Tecnología de perforación petrolera
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 datos de registro de evaluación de formaciones durante la perforación para controlar la trayectoria del pozo a través del diálogo hombre-máquina. A diferencia de la tecnología de perforación direccional ordinaria, determina y controla la trayectoria del pozo basándose en las características geológicas reales del subsuelo, en lugar de perforar según una trayectoria del pozo prediseñada. La tecnología de perforación con geodirección puede permitir que la trayectoria del pozo evite la interfaz de la formación y la interfaz del fluido de formación y permanezca siempre dentro de la capa de producción, controlando así con precisión las herramientas de perforación de fondo del pozo para alcanzar el mejor objetivo geológico. Varias tecnologías clave para realizar la perforación con geodirección son la medición durante la perforación, el registro durante la perforación, el sistema de control de circuito cerrado de dirección giratoria, etc.
Las dos tareas básicas de MWD son medir la desviación del pozo y la dirección de perforación. La parte subterránea de MWD consiste principalmente en un tubo de sonda, un pulsador, una subsección de energía (o tubo de batería) y una subsección WOB de fondo de pozo. El tubo de detección contiene varios sensores, como sensores de inclinación del pozo, acimut, temperatura y vibración. El microprocesador de la sonda amplifica las señales de varios sensores, las convierte en números decimales y luego en números binarios y organiza todos los datos en una secuencia de codificación preestablecida. El generador de impulsos se utiliza para transmitir señales de impulsos 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. Hay dos tipos de piezas de suministro de energía subterránea: baterías de litio o generadores de turbina, que se utilizan para alimentar varios sensores y componentes electrónicos bajo tierra. Los conectores WOB se utilizan para medir WOB y par WOB.
El registro durante la perforación (LWD) es una de las últimas tecnologías en la extracción petrolera contemporánea. Los sistemas de registro CDR y CDN producidos por Schlumberger representan el nivel más alto de sistemas de registro durante la perforación. CDR y CDN se pueden utilizar solos o en combinación con MWD. El sistema CDR de LWD utiliza ondas electromagnéticas para transmitir información y todo el sistema está instalado en una junta o collar de perforación especial no magnético. El sistema incluye principalmente tubos de batería, sensores gamma, componentes de medición de conductividad y tubos sonda. Mide y transmite principalmente la curva gamma y la curva de resistividad de profundidad 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 LWD CDN 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 y determinar la porosidad de la formación, las propiedades del fluido de la formación y la permeabilidad de la formación.
Sistema de Perforación Rotativo Controlable o Sistema Rotativo de Circuito Cerrado (RCLS). La tecnología de perforación direccional convencional utiliza un motor de carcasa curva guiada para controlar la dirección de perforación y construir un pozo direccional. 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 el pozo 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 la selección de brocas y el efecto de purificación del pozo son limitados. La calidad 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 transformado el control de las trayectorias direccionales de perforación de pozos desde la etapa de cambiar manualmente los ángulos de azimut y vértice cambiando manualmente la junta de flexión de la herramienta de perforación y el ángulo de la cara de la herramienta durante el disparo, a el uso de pulsos eléctricos, hidráulicos o de lodo. La señal cambia las fases de acimut y ángulo de vértice desde el suelo en cualquier momento. Como resultado, la perforación direccional ha entrado en un modo de verdadera perforación direccional. En el desarrollo de la tecnología de perforación direccional, si la aparición y aplicación de herramientas de perforación de fondo de pozo han hecho realidad la perforación direccional, entonces la aparición y aplicación de herramientas 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 la Necesidad de frecuencia de disparo. 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 Stabilizer. Los sistemas de perforación de circuito cerrado giratorios y orientables de estas empresas se pueden dividir en orientación dinámica automática y orientación manual según el método de orientación. La orientación dinámica automática generalmente consiste en un instrumento de medición para determinar la dirección de la herramienta de perforación, una fuente de energía y un actuador para ajustar la dirección de la herramienta de perforación. La orientación del sistema de orientación manual es similar al método de orientación del motor de dirección y la tubería de perforación debe orientarse en todo momento. El principio de control direccional de los dos 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 alcance extendido y la tecnología de perforación de múltiples ramas representan el último nivel de 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%.
En los últimos años, se han logrado grandes avances en las herramientas eléctricas de perforación de fondo de pozo para la perforación de pozos horizontales. Se han desarrollado y puesto en uso con éxito motores en serie de alta potencia y motores de extensión, motores articulados de dirección flexible y motores de instrumentos para perforación con geodirección. Para cumplir con los requisitos de todas las herramientas de perforación piloto y de perforación con cabezal giratorio con un radio de curvatura medio, se utiliza una carcasa curva de motor de ángulo ajustable en lugar de la carcasa curva fija original. Para obtener mejores mediciones de orientación, se utilizan motores no magnéticos en lugar de motores magnéticos. Se desarrolló un nuevo tipo de broca para pozos horizontales resistente al desgaste y a los impactos.
Figura 2.6 Principio de control de trayectoria direccional del sistema de perforación con dirección rotativa
(2) Tecnología de perforación de pozos de alcance extendido
Los pozos de alcance extendido generalmente se refieren a la combinación de desplazamiento horizontal y profundidad vertical Pozos con relación (HD/TVD) ≥ 2. Cuando el ángulo del vértice es ≥86°, el pozo de alcance extendido se denomina pozo horizontal de alcance extendido. Los pozos con HD/TVD≥3 se denominan pozos de relación directa de agua alta y de desplazamiento largo. La tecnología de perforación de pozos de alcance extendido es una aplicación integral de la tecnología de perforación de pozos direccionales, pozos horizontales, pozos profundos y pozos ultraprofundos. La aplicación integral de la moderna tecnología de perforación de alta tecnología, la aplicación del registro durante la perforación (LWD), el sistema de perforación giratorio direccional (SRD) y la medición de la presión del anillo durante la perforación (PWD) en el proceso de perforación de pozos de alcance extendido, representa la perforación tecnología en el mundo de hoy de un pico. Actualmente se ha perforado el pozo de alcance extendido con mayor desplazamiento horizontal del mundo, alcanzando el desplazamiento horizontal 10.728m y la profundidad desviada 11.287m. Este récord lo estableció la empresa británica BP Amoco en el pozo M-16 del campo petrolífero Wytch Farm en el Reino Unido en 1999 (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 Gullfalks en Noruega se perforó después de cambiar el plan de desarrollo del yacimiento en el oeste y el norte del campo de dos pozos a uno. Para perforar este pozo, se desarrolló un diseño de perforación que pudiera lograr todos los objetivos minimizando la fricción y el torque. Según este plan, se perforó una sección de pozo horizontal de 2.630 metros de longitud a una profundidad de 7.500 metros, pasando por 6 áreas objetivo, con un cambio de acimut total de 65.438±0,60.
Figura 2.7 Trayectoria del pozo M-16
Desde 1996 hasta diciembre, el campo petrolífero del Mar de China Meridional Oriental llevó a cabo pruebas de desarrollo de pozos de alcance extendido. A finales de 2005, se habían perforado con éxito 21 pozos de alcance extendido, incluidos cinco pozos de alcance extendido con alta proporción de agua. Implementó 8 pozos de alcance extendido para desarrollar la estructura petrolera Xijiang 24-1, con una profundidad promedio de pozo de más de 8.600 metros, un desplazamiento horizontal de 7.300 metros y una relación vertical de 2,6. El pozo Xijiang 24-3-A4 alcanzó los 8.063 metros, estableciendo un récord mundial para pozos de alcance extendido en ese momento (1997). Hay muchas tecnologías clave involucradas en la perforación de pozos de alcance extendido. Actualmente, los temas candentes estudiados 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 el límite de extensión horizontal durante la perforación. de pozos abiertos largos con grandes inclinaciones (mayores a 80°). Análisis y cálculo teórico, cálculo y reducción de fricción/torque de herramientas de perforación para pozos de alcance extendido, dificultad para correr el casing y desgaste severo del casing durante la terminación del pozo, etc. Además, también se exploran y analizan continuamente cuestiones como la medición y el control direccional, el diseño óptimo (estructura) del pozo, el diseño de la sarta de perforación, la selección del rendimiento del fluido de perforación y la purificación del pozo, el control de la fase sólida del lodo, la optimización de la perforación direccional, la medición y la vibración de la sarta de perforación. investigación.
(3) Tecnología de perforación de pozos ramificados
La tecnología de perforación de pozos multiramificados surgió en la década de 1970 y maduró gradualmente con el desarrollo de la tecnología de perforación de pozos direccionales horizontales con radios de curvatura pequeños y medianos en la década de 1990. . La perforación multilateral es un desarrollo integral de la tecnología de pozos horizontales. Los pozos multilaterales se refieren a la perforación de varios pozos secundarios dentro de un pozo principal (pozo vertical, pozo direccional, pozo horizontal) para ingresar al yacimiento de petróleo (gas). 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 los conos y cadenas de agua, reducir los costos de perforación y puede explotarse en capas. En la actualidad, se han perforado miles de pozos secundarios en el mundo, siendo el mayor número 10 pozos secundarios. 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 terminaciones de pozo abierto y de revestimiento, y generalmente son yacimientos de arenisca.
Los pozos multilaterales comienzan con un simple fresado de secciones de revestimiento, desvío y terminaciones de pozo abierto. Debido a problemas 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, la tecnología de cementación y reconexión del pozo secundario de desviación previa a la ventana y la tecnología de cementación y reconexión del revestimiento del pozo principal se ha popularizado y aplicado desde 1993. La tecnología presenta conectividad mecánica, integridad hidráulica y reentrada selectiva entre el pozo principal y el pozo secundario, y puede satisfacer las necesidades de perforación, cementación, registro, pruebas de petróleo, inyección de agua, estimulación de yacimientos, reparación y producción de capas. Actualmente, los sistemas de múltiples sucursales comúnmente utilizados en el extranjero incluyen principalmente: sistema de múltiples sucursales no reentrante (NAMLS), sistema de múltiples sucursales de doble tubo (DSMLS), sistema de reentrada de sucursales (LRS) y sistema de amarre de sucursales ( LTBS). En la actualidad, existen cuatro formas principales de perforar pozos ramificados en el extranjero: ① desvío de ventana; ② ventana preestablecida; ③ desvío de pozo abierto; ④ sistema de desvío de fondo de pozo.
2.3.1.2 Tecnología de perforación con tubería flexible
La tecnología de perforación con tubería flexible también se denomina tecnología de perforación con tubería flexible. A partir de los años 60, Francia, Estados Unidos y Hungría fueron los primeros países en desarrollar y probar esta tecnología de perforación. La primera tecnología de perforación con tubería flexible de Francia fue la más avanzada y se puso a prueba industrial en 1966. En la década de 1970, se desarrollaron varias plataformas de perforación con tubería flexible, principalmente para perforación en alta mar.
En ese momento, la longitud de un tubo enrollado simple fabricado en Francia alcanzaba los 550 m. Los tipos de tubos enrollados fabricados en Estados Unidos y Hungría eran básicamente los mismos que los de Francia, con una longitud única de sólo 20 a 30 m.
El desarrollo inicial de la tubería flexible se produjo en dos formas. Uno es para taladros eléctricos de fondo y consta de cuatro capas. La capa más interna es un tubo central de caucho o manguera de metal de caucho. El cable de alimentación del motor en el fondo del pozo está enterrado en el exterior del tubo central; el tubo está hecho de dos capas de alambre de acero y capa de caucho; la capa exterior es una capa de esqueleto de alambre de acero, que se utiliza para resistir la tensión y el torque; la capa más externa es una capa protectora de caucho, que es impermeable y protege el acero; cable. El otro tipo se utiliza para herramientas de perforación de turbinas de fondo de pozo. Dado que no es necesario enterrar los cables eléctricos, la 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, lo que restringió 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, China llevó a cabo investigaciones sobre tecnologías de perforación eléctrica sin varilla y de perforación con tubería flexible. 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 por primera vez en la perforación con turbinas en 1975 después de pruebas de rendimiento individuales. 1978 12 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 tubería de perforación flexible de mi país. Durante el período de 1979 a 1984, el equipo de perforación de tubería flexible DRD-65 y la varilla de perforación flexible fueron desarrollados conjuntamente por el Instituto de Exploración, 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 Taller de Reparaciones de la Oficina Geológica de Beijing. La plataforma de perforación de tubería flexible DRD-65 se compone principalmente de tubería de perforación flexible, taladro eléctrico DTH de φ146 mm, 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, tela de caucho, cable de acero y cable de alimentación. La fuerza de tracción la soporta la capa de esqueleto de alambre de acero en la varilla flexible. El cable de acero es de 0,7 mm × 7 hebras, con un diámetro de 2,1 mm. La fuerza de tracción de cada alambre de acero no es inferior a 4350 N, un total de 134 alambres de acero. La fuerza de tracción calculada es de 500 kN y la fuerza de tracción de prueba es de 360 kN. Durante el proceso de perforación, la función de la tubería de perforación flexible es: levantar la herramienta de perforación, soportar el par de reacción, guiar el fluido de lavado hasta el fondo del pozo, transmitir la potencia al taladro eléctrico del fondo del pozo a través del cable en el pared de tubería de perforación flexible y accionar el taladro eléctrico de fondo de pozo para que funcione y transmitir los parámetros de perforación del fondo del pozo a la superficie.
Los parámetros de rendimiento de la tubería de perforación flexible son: diámetro interior 32 mm; resistencia al torque no inferior a 1030 N·m; diámetro exterior 85 ~ 90 mm, masa unitaria 13 kg/m; cm2, el radio de curvatura no es superior a 0,75 m y la presión externa no es inferior a 10 kg/cm2; grado de flexión: el ángulo formado por dos curvas no es superior a 120; la fuerza de tracción nominal es de 1000 kn; de líneas eléctricas de 15 mm2 y dos líneas de señal están enterradas. Entre postes flexibles, las longitudes individuales de postes flexibles son de 40 metros y 80 metros.
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 externo para el paso de agua, con un espacio para el paso de agua de 5 mm de ancho y un área de sección transversal para el paso de agua de 2055 mm2.
En comparación con la tecnología de perforación convencional, la perforación con tubería flexible tiene las siguientes ventajas: la perforación bajo equilibrio es más segura que la perforación convencional porque se omite el procedimiento de operación de disparo, se puede ahorrar mucho tiempo auxiliar de perforación y se acorta el ciclo de operación; La tecnología de perforación con tubería flexible proporciona condiciones convenientes para el desarrollo de taladros eléctricos de fondo de pozo y la medición de los parámetros de perforación de fondo de pozo. Al fabricar tubos flexibles, los cables y las líneas de señal de registro están preenterrados en la pared del tubo flexible. Por lo tanto, también se puede decir que el tubo flexible en sí es un cable con un alambre de acero como esqueleto, a través del cual puede pasar la energía. ser transmitido fácilmente al ir a la herramienta de perforación eléctrica en el fondo del pozo, la transmisión de información entre la superficie y el fondo del pozo también se puede realizar fácilmente ya que no es necesario desenroscar la tubería de perforación, la circulación de lavado; siempre se puede mantener el fluido 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 cuando se perfora en alta mar, puede compensar el efecto de deriva de las olas en el barco de perforación; la pérdida de potencia de la sarta de perforación giratoria y mejora la utilización de energía, especialmente en la perforación de agujeros profundos. Es precisamente debido a las ventajas mencionadas anteriormente de la tecnología de perforación con tubería flexible, combinadas con las necesidades de la exploración de campos petroleros y el desarrollo de tecnologías industriales básicas relacionadas, que proporciona las condiciones para su mayor desarrollo. Después de un período de silencio, la tecnología de perforación con tubería flexible mostró una tendencia de rápido desarrollo a finales de los años 80 y principios de los 90. La tasa de crecimiento anual de su carga de trabajo de exploración de campos petroleros alcanza el 20%. El progreso de la investigación y la aplicación de la tecnología de perforación con tubería flexible se resume brevemente a continuación.
1) Se desarrolló con éxito el tubo enrollado compuesto termoplástico para transmisión de datos y energía. Esta tubería flexible fue desarrollada por Shell International Exploration Company y Aerospace Development Company sobre la base de la tubería flexible compuesta termoplástica de 1999. Consiste en un revestimiento termoplástico y una capa compuesta termoplástica de carbono o vidrio envuelta alrededor del revestimiento. La capa intermedia contiene tres alambres de cobre separados por una capa compuesta de vidrio. La función de la capa compuesta de carbono es proporcionar resistencia, rigidez y blindaje eléctrico. La función de la capa compuesta de vidrio es garantizar resistencia y aislamiento eléctrico. La capa más externa es la capa protectora. Este tipo de tubo continuo puede cargar un voltaje de 1,5 kV, una potencia de salida de 20 kW, una distancia de transmisión de hasta 7 km y soportar una temperatura de 150 ℃. Cada tubo continuo está conectado mediante 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 con taladro eléctrico DTH. El tubo enrollado recientemente desarrollado para transmisión de datos y energía ha cambiado las deficiencias anteriores del uso de un taladro eléctrico de fondo de pozo para conducir electricidad en el orificio interior del tubo enrollado, lo que afecta la circulación del líquido de lavado.
2) Se han logrado nuevos avances en herramientas de perforación de fondo de pozo y conjuntos de herramientas de perforación. XL Technologies ha desarrollado con éxito un conjunto eléctrico de fondo de pozo para perforación con tubería flexible. 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 han entregado motores eléctricos de fondo de pozo adecuados para pozos de 3,75 pulgadas. El siguiente paso es implementar 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, no tiene requisitos especiales para el rendimiento del fluido de perforación y es una herramienta ideal para perforación bajo equilibrio y perforación en alta mar; puede funcionar a altas temperaturas; baja vibración y tiene una larga vida útil del motor; en la perforación de circuito cerrado, con la ayuda de cables instalados en tubería flexible, los datos de medición se pueden transmitir a la consola del cabezal del pozo en tiempo real, lo que facilita el control flexible del motor del fondo del pozo. y optimiza la eficiencia de la perforación. Sperry Sun Drilling Services ha desarrollado un nuevo dispositivo de dirección para perforación con tubería flexible. El conjunto de perforación consta de un motor de lodo inferior con rosca externa especialmente diseñado y una broca PDC de calibre largo. La broca de perforación de diámetro largo actúa como estabilizador de la broca, lo que puede reducir en gran medida la vibración y mejorar la calidad del pozo y la tasa de penetración mecánica. 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 en pozos de gran diámetro (> 6 pulgadas) han demostrado que esta combinación de perforación orientable 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 desarrolló con éxito un conjunto de fondo de pozo con cable para perforación bajo equilibrio con manguera continua. La parte superior del conjunto de herramienta de perforación con un diámetro exterior de pulgadas está equipada 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, una guía electrónica eficaz y otros dispositivos de medición y transmisión de parámetros. El cable se baja al fondo del pozo a través del orificio interior de la tubería flexible y puede monitorear y procesar el ángulo de la cara 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 collar de revestimiento y el estado del programa. instrucciones, diferencia de presión del anillo de la tubería, etc. en tiempo real. El dispositivo electrónico de azimut de esta herramienta de perforación puede medir y proporcionar los parámetros de inclinación y acimut del pozo mientras el motor de dirección del lodo gira continuamente durante el proceso de perforación.
Otros nuevos desarrollos incluyen: la tecnología de perforación con tubería flexible se ha utilizado con éxito para desviar la dirección en formaciones de presión ultra alta; se ha desarrollado con éxito una nueva herramienta para aumentar el desplazamiento de la perforación con tubería flexible y la tecnología de perforación con bajo equilibrio; En conjunto, se han logrado buenos resultados en la perforación de pozos horizontales; se ha desarrollado con éxito una plataforma de perforación híbrida adecuada para la perforación con tubería flexible; se han logrado nuevos avances en la teoría de la perforación con tubería flexible.
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 inferior a 177,8 mm como pozos de orificios pequeños. En comparación con la perforación petrolera tradicional, los pozos pequeños requieren menos equipos de perforación, menos consumibles de perforación y un área de sitio de pozo más pequeña, lo que puede ahorrar muchos costos de exploración y desarrollo. La práctica ha demostrado que el costo se puede ahorrar alrededor del 30%, y los pozos de exploración en algunas áreas remotas se pueden ahorrar entre el 50% y el 75%. Por lo tanto, los campos de aplicación y las aplicaciones de los pozos pequeños son cada vez más grandes. En la actualidad, los pozos pequeños se utilizan principalmente para: ① Pozos de exploración en nuevas áreas de exploración o áreas de exploración marginales con entornos 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 a presión, de baja permeabilidad y de bajo rendimiento; ④ Aprovechar el potencial y transformar 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 las operaciones de perforación. No hace falta decir que la esencia de la perforación con revestimiento es la tecnología de perforación mediante el cambio de brocas y herramientas de perforación. La idea de la perforación con revestimiento se inspiró en desarrollos anteriores (el método de perforación por percusión con cable se utilizó para la exploración petrolera a mediados del siglo XVIII, y el método de perforación con disco giratorio comenzó a aparecer y utilizarse para la perforación petrolera a finales del siglo XIX). siglo). Los taladros de impacto con cable metálico (era de la perforación) tienen una velocidad de perforación rápida, una perforación limpia con plataforma giratoria y una velocidad de perforación rápida. En 1950, inspirados por esta idea, cuando la gente perforaba pozos de petróleo de diamantes en tierra, comenzaron a usar brocas de revestimiento para perforar a través de la capa de petróleo hasta la profundidad diseñada para el pozo, y luego fijaron la tubería en el pozo para completar la perforación sin recuperarse. la broca. Posteriormente, basándose en este principio de perforación, Sperry-Sun Drilling Services Company y Tesco Company desarrollaron respectivamente tecnología de perforación con revestimiento y formularon sus propias estrategias de desarrollo de tecnología de perforación con revestimiento. En 2000, Tesco lanzó al mercado tecnología de perforación con revestimiento de 4,5 a 13,375 pulgadas para servir a la exploración mundial de campos petroleros. La tecnología de perforación con casing real existe en el mercado desde hace menos de 10 años.
Las características y ventajas de la tecnología de perforación con casing se pueden resumir de la siguiente manera.
1) Durante el proceso de perforación, no es necesario activar el taladro. Solo se utiliza el sistema de cabrestante para activar la broca y el conjunto de la herramienta de perforación, lo que ahorra tiempo y costos de perforación. La finalización de la perforación equivale a la finalización del revestimiento, lo que puede ahorrar tiempo y costos de finalización.
2) Puede reducir peligros ocultos como el colapso de las paredes de los pozos, la erosión de las paredes de los pozos, los chaveteros de las paredes de los pozos y los pasos que existen en la tecnología de perforación convencional.
3) Durante todo el proceso de perforación y al bajar las herramientas de perforación de fondo, se puede mantener una circulación continua del lodo, lo que es beneficioso para prevenir la acumulación de recortes de perforación y reducir los patadas del 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 purificación del pozo.
La perforación con revestimiento se puede dividir en tres tipos: tecnología de perforación con revestimiento ordinario, tecnología de perforación con revestimiento graduado o tecnología de perforación con 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 pequeños pozos. La tecnología de perforación con revestimiento se refiere al proceso de conectar una sección de revestimiento y herramientas especiales al extremo inferior de la sarta de perforación cuando se perfora en una zona fracturada o en una sección del pozo donde el agua no puede fluir. Después de perforar esta sección, se extrae la broca. para mantener la carcasa en el pozo y cementar el pozo. Su propósito es sellar la zona de fractura y la capa de agua, garantizar la seguridad en el pozo y mantener la perforación normal. La tecnología de perforación de carcasa generalmente se refiere a toda la tecnología de perforación de carcasa. La tecnología de perforación con revestimiento completo utiliza equipos de perforación de revestimiento, herramientas de perforación y brocas especiales, utiliza el revestimiento como canal de conservación de agua y utiliza un motor de perforación de cable para operar. En la actualidad, la investigación y el desarrollo de esta tecnología de perforación la lleva a cabo principalmente la empresa canadiense Tesco, que ha estado perforando en alta mar para lograr el propósito de reducir costos. Sin embargo, esta tecnología de perforación aún se encuentra en etapa de investigación y mejora, y aún quedan muchos problemas por estudiar y resolver. 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 Al perforar bajo presión, la carcasa inferior producirá vibraciones laterales, dañando la carcasa y juntas de carcasa. Hasta el momento, no se ha encontrado ningún método confiable para eliminar o reducir la vibración lateral de la carcasa. 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, lo que compensa parcialmente el tiempo ahorrado en la perforación y el disparo con revestimiento. ⑤ La perforación con revestimiento se utiliza principalmente para perforar fracturas; Zonas y estrato de entrada de agua, el rango de aplicación no es grande.
El instituto de investigación de la Corporación Nacional de Petróleo de China también está explorando la tecnología de perforación con revestimiento, pero hasta ahora no se han visto resultados publicados. El contenido actual de la investigación sobre la tecnología de perforación con revestimiento, además del desarrollo de equipos de perforación con revestimiento especiales y herramientas de perforación, se centra principalmente en los temas mencionados anteriormente. Primero, estudiar la broca para resolver el problema de la bolsa de lodo de la broca; segundo, estudiar las medidas para prevenir la vibración lateral del revestimiento; tercero, estudiar métodos efectivos para aumentar la tasa de penetración mecánica de la maquinaria de perforación del revestimiento; cuarto, estudiar los métodos de cementación de la perforación del revestimiento;
Ejemplos de aplicaciones de perforación con casing: En 2001, la American Chevron Production Company utilizó la tecnología de perforación con casing de la compañía canadiense Tesco para perforar dos pozos direccionales (Pozo A-12 y Pozo A-13) en el Golfo de México. ). Las profundidades de terminación de los dos pozos son 3222×30,48 cm y 3728×30,48 cm respectivamente. Para comparación y análisis, se perforó otro pozo, el A-14, utilizando métodos convencionales. Los resultados muestran que a la misma profundidad, el pozo A-14 tardó 75,5 horas y el pozo A-13 tardó 59,5 horas. En comparación con la ROP de la sección del pozo de superficie, la ROP promedio de A-141 pies/h, A-13+087 pies/h y A-14+059 pies/h... Esto muestra que la ROP de la perforación de revestimiento es diferente de la de la perforación convencional. El método es básicamente el mismo. Sin embargo, después de perforar en formaciones duras, el WOB aumentó a 6,75 t, lo que provocó que se dañaran los dientes cortantes del escariador y que la ROP cayera significativamente. BP perforó cinco pozos en Wyoming utilizando tecnología de perforación con revestimiento. La profundidad del pozo es de 8,200 a 9,500 pies, todos perforados desde la boca del pozo hasta la sección del yacimiento. Durante el proceso de perforación, se encontrarán problemas de vibración en la bolsa de lodo y la carcasa de la broca.
Además, la tecnología de carcasa de expansión también es una nueva tecnología desarrollada en los últimos años y se utiliza principalmente para aislar formaciones como fugas, entrada de agua, expansión y contracción cuando se exponen al agua y para la reparación de petróleo. tuberías durante la producción de petróleo. El Instituto de Exploración, en cooperación con la Universidad de Geociencias de China, ha puesto en marcha un proyecto para llevar a cabo investigaciones en este campo.
2.3.1.5 Nuevo desarrollo de plataforma de perforación petrolera
A finales de la década de 1960, la plataforma de perforación de accionamiento eléctrico AC-SCR-DC se desarrolló con éxito en el extranjero y se utilizó por primera vez en perforación marina. tiempo. 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 se han utilizado ampliamente en varios tipos de plataformas de perforación. Desde la década de 1990, debido al rápido desarrollo de los dispositivos electrónicos, el sistema de rectificación de tiristores de las plataformas de perforación impulsadas por CC ha evolucionado desde el control analógico hasta el control digital total, 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 a dispositivos de accionamiento superior por primera vez a principios de la década de 1990, y se aplicó a 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 de mi país sobre plataformas de perforación eléctricas comenzó tarde. Lanzhou Petrochemical Machinery Factory desarrolló y produjo las plataformas de perforación con accionamiento de CC ZJ60D y ZJ45D en la década de 1980, y desarrolló con éxito la plataforma de perforación para desierto ZJ60DS en 1995, que recibió buenas críticas después de su aplicación. Desde finales de la década de 1990, China Petroleum Systems ha intensificado sus esfuerzos para mejorar y mejorar las plataformas de perforación, y las plataformas de perforación eléctricas se han desarrollado rápidamente. Baoji Petroleum Machinery Factory y Lanzhou Petrochemical Machinery Factory han desarrollado sucesivamente las plataformas de perforación con accionamiento de CC ZJ20D, ZJ50D, ZJ70D y las plataformas de perforación eléctricas de frecuencia variable ZJ20DB, ZJ40DB AC. Sichuan Oilfield también ha desarrollado la plataforma de perforación eléctrica de frecuencia variable ZJ40DB AC, que ha mejorado significativamente. El nivel de diseño y fabricación de las plataformas de perforación de mi país. En el siglo XXI, Liaohe Oilfield Exploration Equipment Engineering Company desarrolló de forma independiente la plataforma de perforación con motor de CC ZJ70D con una profundidad de perforación de 7.000 metros. Esta plataforma de perforación tiene un sistema de perforación automatizado, que representa el nivel más alto de las plataformas de perforación petrolíferas con motor de CC nacionales. Su configuración general es la mejor entre las plataformas de perforación similares en China. Se exportó a Azerbaiyán en mayo de 2007, y las otras dos plataformas de perforación de 4.000 metros se exportaron a Pakistán y Estados Unidos.
La plataforma de perforación con accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA ZJ70/4500DB de 7000 m es una plataforma de perforación moderna que integra maquinaria, electricidad y datos, desarrollada con éxito y comercializada por Baoji Petroleum Machinery Co., Ltd. en 2003. Adopta una sola frecuencia variable de CA. malacate de engranajes y tecnología de perforación automática de husillo y tecnología de conversión de frecuencia digital completa AC-DC-AC controlada "uno a uno". Este tipo de plataforma de perforación representa el último nivel de plataformas de perforación petrolera chinas. Con su excelente relación de costes, se comercializa desde 2003 y los pedidos han llegado a 83 juegos. Entre ellos, 42 equipos fueron encargados por empresas de exploración petrolera en Estados Unidos, Omán, Venezuela y otros países. 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, el malacate y los dientes de la plataforma giratoria son I+IR Variador de frecuencia CA, regulación de velocidad continua, modelo y número de bomba de lodo son F- 1600, el modelo de torre de perforación y la altura efectiva son 45,5 m y la base es 45,5 m