螺线管随钻测距导向系统

螺线管随钻测距导向系统是一种邻井距离随钻探测的前沿技术,可用于精细控制蒸汽辅助重力泄油（SAGD）双水平井的井眼轨迹。螺线管随钻测距导向系统主要包括螺线管短节、传感器组和地面测距计算软件。把通电螺线管短节看作磁偶极子,得到了通电螺线管短节远场磁场分布规律;分别给出了两口水平井平行、会聚/发散和异面时的测距导向算法,这些算法不仅可以用来计算SAGD双水平井的间距和相对方位,而且可以用来确定这两口水平井会聚/发散及异面的程度。对螺线管随钻测距导向系统的测距导向算法进行的算例验证和分析表明,螺线管随钻测距导向系统测距导向算法的计算精度可以满足实际工程的需求,具有直接探测邻井距离的技术优势,避免了累积误差的产生,可以用来引导SAGD双水平井的钻进。     

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。      

邻井随钻电磁测距防碰工具模拟试验研究

利用水平井、加密井和丛式井开发低渗透、页岩油气等低品位油气资源时,为了防止钻井过程中相邻井发生碰撞,研制了能够精确测量邻井距离的随钻电磁测距防碰工具。在对邻井随钻电磁防碰测距导向算法研究的基础上,设计加工了邻井随钻电磁测距防碰工具原理样机,并进行了地面模拟试验,分析了探管与套管不同位置关系对邻井距离和方位测量精度的影响。模拟试验结果表明:由于磁源磁场强度较弱,探管与套管平行放置且相距0.50~3.00 m时,该工具可以较准确地计算出邻井距离和方位信息;距离大于3.00 m时,计算结果误差变大;套管接箍位置会造成计算结果偏差较大,因此实际测量时应充分考虑套管接箍对测量结果的影响;探管与套管的夹角不大于50°时系统计算结果较准确,夹角大于50°时需换用其他类型的防碰工具进行测量。研究结果验证了邻井随钻电磁防碰工具原理的准确性,为进一步完善邻井随钻电磁防碰系统理论及工具改进提供了理论依据。      

磁性导向钻井技术现状及发展趋势

磁性导向钻井技术是指利用磁性导向仪器测量信号源和仪器位置的距离和方位信息,控制井眼轨迹在目的层连通或者平行,是现有的导向钻井技术的有效补充。目前,磁性导向钻井技术主要应用于钻成对平行水平井进行超稠油SAGD开采,钻水平连通井进行煤层气开采,同时该技术也可应用于地下可溶性矿物开采、救援井等方面。文章详细介绍了磁性导向钻井技术、磁性导向仪器及该技术的国内外发展现状,对该技术的发展趋势做了深入探讨。     

MGT导向技术在SAGD双水平中的应用及研制

SAGD双水平井的施工对井眼轨道的精确测量和层间位置的准确计算提出了很高的要求,磁导向技术就是解决这一需求的核心。它是利用测量的磁场信号来确定正钻井相对于参考井距离和方位的一种导向技术。本文主要阐述了用于SAGD双水平井钻井作业的MGT导向技术应用理论、操作参数、技术特点等;分析了MGT技术在风城油田的现场应用情况;最后针对克拉玛依钻井工艺研究院正在研制的磁导向技术进行了简单的介绍。     

浅层稠油SAGD水平井与直井联合钻完井技术

目前国内外浅层（超）稠油开发技术还存在一定的局限性。浅层稠油SAGD水平井与采油直井联合开采技术方案,能有效解决水平井开采中沉没度不够、油井维护困难等诸多问题。针对该方案实施中存在水平井钻井难度大、两井连通风险高等一系列技术难题,借助最新的MGT磁导航钻井技术,实现了水平井井眼轨迹的精确控制,满足了SAGD水平井轨迹控制的要求。结合MGT磁导航技术,采用研制的特殊大直径套管段铣和扩眼造穴工具,保证了水平井和直井的成功连通。SAGD水平井与直井采用砾石充填完井方式,合理制定两井联合完井工艺流程,形成了完整的适合SAGD水平井与直井联合作业的砾石充填完井工艺。      

主动磁测距技术在裸眼落鱼井中的重入试验

主动磁测距技术通过对井中套管、落鱼等施加一定的激励,使套管、落鱼等产生相应的磁场强度,探测目标井套管或落鱼的管柱与新钻井眼的距离及相对位置关系来实现井眼连通,在原油泄漏井、井喷失控井等救援方面有重要应用价值。文章介绍了国内自主研发的主动磁测距技术在储气库贯穿盖层及储气层的落鱼废弃井眼中的重入试验,拓展了磁测距技术的应用领域。针对废弃井眼井斜角度大,盖层上部有长段留置钻具的情况,设计新井眼轨迹为渐进探测段、试碰段、回填侧钻伴行段、重入段,并制定了基于主动磁测距技术的轨迹控制要求,对可能出现的复杂情况制定了配套技术措施。该技术在南堡1-29储气库12-198井中进行了现场试验,新钻井眼成功进入废弃井眼,验证了自主磁测距技术在裸眼落鱼井中重入导向的可靠性,其轨迹设计及探测方法、作业流程可为同类型井的应用提供技术借鉴。     

新疆油田SAGD鱼骨状水平井钻井技术

为有效增加油层裸露面积,提高稠油油藏储层吸收蒸汽的效果,从而提高稠油井的产量及采收率,新疆油田将SAGD水平井与鱼骨状水平井技术相结合,以SAGD成对水平井为基础,利用SAGD磁定位导向技术与鱼骨状分支井眼轨迹控制技术,在注汽井水平段钻若干鱼骨状分支井眼,形成了可有效增加储层裸露面积的SAGD鱼骨状水平井钻井技术,并钻成了SAGD鱼骨状水平井FHW3043井组。FHW3043井组的顺利钻成证明了SAGD鱼骨状水平井钻井技术的可行性,为该技术在稠油油田的应用积累了经验。      

随钻测井地质导向技术在水平井钻井中的应用

鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密油储层岩性变化快、井控程度低、单砂体厚度小、砂体横向连续性差且纵向上分布不稳定,水平井随钻地质导向难度较大,砂体钻遇率偏低。针对上述难点,根据地质特征及开发要求,采用地质建模的方法沿砂体展布方向设计水平井井轨迹靶点,为水平井钻进提供依据;根据区域地层对比结果,结合导眼井目的层段测井曲线特征确定导向标志层;在造斜段导向过程中,利用随钻测井曲线特征结合录井资料识别标志层,预测着陆点位置及距离并调整钻井造斜率,保证井轨迹精准入靶;在水平段导向过程中,根据随钻伽马正演及伽马成像反演结果控制井轨迹,确保井轨迹在目的层段中穿行。形成了钻前地质设计、在造斜段确定曲率、在水平段调整井轨迹的水平井钻井全周期地质导向工作流程。应用结果表明：该地质导向技术适用于陇东地区水平井钻井,能够有效指导水平井钻进并提高储层钻遇率。     

磁导向钻井技术在井眼重入中的应用

在储气库库址筛选评价中发现某些生产老井,由于卡钻、钻具落井等历史原因,存在弃置裸眼钻穿储气库盖层的现象,为了建库安全,需要对其裸眼进行有效封堵。但由于井下钻具与周边套管对测量工具存在严重的磁干扰影响,常规方法不能有效封堵裸眼。为此,通过救援井重入裸眼固井封堵的方式,利用国内自主研制的首套主动磁测距系统计算出两井眼的空间距离,搭配陀螺测斜仪校正救援井的方位,反演出两井眼的空间位置关系,引导救援井重入裸眼,完成冲探、封堵作业。结果表明：(1)救援井重入裸眼方案具有可行性和操作性,可通过无线随钻测量系统接近老井、磁测距定位逼近、轨迹伴行跟踪、连通重入裸眼4个阶段实现对救援井轨迹的精准控制;(2)通过轨道优化调整、岩屑识别及元素分析、钻具组合优选及钻井参数优化等多项技术手段,现场顺利实现裸眼重入;(3)国内首套主动磁测距系统可满足井眼重入轨迹的精度要求,磁导向钻井技术在储气库复杂弃置井眼的重入封堵领域得到了成功应用。     

Multi-objective optimization of oil well drilling using elitist non-dominated sorting genetic algorithm

A multi-objective optimization of oil well drilling has been carried out using a binary coded elitist non-dominated sorting genetic algorithm.A Louisiana offshore field with abnormal formation pressure is considered for optimization.Several multi-objective optimization problems involving twoand three-objective functions were formulated and solved to fix optimal drilling variables.The important objectives are：（i） maximizing drilling depth,（ii） minimizing drilling time and （iii） minimizing drilling cost with fractional drill bit tooth wear as a constraint.Important time dependent decision variables are：（i） equivalent circulation mud density,（ii） drill bit rotation,（iii） weight on bit and （iv） Reynolds number function of circulating mud through drill bit nozzles.A set of non-dominated optimal Pareto frontier is obtained for the two-objective optimization problem whereas a non-dominated optimal Pareto surface is obtained for the three-objective optimization problem.Depending on the trade-offs involved,decision makers may select any point from the optimal Pareto frontier or optimal Pareto surface and hence corresponding values of the decision variables that may be selected for optimal drilling operation.For minimizing drilling time and drilling cost,the optimum values of the decision variables are needed to be kept at the higher values whereas the optimum values of decision variables are at the lower values for the maximization of drilling depth.     

Research into magnetic guidance technology for directional drilling in SAGD horizontal wells

SAGD horizontal wells are used to enhance oil recovery from heavy oil reservoirs.This technology requires precise separation between the production well and the injection well to ensure the efficient drainage of the reservoir.By studying the attitude of the downhole probe tube and the production well trajectory,an algorithm is proposed for eliminating ferromagnetic interference while drilling injection wells.A high accuracy filter circuit has been designed to correct the detected magnetic signals,which are ultra-weak,frequency-instable,and narrow-band.The directional drilling magnetic guidance system(DD-MGS) has been developed by integrating these advanced techniques.It contains a sub-system for the ranging calculation software,a magnetic source,a downhole probe tube and a sub-system for collecting & processing the detected signals.The DD-MGS has succeeded in oilfield applications.It can guide the directional drilling trajectory not only in the horizontal section but also in the build section of horizontal injection wells.This new technology has broad potential applications.     

新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术

为解决新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井水平段钻井中井眼失稳和摩阻过大的问题,满足3000～3500?m长水平段安全快速钻井需求,进行了井身结构优化、双二维井眼轨道设计、根据井眼清洁情况确定钻井参数等降摩减阻技术研究,并在室内优化配制了抑制性强、稳定性好、润滑性强的油基钻井液,研究形成了新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平...     

旋转磁场定向测距随钻测量仪的研制与试验

采用水平对接连通井开发煤层气时,为了确保水平井能够与洞穴井准确连通,需要给司钻人员提供准确的导向信息,即需要精确测量2口井的相对距离和方向。通过研究旋转磁场信号强度与相对位置关系,根据正交磁偶极子模型,提出了一种旋转磁场定向测距方法,研制了旋转磁场定向测距仪样机,进行了样机的地面试验和现场试验。该样机主要包括近钻头强磁短节、井下数据采集系统和地面解算系统3部分。地面试验装置包括转速可调的永磁短节台架、姿态可调的数据采集系统台架和轨道正交的50 m×30 m试验场地。地面试验结果表明,30 m以内的定位误差不超过0.1 m。现场试验结果表明,钻头距离洞穴井80 m时就可以探测到有效信号,偏航角平均误差小于1.5°,能够用于连通井的引导钻进。试验结果说明,利用旋转磁场将钻头与洞穴井靶点耦合为一个闭环系统,进行2口井的相对定位是可行的。      

伊朗北阿首口双分支井AZNN-022井眼轨道设计与控制

伊朗北阿油田自2011年进入了整体开发阶段,以savark3为目的层,钻成了大量水平井。已完钻的水平井井深均在4 000 m以上,平均钻井周期3个月以上。为了提高单井采收率,缩短钻井周期,部署第1口双分支井AZNN-022井,该井分支井眼的完钻层位与主眼不同,且水平偏移距短,曲率设计高,防碰施工难度大。采取开窗位置优选、轨道优化设计、精确轨迹控制、防碰扫描技术等措施,成功解决了上述难题,顺利地钻完分支井眼,实现了井下安全。这对于该区块的后续双分支井施工和斜井段开窗侧钻井的施工具有重要的借鉴意义。     

中原油田大斜度定向井钻井液技术

针对所钻的大斜度定向井多为双靶或多靶定向井．具有井斜大、水平位移长、靶心半径小、地质结构复杂、井下温度高的特点，采用了聚磺混油钻井液和聚合醇钻井液，并在钻井液体系中加入了性能良好的润滑剂或固体润滑剂，有效地降低钻井液摩阻，防止了井壁坍塌等井下复杂情况的出现；配合了相应的钻井工艺技术措施。现场应用表明，聚磺混油钻井液和聚合醇钻井液具有较强的润滑性、抑制性、稳定井壁能力和抗温抗污染能力，良好的流变性确保了较低的含砂量和固相含量，泥饼质量良好．大斜度段井眼清洁畅通．满足了大斜度定向井对钻井液性能的要求。     

长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术

为了解决长宁区块页岩气超长水平段水平井机械钻速低、钻井周期长和井下安全风险高等技术难点,通过理论分析和软件模拟计算,优化了井眼轨道,优选了钻井设备和套管下入方式,并制定了减振提速、防漏堵漏等降低和消减井下安全风险的技术措施,形成了长宁页岩气超长水平段水平井安全高效钻井完井关键技术。该技术在长宁区块3口超长水平段水平井进行了试验,3口井钻井和完井过程中均未发生井下故障,与未应用该技术的邻井相比,机械钻速提高了2.5%,钻井周期缩短了16.9%。这表明,该技术可以解决长宁区块页岩气超长水平段水平井钻井完井存在的技术难点,满足长宁区块安全高效钻井完井需求,可以在该区块进行推广。      

大港油田页岩油水平井钻井关键技术

大港油田沧东凹陷页岩油水平井钻井过程中面临着破岩效率低、井眼轨迹控制难度大、摩阻扭矩大、完井管柱下入困难等技术难题,影响了页岩油的勘探开发效益。为了解决这些问题,进行了激进式水力参数设计、异形齿PDC钻头研制、深层水平段高效钻井技术、旋转导向井眼轨迹控制技术、强抑制强封堵高性能水基钻井液技术和旋转引鞋+旋转下套管工艺等技术攻关研究,形成了大港油田页岩油水平井钻井关键技术。该技术在13口页岩油水平井进行了现场应用,平均机械钻速13.16 m/h,钻井完井周期50.62 d,井下故障时效低于0.1%,均创造了大港油田的钻井纪录。研究与应用表明,大港油田页岩油水平井钻井关键技术为沧东凹陷页岩油高效勘探开发提供了技术支撑,也为国内页岩油水平井安全高效钻进提供了借鉴。