小井眼鉆井技術(shù)論文

1、中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目：小井眼鉆井技術(shù)畢業(yè)論文 學(xué)習(xí)中心： 華北油田學(xué)習(xí)中心 年級專業(yè)： 網(wǎng)絡(luò)12春 石油工程（鉆井） 學(xué)生姓名： 董浩 學(xué) 號： 12803368809 指導(dǎo)教師： 王麗 職 稱： 講師 導(dǎo)師單位： 中國石油大學(xué)（華東） 中國石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程教育學(xué)院論文完成時間： 2014 年 6 月 01 日中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書發(fā)給學(xué)員 1設(shè)計(論文)題目： 2學(xué)生完成設(shè)計(論文)期限： 年 月 日至 年 月 日 3設(shè)計(論文)課題要求： 4實驗（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容： 5文獻(xiàn)查閱要求： 6發(fā) 出 日 期： 年 月

2、 日 7學(xué)員完成日期： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽 名： 注：此頁由指導(dǎo)教師填寫摘要對于小井眼的提法有各種各樣，不盡相同，國內(nèi)外到目前為止沒有統(tǒng)一的定義，發(fā)展和應(yīng)用小井眼技術(shù)的主要目的是降低鉆井成本，專用小井眼鉆井系統(tǒng)是實現(xiàn)小井眼鉆井的關(guān)鍵，而小井眼技術(shù)的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在井控方面，主要表現(xiàn)在：環(huán)空間隙、系統(tǒng)的壓力損失大、井涌檢測技術(shù)、小井眼壓井方法；鑒于以上情況，接下來作一個綜合分析。關(guān)鍵字：成本，鉆井系統(tǒng)，井控目錄第1章 前言1第2章 小井眼的基本概念12.1小井眼鉆井技術(shù)發(fā)展概況12.2小井眼技術(shù)發(fā)展的原因32.2.1 經(jīng)濟(jì)因素32.2.2 技術(shù)進(jìn)步32.2.3勘探開發(fā)的需要3第3

3、章 小井眼鉆井系統(tǒng)、裝備及工具43.1小井眼鉆井系統(tǒng)43.1.1轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)系統(tǒng)43.1.2連續(xù)取芯鉆進(jìn)系統(tǒng)43.1.3井下動力鉆具鉆進(jìn)系統(tǒng)43.2 國外小井眼鉆井設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀43.3 國內(nèi)小井眼鉆井設(shè)備現(xiàn)狀7第4章 小井眼技術(shù)的難點(diǎn)及對策84.1小井眼井控與常規(guī)井控的差別84.1.1環(huán)空間隙（小井眼環(huán)空體積?。?4.1.2 系統(tǒng)的壓力損失大94.2小井眼井涌檢測技術(shù)104.2.1 Amoco公司井涌檢測法（出入口流量法）104.2.2 Ana drill公司的井涌檢測方法104.3小井眼壓井方法-動態(tài)壓井法114.3.1動態(tài)壓井法（動平衡壓井）114.3.2 動態(tài)壓井的實施114.3.3 應(yīng)注

4、意的問題11第五章 結(jié) 論12參考文獻(xiàn)13致 謝14第1章 前言小井眼鉆井技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域比較廣闊，隨著鉆井技術(shù)設(shè)備及工具的出現(xiàn)，當(dāng)前，小井眼技術(shù)不僅可用于淺井，直井，也可用于中深井和深井，定向井和水平井，多分支井；不僅可用于探井也可用于開發(fā)井；不僅用于打新井，也用于老井加深和開窗側(cè)鉆。因此，小井眼技術(shù)用于低滲透油氣田的開發(fā)，老油田中后期挖潛開發(fā)和邊遠(yuǎn)新區(qū)的勘探，都具有突出的優(yōu)越性。在過去的幾十年里，國外對小井眼鉆井技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，取得了很多成果，形成了相對完善的理念。這些成果非常值得我們?nèi)ソ梃b。下面將從國外的一些技術(shù)入手向大家介紹小井眼鉆井的發(fā)展。第2章 小井眼的基本概念對于小井眼的提法有

5、各種各樣，不盡相同，國內(nèi)外到目前為止沒有統(tǒng)一的定義。(1) 美國Amoco公司：90%以上的井眼用小于6的鉆頭鉆成。(2) 法國Elf公司：完鉆井眼小于常規(guī)完鉆井眼（81/2） 的井統(tǒng)稱為小井眼。(3) 凡是大于2 3/8油管不能作內(nèi)管柱的井稱小井眼；(4) 全井90的井眼直徑是用小于7鉆頭鉆的井稱為小井眼；(5) 還有的認(rèn)為環(huán)空間隙小于1的井眼為小井眼。目前，比較普遍的定義是：90的井眼直徑小于7 或 70的井眼直徑小于6的井稱為小井眼井。2.1小井眼鉆井技術(shù)發(fā)展概況小井眼鉆井是于始于上世紀(jì)40年代，50年代美國的Carter公司在猶他州，阿肯色州，路易絲安那州等地鉆了108口小井眼井，得出

6、的結(jié)論是鉆小井眼井在經(jīng)濟(jì)上是合算的。據(jù)統(tǒng)計，50年代后期至60年代初，世界上有131家石油公司共鉆了3216口平均井深為1376m。的小井眼井 （最大井深達(dá)3658m），明顯降低了鉆井成本。在這期間，小井眼鉆井興旺，開發(fā)了小井眼鉆井的配套工具，如小尺寸卡瓦、吊卡、扶正器、防噴器、井口等 。進(jìn)入60年代中后期，世界范圍內(nèi)小井眼活動減少，主要原因是借助常規(guī)鉆機(jī)或改進(jìn)的常規(guī)鉆機(jī)打小井眼井節(jié)省費(fèi)用不大。70年代初，開始借用采礦業(yè)的小井眼連續(xù)取心鉆機(jī)鉆井，并專門研制專用的小井眼鉆機(jī)，例如瑞典的Cordell 公司研制的MD系列鉆機(jī)。80年代中期以前，小井眼沒有引起石油界足夠的重視，原因之一是當(dāng)時的油價較

7、高。原因之二是小井眼鉆井技術(shù)還不完善。80 年代中期以來，由于油氣價格的下跌，世界范圍內(nèi)石油工業(yè)不景氣，鉆井綜合成本壓力大，小井眼又引起廣泛重視。當(dāng)時英國的 BP公司1986年在Plunger油田，用MD3型小井眼鉆機(jī)鉆6口1000M的井，并取得了很好的效果。這幾口井的井身結(jié)構(gòu)為61/4（168.75 mm鉆頭）×51/2 (139.7 mm套管)×40m43/4（120.65 mm鉆頭）×37/8（96.875 mm 套管）×500m33/8（85.725 mm鉆頭）×27/8（73.914 mm套管）×1000m90年代小井眼鉆井

8、成為世界范圍內(nèi)的熱門技術(shù)之一，并且小井眼鉆井技術(shù)和裝備趨于成熟，特別是連續(xù)軟管鉆井技術(shù)的發(fā)展，使小井眼可完成常規(guī)井眼完成的任務(wù)，例如小井眼定向井、水平井、大位移井、欠平衡壓力鉆井、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井等。電子學(xué)的進(jìn)步為小井眼技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。采用小型傳感器就不必利用常規(guī)直徑的油井來獲得地下信息。從而可大大降低成本。就目前的勘探技術(shù)、油藏描述技術(shù)及輸送EOR化學(xué)藥劑的技術(shù)來說，采用直徑為3.2-6.03cm的小井眼與2.22cm的小型測井工具組合將是一個很好的選擇方案。美國能源部(DOE)正在開發(fā)通過小井眼技術(shù)減少獲得地下信息成本的技術(shù)。該項目的主要任務(wù)包括：(1)利用當(dāng)前可用的連續(xù)管技術(shù)對淺井進(jìn)行

9、小井眼鉆井；(2)對深井小井眼鉆井的可行性進(jìn)行評估；(3)將井底鉆井設(shè)備小型化，并對其進(jìn)行測試；(4)將測井工具小型化；(5)在地震檢測儀器設(shè)備中結(jié)合新興的小型傳感器技術(shù)；(6)通過小井眼來輸送EOR化學(xué)藥荊。小井眼鉆井系統(tǒng)由1個機(jī)械旋轉(zhuǎn)的刮刀鉆頭、1個水力驅(qū)動的容積式馬達(dá)以及連續(xù)管鉆柱等組成。通過對井徑為4.45 cm垂直井的小井眼鉆井系統(tǒng)的工業(yè)可行性實驗研究表明該系統(tǒng)適用于連續(xù)管鉆井，在Cathie大理巖與Berea砂巖中的鉆進(jìn)速度可達(dá)30.5m/h。在常規(guī)油田測井工具中標(biāo)準(zhǔn)尺寸最小的直徑為4.29cm，這對小井眼來說尺寸仍太大，無法使用。因而，按常規(guī)設(shè)計了2.22cm的伽馬測井工具，結(jié)合

10、密度與井徑測井曲線，可提供足夠多的測井資料。目前還沒有適于小井眼尺寸的井徑測量工具，但將其微型化也不是很難。此外，還需要小型輕便的測井電纜以及相關(guān)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而采用連續(xù)管傳送測井工具將成為可能。2.2小井眼技術(shù)發(fā)展的原因2.2.1 經(jīng)濟(jì)因素發(fā)展和應(yīng)用小井眼技術(shù)的主要目的是降低鉆井成本。據(jù)幾家石油公司小規(guī)模實驗統(tǒng)計，與常規(guī)井相比小井眼可節(jié)省鉆井費(fèi)用25-50%。在個別邊遠(yuǎn)地區(qū)甚至使鉆井費(fèi)用降低75%。特別是80年代中期油價下跌，迫使各石油公司用更廉價的勘探方法，小井眼便是其主要途徑。具體原因(1) 小井眼鉆井的初期投資較小，包括使用較小的鉆機(jī)、較小的井場、較細(xì)的管材、較少的泥漿、水泥等；(2

11、) 小油藏使用小井眼鉆井技術(shù)可以較經(jīng)濟(jì)地采油；(3) 對于有疑問的產(chǎn)層（主要勘探）可以經(jīng)濟(jì)測試；(4) 小井眼的修井成本較低；(5) 小井眼的整體開發(fā)成本較低。以上這些因素對于油公司和鉆井承包商都具有很大的吸引力。 2.2.2 技術(shù)進(jìn)步進(jìn)入80年代，小井眼鉆井裝備（小井眼鉆機(jī)、連續(xù)軟管鉆機(jī)）、工具（小尺寸防噴器、井口、鉆頭、井下動力鉆具等）和整套小井眼鉆井技術(shù)（小井眼水力學(xué)、井控技術(shù)、固井完井等）均取得重大發(fā)展，使安全經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行小井眼鉆井成為可能。2.2.3勘探開發(fā)的需要在邊遠(yuǎn)地區(qū)，地面條件惡劣，運(yùn)輸困難的地區(qū)，勘探工作風(fēng)險大，地震工作在短時間內(nèi)不能獲得精確的地下資料，在這些地區(qū)打一些小井眼連

12、續(xù)取芯的探井，可及早搞清地下情況，及早作出決策，減小勘探的風(fēng)險。第3章 小井眼鉆井系統(tǒng)、裝備及工具3.1小井眼鉆井系統(tǒng)專用小井眼鉆井系統(tǒng)是實現(xiàn)小井眼鉆井的關(guān)鍵。典型小井眼鉆井系統(tǒng)有3種基本型式，轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)、連續(xù)取芯鉆進(jìn)和井下馬達(dá)系統(tǒng)。共同特點(diǎn)是：采用小鉆機(jī)、小直徑鉆具和高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，比常規(guī)鉆井系統(tǒng)可節(jié)約鉆井成本40-70%。3.1.1轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)系統(tǒng)采用小直徑鉆桿和高速度的金剛石鉆頭，鉆速一般可達(dá)6m/h。該系統(tǒng)可用在50.8mm小井眼內(nèi)進(jìn)行取芯鉆進(jìn)、擴(kuò)眼完井，還可以用于老井加深的小井眼完井。3.1.2連續(xù)取芯鉆進(jìn)系統(tǒng)Amoco 公司最早研制并使用了這種鉆井系統(tǒng)，采用礦業(yè)取芯小鉆機(jī)，液壓頂驅(qū)，外平接頭

13、薄壁鉆桿，電纜可回收巖芯筒和取芯鉆頭。頂驅(qū)鉆速可高達(dá)2250r/min，一般使用400-800r/min，采用電纜可回收巖芯筒和111.3mm取芯鉆頭，得到連續(xù)巖芯長度可達(dá)12.19m。在開發(fā)井的小井眼取芯鉆井中，取芯率高達(dá)98.3%。3.1.3井下動力鉆具鉆進(jìn)系統(tǒng) 國外已研制了多種小型井下動力鉆具（又稱井下馬達(dá)）用于鉆小井眼井。螺桿鉆具直徑為38.1-85.73 mm，可鉆井眼直徑相應(yīng)為50.8-114.3 mm。鉆井速度為500-1000r/min，鉆井速度比轉(zhuǎn)盤鉆快3-5倍。3.2 國外小井眼鉆井設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀(1) 由常規(guī)石油鉆機(jī)改造的小井眼鉆機(jī)美國Pacer鉆井公司、Coffer公司

14、在常規(guī)石油鉆機(jī)上裝配了1套鋼絲繩連續(xù)取芯裝置，將其改造成能鉆6000m的小井眼鉆機(jī)。并制造了能滿足鉆壓和轉(zhuǎn)速要求的92.7mm特殊鉆柱。法國FortsonFormer公司分別改造成功了1臺WN Apache型拖車式、全自動液壓驅(qū)動小井眼鉆機(jī)和1臺可控硅電驅(qū)動半自動鉆機(jī)。其共同特點(diǎn)是自動化程度高、作業(yè)更安全、效率高，只需3人操作，所用鉆桿較常規(guī)鉆桿長，鉆機(jī)配備有液壓大鉗，自動卡瓦，管子自動排放系統(tǒng)，并配有220 kW(300hp)液動頂驅(qū)裝置，鉆機(jī)體積小，鉆井深度2500m。意大利改裝成的G150鉆機(jī)，全部采用液壓驅(qū)動，整部鉆機(jī)安裝在1臺半聯(lián)掛式牽引車上，移動非常方便。其頂部驅(qū)動裝置安放在井架上

15、，并由2根鋼纜懸吊，纜繩滑輪在液壓缸頂部，并固定在半掛車的支架上，可使大鉤具有液壓缸伸縮速度的2倍。液壓缸支撐柱輕便又可改變高度。改造的另一部分是豎直鉆桿排放導(dǎo)軌系統(tǒng)，共有12個排放鉆桿籠，每個可裝18根88.9mm立根，利用一懸臂吊可把鉆桿抓舉到井眼中。鉆機(jī)最大起吊行程可達(dá)16m，鉆機(jī)平臺高度為6.1m，頂驅(qū)由4個液壓馬達(dá)組成，并可提供可達(dá)36kN·m 的扭矩，發(fā)電系統(tǒng)和冷卻風(fēng)扇都安裝在隔音房內(nèi)，鉆機(jī)平臺上安置了自動化液壓卡瓦和動力大鉗，專門設(shè)計的小井眼鉆井液處理系統(tǒng)也集中在鉆機(jī)上，泥漿槽容量為80 L/cm便于快速監(jiān)測。該鉆機(jī)的質(zhì)量為20t，可鉆2000m以下的井。據(jù)英國殼牌公司

16、統(tǒng)計，至少有5個國家將常規(guī)鉆機(jī)改造成小井眼鉆機(jī)，并鉆了幾百口井，在一定程度上，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但改造的小井眼鉆機(jī)，系統(tǒng)工作不可靠，尤其是升降系統(tǒng)，在下套管時常會出現(xiàn)故障；改造型鉆機(jī)平臺不標(biāo)準(zhǔn)，配套設(shè)備及工具(如卡瓦、大鉗、升降系統(tǒng)等)在鉆機(jī)平臺上布置不易協(xié)調(diào)，勢必會影響鉆井作業(yè)時間；對鉆機(jī)實現(xiàn)完全自動化改造，需投資費(fèi)用較高。所以，國外鉆井經(jīng)驗表明，使用改造的小井眼鉆機(jī)還不能取得非常令人滿意的效果。(2) 專門設(shè)計的幾種典型小井眼鉆機(jī)瑞典Micro drill公司是最先設(shè)計小井眼鉆機(jī)的公司，已設(shè)計了800m、1500m、1700m 三種規(guī)格的小井眼鉆機(jī)，其中MD-1500型鉆機(jī)井架高11m

17、，最大鉆深1500m，液壓頂部驅(qū)動裝置安裝在井架上，鉆臺配有自動液壓卡瓦，采用3m 長外平內(nèi)加厚鉆桿，接單根時用人工放在鉆柱頂部，用旋轉(zhuǎn)頭旋合螺紋，所用鉆具外徑為25127mm，鉆機(jī)井場面積為42m×25m。Long year公司生產(chǎn)的PM603小井眼取心鉆機(jī)，采用雙筒連續(xù)取芯筒，巖芯通過取芯鉆頭進(jìn)入27m長內(nèi)筒，筒滿后，可在鉆具內(nèi)將鋼絲繩打撈筒下入井內(nèi)，與取芯筒內(nèi)筒連接提至地面，然后再將另一內(nèi)筒下入井內(nèi)。采用液壓頂驅(qū)，可鉆3000m(完井井徑77mm)，據(jù)稱是目前世界上最好的取芯鉆機(jī)。美國Standard公司設(shè)計了一臺專門用于印尼爪哇的Irion沼澤地小井眼鉆機(jī)，該鉆機(jī)裝在9個8m

18、長、2m寬、1m深的滑撬上。在35000km2沼澤地內(nèi)移運(yùn)非常方便。另外，Concho和Westbourne公司還專門制造了可用Skokie S-58T直升飛機(jī)搬運(yùn)(每次搬運(yùn)1.8t)的鉆機(jī)，直接用飛機(jī)吊裝。搬運(yùn)這種鉆機(jī)只需100架次，而搬運(yùn)常規(guī)鉆機(jī)需500多架次。Amoco公司和Nabobs工業(yè)公司聯(lián)合研制的Nabors170型小井眼鉆機(jī)，井架高26m，可鉆3600m井，該鉆機(jī)配有2臺239kW(325hp)柴油機(jī)，比常規(guī)鉆機(jī)裝機(jī)功率減少4/5，通過液壓系統(tǒng)分別驅(qū)動257kW(350hp)液壓絞車和2臺122kW (165hp)三缸鉆井泵，其頂部驅(qū)動既可提供低轉(zhuǎn)數(shù)(150r/min)、高扭矩

19、(13.83kN·m)，又可提供連續(xù)取芯時的高轉(zhuǎn)數(shù)(1000r/min)、低扭矩(1.66kN·m)，起下鉆時，可進(jìn)行劃眼或倒劃眼。該鉆機(jī)配有Amoco公司的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)和井控專家系統(tǒng)，可實時收集、處理、儲存、顯示各鉆井參數(shù)，專家系統(tǒng)能自動判斷井涌并通知司鉆，若司鉆沒有做出反應(yīng)，系統(tǒng)10s內(nèi)自動采取措施。該鉆機(jī)采用模塊化設(shè)計，每塊不超過2.7t，由直升飛機(jī)吊運(yùn)。隨著國外小井眼鉆機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多公司都已形成各自的小井眼鉆機(jī)系列。例如，意大利的Silvia Ballerinas公司的ST 系列包括ST-2、ST-4、ST-6、ST-10，鉆井深度從980-3500 m；Adv

20、ance公司的G 系列車裝鉆機(jī)包括G-14、G-22、G-35、G-55、G-75，鉆井深度從800-1800m；美國的CBC公司的CS系列包括CS-1000、CS-2000、CS-4000，鉆井深度從1000-4000m，其中CS-4000鉆機(jī)可進(jìn)行連續(xù)取芯鉆井。另外，小井眼鉆機(jī)的機(jī)械化、自動化、智能化水平非常高；井隊作業(yè)人員非常少，一般只需2-3人操作，有的只需1人操作，且作業(yè)過程準(zhǔn)確、安全、可靠、省時(如接單根在1 min內(nèi)完成)。(3) 小井眼鉆具的發(fā)展現(xiàn)狀 鉆頭 常規(guī)小尺寸牙輪鉆頭不能適應(yīng)小井眼高轉(zhuǎn)數(shù)，因為轉(zhuǎn)速高，軸承磨損快，鉆頭進(jìn)尺小，效率非常低。因此，國外在70年代已研制開發(fā)了抗

21、偏轉(zhuǎn)的PDC鉆頭，熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭(即TSP鉆頭)和天然金剛石鉆頭，這幾種鉆頭都能適應(yīng)高轉(zhuǎn)速、全面鉆進(jìn)、連續(xù)取芯和與泥漿馬達(dá)配合使用，且壽命都比常規(guī)牙輪鉆頭高4倍以上。新型的PDC聚晶金剛石鉆頭和TSD金鋼石鉆頭，外形為穹形刀頭，對深層、中硬地層二疊紀(jì)的鉆井及擴(kuò)眼效果非常好，在降低扭矩、鉆頭冷卻方面都比普通的PDC和TSD鉆頭效果好。最近美國見克休斯公司已研制成功一種適合于小眼井高速旋轉(zhuǎn)的三牙輪鉆頭，其滑動軸承采用專門設(shè)計的ATJ-33 O型環(huán)密封，有非常高的可靠性。 鉆柱 國外小井眼鉆井一般用88.9mm鉆桿。而對于用120.7mm或更小尺寸鉆頭鉆井時，則用 73.25mm或60.325

22、mm鉆桿。對于較小尺寸的鉆桿，由于其抗拉、抗扭強(qiáng)度的限制，使得小井眼鉆進(jìn)過程中鉆頭加壓和扭矩能力降低。因此，國外研制成功了高強(qiáng)度鉆桿和優(yōu)質(zhì)接頭以及適應(yīng)小井眼鉆柱組合的直徑為88.9mm，95.2mm，120.7mm 等幾種規(guī)格的或成系列的鉆頭加壓器、振擊器、鉆桿工具接頭、可變徑扶正器等井下鉆井工具。 井下取芯工具 Amoco公司已研究出一種地層高速鉆井系統(tǒng)，即在小井眼鉆井中采用連續(xù)取芯技術(shù)，同時也研制開發(fā)了一種鋼絲繩連續(xù)取芯筒，即將巖芯筒做成雙筒式，鉆進(jìn)過程中巖芯進(jìn)入內(nèi)筒，然后用鋼絲繩通過鉆柱將內(nèi)筒打撈提出，再下入1個新的內(nèi)筒與取芯外筒連接好，繼續(xù)取芯。例如CBC公司的CBC系列鋼絲繩取芯系統(tǒng)

23、。 打撈工具小井眼打撈工具乃是非常重要的工具，國外已專門設(shè)計制造了幾種直徑在103.2mm以下的打撈筒，可以打撈小井眼鉆井事故中的各種落魚，其提升能力都在20t左右，足以打撈起井下鉆柱總成。3.3 國內(nèi)小井眼鉆井設(shè)備現(xiàn)狀 國內(nèi)各油田及鉆井公司鉆小井眼設(shè)備多數(shù)為小型常規(guī)鉆機(jī)、地質(zhì)勘探鉆機(jī)、修井機(jī)，有些油田甚至還用到中型鉆機(jī)，形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象。近幾年來國內(nèi)鉆小井眼井所用鉆機(jī)大概有以下幾種主要類型：吉林油田使用F100型鉆機(jī)及ZJ15D 型鉆機(jī)鉆1 500m深的井；四川油田在川西地區(qū)用XY5G型礦業(yè)鉆機(jī)和TSJ6/660型水井鉆機(jī)分別鉆1000m以下和1500m小井眼井；勝利油田鉆1500m

24、以下淺層氣井也曾使用了大慶130鉆機(jī)和ZJ45型鉆機(jī)；大慶油田近幾年來小眼井鉆得較多，占國內(nèi)80% 以上，主要使用進(jìn)口的1500m 車裝鉆機(jī)鉆小井眼井；而長慶油田鉆小井眼井主要用XJ-450、350、250及T50B幾種車裝修井機(jī)。從各油田鉆小眼井的情況看，由于鉆機(jī)選擇不合理，或鉆機(jī)不配套(如修井機(jī)沒有泥漿循環(huán)系統(tǒng))，鉆井、測井工具不配套，以及小井眼井控設(shè)備不配套等原因，在鉆井過程中，遇到的各種事故不能及時處理，設(shè)備待機(jī)時間太長，使得鉆井設(shè)備費(fèi)用抵消了小井眼工藝過程中其他項目節(jié)省的費(fèi)用，實際上有些小井眼費(fèi)用已超過了常規(guī)鉆井費(fèi)用。第4章 小井眼技術(shù)的難點(diǎn)及對策小井眼技術(shù)的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在井控方面。

25、4.1小井眼井控與常規(guī)井控的差別 4.1.1環(huán)空間隙（小井眼環(huán)空體積小） 圖3-1 常規(guī)井與小井眼試井比較圖3-1中與常規(guī)井眼相比，小井眼環(huán)空間隙小，體積小。同樣的流體侵入量，小井眼比常規(guī)井眼：流體在環(huán)空占的體積大，上返速度快，對溢流很敏感。 例：31L的溢流在常規(guī)井眼環(huán)空中占12 m長，使井底壓力降低0.105MPa；在小井眼環(huán)空中占114 m長，使井底壓力降低0.84MPa。流體在小井眼環(huán)空上返的速度是在常規(guī)井眼環(huán)空上返速度的數(shù)倍。從井控的觀點(diǎn)來看，流體在井筒侵入高度越高，井控的難度就越大。小井眼井控要解決的問題：(1) 井眼系統(tǒng)的壓力分布規(guī)律及計算公式；(2) 最佳的溢流監(jiān)測方法；(3)

26、 最有效的壓井方法。4.1.2 系統(tǒng)的壓力損失大系統(tǒng)的壓力損失包括：地面管匯、鉆柱內(nèi)、鉆頭水眼和環(huán)空壓力損失。掌握系統(tǒng)壓力損失是小井眼井控的關(guān)鍵，有關(guān)測試數(shù)據(jù)表明，小井眼中的壓力損失分布與常規(guī)井是相反的。在常規(guī)井中，大約90%的泵壓損失在鉆柱內(nèi)及鉆頭處，環(huán)空壓力損失僅為泵壓的10%。而在小井眼井中，泵壓的90%損失在環(huán)空，其它損失占泵壓的10% 。傳統(tǒng)的環(huán)空壓力損失計算方法對小井眼是不適用的，而且鉆柱在井內(nèi)的偏心度對小井眼環(huán)空壓力損失也有很大影響，把用常規(guī)環(huán)空壓力損失計算公式所算結(jié)果與美國Amoco公司SHADS井所測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在2430m小井眼中，鉆井液密度1.02g/cm3，塑性粘度1

27、1×10-3Pa·s，屈服值2.39Pa，流量3.154L/s，用正常計算公式算得環(huán)空壓力損失5308kPa，而實際測得的環(huán)空壓力損失是3344kPa。由此可見，傳統(tǒng)的計算方法不適用于小井眼，但除環(huán)空以外的其它部分的壓力損失，仍然可以用傳統(tǒng)的方法計算，而小井眼的環(huán)空壓力損失可由SHADS井所得公式確定見式(3-1）。SHADS公式 (3-1)式中： din 鉆柱直徑，mm； do 井徑，mm； f 摩阻系數(shù)； k 鉆井液稠度系數(shù)； n 鉆井液流性指數(shù)； Re雷諾數(shù)； p 環(huán)空壓力損失，K Pa； q 排量，L/s； 鉆井液密度，g/cm3。 小井眼中鉆柱的旋轉(zhuǎn)對環(huán)空壓降的影

28、響也很大，隨著鉆柱的高速旋轉(zhuǎn)，環(huán)空壓降會顯著增加。例：Amoco公司做過實驗：井深2438m，泥漿密度為1.028/cm3，泵排量Q=3.15L/s，鉆柱不旋轉(zhuǎn)時，環(huán)空壓降為3.4MPa，當(dāng)量循環(huán)密度為1.13g/cm3，鉆柱以600r/min旋轉(zhuǎn)時，環(huán)空壓降為7.5MPa，當(dāng)量循環(huán)密度為1.33g/cm3 。4.2小井眼井涌檢測技術(shù)常規(guī)鉆井主要通過監(jiān)測泥漿池液面的增量來控制檢測井涌。這種檢測方法的靈敏度主要取決于液面高度儀和操作人員的警惕性。這種方法一般要等到泥漿池的增量達(dá)到2m3 以上才能檢測到井涌，顯然小井眼鉆井不能單純依靠池增量來檢測井涌，必須應(yīng)用新的方法來提高檢測精度和靈敏度。國外發(fā)

29、展了一些小井眼井涌檢測方法。4.2.1 Amoco公司井涌檢測法（出入口流量法）在泥漿吸入管和返出管線上安裝電磁流量計，實時記錄入、出口流量，并打印出，從曲線的變化及發(fā)生現(xiàn)井涌或井涌，也可通過計算機(jī)實時判斷并報警，這種方法的靈敏度高。4.2.2 Ana drill公司的井涌檢測方法該公司研究了兩種井涌檢測法(1) 泥漿流量的波測量方法。(2) 泥漿泵壓力波的往復(fù)傳播時間。由于波在氣體中的傳播速度比在泥漿中慢，傳播時間急劇增加就說明發(fā)生了氣涌。4.3小井眼壓井方法-動態(tài)壓井法由于小井眼環(huán)空體積小，井涌來的快的特點(diǎn)，一般不能采用常規(guī)壓井方法。小井眼環(huán)空壓耗很大（占泵壓的90%），動態(tài)壓井是一種有效

30、的小井眼壓井法。4.3.1動態(tài)壓井法（動平衡壓井）動態(tài)壓井是利用循環(huán)泥漿時產(chǎn)生的壓力損耗來控制地層壓力。例：在圖8所示的小井眼中，以3.15L/s的排量循環(huán)泥漿時，當(dāng)量循環(huán)密度(ECD)為1.15g/cm3; 當(dāng)排量增加到6.3L/s時，井底的當(dāng)量循環(huán)密度增至1.45g/cm3 。通過改變排量、鉆柱旋轉(zhuǎn)速度和泥漿性能，就可控制小井眼井涌，而不需要加重泥漿。4.3.2 動態(tài)壓井的實施(1) 鉆井過程實測環(huán)空壓耗的大小。改變泵排量，在各種排量下實測環(huán)空壓耗，并記錄下來，以備動態(tài)壓井時使用。(2) 若檢測到井涌，立即增大排量，從而增大泥漿柱對地層的壓力。最大排量取決于地面管匯的額定壓力、地面泵的能力和裸眼井段的地層破裂壓力。(3) 將鉆柱稍稍提起，關(guān)閉環(huán)行防噴器，使泥漿通過節(jié)流管線流出。在鉆進(jìn)過程中發(fā)生井涌，也可不停鉆，通過增大排量和鉆柱的旋轉(zhuǎn)速度來控制井涌。4.3.3 應(yīng)注意的問題(1) 采用動態(tài)壓井法還是常規(guī)壓井法，取決于地層壓力預(yù)測值和可獲得的環(huán)空壓耗。環(huán)空壓耗的大小取決于設(shè)備能力（額定排量、功率）、井徑、井深、泥漿性能、鉆柱直徑。環(huán)空壓耗對井眼沖蝕非常敏感。(2