易斜地层防斜打快钻井理论与技术探讨

在高陡构造等易斜地层进行垂直钻井时，如何实现防斜打快的理想目标，是目前石油工程领域的重大技术难题之一。简要讨论了传统静力学防斜理论和技术的局限性，进而阐明了动力学防斜打快理论的基本概念与技术要点。在此基础上，较详细地讨论了光钻铤大钻压、偏心“刚柔”钻具组合等动力学防斜打快技术理论及其应用情况，同时分析了井下动力钻具复合旋转钻井方式的优越性，并简要介绍了国外自动垂直钻井系统的发展概况。     

气体钻井地层剪切应力井斜规律研究

气体钻井时因没有围压,地层的各向异性指数变化较大,使得地层造斜率与钻井液钻井时的地层造斜率有所不同.为了更好地理解气体钻井井斜规律,利用有限元理论,建立了不同钻井方式下的岩石力学模型,在考虑不同地层倾角和不同循环介质影响的基础上进行井底岩石剪切应力计算,分析出气体钻井井斜规律.计算结果表明:在相同的工程和地质条件下,气体钻井时地层造斜力远大于钻井液钻井的几率约为35%,气体钻井更易发生井斜,而小于或等于30.地层倾角钻井时井眼轨迹偏向垂直于地层倾斜面的方向;45.地层倾角钻井时井斜趋势不明显;大于或等于60.地层倾角钻井时井眼轨迹偏向平行于地层倾斜面的方向.     

防斜纠斜技术在邑深1井的应用

受地质因素的影响,同样的钻具组合、相同的钻井参数在不同地区应用,防斜纠斜效果存在较大差异。针对不同区块地质特征,综合运用现有井斜控制理论,以达到单井防斜打快、降本增效的目的。邑深1井为中国石化重点预探直井,钻井过程中先后使用了常规钟摆钻具防斜技术、直螺杆复合钻进防斜技术、弯螺杆配合欠尺寸扶正器防斜技术、单弯双稳钻具防斜技术,配合使用电子多点测斜技术、机械式随钻测斜仪测斜技术及MWD测斜技术,较好地实现了对井身轨迹的控制。对各种防斜纠斜技术的应用情况及各种防斜纠斜技术原理进行了对比分析,提出该区块防斜打快、降本增效的各个开次的钻具组合,对大邑地区同类型井提供了一定的借鉴。     

利用易斜地层井眼轨迹漂移规律防止井斜

克拉玛依油田七区、八区、５３０井区，由于处于克乌大断裂带上，存在地层倾角大、岩性破碎、地层可钻性不均、地层各向异性复杂、造斜偏向力和各向异性塑性量大等诸多因素，造成钻井周期长、成本高，严重影响了钻井施工的进度。针对上述不可克服的客观原因，我们认真分析了几年来在上述区块所钻井的井斜数据和所积累的经验，有目的的探索了地层造斜的机理，定量地总结了各区块的各向异性、偏斜力大小，并定性分析了各区块的造斜机理     

MWD导向系统防斜打直技术在东9井的应用

东9井由于地层倾角大,用常规防斜措施难以保证井身质量。在该井的施工中,应用了MWD导向系 统防斜打直技术和高效PDC钻头,利用其定向控制井眼轨迹能力强的技术特点,可以随时监控井斜、方位,并可根 据井斜、方位变化情况及时采取如定向纠斜或开动转盘导向钻进等技术措施,既保证了井身质量,又提高了机械钻 速,缩短了钻井周期。     

地层自然造斜规律在易斜地区的应用

井斜的大小和方向在一定的地质和工艺条件下具有较强的规律性。挪动地面井位与地下座标的距离。利用地层自然造斜规律打自然造斜井能解决质量与速度的矛盾．为此，本文通过对地层自然造斜规律理论的研究。在大量统计分析易斜地区钻井、地质资料的基础上，提出了打自然造斜井的方案．此方案被应用于王场地区五口井后，机械钻速由同地区的3．69m／h提高到6．32m／h，效果十分显著．     

正交各向异性地层对井斜的影响

本文用各向异性指数表征地层的各向异性性质,通过严格的力学分析及数学处理,建立了钻头与正交各向异性地层相互作用的三维钻速方程,在此基础上,推演出地层力的计算模式.文中定义了两个地层特征参数,用来表达地层各向异性、地层倾角、地层走向、井斜角及井斜方位角对井斜的综合影响效果.通过分析和算例表明,正交各向异性地层对井斜的影响,主要符合上倾规律或下倾规律;横观各向同性地层,可作为正交各向异性地层的特殊情况处理,它对井斜的影响,也符合上倾规律或下倾规律.另外,本文通过三维分析指出,Lubiski的两维分析模式,由于没有考虑地层走向和井斜方向的影响,不适用于定向井轨迹预测和控制的模拟计算.     

吐哈油田复杂地层固井技术的研究与应用

吐哈油田地层的特点是低压，低渗，低渗，裂缝，煤层发育，浅气层分布广，在固井施工中常常发生气侵，塌，漏的现象，而这些复杂情况用常规固井方式是难以解决的。自１９９１年会战以来，我们根据指挥部“两新两高”方案的要求，结合吐哈油田的实际情况，研究了用了３种固井新工艺，新技术，现已解决了现场固井中遇到的难题，使固井质量得到显著提高，获得了较好的社会效益和经济效益。     

空气钻井井斜控制技术的探讨

空气钻井在提高机械钻速、缩短钻井周期、降低钻井成本、发现保护气田和提高产能有着重大贡献。但在井斜控制方面的研究还很欠缺。文中介绍了目前空气钻井在井斜控制上的一些措施,尤其重点阐述了空气锤和空气螺杆钻井技术。空气锤技术在四川地区现场试验中,取得了显著效果,防斜成功率在95％以上,是目前最有效最可行的防斜打快技术。空气螺杆技术较空气锤技术不成熟,效果不明显,还要不断研究和摸索。     

螺杆钻具防斜和提速在滴西19井和H2451井中的应用

针对滴西19井存在的机械钻速低，牙轮钻头损坏严重，钻头选型存在困难；地层倾角和走向不清，易发生井斜；地层可能存在裂缝，易发生井漏等复杂情况，提出了利用螺杆钻具＋单钟摆钻具组合方式实现防斜和提速的方法。针对H2451井的缩径、垮塌、井漏等造成的卡钻，提出加强短程提下钻和测单点的频率，以保证井身质量和预防复杂情况的发生。同时还介绍了螺杆钻具纠斜的关键技术。     

MWD复合钻进技术在断层井的应用推广

随着油田勘探开发领域的不断拓展与深入,高陡构造、大倾角断层地层的勘探开发工作量越来越大,在一定程度上井斜问题成了制约这些区域勘探开发工作质量、社会经济效益、甚至是成败的关键。在准噶尔盆地八区530井区,应用了MWD导向系统防斜打直技术,利用其定向控制井眼轨迹能力强的技术特点,可以随时监控井斜、方位,并可根据井斜、方位变化情况及时采取如定向纠斜或开动转盘导向钻进等技术措施,既保证了井身质量,又提高了机械钻速,缩短了钻井周期。     

各向异性地层钻井井斜问题研究

在实验室内以全尺寸实物钻头破岩,系统地研究各向异性地层对井斜影响程度的成本较高。随着计算机硬件和数值模拟计算软件，尤其是有限元软件的发展，使得有限元仿真模拟各向异性地层钻井井斜是经济可行的。在弹塑性力学、岩石破碎力学的理论基础上，建立了三牙轮钻头齿面与井底岩石接触问题的动态模拟的有限元模型，模型中地层岩石力学特性建立为各向异性材料模式。提出了以岩石临界塑性应变为判据，来判断岩石材料是否被切削或剥落，并在动态仿真模拟过程中，将这些剥落的单元去掉，形成钻井井眼和新的井底表面。用文中建立的模型，动态模拟、分析了钻头钻进时，在各向异性地层和地层倾角的干扰下，钻头与井壁间产生不对称的侧向力，使钻头产生侧向偏移，累积形成井斜，给出了定量的模拟结果。调整参数可以模拟和分析不同钻井参数、各向异性地层以及地层倾角对井斜的影响关系，从而为各向异性地层以及高陡构造地层防斜打快提供理论参考，同时为防斜工具的设计、改进以及井眼轨迹控制提供理论基础。     

气体钻井井斜的原因及防斜技术

在归纳气体钻井井斜规律的基础上,对比分析了气体钻井与钻井液钻井两种情况下,地层各向异性、地层倾角、井眼几何参数及钻井参数等因素对井斜的影响。结果表明：气体钻井与钻井液钻井相比,地层各向异性显著增加是气体钻井容易井斜,且井斜后较难控制的根本原因;在中、大钻压下,井径扩大是气体钻井容易井斜的重要原因;而地层倾角、钻压、钻头切削各向异性和钻具组合对气体钻井井斜的影响与钻井液钻井相似。建议在现场推广应用空气锤、钟摆钻具组合和空气螺杆钻具组合三项气体钻井防斜技术来防止气体钻井井斜。     

深部定向技术在TK1202井的应用

TK1202井在Φ215.9mm井眼5100m处井斜开始超出设计范围。为了保证井底水平位移不超标,在井深5759.56m处定向纠斜、纠位移。定向过程中克服了深井、超深井高温、高压影响因素的困难。本文着重从定向工艺上介绍了深部定向技术在TK1202井的应用。     

空气钻井井斜问题与地层倾角的规律探讨

由于可以有效的保护储层、防止井漏和大幅度提高钻井速度等优点使得空气钻井得到迅速发展,然而在一些地层的钻进过程中,使用空气钻井时出现了在钻井液钻井时不会出现的井斜问题。针对这一问题,采用弹塑性有限元法建立了空气钻井和钻井液钻井中井筒在不同地层倾角情况下的高度非线性力学分析模型,重点从岩石力学的角度分析和探讨了空气钻井中井筒岩石的应力分布、破岩趋势以及井斜与地层倾角的变化关系,得到了空气钻井的井斜规律;同时与钻井液钻井进行了比较,证明了空气钻井比钻井液钻井更易发生井斜的观点。     

气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨

回顾了井斜控制技术的发展过程,总结了气体钻井井斜失控的原因及危害,探讨了空气锤钻井技术、空气螺杆钻井技术、扩眼保满防斜技术和自动防斜技术等气体钻井井斜控制新技术。空气锤钻井技术是目前最有效且可行性较高的钻井技术。文章提出了空气锤钻井技术的后续研究重点是:研究该工艺方式下钻具振动机理,研究空气锤的使用寿命、内部润滑机理及其结构优化等。提出了该课题组研制的气体钻水平井、垂直井两种专用扶正器和气体钻井滚轮扶正器,解决了钻井液钻井扶正器用在气体钻井中所产生的问题。同时提出了研究气体钻井专用防斜工具和研究气体钻井钻柱系统动力学是以后井斜控制技术的研究方向。     

河南油田稠油斜直井抽油技术研究与应用

针对稠油斜直井原油粘度和井斜角较大, 生产时率低等技术难题, 河南油田第二采油厂开展了稠油斜直井抽油技术的研究与应用。这种稠油斜直井抽油系统工艺优化设计包括斜直井抽油机的应用、液力反馈式斜井稠油泵的应用、抽油杆柱优化组合设计、抽油杆柱扶正器设计和油管柱优化设计。60口稠油斜直井抽油系统的现场应用表明, 这种抽油技术具有施工工艺简单、有效率高、有效期长、泵效高和成本低等特点, 解决了稠油大斜度定向井采用有杆泵方式抽油的技术难题。     

斜直井分层压裂管柱的研制与应用

本介绍了一种适于斜直井改造低渗透油田的分层压裂管柱，阐述了其工艺原理和现场应用效果。斜直井压裂管柱良好的反洗井和可靠的密封性能为斜直井开采提供了一套有效的完 井技术。