“精确制导”控制井眼轨迹

2024-11-28 15:03:00

钻井也用到精确制导吗?实际上钻井的精确制导就是要通过持续控制井眼的前进方向,使实钻轨迹与设计轨道尽量贴合,从而使实钻井眼顺着最初设计的轴线钻达目标靶区。

井眼轨迹控制应遵循的原则主要有:(1)确保能中靶的同时,还应使钻进效率获得有效提升,若钻具组合或测斜仪器更换过于频繁,无疑会加大钻井成本,并使井下状况更为复杂;(2)尽可能多地使用转盘钻的扶正器钻具组合来进行控制;(3)进行轨道设计时,应最大限度贴合钻井工区实际的地质条件,通过加强对地层自然造斜规律的运用,以降低用工具进行轨迹控制的时间。

钻井施工中影响井眼轨迹的主要因素有地质特性(包括地层可钻性、各向异性、地层的自然倾斜、岩石类型与强度等)、钻具组合结构(包括钻头类型,稳定器的位置、数量、尺寸,钻具的刚性、倾斜和弯曲等)、井眼轨迹几何形状(包括井斜角、井斜方位角、井眼直径等)、钻井工艺参数(包括钻压、转速、泵压等)。井眼轨迹是上述诸因素互相作用的结果。没有一种数学模型可以准确地反映井眼轨迹,现场凭经验进行施工,必然会造成实钻井眼轨迹偏离设计的井眼轨道这一事实。

定向井的井眼轨迹大致可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等,不同井段需要采用的井下工具组合、钻井工艺等不同才能按要求控制井眼轨迹:(1)定向钻斜井段的造斜方法有弯曲导管定向造斜、造斜器法造斜、倾斜钻机定向造斜、喷射法造斜、井下动力钻具和弯接头定向造斜等,其中常用的造斜钻具组合为:钻头普通钻铤(030米)挠性接头震击器无磁钻铤弯接头井下动力钻具加重钻杆。(2)转盘钻增斜井段常用的钻具组合为:钻头近钻头稳定器无磁钻铤钻铤(无磁钻铤和钻铤的总长度为1830米)稳定器钻铤(10米)稳定器钻铤随钻震击器加重钻杆钻杆。(3)稳斜井段常用的稳斜钻具组合为:钻头近钻头稳定器短钻铤(36米)稳定器无磁钻铤稳定器钻铤键槽破坏器挠性接头震击器加重钻杆。(4)降斜井段常用降斜钻具组合为:钻头短钻铤(38米)稳定器无磁钻铤稳定器钻铤键槽破坏器挠性接头震击器加重钻杆钻杆。(5)扭方位主要是为了更好的控制方向,其钻具组合与造斜井段类似,但应该少下钻铤,避免压差卡钻的发生。

为了精确控制井眼轨迹,技术人员研发了多种多样的井眼轨迹控制工具与工艺技术,主要包括:导向钻井技术,即利用导向造斜工具、随钻测量仪和高效钻头联合组成的钻井系统,对井眼轨迹进行随钻监测、适时调控的钻井方式;滑动导向钻井,即采用滑动钻进和旋转钻进相配合的方式调整井眼轨迹的导向钻井;旋转导向钻井,即用全旋转方式调整井眼轨迹的导向钻井;几何导向钻井,即利用导向钻井系统,引导钻头沿着设计井眼轨道钻进的钻井方式;地质导向钻井,即利用随钻测井和随钻地层评价技术,引导钻头准确钻达预定的目标地层的钻井方式。闭环钻井系统已经实现商业化应用,它是能够随钻测量井眼轨迹,并能自动导向控制井眼轨迹钻达设计目标的钻井系统,为自动化智能化钻井打下基础。

通过对井眼轨迹的时刻监测,并应用相关工具及技术对井眼轨迹进行实时控制,使井眼轨迹能够按照设计的井眼轨道钻进,井眼轨迹控制直接关系到钻井目标的成败,因此,海上深水钻井、沙漠钻井和页岩气工厂化钻井都离不开定向井和水平井等,钻井的精确制导将会越来越重要。

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