旋转导向钻井技术(简版)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,BAKER HUGHES INTEQAUTO TRAK RCLS,系统,导向方式：,静态推靠式,结构：,不旋转外筒式,动力：,独立液压系统,Auto Trak RCLS（AutoTrak Rotary Closed Loop Drilling System）,是目前技术最成熟、应用最广泛的旋转闭环钻井系统之一。,该系统是,Baker Hughes INTEQ,公司与,Agip,公司在早期的垂直钻井系统（,VDS）,和直井钻井装置（,SDD）,基础上研制的旋转闭环系统。,1996年在4口井中试验获得成功，1997年注册为,Auto Trak，,正式推向市场。,二、国外主要旋转导向钻井系统,该系统目前已开发应用成功的系列有三种：,168.0mm,旋转导向系统(用于,215.9mm,井眼),210.0mm,旋转导向系统(用于,311.1mm,井眼),2002年推出的一体化的第三代,Auto Trak,系统。,第三代,Auto Trak,系统，整个钻井和地层评价部件都进行了重新设计，系统部件减少了30%，井下钻具组合进行了优化设计，取消了旋转密封，提高了强度，系统的可靠性大大提高。,二、国外主要旋转导向钻井系统,1,、,Auto Trak,系统的组成,二、国外主要旋转导向钻井系统,Jotun,油田位于挪威外海165,km，,水深127,m。,目的层位于古新世的,Heimdal,砂岩，垂深约2050,m。,Baker Hughes Inteq,与,Esso Norge AS,公司达成协议，在,Joton B,平台使用,Auto Trak,系统钻,311.2mm,井段和,215.9mm,水平段。,这是世界上首次使用旋导技术进行油田开发，共钻了14口水平生产井和一口注水井,2、,AutoTrak,系统的现场应用实例,挪威,Jotun,油田,二、国外主要旋转导向钻井系统,Jotun,油田,B-11,井套管程序和井眼轨迹,可以开发半径6,km,范围内的3个油藏，为了能够在油藏中以需要的方向钻水平段，设计了复杂的三维井眼轨迹（见图）。,二、国外主要旋转导向钻井系统,在,Jotun,钻井项目15口井的施工中,311.2mm,井段都是一趟钻钻成，平均机械钻速是507,m/d，,最快机械钻速达954,m/d，,而该地区,311.2mm,井段使用传统的定向钻井系统的平均机械钻速只有198,m/d；,215.9mm,水平段最快机械钻速是591,m/d，,平均机械钻速是329,m/d，,而该地区,215.9mm,水平段使用传统的定向钻井系统的平均机械钻速为281,m/d。,与邻井相比，,Jotun,钻井项目由于采用了旋转导向系统比计划减少了约100个钻机日。,二、国外主要旋转导向钻井系统,二、国外主要旋转导向钻井系统,迄今为止，,AutoTrak,系统已经钻出世界上,25,口最长大位移井中的,18,口井,。,HALLIBURTON SPERRY-SUN,公司的,GEO-PILOT,系统,导向方式：,静态指向式,结构：,不旋转外筒式,导向机理：,偏置钻柱,Geo-Pilot,是,Halliburton Sperry-sun,公司开发的目前现场应用最成熟的静态指向钻头式旋转导向钻井系统。,该系统主要包括驱动心轴、不旋转套筒、偏心环偏置机构、悬挂轴承、聚焦轴承等；另外还包括测控部分、偏心环偏置机构驱动装置、不旋转套筒防旋转机构、旋转动密封及液压补偿系统等。,1998,年该系统开始商业应用。,二、国外主要旋转导向钻井系统,Weatherford,公司的,RSS,系统,导向方式：,静态指向式,结构：,不旋转扶正套,导向机理：,偏置内轴,-,直井段,-,驱动主轴位于井眼中心,在直井段，,RSS,处于空挡位置，驱动主轴与非旋转外筒同心。,二、国外主要旋转导向钻井系统,工作原理,二、国外主要旋转导向钻井系统,工作原理,-,导向,-,驱动主轴偏向低边,改变方向时，液压活塞使驱动主轴偏离中心线,0,到,6mm,，从而使钻头“指向”相反方向。,13,二、国外主要旋转导向钻井系统,偏执机构,阀,+,活塞：,72,个，,12,个,/,组,6,组,压力平衡的密闭清洁系统,14,二、国外主要旋转导向钻井系统,工具尺寸,Tool Size,475,675,825,钻头尺寸,Bit Range,6 - 6 in.,8 3/8 - 9 7/8 in.,12 in.,造斜率,Deviation Rate,012 deg/30m,012 deg/30m,0-8 deg/30m,转速,Rotary Speed,50-250 rpm,50-250 rpm,50-250 rpm,最大排量,Max Flow Rate,1,325 l/min,2,840 l/min,5,678 gal/min,最大钻压,Max WOB,12.5 ton,25 ton,47.5 ton,额定压力,Pressure Rating,30,000 psi,30,000 psi,30,000 psi,最大工作温度,MaxOperating Temp,175 deg C,175 deg C,175 deg C *,极限拉伸承受力,Max Tensile Load (Survival),125 ton,175 ton,350 ton,钻头压降,Bit Pressure Drop,无限制,No limitations,无限制,No limitations,无限制,No limitations,最小造斜角度,Minimum KO angle,垂直,Vertical,垂直,Vertical,垂直,Vertical,技术指标,二、国外主要旋转导向钻井系统,应用情况,在北美陆地钻井明显增多，尤其是页岩气开发， 美国,15%,17%,，加拿大,20%,近两年在美国页岩气开发应用统计：,单趟钻进尺超,2100m,：,55,次,单趟钻进尺超,3000m,：,11,次,最高单趟钻进尺：,3985m,（未到工具极限）,实现最大造斜率：,24/100m,二、国外主要旋转导向钻井系统,应用情况,Schlumberger,公司的,PowerDrive Xtra,系统,导向方式：动态推靠式,动力：钻井液压差,井眼,支撑翼肋,控制机构,偏置方向,Power Drive Xtra,系统是典型的调制式全旋转导向钻井系统，它安装在钻头的上方，是在控制机构的控制下，通过支撑翼肋的伸出推靠钻头产生偏置的原理来导向。,二、国外主要旋转导向钻井系统,工作原理,小井眼系统,小井眼旋转导向系统,Power Drive Xtra 475,，,外径,120.7mm,，,壳牌英国勘探开发公司和斯伦贝谢公司于2002年4月在北海试验成功；,试验效果：,利用该系统钻,155.6mm,井眼，43.5,h,钻进 724.5,m，,平均 机械钻速20.4,m/h。,二、国外主要旋转导向钻井系统,大尺寸系统,随着世界范围内深水勘探开发的迅速发展，提高上部井段的钻井效率的需求越来越强烈，从而促进了用于大尺寸井眼（,444.5mm,和,463.6mm）,的旋导工具的开发。,斯伦贝谢公司与,BP,公司合作，历时9个月，于2002年初推出了大尺寸,Power Drive,旋导系统。,二、国外主要旋转导向钻井系统,大尺寸,Power Drive,Xtra,旋转导向系统的导向原理,同步动态偏置。,一个全旋转偏置机构,紧靠在钻头的后面，给钻头施加侧向力,该侧向力经电子控制机构调制，实现定向控制。,二、国外主要旋转导向钻井系统,大尺寸,Power Drive,Xtra,旋转导向系统,现场试验情况：,该系统在9小时内钻进477,m，,平均机械钻速53,m/h，,最大狗腿度4/30,m。,工具没有遭受磨损和冲蚀的迹象，外部元件、导向块和密封都处于良好状态。,2002年3月大尺寸,Power Drive,Xtra,旋导系统投入商业应用。,二、国外主要旋转导向钻井系统,国内应用：,Power Drive,Xtra,首先应用于我国南海的海上深井和大位移井，,2000,年至今，已在中国南海、渤海湾和陆上成功完成,30,多口大位移井作业，最大测深超,8000m,，其中南海某区块大位移井位垂比,4.58,居国内之首。,二、国外主要旋转导向钻井系统,国内应用：,二、国外主要旋转导向钻井系统,TK238H,井设计井深,5111.76m ,实钻井深,5177m ,造斜点,4163m ,水平段,300m ,成功穿越油层,276m,，机械钻速,15.68m/h,。,斜井段及水平段平均狗腿度,3.88/30m,而常规水平井平均狗腿度为,10/30m,以上,很好的控制了井眼的光滑度,实际钻井周期,50d,节约钻井周期,27d,创造塔河油田水平井钻井周期最短记录。,塔河油田,TK238H,井,Schlumberger,公司的,PowerDrive Xceed,系统,导向方式：动态指向式,工具通过内部伺服电机对钻头驱动轴的工具面进行连续地控制而实现指向式导向。,工作原理：,PowerDrive Xceed,全旋转系统的优点是降低卡钻的机率，减少岩屑重复研磨机会，提高钻头动力传输效率。,PowerDrive Xceed,工具的特点是：,全旋转部件允许向后和向前旋转穿过几何形状变化井眼，可在井眼尺寸和形状不符合要求而必须进行划眼时提供旋转导向能力。,采用了指向钻头（,point-the-bit）,技术，允许工具在连续旋转时将钻头倾斜在期望的方向，可在狗腿严重度高达8/100,ft（30m）,下钻成光滑的井段。,这项新技术能在转速高达350,r/min,时完成从硬地层向软地层的陡然过渡并保持稳定的工具面（在使用任何泥浆类型条件下），还可以采用偏心钻头进行定向钻井。,二、国外主要旋转导向钻井系统,二、国外主要旋转导向钻井系统,国内应用：,渤海湾地区已成为世界上使用指向式旋转导向系统频率最高的地区，以大港油田为例，到目前为止共有,24,口井使用了指向式旋转导向系统，其中庄海,8NM-H3,井水平位移,4195.5m,，垂深,1071m,，位垂比,3.92,创造了渤海湾地区大位移井位垂比新记录。,Schlumberger,公司的,PowerDrive Archer,系统,导向方式：复合式,工作原理：,偏执单元内置，不与井壁接触，导向时内推块通过万向轴使钻头轴向发生偏移，造斜率高。,二、国外主要旋转导向钻井系统,在美国,Marcellus,区块应用,10,口井，累计节省作业时间,10d,节省经费,1,百万美元。,二、国外主要旋转导向钻井系统,Schlumberger,公司旋转导向系统发展历程,1999,年推出第一代推靠式旋转导向系统,PD Xtra,系统,；,2004,年,推出第二代推靠式旋转导向系统,PD X5,和垂直钻井系统,PowerV,；,2006,年,推出指向式旋转导向系统,PD Exceed,；,2009,年推出了泥浆马达一体化的旋转导向动力单元,PD Vortex,；,2010,年将,PD X5,升级为,PD,X6,，提高系统的稳定性和可靠性,；,2010,年推出了用于高造斜率的复合式旋转导向系统,PD Archer,。,由此看出斯伦贝谢公司的旋转导向系统是有先,推靠式,再,指向式,然后,复合式,。,二、国外主要旋转导向钻井系统,由工具的适应性来看，推靠式工具覆盖了所有的常规井眼，指向式和复合式工具分别只有两种尺寸型号。,二、国外主要旋转导向钻井系统,从市场统计来看，指向式比推靠式旋转导向工具更能适应现在市场需求。,大港油田,31,口定向井水平井使用旋转导向情况统计。,指向式,23,口井占,74.2%,推靠式,7,口井占,22.6%,即用推靠式又用指向式,1,口井，占,3.2%,Schlumberger,公司的,Power V,*,系统,垂直钻井工具,Power V,*,是一个闭环工作的旋转导向系统，该系统可以自动保持井眼垂直状态而几乎不需要任何地面的干预措施，与,PowerDrive Xtra,类似，主要由偏置单元和控制单元两部分组成。,二、国外主要旋转导向钻井系统,国内应用：,2004,年首次在塔里木油田进行应用，目前已应用,92,口井，总进尺,205216m,；最大垂深,5500m,，最大单趟进尺,2834m,，最大日进尺,895m,。,