大理钻井技术的必备知识
大理钻井技术的必备知识
概述
大理钻井技术发展的较高阶段是自动化钻井。所谓自动化钻井就是：钻井全部过程依靠传感器测量各种参数，并采用计算机采集，进行综合解释与处理，然后再发出指令，后由各相关设备自动执行，使整个钻井过程变成一个无人操作的自动控制过程。在钻井自动控制过程当中，井下随钻测量和井下自动控制是关键环节，同时也是关键技术，二者结合起来实际上是井眼轨迹自动控制技术—导向钻井技术。
导向钻井技术
导向钻井技术是钻井工程领域的高新技术，代表着先进的钻井发展方向。目前，在世界范围内水平井、大位移井，分支井等高难度的复杂井蓬勃发展，并得到大规模应用，传统的钻井技术难以适应这些高难度井的作业需要，必须依靠先进的导向技术才能保证井眼轨迹的准确无误。
大理钻井导向方式
导向方式主要有两种：
1）几何导向：
由井下随钻测量工具（MWD/LWD）测量几何参数，井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。
2）地质导向：
地质导向是在拥有几何导向能力的同时又能根据随钻测井（LWD）得出的地质参数（地层岩性、地层层面、油层特点等），实时控制井眼轨迹，使钻头沿着地层的较优位置钻进。这样可在预先不掌握地层特性的情况下实现较优控制。
大理钻井导向钻井的实现主要靠导向工具，导向工具分两大类：
1）滑动式导向工具
滑动式导向工具的特征是导向作业时钻柱不旋转 ，钻柱随钻头向前推进，沿井壁滑动。 滑动式导向存在许多缺点：钻柱的扭矩、摩阻大；井眼清洗不彻底；械钻速慢等等，但目前仍占主导地位。
定向钻井大多使用井下动力钻具，主要的滑动式导向工具有：弯外壳马达、可调弯接头、可变径稳定器等。滑动式导向工具组合方式：钻柱+MWD/LWD+动力钻具+钻头。
2）旋转式导向系统 （RSS）
旋转式导向工具直接引导钻头沿期望的轨迹钻进，从而避免钻柱躺在井壁上滑动，使井眼得到很好的清洗，同时允许根据地层选择合适的钻头。这样可显著地减轻或消除滑动式导向工具的不足。
目前旋转式导向工具主要有：VDS自动垂直直井钻井系统、SDD自动直井钻井系统、ADD自动定向钻井系统、RSD旋转导向钻井系统，RCLS旋转闭环钻井系统等。
旋转导向钻井特点
1）在钻柱旋转的情况下，具有导向能力；
2）可以与井下马达一起使用；
3）配有全系列标准的地层参数及钻井参数检测仪器；
4）配有地面&井下双向通讯系统，可根据井下传来的数据，在不起钻的情况下从地面发出指令改变井眼轨迹；
5）工具设计制造模块化、集成化；
6）可以在150℃以上的高温井中使用；
7）不需要特殊的钻井参数，就可以保证较优的钻井过程；
8）导向自动控制，以保证准确光滑的井眼轨迹。
旋转导向主要技术参数
1）测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。
2）垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。
3）造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。
4）井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。
5）方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
6）井斜变化率： 井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况。以度／100米来表示也可使用度／30米或度等）。
7）方位变化率：方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，以度／100米来表示（也可使用度／30米等）。
8）狗腿严重度：狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／30米表示），狗腿严重度 既包括了井斜角的变化也包括了方位角的变化，是钻进过程当中需要重点关注的数据
9）GR-自然伽马：GR是测量地层里面的放射性含量，岩石里粘土含放射性物质最多。通常，泥岩GR高，砂岩GR低。
10）CAL-井径井径就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼，测量的井径或为八寸半，或大于八寸半（称扩径），或小于八寸半（称缩径）。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。11）AC-声波
常说人所说的声波即是声波时差，单位为毫秒每英尺，声波时差小，也就是声波在地层传播的时间少，说明地层比较致密和坚硬。反之地层比较疏松。
12）CN-中子：用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子，我们也叫中子孔隙度，也叫总孔隙度，测量的是流体体积占整个岩石的百分比。
13）电阻率 resistivity：电阻率分为微侧向和双侧向（包括浅侧向和深侧向），它们的区别就在于探测深度不一样，深侧向探测深度大，浅侧向次之，微侧向小。由于泥浆对地层的侵入不同，井眼为圆心在不同的半径范围内，地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入，这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。
发展方向
随着技术的发展和应用，旋转导向钻井系统逐渐形成了两大发展方向：一个是以Baker Hughes Inteq公司的Auto Trak RClS系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统，它以其精确的轨迹控制精度和完善的地质导向技术为特点，非常适用于开发难度高的特殊油藏的导向钻井作业，HulliboIton公司的Geo—Pi1ot系统也属于这一类导向钻井系统；
另外一个是以Schlumberger Anadri11公司的Power Driver SRD系统为代表的全旋转自动导向钻井系统，它以其同样精确的轨迹控制精度和特有的位移延伸钻井能力为特点，非常适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。
概述
大理钻井技术发展的较高阶段是自动化钻井。所谓自动化钻井就是：钻井全部过程依靠传感器测量各种参数，并采用计算机采集，进行综合解释与处理，然后再发出指令，后由各相关设备自动执行，使整个钻井过程变成一个无人操作的自动控制过程。在钻井自动控制过程当中，井下随钻测量和井下自动控制是关键环节，同时也是关键技术，二者结合起来实际上是井眼轨迹自动控制技术—导向钻井技术。
导向钻井技术
导向钻井技术是钻井工程领域的高新技术，代表着先进的钻井发展方向。目前，在世界范围内水平井、大位移井，分支井等高难度的复杂井蓬勃发展，并得到大规模应用，传统的钻井技术难以适应这些高难度井的作业需要，必须依靠先进的导向技术才能保证井眼轨迹的准确无误。
大理钻井导向方式
导向方式主要有两种：
1）几何导向：
由井下随钻测量工具（MWD/LWD）测量几何参数，井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。
2）地质导向：
地质导向是在拥有几何导向能力的同时又能根据随钻测井（LWD）得出的地质参数（地层岩性、地层层面、油层特点等），实时控制井眼轨迹，使钻头沿着地层的较优位置钻进。这样可在预先不掌握地层特性的情况下实现较优控制。
地质导向可利用近钻头处实时采集的地质地层参数，超前预测和识别油气层，并根据需要调整井眼轨迹，引导钻头准确钻达油气富集区域。 地质导向的技术关键是近钻头处地层参数、井眼轨迹参数和钻头工作参数的实时测量。
大理钻井导向钻井的实现主要靠导向工具，导向工具分两大类：
1）滑动式导向工具
滑动式导向工具的特征是导向作业时钻柱不旋转 ，钻柱随钻头向前推进，沿井壁滑动。 滑动式导向存在许多缺点：钻柱的扭矩、摩阻大；井眼清洗不彻底；械钻速慢等等，但目前仍占主导地位。
定向钻井大多使用井下动力钻具，主要的滑动式导向工具有：弯外壳马达、可调弯接头、可变径稳定器等。滑动式导向工具组合方式：钻柱+MWD/LWD+动力钻具+钻头。
2）旋转式导向系统 （RSS）
旋转式导向工具直接引导钻头沿期望的轨迹钻进，从而避免钻柱躺在井壁上滑动，使井眼得到很好的清洗，同时允许根据地层选择合适的钻头。这样可显著地减轻或消除滑动式导向工具的不足。
目前旋转式导向工具主要有：VDS自动垂直直井钻井系统、SDD自动直井钻井系统、ADD自动定向钻井系统、RSD旋转导向钻井系统，RCLS旋转闭环钻井系统等。
旋转导向钻井特点
1）在钻柱旋转的情况下，具有导向能力；
2）可以与井下马达一起使用；
3）配有全系列标准的地层参数及钻井参数检测仪器；
4）配有地面&井下双向通讯系统，可根据井下传来的数据，在不起钻的情况下从地面发出指令改变井眼轨迹；
5）工具设计制造模块化、集成化；
6）可以在150℃以上的高温井中使用；
7）不需要特殊的钻井参数，就可以保证较优的钻井过程；
8）导向自动控制，以保证准确光滑的井眼轨迹。
旋转导向主要技术参数
1）测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。
2）垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。
3）造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。
4）井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。
5）方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
6）井斜变化率： 井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况。以度／100米来表示也可使用度／30米或度等）。
7）方位变化率：方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，以度／100米来表示（也可使用度／30米等）。
8）狗腿严重度：狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／30米表示），狗腿严重度 既包括了井斜角的变化也包括了方位角的变化，是钻进过程当中需要重点关注的数据
9）GR-自然伽马：GR是测量地层里面的放射性含量，岩石里粘土含放射性物质最多。通常，泥岩GR高，砂岩GR低。
10）CAL-井径井径就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼，测量的井径或为八寸半，或大于八寸半（称扩径），或小于八寸半（称缩径）。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。11）AC-声波
常说人所说的声波即是声波时差，单位为毫秒每英尺，声波时差小，也就是声波在地层传播的时间少，说明地层比较致密和坚硬。反之地层比较疏松。
12）CN-中子：用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子，我们也叫中子孔隙度，也叫总孔隙度，测量的是流体体积占整个岩石的百分比。
13）电阻率 resistivity：电阻率分为微侧向和双侧向（包括浅侧向和深侧向），它们的区别就在于探测深度不一样，深侧向探测深度大，浅侧向次之，微侧向小。由于泥浆对地层的侵入不同，井眼为圆心在不同的半径范围内，地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入，这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。
发展方向
随着技术的发展和应用，旋转导向钻井系统逐渐形成了两大发展方向：一个是以Baker Hughes Inteq公司的Auto Trak RClS系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统，它以其精确的轨迹控制精度和完善的地质导向技术为特点，非常适用于开发难度高的特殊油藏的导向钻井作业，HulliboIton公司的Geo—Pi1ot系统也属于这一类导向钻井系统；
另外一个是以Schlumberger Anadri11公司的Power Driver SRD系统为代表的全旋转自动导向钻井系统，它以其同样精确的轨迹控制精度和特有的位移延伸钻井能力为特点，非常适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。
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大理钻井,