垂直钻井技术

爱国创业求实奉献制作人：汝大军田秋月渤海钻探工程公司钻井队干部轮训课件一.垂直钻井技术国内外现状汇报内容二.垂直钻井系统的结构和工作原理三.垂直钻井系统现场应用情况四.目前应用的防斜打快技术一.国内外现状经过近二十多年的不断发展，国内外已形成多种形式的自动垂直钻井系统：工作方式：旋转纠斜型，滑动纠斜型工具外套是否旋转：静止外套式，旋转外套式纠斜方式：钻头推靠式，钻头指向式系统结构：机械式，机液一体化式，机电液一体化式⑴ZBE系列：早在1984年以前就由德国采矿研究院和什威恩电子液压技术公司联合研制成功，并在煤系地层钻探进行了成功的试用，后为KTB使用。改进后的型号为ZBE5000，主要是提高了系统的强度和耐温能力，现由SmartDrilling公司所有。ZBE5000系统采用转盘钻，外套相对地层静止，通过钻头推靠方式进行纠斜，属于机电液一体化式自动垂直钻井系统。一.国内外现状⑵VDS、SDD、VertiTrak：最早由伊斯曼－克里斯坦森公司研制，在KTB主孔施工过程中，VDS垂钻系统不断得到改进，由VDS-1型发展到VDS-5型AGIP公司和BakerHughesINTEQ公司在VDS-5的基础上研制成功了SDD系统，其SDD-7投入了商业应用BakerHughesINTEQ公司在SDD的基础上研制成功了VertiTrak系统，并已投入了商业应用VDS、SDD和VertiTrak，外套相对地层静止，通过钻头推靠方式进行纠斜，属于机电液一体化式自动垂直钻井系统。一.国内外现状⑶PowerV由Schlumberger公司开发的PowerV系统是一种全自动全旋转的垂直钻井工具，并已成功投入商业应用PowerV采用转盘钻，工具整体相对地层旋转，通过钻头推靠方式进行纠斜，属于机电液一体化式自动垂直钻井系统。一.国内外现状⑷V-Pilot由Halliburton公司于2007年初推出，完全没有采用电子元件，但可敏感0.18的井斜V-Pilot，外套相对地层静止，通过钻头推靠方式进行纠斜，属于机液一体化式自动垂直钻井系统。一.国内外现状国内已有多家单位致力于自动垂直钻井工具的研究和开发，有的已经试制出样机，进行了功能试验，在局部领域取得了一定的成绩。但总体上讲，还处于起步阶段，同国外同类产品相比，差距较大。真正能达到商业应用程度的还未见报道，要达到工业化应用阶段还有许多理论和实践工作要做。一.国内外现状集团公司钻井工程技术研究院从2003年开始进行自动垂直钻井工具研制依托国家863课题和国家重大科技专项课题研制出CGVDS121/4″自动垂直钻井系统，具有自主知识产权明年将推出CGVDS171/2″(16″)自动垂直钻井系统渤海钻探工程公司从2004年开始，与德国SmartDrilling公司合作2006年1月首次开始现场应用经过进一步的改造、升级和国产化，工具可靠性得到大幅提高一.国内外现状西部钻探公司自主研发Ф311自动垂直钻井系统在新疆油田T82066井现场试验获得成功胜利石油管理局钻井院依托海洋863课题，研发了自动垂直钻井工具2007.5在雷北1井、2008.9在胜利油田坨-181井现场试验成功西安石油大学从20世纪90年代开始一直在进行旋转导向钻井技术的研究依托海洋863课题，旋转导向工具于2005.11下井试验成功一.国内外现状二.垂直钻井系统的结构和工作原理汇报内容一.垂直钻井技术国内外现状三.垂直钻井系统现场应用情况四.目前应用的防斜打快技术二.结构和工作原理ZBE系统ZBE系统二.结构和工作原理Power-V系统二.结构和工作原理ControlShaftDiskValvePower-V系统二.结构和工作原理三.垂直钻井系统现场应用情况汇报内容一.垂直钻井技术国内外现状二.垂直钻井系统的结构和工作原理四.目前应用的防斜打快技术ZBE3000-Generation(81/2in.to97/8in.HoleSize)1980ZBE5000-Generation(143/4in.to171/2in.HoleSize)1989ZBE4000-Generation(121/4in.to137/8in.HoleSize)1992ezyPilot-Generation(5in.HoleSize)1999Scout2000andZBE2000(6in.to63/4in.HoleSize)20021.产品和服务三.现场应用情况ZBE3000系统应用实例实例1：1984年在比利时的通风井的先导眼钻井，钻进200m，钻井结束后采用激光测量，水平位移只有2cm。2.现场应用情况三.现场应用情况实例2：2006年5月波兰的M3项目，钻进井段156～421m，进尺265m，井斜角一直小于0.1°，完井时井底水平位移小于20cm。三.现场应用情况ZBE4000系统应用实例2006年5月荷兰地下水钻井项目，钻进井段220～645m，进尺425m，在使用垂直钻井工具以前，井斜角在0.5°左右，使用垂直钻井工具以后井斜角一直在0°左右，完井时井底水平位移小于30cm。三.现场应用情况ZBE5000系统应用实例德国大陆深井钻探KTB计划，总井深9101m。在钻进到6760m时，有3500m的井段是使用ZBE5000垂直钻井系统工具钻进的，井斜角始终控制在0.5°以内，最大水平位移只有20cm。在中国的塔里木油田应用4口井。（后面将详述1~2口井）三.现场应用情况ZBE5000在迪那204井现场试验情况•时间：2006年1月•迪那204井是一口布置在塔里木盆地迪那2号构造上的一口评价井，位于新疆阿克苏地区库车县境内，该区地表北为山地，南为戈壁，地面海拔在1645m。设计井深5500m。三.现场应用情况试验井眼尺寸为171/2“，试验井段从200m至3902m，根据钻井工程设计提示，上部井段地层倾角较大，井斜较难控制。试验井段的井斜要求不大于2.5º，全角变化率不大于1.5º/30米，井斜角递减率为1.5º/30米。三.现场应用情况底部组合名称数量51/4方钻杆1411×52015钻杆--5加重钻杆15NC561×41018钻铤38随钻震击器18钻铤14NC611×NC56019钻铤3171/2扶正器19减震器或9钻铤1171/2扶正器1831×730/731×NC6101VDT5000系统1171/2钻头1钻具组合三.现场应用情况•钻井参数序号钻压(kN)转速(rmp)排量(L/S)泵压(MPa)扭矩(kNm)机速（m/h）最大井斜钻头类型第一趟钻50~18075~8350~5711~133~55.390.38牙轮第二趟钻50~11080~9751~5613~175~2511.040.07PDC第三趟钻70~14084~9152~5417~18.510~225.601.8PDC三.现场应用情况•系统工具工作情况序号井段m进尺m纯钻时间工作时间第一趟钻230~70847888.67126.50第二趟钻708~149378571.11139.00第三趟钻1493~169820536.5873.00合计230~16981468196.36338.5三.现场应用情况迪纳204井井斜图01002003004005006007008009001000110012001300140015001600170005101520工具失效2006年1月，塔里木油田迪那204井。试验效果试验井段：230～1698m，进尺1468m，入井时间：338.5h，纯钻：196.36h平均机速：7.48m/h井斜角：230～708m：最大0.38°；708～1493m：最大0.07°；1493～1698m：最大1.8°应用效果三.现场应用情况防斜效果良好，工具正常工作井段井斜角最大0.38°。工具连接简单。对钻井参数无特殊要求。工具产生压降低，只有1Mpa左右。钻速越快，井眼越直。由于检测维修条件没有建立，每只工具入井工作一个轮次后试验结束。试验结论三.垂直钻井系统现场应用情况ZBE5000在迪那3井现场试验情况•时间：2007年1月•迪那3井是库车坳陷迪那3号构造上的一口重点预探井，地面海拔1605m，位于新疆阿克苏地区库车县城北东约52km。设计井深5450m。•提供服务井段的井眼尺寸为171/2“和16”，设计井段从200m至3802m•服务要求同迪那204井。三.现场应用情况序号钻压(kN)转速(rmp)排量(L/S)泵压(MPa)扭矩(kNm)机速m/h最大井斜钻头类型第一趟钻80~12070558~91.5~22.630.85牙轮第二80~16080~9055~578~112~85.560.6牙轮第三90~22080~9056~5811~13.52~85.040.2牙轮第四80~2609057~5911~122~84.300.8牙轮第五80~18090~11055~609~112~148.960.2PDC第六60~20095~12056~5910.5~120~144.090.4PDC第七70~20070~10052~5812~140~142.121.11PDC第八60~1607051~5411.5~12.50~162.801.14PDC第九50~2807052120~40.670.6牙轮第十60~16080~9051~5211.5~120~120.750.29PDC•钻井参数三.现场应用情况•系统工具工作情况序号钻进井段(m)进尺（m）入井时间（h）纯钻时间（h）机速（m/h）井斜(°)第一趟钻249～27223298:452.630.07~0.85第二趟钻272～5502787350:005.560~0.6第三趟钻550～7381886337:205.040~0.2第四趟钻738~8691315330:304.300~0.8第五趟钻869～1371502105.556:008.960~0.2第六趟钻1371～1700329133.580:304.090~0.4第七趟钻1700～1877177133.583:302.120.26~1.11第八趟钻1877～20491729961:302.800~1.14第九趟钻2049~205342660.670.5~0.6第十趟钻2076~2109337943:450.750~0.29三.现场应用情况试验效果2007年1月，塔里木油田迪那3井。实钻效果钻进井段：249～2053m和2076～2109m进尺：1837m仪器入井：10次入井时间：794.5h纯钻时间：457.83h最高机速：8.96m/h最低机速：0.67m/h井斜角：249～890m：最大0.85°890～1800m：最大0.38°1800～2109m：最大1.14°2003004005006007008009001000110012001300140015001600170018001900200021002200012345井斜角井深（m）三.现场应用情况•2″固井由壬公接口一个；•VDT5000系统进出集装箱和上下钻台需要井队准备15吨的吊车和抓管车各一辆，并需要井队人员协助完成；•VDT5000系统的仪器房和值班房要从井队接电，由井队电工完成；•要求综合录井提供终端显示器一个。•卡瓦——8″和9″卡瓦各1套;•吊卡——5″钻杆吊卡1个;•631×NC610转换接头2个1）所需工具2）需要协调的事项3.现场操作注意事项三.现场应用情况3）VDT5000系统操作注意事项1、VDT5000系统上下钻台时工具尾部用牵引绳稳定，避免工具撞击坡道或其它地方，慢提慢放，工具离开坡道时，必须有人稳住工具，慢慢提至井口，避免撞击井口钻具或其它工具。2、禁止用重物，例如：榔头、撬杠等工具敲击VDT5000系统。3、用吊车装卸VDT5000系统时，要轻放在钻杆跑道或指定位置上，避免下放过快撞击工具。4、提升短接必须用48”链钳上紧。5、VDT5000系统入井后接扶正器时，用8”或9”卡瓦，卡在脉冲发生器本体上。三.现场应用情况6、上