La tercera página de "China Land and Resources News" del 29 de enero de 2007 publicó la noticia de que "el nuevo sistema de perforación geodireccional se ha desarrollado con éxito". Este sistema consta de tres subsistemas: un nuevo sistema inalámbrico de medición de inclinación de pulso positivo durante la perforación, un motor de transmisión de mediciones y un sistema de recepción inalámbrico, y un sistema de toma de decisiones y procesamiento de información terrestre. Tiene tres funciones principales: medición, transmisión y guiado. Durante el proceso de desarrollo, se llevaron a cabo con éxito cuatro experimentos de perforación con geonavegación y aplicaciones industriales en la perforación de pozos horizontales. El logro de este logro marca un gran avance en la tecnología de perforación direccional de mi país.
2.3.1.1 Tecnología de perforación con geodirección
La tecnología de perforación con geodirección es una tecnología de perforación de vanguardia desarrollada en la década de 1990. Su núcleo es utilizar datos de medición direccional durante la perforación y la formación durante la perforación. Evalúe los datos de registro del pozo para controlar la trayectoria del pozo a través del diálogo hombre-máquina. La diferencia con la tecnología de perforación direccional ordinaria es que utiliza las características geológicas reales del pozo para determinar y controlar la trayectoria del pozo, en lugar de perforar de acuerdo con una trayectoria del pozo prediseñada. La tecnología de perforación con geodirección puede hacer que la trayectoria del pozo evite la interfaz de la formación y la interfaz del fluido de formación y esté siempre dentro de la capa de producción, de modo que las herramientas de perforación de fondo se puedan controlar con precisión para alcanzar el mejor objetivo geológico. Varias tecnologías clave para realizar la perforación con geodirección son la medición durante la perforación, la tecnología de registro durante la perforación, el sistema de control de circuito cerrado de dirección giratoria, etc.
Las dos tareas básicas de la medición durante la perforación (MWD) son medir la inclinación del pozo y la orientación de la perforación. Su parte del fondo del pozo consiste principalmente en la tubería de sonda, el pulsador, el niple de potencia (o barril de batería) y la presión de perforación del fondo del pozo. Consta de subsecciones y el tubo sonda contiene varios sensores, como sensores de inclinación, orientación, temperatura, vibración, etc. El microprocesador en el tubo sonda amplifica y procesa las señales de varios sensores, las convierte en números decimales y luego binarios, y organiza todos los datos en una secuencia de codificación preestablecida. El pulsador se utiliza para transmitir señales de pulso y recibir comandos de tierra. Es el único canal que realiza comunicación bidireccional entre la superficie y el subsuelo y transmite datos subterráneos a la superficie en tiempo real. La parte de energía subterránea incluye baterías de litio o generadores de turbina, que se utilizan para alimentar varios sensores subterráneos y componentes electrónicos. La subjunta de peso del fondo del pozo se utiliza para medir el peso del fondo del pozo y el torque del fondo del pozo.
El sistema de registro durante la perforación (LWD) es una de las últimas tecnologías en la perforación petrolera contemporánea. Los dos sistemas de registro producidos por Schlumberger, el medidor de resistividad de doble compensación CDR y el medidor de densidad de neutrones de doble compensación CDN, representan el nivel más alto de los sistemas de registro durante la perforación actuales. CDR y CDN se pueden utilizar solos o junto con MWD. El sistema CDR de LWD utiliza ondas electromagnéticas para transmitir información, y todo el sistema está instalado en un collar de perforación especial no magnético o en una junta de cachorro. El sistema incluye principalmente un cilindro de batería, un sensor gamma, un conjunto de medición de conductividad y un tubo sonda. Mide y transmite principalmente la curva gamma y las curvas de resistividad profunda y superficial de la formación en tiempo real. Al analizar estas curvas, podemos determinar inmediatamente la litología de la formación y, en cierta medida, el tipo de fluido de formación. El sistema CDN de LWD se utiliza para medir curvas de densidad de formación y curvas de porosidad de neutrones. Estas dos curvas se pueden utilizar para identificar aún más la litología de la formación, determinar la porosidad de la formación, las propiedades del fluido de formación y la permeabilidad de la formación.
Sistema de Perforación Rotativo Dirigible o Sistema Rotativo de Circuito Cerrado (RCLS). La tecnología de perforación direccional convencional utiliza un motor de carcasa curva de dirección para controlar la dirección de perforación para construir pozos direccionales. Al perforar, el motor guía funciona en dos modos: "deslizante" y "giratorio". El modo deslizante se usa para cambiar la orientación e inclinación del pozo, y el modo giratorio se usa para perforar en una dirección fija. La desventaja es que cuando se perfora en el modo deslizante, la tasa de penetración mecánica es solo el 50% de la del modo rotativo. No solo la eficiencia de perforación es baja, sino que también la selección de brocas y el efecto de purificación del pozo son limitados. La calidad del pozo también es mala. El sistema de perforación de circuito cerrado giratorio y direccional evita por completo las deficiencias anteriores. El exitoso desarrollo del sistema de perforación giratorio direccional ha permitido el control de las trayectorias direccionales de perforación de pozos para cambiar los ángulos de acimut y vértice cambiando manualmente la articulación del codo de la herramienta de perforación y el ángulo de la cara de la herramienta durante el disparo, hasta el uso de pulso eléctrico, hidráulico o de lodo. señales Una etapa que cambia el acimut y el ángulo del vértice en cualquier momento desde el suelo.
Esto convierte la perforación direccional de pozos en un verdadero método de perforación dirigida. En el proceso de desarrollo de la tecnología de perforación direccional de pozos, si la llegada y aplicación de motores de perforación de fondo de pozo han hecho realidad la perforación direccional, entonces la llegada y aplicación de motores de perforación de fondo de pozo orientables han mejorado en gran medida las capacidades de control y el nivel de automatización del pozo y han reducido el número de Aumentar el número de viajes de perforación. El mecanismo de control de la trayectoria de perforación y el sistema de circuito cerrado del sistema de perforación giratorio direccional se muestran en la Figura 2.5.
Las empresas que actualmente participan en el desarrollo de sistemas de perforación rotativos direccionales incluyen: Amoco, Camco, Baker Hughes Inteq, Cambridge Drilling Automation y DDD Stabilizers. Los sistemas de perforación de circuito cerrado con dirección rotativa de estas empresas se pueden dividir en orientación eléctrica automática y orientación manual según el método de orientación. La orientación automática de energía generalmente consiste en un instrumento de medición que determina la dirección de avance de la herramienta de perforación, una fuente de energía y un actuador que ajusta la dirección de la herramienta de perforación. La orientación del sistema direccional manual es similar al método de orientación del motor de dirección y requiere orientación cada vez que se conecta la tubería de perforación. El principio de control direccional de ambos sistemas direccionales se logra aplicando fuerza lateral directa o indirecta a la broca para inclinarla (Figura 2.6). Según el método de guía específico, se puede dividir en dos tipos: tipo de empuje y tipo de puntero. La tecnología de perforación con geodirección ha hecho que la perforación horizontal, la perforación de alcance extendido y la perforación de pozos secundarios se utilicen ampliamente. La tecnología de perforación de pozos de alcance extendido y la tecnología de perforación de pozos de múltiples ramas representan los últimos logros en tecnología de perforación horizontal.
Figura 2.5 Sistema de circuito cerrado de dirección rotativa
(1) Tecnología de perforación de pozos horizontales
En la actualidad, la tecnología de perforación horizontal extranjera se ha convertido en una tecnología convencional. La tasa de éxito de la tecnología de pozos horizontales en los Estados Unidos ha alcanzado entre el 90 y el 95%. Las herramientas de perforación eléctrica de fondo de pozo para la perforación de pozos horizontales han logrado grandes avances en los últimos años. Se han desarrollado y puesto en uso con éxito motores en serie de alta potencia y motores extendidos, motores articulados de giro flexible y motores instrumentados para perforación geodireccional. Para cumplir con los requisitos de todas las herramientas de perforación piloto y herramientas de perforación con desviación de radio de curvatura media, la carcasa curva fija original se reemplaza por una carcasa curva con motor de ángulo ajustable para obtener una mejor medición direccional, el motor magnético se reemplaza por un; motor no magnético. Se desarrolló una nueva broca para pozo horizontal resistente al desgaste y a los impactos.
Figura 2.6 Principio de control de trayectoria direccional del sistema de perforación direccional rotativo
(2) Tecnología de perforación de pozos de alcance extendido
Los pozos de alcance extendido generalmente se refieren al desplazamiento horizontal y pozo Pozos con relación de profundidad vertical (HD/TVD) ≥ 2. Cuando el ángulo superior de un pozo de alcance extendido es ≥86°, se le llama pozo horizontal de alcance extendido. Los pozos con HD/TVD ≥ 3 se denominan pozos de gran alcance con relación vertical de agua alta. La tecnología de perforación de pozos de alcance extendido es una aplicación integral e integrada de tecnología de perforación de pozos direccionales, pozos horizontales, pozos profundos y pozos ultraprofundos. La aplicación integrada de la moderna tecnología de perforación de alta tecnología, registro durante la perforación (LWD), sistema de perforación giratorio direccional (SRD), medición de presión anular durante la perforación (PWD), etc. en el proceso de perforación de pozos de alcance extendido representa la evolución de la perforación. La tecnología en el mundo de hoy. En la actualidad se ha perforado el pozo de alcance extendido con mayor desplazamiento horizontal del mundo, con un desplazamiento horizontal de 10.728m y una profundidad de inclinación de 11.287m. Este récord fue creado por BP Amoco en 1999 en el Pozo M-16 en el. Yacimiento petrolífero Wytch Farm en el Reino Unido (como se muestra en la Figura 2.7). También hay ejemplos exitosos de pozos tridimensionales de alcance extendido con múltiples objetivos. Por ejemplo, el pozo de alcance extendido B29 en el campo petrolífero de Gullfalks en Noruega se perforó después de cambiar el plan original de utilizar dos pozos para desarrollar los yacimientos occidental y norte del campo petrolero a un plan de producción de un solo pozo. Para perforar el pozo, se desarrolló un diseño de perforación que alcanzaría todos los objetivos y al mismo tiempo minimizaría la fricción y el torque. Según este plan, se perforó una sección de pozo horizontal de 2630 m de largo a una profundidad de 7500 m, pasando por 6 áreas objetivo, con un cambio total del ángulo de acimut de 160°.
Figura 2.7 Trayectoria del pozo M-16
Desde diciembre de 1996, mi país ha realizado sucesivamente pruebas de desarrollo de pozos de alcance extendido en campos petroleros en el este del Mar de China Meridional. En 2005, se perforaron con éxito 21 pozos de alcance extendido, incluidos cinco pozos de alcance vertical con aguas altas.
Los ocho pozos de alcance extendido implementados para desarrollar la estructura petrolera Xijiang 24-1 tienen profundidades superiores a los 8.600 m, desplazamientos horizontales superiores a los 7.300 m y relaciones agua-vertical superiores a 2,6. Entre ellos, el desplazamiento horizontal del Pozo Xijiang. 24-3-A4 alcanzó los 8.063 m. Estableció el récord mundial de pozos de alcance extendido en ese momento (1997). Hay muchas tecnologías clave involucradas en la perforación de pozos de alcance extendido. Los temas candentes que se estudian actualmente en el país y en el extranjero incluyen: la adaptabilidad y las capacidades de aplicación integral de los equipos de perforación, la estabilidad del pozo y la extensión de la sección horizontal durante la perforación de pozos abiertos largos con inclinaciones altas (mayores). de 80°). Además, medición y control direccional durante el proceso de perforación de pozos de alcance extendido, diseño óptimo del perfil (estructura) del pozo, diseño de la sarta de perforación, selección del rendimiento del fluido de perforación y purificación del pozo, control de lodo sólido, optimización de la perforación direccional, medición, vibración de la sarta de perforación. Como estos también están bajo constante exploración e investigación.
(3) Tecnología de perforación de pozos ramificados
La tecnología de perforación de pozos multiramificados surgió en la década de 1970 y siguió la tecnología de perforación de pozos direccionales horizontales con radios de curvatura medianos y pequeños en la década de 1990. ha ido madurando poco a poco. La perforación de pozos multilaterales es un desarrollo integrado de la tecnología de pozos horizontales. Los pozos multilaterales se refieren a la perforación de varios pozos secundarios en yacimientos de petróleo (gas) en un pozo principal (pozo vertical, pozo direccional, pozo horizontal). Sus principales ventajas son que puede ampliar aún más el área de contacto entre el pozo y la capa de petróleo y gas, reducir la influencia de la anisotropía, reducir el cono de agua y la cadena de agua, reducir los costos de perforación y puede explotarse en capas. En la actualidad, se han perforado miles de pozos secundarios en todo el mundo, y la mayoría tiene 10 pozos. Los pozos multilaterales pueden obtener el máximo desplazamiento horizontal total de un pozo y perforar múltiples capas de petróleo y gas a diferentes profundidades en la misma o en diferentes direcciones. Los pozos multilaterales tienen perforaciones cortas, en su mayoría son terminaciones de pozo abierto y de revestimiento, y generalmente son yacimientos de arenisca.
Los pozos multilaterales comenzaron con un simple fresado de secciones de revestimiento, desvío de ventana y terminación de pozo abierto. Debido a problemas tales como la imposibilidad de volver a ingresar a cada pozo secundario y la incapacidad de resolver el colapso de la pared del pozo, después de una investigación y exploración continuas, se ha popularizado y se ha popularizado la tecnología de preapertura de pozos secundarios desviados y cementación al revestimiento del pozo principal. aplicado desde 1993. Esta tecnología tiene conectividad mecánica, integridad hidráulica y reentrada selectiva entre el pozo principal y el pozo secundario, y puede cumplir con los requisitos de perforación, cementación, registro, pruebas de petróleo, inyección de agua, estimulación de yacimientos, reparación y producción en capas. En la actualidad, los sistemas de múltiples sucursales comúnmente utilizados en el extranjero incluyen: sistema de múltiples sucursales no reentrante (NAMLS), sistema de múltiples sucursales de doble cadena (DSMLS), sistema de reentrada de sucursales (LRS) y amarre de sucursales. sistema (LTBS). Actualmente, se utilizan principalmente cuatro métodos para perforar pozos multilaterales en el extranjero: ① Desvío de ventana; ② Ventana preestablecida; ③ Desvío de pozo abierto; ④ Sistema divisor de pozo abierto;
2.3.1.2 Tecnología de perforación con tubos flexibles (CTD)
La tecnología de perforación con tubos flexibles también se denomina tecnología de perforación con tubos flexibles. A partir de la década de 1960, Francia, Estados Unidos y Hungría fueron los primeros en desarrollar y probar esta tecnología de perforación. En sus inicios, Francia tenía la tecnología de perforación con tubos flexibles más avanzada. Se puso a prueba industrial en 1966. En la década de 1970, se desarrollaron varias plataformas de perforación con tubos flexibles, principalmente para perforación en alta mar. En aquella época, la longitud de un único tubo enrollado fabricado en Francia alcanzaba los 550 m. Los tubos enrollados fabricados en Estados Unidos y Hungría son básicamente del mismo tipo que los de Francia, con una longitud única de sólo 20 a 30 m.
Los primeros tubos enrollados se presentaban en dos formas. Uno es para taladros eléctricos en el fondo del orificio. Consta de 4 capas. La capa más interna es un tubo central de caucho o manguera de metal de caucho. La línea de alimentación del motor en el fondo del orificio está enterrada en el tubo central. El exterior del tubo central está unido con 2 capas de alambre de acero y caucho. La capa exterior es la capa de esqueleto de alambre de acero, que se utiliza para resistir la fuerza de tracción y el torque; es la capa protectora de goma, que es impermeable y protege el alambre de acero. El otro tipo se utiliza para herramientas de perforación de turbinas en el fondo del pozo. Dado que no es necesario enterrar los cables eléctricos, su estructura es mucho más simple que la del primer tipo. Después de la Cuarta Conferencia Internacional del Petróleo, Estados Unidos y otros países occidentales se centraron en el desarrollo de pequeños pozos, limitando el desarrollo de taladros eléctricos sin varilla. La investigación sobre la tecnología de perforación con tubería flexible también se ha ralentizado. En la década de 1970, mi país llevó a cabo investigaciones sobre tecnologías de perforación eléctrica sin varilla y de perforación con tubos flexibles.
Los tubos de perforación flexibles de diversas especificaciones desarrollados conjuntamente por el Instituto de Exploración y la Fábrica de Caucho No. 6 de Qingdao se utilizaron inicialmente en perforadoras de turbinas en 1975 después de pruebas de rendimiento individuales. En diciembre de 1978, se utilizó con éxito en la perforación eléctrica de fondo de pozo con tubería de perforación flexible en alta mar y se construyó el primer barco de perforación con plataforma de perforación con varilla flexible de mi país. De 1979 a 1984, el Instituto de Exploración desarrolló conjuntamente la plataforma de perforación de tubería flexible DRD-65 y la tubería de perforación flexible con el Departamento de Ingeniería de Energía Eléctrica de la Universidad de Tsinghua, el Instituto de Investigación de la Fábrica de Caucho No. 6 de Qingdao y el Instituto de Reparación y Reparación. Fábrica de la Oficina Geológica de Beijing. La plataforma de perforación de tubería flexible DRD-65 consta principalmente de una tubería de perforación flexible, un taladro eléctrico de fondo de pozo de Φ146 mm, una torre de perforación, malacate de varilla flexible y compensador de ondas, bomba de lodo, sistema de control electrónico y sistema de control hidráulico. La tubería de perforación flexible desarrollada se compone principalmente de caucho, una capa de tela de caucho, cable de acero y línea eléctrica. La fuerza de tracción la soporta la capa de esqueleto de alambre de acero en la varilla flexible. El cable de acero tiene 0,7 mm × 7 hebras, con un diámetro de 2,1 mm. La fuerza de tracción de cada alambre no es inferior a 4350 N, y el número total. es 134. La fuerza de tracción calculada es 500 kN y la fuerza de tracción de prueba es 360 kN. Durante el proceso de perforación, las funciones de la tubería de perforación flexible son: levantar la herramienta de perforación, soportar el par de reacción, guiar el fluido de lavado hacia el fondo del pozo y transmitir energía al taladro eléctrico en el fondo del pozo a través del Cable instalado en la pared de la tubería de perforación flexible para impulsar el taladro eléctrico de fondo del pozo, transmitiendo los parámetros de perforación del fondo del pozo a la superficie, etc.
Los parámetros de rendimiento de la tubería de perforación flexible son: diámetro interior 32 mm; resistencia a la torsión no inferior a 1030 N·m; diámetro exterior 85 ~ 90 mm, masa unitaria 13 kg/m; /cm2, radio de curvatura no superior a 0,75 m, resistencia a la presión externa no inferior a 10 kg/cm2; grado de flexión: el ángulo formado por las dos curvas no supera los 120°; fuerza de tracción nominal de 1000 kN; , cada uno de 15 mm2, y dos cables de señal están enterrados en la varilla flexible. La longitud única de la varilla flexible está disponible en dos especificaciones: 40 y 80 m.
La plataforma de perforación con varilla flexible de Φ146 mm consta de un motor de Φ127 mm, un reductor, un equilibrador hidráulico y un amortiguador. El poder es un taladro eléctrico de fondo del pozo, que impulsa directamente la broca para sumergirse en el fondo del pozo para perforar. El taladro eléctrico con fondo de orificio de Φ146 mm es del tipo de paso de agua externo, con un espacio de paso de agua de 5 mm de ancho y un área de sección transversal de paso de agua de 2055 mm2.
En comparación con la tecnología de perforación convencional, la perforación con tubería flexible tiene las siguientes ventajas cuando se utiliza en la perforación petrolera: la perforación con bajo equilibrio es más segura que la perforación convencional porque se omiten los procedimientos de operación de elevación y disparo, lo que permite ahorrar mucho en la asistencia de perforación; tiempo y acorta el ciclo de operación; la tecnología de perforación con tubos en espiral proporciona condiciones convenientes para el desarrollo de taladros eléctricos eléctricos de fondo y la medición de los parámetros de perforación de fondo al fabricar tubos en espiral, cables y líneas de señal de registro están enterrados en el tubo continuo; pared de antemano, por lo que también se puede decir que el tubo enrollado en sí es un cable con un alambre de acero como esqueleto. A través de él, la energía se puede transmitir fácilmente al taladro eléctrico en el fondo del agujero y la transmisión de información entre los. el suelo y el fondo del pozo se pueden realizar fácilmente porque no es necesario desenroscar la varilla de perforación, por lo que la circulación del fluido de lavado siempre se puede mantener durante la perforación y el disparo, lo cual es de gran importancia para mantener la estabilidad de la pared del pozo; y reducir los accidentes en el pozo durante la perforación en alta mar, puede compensar el efecto de deriva de las olas en el barco de perforación, evitando la necesidad de perforación rotativa. La pérdida de energía de la columna del poste puede mejorar la utilización de energía y el efecto es más obvio durante la perforación; perforación de agujeros profundos. Es precisamente debido a las ventajas mencionadas anteriormente de la tecnología de perforación con tubería flexible, junto con las necesidades de la exploración de campos petroleros y el desarrollo de tecnologías industriales básicas relacionadas, que proporciona las condiciones para un mayor desarrollo de la tecnología de tubería flexible después de un período de silencio. A finales de los 80 y principios de los 90, la tecnología de perforación con tubos flexibles mostró un rápido desarrollo. La tasa de crecimiento anual de sus trabajos de exploración de campos petroleros alcanza el 20%. A continuación se describe brevemente el progreso de la investigación y la aplicación de la tecnología de perforación con tubería flexible.
1) Se desarrolló con éxito un tubo enrollado compuesto termoplástico para transmisión de datos y energía. Este tipo de tubo flexible fue desarrollado por Shell International Exploration Company y Aviation Development Company en 1999 sobre la base de un tubo flexible compuesto termoplástico. Consiste en un revestimiento termoplástico con una capa compuesta de termoplástico de carbono o vidrio envuelta alrededor del exterior. La capa intermedia contiene 3 cables de cobre, que están separados por una capa compuesta de vidrio. La capa compuesta de carbono se utiliza para proporcionar resistencia, rigidez y blindaje eléctrico. La función de la capa compuesta de vidrio es garantizar la resistencia y el aislamiento eléctrico. La capa más externa es la capa protectora. Este tipo de tubo continuo puede transportar un voltaje de 1,5 kV, una potencia de salida de 20 kW, una distancia de transmisión de hasta 7 km y una resistencia a la temperatura de 150 °C. Cada tubo continuo está conectado con una junta especial.
La junta consta de una pieza metálica interior de acero y un anillo metálico en el extremo del tubo. Este tipo de tubería flexible se utiliza principalmente para la perforación eléctrica de fondo de pozo. El tubo flexible de transmisión de datos y potencia recientemente desarrollado ha cambiado las deficiencias del pasado al perforar con taladros eléctricos de fondo, en los que los cables transmiten energía en el orificio interior del tubo flexible y afectan la circulación del fluido de lavado.
2) Se han logrado nuevos avances en herramientas de perforación de fondo de pozo y conjuntos de herramientas de perforación. XL Technology Company ha desarrollado con éxito un conjunto de herramienta de perforación eléctrica de fondo de pozo para perforación con tubos flexibles. El conjunto de la herramienta de perforación se compone principalmente de un motor eléctrico, un sensor de presión, un sensor de temperatura y un sensor de vibración. Se ha entregado un motor eléctrico de fondo de pozo adecuado para pozos de 3,75 pulgadas. El siguiente paso es utilizar este nuevo motor eléctrico en un nuevo sistema de perforación de circuito cerrado. Este conjunto de herramienta de perforación eléctrica de fondo de pozo tiene muchas ventajas: no utiliza fluido de perforación como medio energético y no tiene requisitos especiales para el rendimiento del fluido de perforación, por lo que es una herramienta ideal para perforación bajo equilibrio y perforación en alta mar; puede operar a altas temperaturas; tiene baja vibración y tiene una larga vida útil del motor. Durante la perforación de circuito cerrado, los datos de medición se pueden transmitir a la consola del cabezal del pozo en tiempo real con la ayuda de cables integrados en la tubería flexible, lo que facilita el control flexible del fondo. motor eléctrico de perforación, maximizando así la eficiencia de perforación. Sperry Sun Drilling Services Company ha desarrollado un nuevo conjunto de herramienta de perforación orientable de tubería flexible para perforación. Este conjunto de herramienta de perforación consta de un motor de lodo con rosca macho inferior especialmente diseñado y una broca PDC de calibre largo. La broca de perforación de diámetro largo actúa como un estabilizador cercano a la broca, lo que puede reducir significativamente la vibración y mejorar la calidad del pozo y la ROP. El motor de lodo tiene un juego de cojinetes y un eje especiales que, cuando se combinan con una broca de calibre largo, pueden reducir el ángulo de flexión del motor sin afectar el rendimiento direccional. Las pruebas de campo realizadas en pozos grandes (>6 pulgadas) han demostrado que el conjunto de herramientas de perforación orientables tiene las ventajas de una alta tasa de penetración mecánica, buena calidad del pozo, pequeña vibración en el fondo del pozo, larga vida útil de la broca y alta confiabilidad del equipo. Además, se ha desarrollado con éxito un conjunto de fondo de pozo tipo cuerda para perforación bajo equilibrio con manguera continua. El diámetro exterior de este conjunto de herramienta de perforación es adentro. La parte superior se combina con un tubo enrollado con un diámetro exterior de 2 pulgadas o pulgadas, y la parte inferior está conectada con un collar de perforación y una broca interna. El conjunto de la herramienta de perforación consta de un control remoto por cable, un instrumento MWD estable, un director electrónico eficaz y otros dispositivos de medición y transmisión de parámetros. El cable se baja al fondo del orificio a través del orificio interior de la tubería continua y puede monitorear y procesar el ángulo de la herramienta, el ángulo superior de perforación, el ángulo de acimut, la gamma natural, la temperatura, la frecuencia de vibración radial, el posicionamiento del acoplamiento de la carcasa y el estado del programa. instrucciones, posicionamiento de tuberías y anillos en tiempo real, diferencia de presión de aire y otros parámetros. El acimut electrónico de la herramienta de perforación puede medir y proporcionar parámetros de inclinación y azimut del pozo mientras el motor de dirección del lodo gira continuamente durante la perforación.
Los nuevos desarrollos en otros aspectos incluyen: la tecnología de perforación con tubería flexible se utilizó con éxito para desviar la trayectoria en capas de presión ultra alta; se desarrollaron con éxito nuevas herramientas para aumentar el desplazamiento de la perforación con tubería flexible y se desarrolló tecnología de perforación con bajo equilibrio; combinados para perforar pozos horizontales Se lograron buenos resultados; se desarrolló con éxito una plataforma de perforación híbrida adecuada para la perforación con tubos flexibles; se lograron nuevos avances en la teoría de la perforación con tubos flexibles.
2.3.1.3 Tecnología de perforación de orificios pequeños para la exploración de petróleo
El departamento de petróleo generalmente se refiere a los pozos con un diámetro de 70 mm y menos de 177,8 mm como pozos de orificios pequeños. Dado que los pozos pequeños requieren equipos de perforación más pequeños y menos, menos consumibles de perforación y un sitio de pozo más pequeño que la perforación petrolera tradicional, puede ahorrar muchos costos de exploración y desarrollo. La práctica ha demostrado que el costo se puede ahorrar en aproximadamente un 30%. Los pozos de exploración en áreas remotas pueden ahorrar 50. ~75. Por lo tanto, los campos de aplicación y las áreas de aplicación de pequeños pozos son cada vez más grandes. En la actualidad, los pozos de perforación pequeños se utilizan principalmente para: ① Pozos de exploración en nuevas áreas de exploración o áreas de exploración marginales con entornos relativamente hostiles con el objetivo principal de obtener datos geológicos ② Desarrollo de yacimientos de petróleo y gas poco profundos de 600-1000 m; yacimientos de petróleo y gas de baja presión, baja permeabilidad y bajo rendimiento; ④ potencial extracción y transformación de antiguos yacimientos de petróleo y gas, etc.
2.3.1.4 Tecnología de perforación con revestimiento
La perforación con revestimiento es una tecnología de perforación que utiliza una sarta de revestimiento en lugar de una sarta de tubería de perforación para realizar las operaciones de perforación. No hace falta decir que la esencia de la perforación con revestimiento no es mencionar la tecnología de perforación y el reemplazo de brocas y herramientas de perforación. La idea de la perforación con revestimiento se originó desde los primeros días (el método de perforación por percusión con cable se utilizó para la exploración petrolera a mediados del siglo XVIII, y el método de perforación giratoria con plataforma giratoria comenzó a aparecer y se utilizó para la perforación petrolera a finales del siglo XIX). La perforación por percusión con cable metálico (era de la perforación) aumentó la velocidad de perforación. Está inspirada en la idea de que la mesa giratoria puede perforar el pozo de forma limpia y a una velocidad de perforación rápida.
Inspirándose en esta idea en 1950, la gente comenzó a utilizar brocas de revestimiento para perforar a través de la capa de petróleo hasta la profundidad diseñada en pozos de petróleo de diamantes en tierra, y luego fijó la tubería en el pozo para formar un pozo sin reciclar la broca. Posteriormente, Sperry-sun Drilling Services Company y Tesco Company desarrollaron respectivamente tecnología de perforación con revestimiento basada en este principio de perforación y formularon sus propias estrategias de desarrollo de tecnología de perforación con revestimiento. En 2000, Tesco introdujo en el mercado la tecnología de perforación con revestimiento de 4,5 a 13,375 pulgadas para servir a la exploración de campos petroleros en todo el mundo. Han pasado menos de 10 años desde que se lanzó al mercado la verdadera tecnología de perforación con casing.
Las características y ventajas de la tecnología de perforación con casing se pueden resumir de la siguiente manera.
1) No es necesario salir durante el proceso de perforación. Solo se utiliza el sistema de malacate para sacar la broca y el conjunto de la herramienta de perforación en el orificio, ahorrando así tiempo y costos de perforación. Una vez completada la perforación, se completa la operación de ejecución del revestimiento, lo que puede ahorrar tiempo y costos de finalización.
2) Puede reducir los riesgos de accidentes como el colapso de las paredes de los pozos, el derrumbe de las paredes de los pozos, los chaveteros de las paredes de los pozos y los escalones que existen en los procesos de perforación convencionales.
3) El lodo puede circular continuamente durante todo el proceso de perforación y al levantar la herramienta de perforación del fondo, lo que es beneficioso para prevenir la acumulación de recortes de perforación y reducir la aparición de patadas de pozo. El espacio anular entre la carcasa y la pared del pozo es pequeño, lo que puede mejorar los parámetros hidráulicos, aumentar la velocidad de retorno del lodo y mejorar el efecto de limpieza del pozo.
La perforación con revestimiento se divide en tres tipos: tecnología de perforación con revestimiento ordinario, tecnología de perforación con revestimiento en etapa o revestimiento y tecnología de perforación con revestimiento completo. La perforación con revestimiento ordinaria se refiere a la perforación con revestimiento como la sarta de perforación conectada a la tubería de perforación superior y a la broca sobre la base de ligeras modificaciones en la plataforma de perforación y las herramientas de perforación. Este método se utiliza principalmente para perforar pozos pequeños. La tecnología de perforación con revestimiento significa que durante el proceso de perforación, cuando se perfora en la zona de fractura o en la zona de entrada de agua y no se puede perforar normalmente, se conecta una sección de revestimiento y una herramienta especial al extremo inferior de la sarta de perforación, y después de esta sección se Cuando se perfora, se retira el mango de la broca. Técnica de perforación en la que la tubería permanece en el pozo y se cementa. Su propósito es aislar la zona de fractura y la capa de agua, garantizar la seguridad en el pozo y mantener la perforación normal. En términos generales, la tecnología de perforación con revestimiento se refiere a toda la tecnología de perforación con revestimiento. La tecnología de perforación con revestimiento completo utiliza una plataforma de perforación de revestimiento especial, herramientas de perforación y brocas, utiliza el revestimiento como canal de conservación de agua y utiliza un motor de perforación de cable para operar un proceso de perforación. En la actualidad, la empresa canadiense Tesco es la principal responsable de la investigación y el desarrollo de esta tecnología de perforación y ha perforado en alta mar para lograr el propósito de reducir costos. Sin embargo, esta tecnología de perforación aún se encuentra en la etapa de investigación y mejora, y todavía quedan muchos problemas que deben investigarse y resolverse. Estos problemas incluyen principalmente: ① No se puede realizar el registro con cable convencional; ② El problema de la bolsa de lodo de la broca de perforación es grave y hasta el momento no existe una solución confiable. ③ Durante la perforación presurizada, la carcasa inferior producirá vibraciones laterales, lo que provocará que la carcasa se deforme; juntas de revestimiento para dañar, no se ha encontrado ningún método confiable para eliminar o reducir la vibración lateral del revestimiento ④ Dado que la perforación con revestimiento no utiliza portamechas, la presurización es difícil, por lo que la tasa de penetración mecánica es menor que la de la perforación con tubería de perforación convencional; compensar parcialmente la perforación con revestimiento. Tiempo ahorrado mediante elevación y perforación. ⑤ La perforación con revestimiento se utiliza principalmente para perforar zonas de fractura y formaciones con afluencia de agua, y su rango de aplicación no es grande.
Las instituciones de investigación de la Corporación Nacional del Petróleo de mi país también están explorando e investigando la tecnología de perforación con revestimiento, pero hasta ahora no se han informado resultados públicamente. En la actualidad, el contenido de la investigación de la tecnología de perforación con revestimiento, además del desarrollo de equipos de perforación con revestimiento especiales y herramientas de perforación, se centra en los problemas anteriores. El primero es realizar investigaciones sobre brocas para resolver el problema de las bolsas de lodo; el segundo, estudiar medidas para prevenir la vibración lateral del revestimiento; el tercero, estudiar métodos eficaces para aumentar la tasa de penetración mecánica de la perforación del revestimiento; es estudiar los métodos de cementación de perforación con casing.
Ejemplos de aplicación de perforación con casing: En 2001, Chevron Production Company de Estados Unidos utilizó la tecnología de perforación con casing de Tesco Company de Canadá para perforar dos pozos direccionales (pozos A-12 y A-13) en el Golfo de México. Las profundidades de los dos pozos son 3222×30,48 cm y 3728×30,48 cm respectivamente. Para el análisis comparativo, se perforó otro pozo A-14 utilizando métodos convencionales. Los resultados mostraron que el pozo A-14 tardó 75,5 horas y el pozo A-13 tardó 59,5 horas a la misma profundidad. En comparación de la velocidad de perforación en la sección del pozo de superficie, la velocidad de perforación mecánica promedio del Pozo A-12 es de 141 pies/h, la del Pozo A-13 es de 187 pies/h y la del Pozo A-14 es de 159 pies/h.
Esto muestra que la ROP de la perforación con revestimiento es básicamente la misma que la de los métodos convencionales. Sin embargo, después de perforar formaciones duras y perforar con revestimiento, la presión de perforación aumentó a 6,75 t, lo que provocó que los dientes cortantes del escariador se dañaran y la velocidad de perforación se redujera considerablemente. BP perforó cinco pozos en Wyoming utilizando tecnología de perforación con revestimiento. La profundidad del pozo es de 8200 a 9500 pies y se perfora desde la boca del pozo hasta la sección de la capa de petróleo. Durante el proceso de perforación, se encontraron problemas con las bolsas de lodo de la barrena y con la vibración del casing.
Además, la tecnología de carcasa de expansión también es una nueva tecnología desarrollada en los últimos años. Se utiliza principalmente para aislar formaciones como fugas, entrada de agua, expansión y contracción cuando se exponen al agua, piezas rotas y colapso fácil. durante la perforación, así como petróleo Reparación de tuberías de petróleo durante la minería. El Instituto de Exploración ha cooperado con la Universidad de Geociencias de China y ha establecido un proyecto para llevar a cabo trabajos de investigación en esta área.
2.3.1.5 Nuevo desarrollo de plataforma de perforación petrolera
En países extranjeros, la plataforma de perforación de accionamiento eléctrico AC-SCR-DC se desarrolló con éxito a finales de la década de 1960 y se utilizó por primera vez en alta mar. perforación. Dado que las plataformas de perforación eléctricas son significativamente mejores que las mecánicas en términos de transmisión, control, instalación y transporte, se han desarrollado rápidamente y ahora se utilizan ampliamente en varios tipos de plataformas de perforación. Desde la década de 1990, debido al rápido desarrollo de los dispositivos electrónicos, el sistema rectificador controlado por silicio de las plataformas de perforación impulsadas por CC ha evolucionado desde el control analógico hasta el control digital completo, mejorando aún más la confiabilidad del trabajo. Al mismo tiempo, con el desarrollo de la tecnología de conversión de frecuencia de CA, la conversión de frecuencia de CA se aplicó con éxito por primera vez a dispositivos de accionamiento superior a principios de la década de 1990 y comenzó a usarse en plataformas de perforación petrolera de pozos profundos a mediados de la década de 1990. En la actualidad, el accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA ha sido reconocido como la dirección de desarrollo de las plataformas de perforación con accionamiento eléctrico.
La investigación nacional sobre plataformas de perforación eléctricas comenzó relativamente tarde. Lanzhou Petrochemical Machinery Factory desarrolló y produjo las plataformas de perforación accionadas por CC ZJ60D y ZJ45D en la década de 1980. En 1995, desarrolló con éxito la plataforma de perforación para desierto ZJ60DS, que ha recibido buenas críticas después de su aplicación. Desde finales de la década de 1990, el sistema petrolero de mi país ha aumentado sus esfuerzos para mejorar y modernizar las plataformas de perforación, y las plataformas de perforación eléctricas han logrado un rápido desarrollo. Baoji Petroleum Machinery Factory y Lanzhou Petrochemical Machinery Factory han desarrollado con éxito ZJ20D, ZJ50D, ZJ70D DC. plataformas de perforación accionadas y ZJ20DB, plataforma de perforación de accionamiento eléctrico de frecuencia variable ZJ40DB AC, Sichuan Oilfield también ha desarrollado la plataforma de perforación de accionamiento eléctrico de frecuencia variable ZJ40DB AC, que ha mejorado significativamente el diseño y el nivel de fabricación de las plataformas de perforación de mi país. Al iniciar el siglo XXI, Liaohe Oilfield Exploration Equipment Engineering Company desarrolló de forma independiente la plataforma de perforación impulsada por corriente continua ZJ70D con una profundidad de perforación de 7.000 m. Esta plataforma de perforación tiene un sistema automático de alimentación de perforación, que representa el nivel más alto de plataformas de perforación petrolíferas impulsadas por corriente continua en mi país. La configuración general es la mejor entre las plataformas de perforación similares en China. En mayo de 2007, se exportó a Azerbaiyán y las otras dos plataformas de perforación de 4.000 m se exportaron a Pakistán y Estados Unidos. La plataforma de perforación con accionamiento eléctrico de frecuencia variable ZJ70/4500DB de 7000 m de CA, desarrollada y comercializada con éxito por Baoji Petroleum Machinery Co., Ltd. en 2003, es una plataforma de perforación moderna que integra maquinaria, electricidad y tecnología digital. Cabrestante de un solo engranaje de frecuencia variable y tecnología de alimentación de perforación automática del husillo y tecnología de conversión de frecuencia completamente digital AC-DC-AC de control "uno a uno". Este tipo de plataforma de perforación representa el último nivel de plataformas de perforación petrolera de mi país. Con su excelente relación prestaciones-precio, desde su lanzamiento al mercado en 2003 se han encargado 83 juegos. Entre ellas, empresas de exploración petrolera de Estados Unidos, Omán, Venezuela y otros países han encargado 42 juegos. En China, ha ocupado el 50% de la cuota de mercado de equipos de perforación eléctricos del mismo nivel en los últimos 2 o 3 años. Principales parámetros de rendimiento de la plataforma de perforación ZJ70/4500DB: profundidad de perforación nominal 7000 m, carga máxima del gancho 4500 kN, potencia nominal del malacate 1470 kW, malacate y engranaje de la plataforma giratoria número I Variador de frecuencia IR AC, regulación de velocidad continua, modelo de bomba de lodo y número de tres F- 1600 unidades, tipo torre de perforación y altura efectiva tipo K 45,5 m, tipo de base y altura de mesa: tipo de elevación doble/tipo de giro 10,5 m, modo de transmisión de potencia Conversión de frecuencia digital completa AC-DC-AC.