專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的油井鉆井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的油井鉆井方法，該方法能夠在整個(gè)所希望的井深中以幾乎恒定的間隙來(lái)布置襯套柱體，且該方法基本在于有效進(jìn)行鉆孔，從而不管孔垂直或偏斜，都能夠保證消除該孔的任何幾何彎曲和不規(guī)則情況。
在油井的鉆井過(guò)程中，對(duì)孔加襯套(鋪設(shè)管道)的操作通過(guò)根據(jù)所達(dá)到的深度和鉆入地層的結(jié)構(gòu)特征而在預(yù)定間隔處布置合適的套管來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在管道鋪設(shè)過(guò)程中，為了保證能很容易地使襯套柱體降低到井內(nèi)，通常需要保證使該套管外徑和孔徑之間的差值(間隙)保持足夠大。
在普通工藝的鉆井過(guò)程中，套管和孔之間的間隙值可以從在地面和/或中間階段的大約6-7英寸(15-16cm)變化成在較深階段的大約1英寸(例如，26″的孔采用20″的導(dǎo)管，17 1/2″的孔采用13 3/8″的導(dǎo)管，12 1/4″的孔采用9 5/8″的套管，8 1/2″的孔采用7″的套管)。
在具有較大直徑/厚度的高剛性管和無(wú)法使鉆井完全垂直和/或具有可控制的曲率的情況下需要采用高間隙值。實(shí)際上，柔性較差的管與孔的一定程度的不規(guī)則性(偏斜、彎曲和/或狹窄)使得很難將該柱體放低到井內(nèi)，尤其是在地面和/或中間階段。
根據(jù)普通工藝，需要使形成的孔相對(duì)于套管具有大得多的直徑，以保證在地面和中間階段能放低到井底，這導(dǎo)致形成大量的浪費(fèi)產(chǎn)品和需要很長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間，因此，鉆井時(shí)間較長(zhǎng)，成本較高。
根據(jù)本發(fā)明的鉆井方法能在生成的柱體直徑相同的情況下減小該井上部(地面和中間柱體)的尺寸。這能夠顯著降低材料消耗(泥漿、水泥和鋼)，從而減少浪費(fèi)產(chǎn)品的形成。該技術(shù)還不需要形成其直徑與較低的柱體直徑相比大得多的孔，這通常意味著與普通技術(shù)相比，可以使孔具有較小的尺寸。所有這些都將對(duì)鉆頭的前進(jìn)速率產(chǎn)生積極的影響，因此能減小孔的形成時(shí)間，從而降低成本。本發(fā)明的方法還能顯著降低操作成本，因?yàn)樵摼拇怪毙院?或規(guī)則曲率將便于油井維修和油井各項(xiàng)采油修理操作。
本方法包括鉆井和管道鋪設(shè)技術(shù)，它能夠在間隙值幾乎恒定的情況下布置襯套柱體，該間隙值在整個(gè)井深(從頂部到底部)或在整個(gè)所希望的井深中的任何深度處為大約1.5英寸(3-4cm)。采用減小的間隙使得在柱體數(shù)目相同和油層套管的最終尺寸相同的情況下，油井上部的尺寸大幅度減小。
該方法主要適用于較深且垂直或偏斜的井，在具有低鉆井能力和/或難于控制軌道的地層的場(chǎng)合也適用。在這些情況下，采用本發(fā)明的方法能夠大幅度節(jié)省時(shí)間和減小鉆井成本。
因此，本發(fā)明的目的涉及一種改進(jìn)的、用于油井鉆井和同時(shí)布置合適套管的方法，其特征在于該間隙在整個(gè)所希望的井深中幾乎保持恒定，以及對(duì)所關(guān)心的井部分進(jìn)行鉆井，且通過(guò)采用自動(dòng)垂直度和/或曲率控制裝置來(lái)保持孔的高度規(guī)則性。
尤其是，本發(fā)明的方法包括根據(jù)下面步驟來(lái)進(jìn)行鉆井自動(dòng)控制該井的垂直度和/或曲率；采用裝備有足夠分配器和牙輪擴(kuò)眼器的鉆頭，以保證孔的規(guī)則性和標(biāo)準(zhǔn)性；采用具有能使孔的任何不穩(wěn)定性問(wèn)題減至最小的化學(xué)和流變學(xué)特征的鉆井泥漿；恒定控制鉆井的所有參數(shù)，以便保持曲率(BUR/DO)為0.7度每30m，同時(shí)使垂直剖面上的最大斜度為1.5度。
為了自動(dòng)控制油井的垂直度，采用所謂的“直孔鉆井裝置(SDD)”尤其有利，該“直孔鉆井裝置(SDD)”為由本申請(qǐng)人和Baker Hughes聯(lián)合制造的鉆井裝置。與普通系統(tǒng)相比，該裝置自動(dòng)進(jìn)行垂直度的連續(xù)校正，其建立在反饋控制的原理上，該反饋控制即使在具有很強(qiáng)的使鉆頭軌道偏離垂直方向的趨勢(shì)的地層中也能保證孔的絕對(duì)垂直度。
采用稱(chēng)為Autotrak的裝置能夠很好地自動(dòng)控制曲率，該Autotrak的裝置為由本申請(qǐng)人和Baker Hughes聯(lián)合制造的鉆井裝置。該裝置進(jìn)行曲率的連續(xù)校正，這種連續(xù)校正能夠保證在偏斜剖面內(nèi)有最佳的幾何形狀。
與Baker聯(lián)合制造的這兩種裝置在1998年11月的文獻(xiàn)SPE 50379中可知。
市場(chǎng)上還有各種可選的自動(dòng)垂直度控制裝置和曲率控制裝置，例如Camco的RDSCambridge Automation的AGSWell Done的Well Director如根據(jù)本發(fā)明方法的非限定實(shí)施例所述，管道鋪設(shè)步驟如下。
在形成完全垂直和適合油井標(biāo)準(zhǔn)的孔后，襯套柱體能夠下放到井中。為了便于使套管以較小的間隙進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)孔中，應(yīng)當(dāng)注意以下保護(hù)措施采用平齊或接近平齊類(lèi)型的螺紋連接件?？梢?xún)?yōu)選地采用稱(chēng)為“ASFC”(Agip Semi Flush Connection)的整體連接件，該連接件描述在本申請(qǐng)人于1999年2月19日提交的專(zhuān)利申請(qǐng)5934中。該連接件具有限制間隙(外徑比外管直徑大2.5％)，其特征在于與已有的同類(lèi)連接件相比，其明顯改進(jìn)了壓縮力和扭矩強(qiáng)度/效率。該接頭還裝備有雙端面金屬對(duì)金屬的密封件，該密封件使得該接頭適用于深井中和/或有高壓的情況。
對(duì)管的完全直線(xiàn)性進(jìn)行檢查。API規(guī)則允許的殘留制造變形方面的公差在執(zhí)行傾斜技術(shù)時(shí)還不能接受。因此，在開(kāi)始進(jìn)行管道鋪設(shè)操作之前必須精確檢查直線(xiàn)性。
限制定中心裝置的使用(需要時(shí)采用整體式葉片定中心器)。
在管道鋪設(shè)過(guò)程中，限制柱體的下降速度，以防止產(chǎn)生使環(huán)尺寸減小的力和有害的撞擊。
采用裝備有自動(dòng)填補(bǔ)裝置的定中心類(lèi)型的水泥灌漿引鞋(穩(wěn)定器鞋)。
在水泥灌漿過(guò)程中，采用具有較高流動(dòng)性和機(jī)械阻力的特殊添加料。
在可能存在偏斜剖面的情況下，除了所述保護(hù)措施外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)所采用的套管的柔韌性來(lái)設(shè)計(jì)曲率。
如上述進(jìn)行操作，可以將外徑稍微小于孔徑(大約1.5英寸)的套管下放入井內(nèi)，從而形成較窄的管道鋪設(shè)剖面(傾斜)，同時(shí)具有上述優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)損害所形成的柱體的直徑。


圖1把普通管道鋪設(shè)程序與“傾斜”程序進(jìn)行了比較。所述圖中的數(shù)據(jù)是在Basilicata的Val D’Agri的油田中的Monte Enoc 9井中獲得的。顯然，采用“傾斜”方法，從地面和中間的柱體的較小直徑開(kāi)始，所生成的柱體具有與通過(guò)普通方法形成的柱體相同的直徑。
圖2表示了傾斜管道鋪設(shè)方法的另外兩個(gè)實(shí)例，這兩個(gè)實(shí)例提供了根據(jù)可能的情況代替前述方案的可選方案。
圖3示意性地表示了孔剖面之間的比較。
權(quán)利要求
1.一種用于油井鉆井和布置合適套管的方法，包括對(duì)所關(guān)心的井部分進(jìn)行鉆井；以及在鉆井過(guò)程中，通過(guò)采用自動(dòng)垂直度和/或曲率控制裝置來(lái)保持孔的高度規(guī)則性。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的用于油井鉆井和布置合適套管的方法，其特征在于按照下面的保護(hù)措施來(lái)進(jìn)行鉆井步驟自動(dòng)控制該井的垂直度和/或曲率；采用裝備有足夠分配器和牙輪擴(kuò)眼器的鉆頭；采用具有能使井的任何不穩(wěn)定性問(wèn)題減至最小的化學(xué)和流變學(xué)特征的鉆井泥漿；恒定控制鉆井的所有參數(shù)。
全文摘要
用于油井鉆井和布置合適套管的方法，包括對(duì)所關(guān)心的井部分進(jìn)行鉆井；以及在鉆井過(guò)程中，通過(guò)采用自動(dòng)垂直度和/或曲率控制裝置來(lái)保持孔的高度規(guī)則性。該方法能夠以間隙值在整個(gè)井深內(nèi)(傾斜剖面)為+/－1.5英寸的幾乎恒定的間隙來(lái)布置套管。
文檔編號(hào)E21B43/10GK1420958SQ00818206
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月5日
發(fā)明者安杰羅·卡爾德羅尼, 瓜爾迪洛·費(fèi)拉里奧 申請(qǐng)人:艾尼股份公司