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混凝土搅拌站故障及解决方案

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关于钻探能拐弯的技术问题?

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发表于 2018-11-8 17:47:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
看了水力压裂,钻探到资源层时会水平延伸挺长的距离,而且看得出来越长越好,那么怎么做到这种水平钻探呢?
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发表于 2018-11-8 16:55:44 | 显示全部楼层
首先,建议修正一下问题。修改为钻井过程中如何造斜(“拐弯”的专业术语)。
钻探一般指钻探井,探井一般都是直井,极少使用水平井。
探井一般是为了了解地层的情况,就和看胃病使用胃镜类似,钻一口探井来了解油气藏的沉积年代,岩性,厚度,地层压力情况,油气边界等等。由于探井钻井过程中对地层情况了解有限,因而风险很大,尤其在不了解地层压力情况下极易发生井喷、井漏。而且由于一般要钻取岩心因而花费时间也很久,成本很高,因而不会使用水平井(风险更大了)。探井一般是为了探,不是生产所以不会压裂也不会玩花的(想想第一次OOXX大家都是很保守的赛,请原谅我不合适的类比)。
但生产井一般是在打了很多探井以后开始的,主要就是为了生产了(调教好了就可以玩花样了,再一次请原谅我不合适的类比 )。
水平井呀压裂呀都可以上了。

定性的公式可以看出,水平井可以看作是增加了井筒半径   ,压裂可以看作提高了渗透率 ,因而压裂水平井常量比一般的直井不压裂高很多(这是定性的公式,这公式是直井的,水平井的太复杂咯)。这就是页岩气中的压裂水平井,可以看到压出的裂缝很多哈。小点点都是微地震探测到的剪切缝,关于这个请看回答



其实题主说的会拐弯的井不一定是水平井,还有可能是定向井。
如图,Kickoff point就是造斜(Bulid Angle)点,之前都是直井。在海上开发中,由于平台限制几乎都是定向井,一个平台可以钻60口像一个树丛(从式井)。因为它可以从地面同一点打到我们想到的地方(靶点)。如下图:



水平井是算是定向井的一种吧,井斜角90度(井斜角就是井筒与竖直方向的夹角)。保持一定的角度水平钻进其实需要专门的工具(属于叫做稳斜 Hold Angle),其实百度文库中很多:



最后到达靶点就要降斜(Drop Angle),这种能各种拐弯的井也是有的。



水平段并不是越长越好,有一个经济极限水平段长度(增加长度不会增加经济效益),而且有一个极限产量(增加长度不会增加产量);况且水平段太长,后面的完井,生产都有很大的问题,因此不可能太长,貌似是12300m但这口井八成是裸眼,无法压裂。


对于非常规油气(页岩气blabla...),大部分井都需要压裂,因而不可能水平段太长,导致无法下套管导致无法压裂。这是美国Barnett的页岩气开发可以看出后面都是水平井加分段压裂了。
(红色水平井,
绿色定向井,黑色直井)。
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发表于 2018-11-8 17:54:46 | 显示全部楼层
看到了这个问题,刚好我们现在正在打的就是大位移定向井,这份回答应该可以满足题主的好奇心。
所谓定向井就是按照人为的需要在一个限定的方向上钻的井,水平井是定向井的一种特殊情况,也就是井眼轨迹近似水平。
我看到之前的回答有人提到,题主说的“拐弯”用钻井术语来说就是“造斜”啦。
在钻井中,实际钻出来的井眼轨迹是一条空间曲线。测量井眼轨迹,也就是我们常说的侧斜。一般描述曲线我们会采用XYZ坐标系,但是在钻井上一般不这么干,我们用测深、井斜角、井斜方位角这三个参数来描述。现在侧斜还做不到连续的测量井眼轨迹,我们只能一个点一个点的测,这些点就叫测点。
测深是从井口沿着井筒到测点的长度,注意不是位移而是曲线段的长度;井斜角就是井眼方向线与铅垂线的夹角,直井的井斜为0°,当然水平井的井斜角理论上就是90°啦。井斜方位角是测点上从正北方位线开始顺时针转到井眼方位线的角度;其实就是在平面上的朝向嘛,正北为0°、正东为90°、正南就是180°。
我们只要知道井眼轨迹上若干测点的测深、井斜角与井斜方位角就能近似的描述这条空间曲线了。
好的预备知识现在讲完了,现在回答正题。
俗话说的好,工欲善其事,必先利其器。没有金刚钻就别揽瓷器活。要想钻进的时候拐弯我们需要特殊的工具,钻井的工具种类很多也非常复杂,我这里就挑关键的简单说下了:最最最关键的就是井底动力钻具了,井底动力钻具有很多种,这里我就讲讲最常见的一种:螺杆钻具,其他的原理大体相同只是方式不一样而已啦。
左边的那三根就是螺杆啦,右边的是螺旋钻铤请无视。这玩意的特别之处有两点:首先,它是弯的… 看出来了嘛,没看出来的把图片放大仔细看,还没看出来就给脸贴到屏幕上看吧。第二点,在钻进的过程中螺杆的外壳和上面的钻具不旋转只向下滑动,螺杆下部旋转带动钻头旋转破碎岩石。讲到这里你是不是懂了… 在井筒中当我们需要钻头往一个特定方向走的时候我们只需要控制螺杆弯接头朝向我们需要的方向然后保持弯接头上部钻具不动,下部钻头旋转破碎特定方向的岩石,这也就是我们所说的滑动钻进。在这个过程中通过旋转上部钻具我们可以控制钻头的朝向也就是井斜方位角让钻头朝一个特定方向破碎岩石,那么井斜角怎么控制呢,我们通过钻压来控制井斜角。钻杆是具有弹性的,当我们多施加一点钻压钻头就会多往上翘一些,这很好理解这个过程类似于杠杆,弯接头所在的地方就是杠杆的支点,地面上多下压一点地下的钻头就会上翘一点。可以配合下面这张图想象一下。

这样通过控制井斜方位角和井斜角我们就能控制钻头在我们需要的方向上钻进了。

我这里介绍得比较简单,在实际的定向井施工中工具和工艺都复杂得多,但是基本原理是类似的。
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