁，软硬交错变化大,自流井组含炭质泥岩、须家河组含煤层和煤线，极易剥蚀掉块、易塌。砂岩胶结致密、硬度大、研磨性强，地层整体可钻性差,蹩跳钻严重。钻井施工中蹩跳钻严重,极易出现钻具事故钻压宜控制在一定范围内，减缓钻头和钻具的磨损。二开是防斜的重点井段，决定全井的速度和效益。（）起始段可考虑先使用2794mm钻铤塔式钻铤组合,确保起始井斜控制在较低范围内。大尺寸7.4m钻铤尽量使用，至少将沙溪庙、千佛崖组较易斜地层穿过.当转速增加,钻头切屑下井壁几率提高，因此钟摆钻具使用时尽可能提高转速。由于川东北上部陆相地层研磨性强，转速过高对钻具和钻头均不利。由此推荐采用适当的转速，配合高速牙轮钻头,提高钻头的耐磨性。钻井参数:初始钻压80100 kN，根据测斜情况逐步调整钻压,确保井斜控制在2转速：控制在