旋转导向钻井技术的现实需求及其优点
发布时间: 2016-11-10 来源: 本站
钻井技术和其它技术发展过程类似都经历了从易到难、由简单到复杂的发展过程。从最简单、最原始依靠人力钻进的人工掘井方式发展为通过杠杆原理利用重物下落的冲击力进行钻井的人力冲击钻井。然后发展为依靠机械冲击破岩的机械顿钻进行钻井,通过利用顿钻钻机反复将钻头提到一定高度然后向下冲击形成破岩。当岩屑积累到一定程度时停止钻进,下入捞砂筒将岩屑捞出然后再开始钻进,整个钻井过程不连续。再后来钻井方式就演化为旋转钻井,通过驱动钻柱实现钻柱做旋转运动进而带动钻头完成破岩作用,利用钻柱的环形空间将钻井液注入井底将破碎的岩屑带出并带走井底破岩过程中所产生的热量,整个过程一气呵成大大缩短了钻井时间。但是随着人类社会对能源需求的进一步增长以及先前开采的区块资源的枯竭,人们进一步加大了对资源勘探的范围。无论是海洋戈壁,还是沙漠雪原都成为勘探增储的新战场。石油资源开采的难度也越来越高,油气藏的地质构造也来越复杂如高温高压井、低渗透油井、页岩油气等。海上油气田的开发的成本昂贵,若使用常规的旋转钻井方法则不能进行成本的回收。因此需要在一个海上钻井平台上钻几十个或上百口油气井才能完成成本的回收。
若钻头在钻进的过程中可以改变其钻进方向就能解决上述问题。现今可以改变钻头钻进方向的方法有两种其一为滑动钻井法,另一为旋转导向钻井法。但是滑动钻井在应用过程中发现有如下缺点:滑动困难造斜难度较大;在造斜的过程中必须将钻头的方向固定;钻进速度很低且井眼会发生扭曲,容易造成粘钻或卡钻事故;井内环空压力波动较大不利于钻压的控制;由于井斜角在导向过程中突然改变容易发生钻柱的屈曲与自锁现象;滑动钻井的造斜率与地层的构造有关即造斜率会随地层的变化而变化。
旋转导向钻井技术就进入了人们的视野,旋转导向钻井技术可以在钻头钻进的过程中根据工程的需求更为容易的改变钻头钻进的方向。这样就可以实现在一个钻井平台上打上百口井,将钻井平台上的每一寸空间都进行充分利用实现利益的最大化。在山区中可以在一个井场向四面八方进行钻井作业,这样就可以省下好几个井场不仅节约了油气田开发的成本更节省了土地资源。在低渗透油气田与致密油气藏的开采中可通过使用旋转导向钻井技术增加储层与井筒的接触面积从而提高油气井的产量。在成熟油气田中老井与死井的比例逐年升高,可通过利用旋转导向钻井技术在老井或死井的基础上进行打侧井作业实现死井的复活与老井的增产。
相对于其他钻井技术旋转导向钻井技术有如下优点:其一是旋转导向钻井极大的增强了人们对钻井轨迹控制的能力,地面可以将导向信号传递到井下,井下也可将井下测量信号传输到地面,实现地面与井下双向通讯;无论是几何导向钻进方式还是地质导向钻进方式都可实现钻头的连续钻进;可以避免在使用井下动力钻具时出现反扭角问题造成轨迹控制不精确的问题,能精确打到靶层。其二旋转导向钻井可以在多种复杂地层中进行作业;其三旋转导向钻井可以提高钻进速度,大幅缩短钻井周期,降低钻井成本;克服了滑动钻井钻进时无法为钻头提供钻压的情况破岩效率大幅提高。其四旋转导向钻井在导向过程中轨迹的改变是一个渐变的过程,因此钻头所受的摩擦阻力与摩擦阻力产生的扭矩较小,如此形成的井眼轨迹十分光滑无波动,在起下钻过程中粘钻与卡钻事故就会减少,完井与下套管也变得容易,固井的质量也会得到提高。
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