石油大学《钻井新技术》复习资料

第1页共9页石工1207《钻井新技术》复习资料1.1写出以下名词的解释或定义。（10分）多分支井钻井：多分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼（二级井眼），甚至在从二级井眼钻出三级子井眼。几何导向钻井：由井下随钻测量工具测量的几何参数：井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹的钻井工具。地质导向钻井：用地质准则来设计井眼的位置，对准确钻入油气目的层负责的钻井方式。套管钻井：使用套管或尾管作为钻柱进行钻进，在一个钻井过程中同时完成钻井与固井作业。控压钻井：是一种精确控制整个井筒环空压力的钻井技术，能有效解决窄窗口钻井过程中出现的喷、漏、塌、卡等多种复杂情况，避免地层流体侵入井筒，减少井涌、井漏的发生。泥浆帽钻井（mudcapdrilling）：是液相欠平衡钻井的一种，指环空、节流阀关闭，环空施加重稠的流体（所谓的泥浆帽）而清稀的钻井液通过钻具进入地层实现边漏边钻的一种钻井方式。1.2根据课程学习对现代钻井技术包含的内容和未来钻井技术发展方向做一简单评述。（10分）内容：水平井钻井技术、大位移井钻井技术、多分支井钻井技术、旋转导向钻井技术、地质导向钻井技术、小井眼钻井技术、套管钻井技术、柔性管钻井技术、随钻测量钻井技术、钻井信息应用技术、智能钻井技术。方向:1.钻井技术的发展将以信息化智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标；2.在世界石油资源的主要地区和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深层和复杂油气田江钻更多的井；3.钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化，在研究技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展；4.钻井工程的理论研究将更加系统化与成熟。1.3根据课程学习分析我国钻井技术发展现状、存在问题和努力方向。（10分）差距：我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。水平井的应用还未达产业化的程度。钻井总体差距约为5-10年。问题：我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。今后：今后应明确目标、集中攻关、强调研究与开发有自主知识产权的创新工程与技术。应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等，面向21世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。1.4写出十种以上钻井新技术的中、英文名称。（10分）水平井钻井技术：horizontalwelldrillingtechnology大位移井钻井技术：extendedreachdrillingtechnology多分支井钻井技术：multilatedwelldrilling旋转导向钻井技术：rotarysteeringdrilling地质导向钻井技术：geo-steeringdrilling欠平衡钻井技术：under-banlancedrillingtechnology小井眼钻井技术：small-holedrillingtechnology控制压力钻井技术：controlledpressuredrilling套管钻井技术：drillingwithcasingtechnology连续管钻井技术：coiledtubingdrillingtechnology1.5写出如下英文缩写词的英文全称和中文含义。（10分）MPDmanagedpressuredrilling控压钻井技术MRCmaximumreservoircontact最大储层接触井第2页共9页SWDseismicwhiledrilling随钻地震技术LWDloggingwhiledrilling随钻测量技术MWDmeasurewhiledrilling随钻测量技术DWDdiagnosticwhiledrilling随钻诊断技术GSTgeo-steeringtool地质导向ERDextendreachdrilling大位移井VDSverticaldrillingsystem旋转钻井系统NDSnodrillingsurprise无风险钻井技术2.1完成一口水平井的设计和施工将包含哪些方面的技术研究工作？（10分）1.水平经济性：产量、效益、增加可采储量、提高采收率。2.水平井井位确定布井方案研究：地址要素、长度、泄油面积3.水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究4.水平井设计：剖面设计、钻井参数、井身结构、钻柱组合5.水平井钻头：钻头漂移、侧面载荷使钻头磨损6.钻具及摩阻力：摩阻、扭矩计算7.井身轨迹控制：随钻三维井眼轨迹的动态设计、旋转导向工具、轨迹控制8.侧钻和取芯技术:套管内侧钻、水平井段取芯9.随钻测量技术：MWD、LWD、SWD、无磁、有磁测量、低压钻井的信息传输10.水平井钻井液：井眼净化、井眼稳定性11.水平井固井技术：套管的下入、套管剧中、选择性固井12.水平井压裂改造增产技术13.径向水平井钻井系统14.水平分支井2.2水平井有那几种井眼类型？简述超短半径径向水平井的实现方法（给出原理图）。（10分）长曲率半径：R》400m,1-2°/10m中等曲率半径：R=120-350m,6°/10m短曲率半径：R=8-16m,1-10°/m超短曲率半径：R《0.3m方法步骤：1。钻垂直井段至所钻垂深2.扩眼钻头在垂直井段底部扩展3.下套管封隔器垂直井段4.下入造斜工具钻造斜段5.利用水利射流的冲击作用形成水平段2.3简述水平井方位、压裂裂缝走向与地应力的关系。（10分）水平井方位设计、压裂设计以及开发井网布置时，都应掌握地应力情况，研究地应力有助于发现天然裂缝，预测压裂裂缝的方向，考虑到压裂裂缝方向易于沿最大主应力方向延伸，采用水平井压裂方式开采时，应设计水平井眼与水平最小主应力方向一致，此时压裂裂缝面上的作用力为最小主应力，裂缝导流能力好，而且人工裂缝可与天然裂缝沟通，增加油井波及体积，因而具有较高产能。2.4简述短半径测钻水平井技术的优点，设计原则优点：死井复活，改善油藏开采效果，有效开发各类油藏，提高采收率及油井产量，降低综合开发成本，保护环境。设计原则：利于钻采目的的效益为主原则，利于快速钻井的最小成本，利于开窗及侧钻实施的技术优先，利于优质钻井的第一原则。2.5如何确定侧钻水平井开窗位置，简述开窗的主要方法开窗位置确定:(1)对原井油层套管试压，憋压10Mpa,30min压力不降为合格；（2）应满足井眼轨迹控制要求；（3）原井井斜、方位角及井眼轨迹有利于侧钻；（4）应避开原井套管接箍和套管扶正器，选在完好的套管本体上；（5）应避开原井事故井段和套管损坏井段；（6）避开复杂坚硬地层，选固井质量好、地层易钻且较稳定的（砂岩）井段；开窗方法：（1）地锚斜向器开窗：原井套管中下人地锚开窗器，在套管上开出窗口，再用侧向钻具钻出新井眼（2）套管段铣器开窗，将原井眼的一段套管用段铣器铣掉，然后注水泥填井，再用侧钻钻具钻出新井眼。第3页共9页2.6简述水平井钻井钻导眼的作用和类型特征（绘图并给出解释）作用：校准油层，确保准确入窗。类型：（1）直井钻穿油层，回填，侧钻打水平，适用于深井、超深井。（2）稳斜段钻穿油层，再造第二造斜段和水平段，适用于常规井。（3）斜直井钻穿油层，回填，再按常规水平井设计要求完成水平井钻进，能确保最准确入窗。2.7简述水平井落雁（机械）封隔器分段压裂的工艺方法和作业程序（最好有结构图做辅助说明）工艺方法：采用裸眼封隔器分段，投球打开滑套的方式，实现多级压裂完井的一体化。技术原理：裸眼封隔器、悬挂封隔多功能投球器和完井管柱一体下人；封隔器坐封后起钻杆，下人直井段压裂回接管柱；通过投大小不同的钢球，控制各级滑套打开。技术特点：裸眼完井，最大限度降低油层污染，多段压裂一次完成，减少作业时间可以实现24段以上压裂改造作业程序：1.井眼处理2.下入套管3，回插生产套管实施压裂4.放喷求产2.8简述水平井水力喷射分段压裂的工艺原理、方法（作业程序）和特点答：水力喷射压裂（HJF）是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，作业过程分为两步：1．射孔过程：pv-phFIP，不压裂，即套管内泵入加沙流体，专用喷射工具产生高速加沙流体穿透套管、岩石，形成孔眼，射流在孔底产生推进压力，约2~5Mpa2.环空加压：pv+ph=FIP起裂，即管内和环空间泵入加沙流体，孔眼底部流体压力增高，调整pa,推进压力增加，超破裂压力起裂，造出单一裂缝，并可使裂缝持续延伸，在这一过程中，射流抽吸引射作用可以强化封隔效果，然后移动作业管柱，同样的方式重复，可以造出多条裂缝，特别适合分段、分层作业无需机械封隔，准确造缝、有效隔离，可一套管柱多段压裂，减少施工风险，降低危害，提高施工可控性。2.9介绍几种常用的水平井分段压裂方法，简述其工艺流程和特点1，套管压限流压裂技术：利用射孔位置、射孔数目的优化以及施工参数的变化实施分段压裂。流程：依靠各段射孔数不同产生的节流压差进行限流分段。技术特点：低密度布孔，大排量施工，每段射孔段集中0.5-1m.2，水力喷砂分段压裂：从连续油管进行喷砂射孔，从套管进行加砂压裂。流程：完成一段压裂后进行填砂分段。特点：分段可靠，每条裂缝需人工控制；需填砂及压后冲砂，时间长，费用高。不适用已射孔的套管井和裸眼井。3，裸眼机械封隔器分段压裂：采用裸眼封隔器分段，投球打开滑套的方式，实现多级压裂完井的一体化。流程：裸眼封隔器、悬挂封隔多功能投球器和完井管柱一体下人，封隔器坐封后起出钻杆，下人直井段压裂回接管柱，通过投大小不同的钢球通过投大小不同的钢球，控制各级滑套打开。技术特点：裸眼完井，最大限度降低油层污染，多段压裂一次完成，减少作业时间可以实现24段以上压裂改造。4，水平井预制滑套分段压裂：完井管柱中预制多级滑套，可用裸眼封隔器分段，也可固井完井分段。流程：压裂时用连续油管下人开关工具打开关闭预制滑套，实现分段压裂。特点：分段数不受尺寸限制，可分任意多段套管压裂，便于提高压裂规模，后期可进行分段控制生产。3.1什么是大位移井？为什么要钻大位移井？答：国际定义：井的水平位移与垂深之比大于2，且航行角大于60度的定向井。国内定义：垂直井深2000米以上，垂直井深与水平位移为1：2以上的井。钻大位移井的目的和意义：（1）开发海上油气田（2）开发近海油田（3）用大位移井代替海底井（4）开发不同类型的油气田，提高经济效益（5）开发老油气田（6）保护环境第4页共9页3.2水平井和大位移井的突出区别是什么？与常规水平井相比，钻大位移井有哪些技术难题？突出区别：水平位移距离不同技术难题：1，井身设计2，扭矩3，摩擦阻力4，钻柱设计5，套管设计6，井眼稳定性7，钻井水力参数和井眼净化分析8，完井可行性分析3.3钻大位移井，降低钻柱扭矩和摩阻的措施有哪些？降低扭矩：（1）优化井深刨面的设计和实施（2）提高泥浆的润滑性（3）使用旋转反馈系统来降低扭力（4）钻头的选择和BHA的设计（5）加强钻具接头应力平衡和使用高扭矩的螺纹脂增加钻柱的抗扭矩能力（6）使用整体式叶片增加井眼的清洁度，从而降低由碎屑引起的机械扭矩（7）使用减少扭矩的工具，如不转动钻杆护箍、钻柱降扭短接等。降低摩阻：（1）优化钻井泥浆的润滑性和井深剖面（2）使用降低摩擦的钻杆保护器（3）优化钻杆设计，降低屈服强度（4）使用复合钻柱（5）在近井垂直井段使用厚壁钻杆，增加钻柱强度。（６）使用旋转顶部驱动系统。（７）通过优化浮鞋，套管浮箍以及套管旋转方案，降低套管所承受的力3.4、钻大位移井，影响碎屑运移的因素有哪些？说明各因素是如何影响的１、井斜角：井斜角增大，井眼清洗效率逐渐降低，35-65°时最为困难。2、钻井液流变性：流行指数（n）。屈服强度（to）。塑性强度（η）均在不同程度上影响流速分布。泵排量一定时，改变流变参数可获得不同的清洗效果3、流体密度：增加流体密度，对碎屑产生了较大的浮力，从而降低岩屑的下沉速度4、攥住速度：钻柱转速与清洗效果成正比关系，当扭矩达到较大程度时，转速（150-180