无风险钻井关键技术及其应用.pdf

第 3 8卷 第 1期 2 1 0年 7月 石 油 钻 探 技 术 PIE I 、 R l 』 E U M DRI I 1 I N J - TECHNI QI． J ES V O 1 ．38 N O ．4 J u 1 ．， 2 0 1 0 ． ． 钻 井与 完井 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 0 ． 0 4 ． 0 1 4 无风 险钻 井关键 技术及 其应用 张卫东 何德 磊 袁 文奎 黄 杰。 I ．中国石油大学 华东石油工程学院 ， 山东 东营2 5 7 0 6 1 ； 2 ．中国石油华北油 田分公司 勘探开发研究院 ， 河北 任丘0 6 2 5 5 2 摘 要 各 种 先 进 设 备 和 工 具 的广 泛应 用 为 提 高钻 井效 率 、 降 低 钻 井成 本 起 到 了积 极 作 用 ， 但 是 各 种 复 杂 钻 井 故障仍然是影响钻 井周期和钻 井成本的主要 因素。无风险 ND S 钻井技术通 过钻前详 细计划 、 钻进过程 中收 集各 种可用的 实时信 息， 预测可能 出现 的风险 ， 并给 出减小或消除风 险的措施 ， 从而减 少甚至 消除钻 井过程 中故 障的发 生 ， 实现 无 风 险 钻 井 的 目标 。介 绍 了 NDS钻 前 风 险预 测 、 随 钻 风 险发 现 、 随钻 风 险 决 策 及 钻 后 风 险 评 价 技 术 ， 并 对 NDS技 术 在 北 海 M u n g o油 田 的 实际 应 用 进 行 了详 细介 绍 。 关 键 词 钻 井 ；风 险 分析 ；随钻 测 井 ；专 家 系统 ；应 用 实例 中 图 分 类 号 TE2 4 9 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 卜 0 8 9 0 2 0 1 0 0 4 0 0 5 3 0 6 Th e K e y Dr i l l i ng Te c hn o l o g y wi t h No Ri s k a nd I t s Ap pl i c a t i o n Zha n g W e i d o ng He De l e i Yu a n W e nku i Hu a n g J i e 1 ． C o l l e g e o f Pe t r o l e u m En gi n e e r i n g，C h i n a Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m ，Do n g y i n g，S h a n d o n g， 2 5 7 0 6 1， Ch i n a； 2 ．Expl o r a t i o n a n d De v e l o p me n t Re s e a r c h I n s t i t u t e， Hu a b e i Oi l f i e l d， CNPC， Re n q i u， 0 6 2 55 2， Chi na Ab s t r a c t Al t h oug h va r i ou s a d va nc e d e qu i pme nt s a n d t o o l s ha v e b e e n u s e d t o i m p r o v e d r i l l i n g e f f i c i e n c y a n d r e du c e dr i l l i n g c os t ， d r i l l i ng r e c yc l e a nd c o s t a r e s t i l l a f f e c t e d by s o me c ompl e x dr i l l i n g a c c i d e n t s ． Th e no r i s k d r i l l i ng NDSt e c hni q ue t hr o u gh de t a i l e d p r e d r i l l i ng p l a n， c ol l e c t i o n o f r e a l t i m e i n f o r m a t i o n du r i ng d r i l l i ng c a n pr e d i c t p ot e nt i al r i s ks a nd p r ov i de t h e me a s ur e s t o s ol v e t he pr o bl e ms ． The r e f or e， a e e i d e n t s we r e r e du c e d or e l i m i na t e d d ur i ng dr i l l i n g． A c c o r di n g t o t he pr o c e du r e o f NDS， t he pr e dr i l l i n g r i s k p r e di c t i on， r i s k f i n di n g dur i n g d r i l l i ng， r i s k s h oo t i n g whi l e dr i l l i n g a n d a f t e r dr i l l r i s k e v a l ua t i o n we r e i nt r o d uc e d ．The a pp l i c a t i o n of NDS i n M u ng o Oi l f i e l d i n Nor t h Se a wa s p r ov i d e d ． Ke y wo r dsd r i l l i n g； r i s k a n a l ys i s； l o g gi ng whi l e d r i l l i ng； e xpe r t s ys t e m ； a p pl i c a t i o n e xa m p l e 石 油勘 探开 发 中 ， 主要 从 两 方 面 来 降 低 钻 井 综 合成 本 一是 通 过研 究 各 种 钻 具 在 井 下 的 力 学 与 几 何变形特性 ， 了解各种操作参数和钻具组合参数等 对钻 井 作业 的影 响规 律 ， 进 而提高 钻 井效 率 ； 二是 从 硬 件设 备人 手 ， 研制 和开 发 工具 或设 备 ， 来 加 快钻 井 速 度 ， 从 而达 到提 高钻 井 综 合 效 益 的 目的 ] 。这 两 方面的努力在过去几十年的世界油气资源开发过程 中发挥 了巨大作用 ， 但是井下复杂情况或故障依然 是 钻井 成本 的主要 影响 因素 ， 尤 其是 在 复杂地 层 、 海 洋深水 、 极 地 和沙 漠 等 高 投 入 、 高 风 险 钻 井 环 境 下 。 预先 了解 潜在 的 风 险 ， 并 提 出减 小 或 消除 不 同潜 在 风 险的措 施 ， 可 以从根 本上 实 现无 风 险钻井 的 目标 ， 无风 险 n o d r i l l i n g s u r p r i s e ， ND S 钻 井 系统 的 出现 和 日益完 善为 实 现 这 一 目标 创 造 了条 件 。为此 ， 笔 者介 绍 了 NDS的相关 关键 技 术和 现场 应用 实例 ， 以 对 我 国在 该技 术方 面 的发展 有所 启示 。 收 稿 日期 2 O 1 ⋯ 0 3 0 1 ； 改 回 日期 2 I 1 1 5 2 8 基 金 项 目 中 国 石 油 华 北 油 田 分公 司 2 0 { 7年 院所 合 作 科 技 项 目 “ 勘探 开发前缘技 术研 究” 编号 I t B Y T Y-I Y 2 0 0 8 - ．1 S 6 部 分研 究 内容 作者简 介 张卫 东 1 9 6 8 ， 男， 山东平 阴人 ． 1 9 9 0年 毕业 于石 油大学 华 东 钻井工程专业 。 2 O O 2 年 获油气井Z - 程 专业Z - 学硕士 学 位 ， 副 教授 ． 硕 士研 究 生 导 师 ， 主 要 从 事 石 油 炙然 气 工 程 方 面 的 教 学 与 研 究 工 作 。 联 系 方 式 0 5 ,I 6 8 3 9 3 6 6 5 ． z 1 a n g we i d o n g 1 0 s o b 1 1 ． C O I 1 1 五 油 钻 糠 技 朱 2 0 1 0年 7月 1 NDS技术概述 ND S技 术首先 由 B P公 司和斯 伦 贝谢 公 司合作 发起 研究 ， 是 国外 2 1世 纪初 新 兴 起 的 一 项 钻 井 技 术 引。该 技术 融合 了这 两家 公 司开发 的最 新 技 术 ， 将大量 的钻井 作业 经验 与斯伦 贝谢公 司先进 的工 具 和技术 广泛结 合起 来 。由于 应 用 的 目的性 很 强 ， 故 得 以快速 发展 ， 并通 过 了现 场检验 。 ND S技术的核心思想是及 时将准确 的信息传 递 给需要 的人 ， 即提 供 一套 完 整 的工 作 框 架 和工 艺 方法 ， 将多领域的专家、 先进 的预测软件 、 钻井数据 库软 件和最新 的硬件 集 成在 一 起 ， 按 照 以交 流 和 协 作为重 点 的结 构化 方 法进 行 工 作 ， 对 各 种井 下 风 险 进行识 别 、 分 析 、 预 防 和控 制 。N DS技 术 的 目标 是 针对各 种不 同的特 定 条件 量 身 定制 钻 井 方 案 ， 重点 解 决井筒 压力 和井 壁稳 定 性 的控 制 问题 ， 消 除井 下 意外 事故 ， 降低 钻井成 本 。ND S系统 的 主要 环节 如 图 1所示 J 。 图1 ND S 系统示意 2 ND S的关键技术 信息交 流是 ND S技 术 的关键所 在 ， 它使有关 专 业 人员及 时获 得相关 信息 以做 出计划 与决定 。这 一 过 程需要 将人 、 软件 工 具 及数 据 同步化 与可 视 化技 术结合起来 ， 将可以获得的数据转化为有用的资料 ， 来 优化钻井 作业 过程 。该过 程首先 是 收集 资料 准备 钻前 计划 ， 并 找 出做 钻井 决定 所需要 的信 息 ； 然 后考 虑如何 及时 获得会 对 决 定 有影 响 的基本 测 试 数 据 ； 此 后 ， 在钻井 过程 中应 用 特 殊 的软 件 解 释实 时获 得 的测试 数据 ， 这些软 件还 可以 帮助工作 人员更 快速 、 更有效地分析数据； 最后 ， 利用最新获得的信息不断 修改钻井计划。概括起来， ND S系统的工作流程主 要 包括钻 前设计 、 随钻 校正 、 随钻决 策和钻 后研 究等 4 个 阶段 。其 主要 的关键 技术 也 可 以按 照这 4个 过程分为 4 个大的方面 钻前风险预测技术 、 随钻风 险发现 技术 、 随钻 风 险决 策 技术 和 钻 后 风险 评价 技 术 。此外 信 息 交 流 技 术 也 非 常 重 要 。 图 2所 示 为 ND S过程 的主要 步骤 。 i W 础 ／ 鼎 ■ NDS 孽 2 ． 1钻前风 险预 测技 术 钻前 风 险预测是 指在 钻井 前对钻 井过程 中可 能 出现 的各 种风 险进 行 提前 预 测 ， 以便及 早 找 出解 决 方案 。ND S技 术 中 的 钻 前 风 险 预 测 主 要 是 通 过 we l I T R AK 知 识 系 统 、 Ri s k T R AK 数 据 库 、 地 质 力 学模 型 以及 与邻井 进行 资料 对 比等进 行 的 。 We l I T R AK知 识 系统该 系统是 斯伦 贝谢 软件 服 务公 司 Ge o Qu e s t 推 出 的一 套 系 统 ， 可 以用 来 追 踪 和报告 钻 井 信 息 。应 用 W e l l TR AK 程 序 可 以捕 获 钻井数 据和信 息 ， 技 术 人员 还 可 以利用 该 系 统对 实 际钻井 行为 与原 先计 划 进 行 对 比， 从 而 能 够很 快 地确定 意外 的风 险 和避 免 不 必要 的损 失l_ 5 ] 。此 外 ， 利用 We l l T RA K 知识 系统 ， 钻井 团 队成 员还 可 以在 网络上 收发 和阅读 钻 井 报告 ， 能够 更 好地 管 理 钻井 数 据 ， 极 大地 提高作 业效率 。 R i s k T R A K数 据 库 N D S程 序 使 用 R i s k T R A K 钻井风险数据库系统收集钻井历史上 的危险信息。 钻井 故 障 在 R i s k TR AK 系统 中是指 造 成 时 间浪 费 的钻井问题 ， 它为下一步的钻井作业提供 了宝贵信 息 。有 时 ， 可 以在 “ 无意外 ” 的情 况下 完成钻 井作业 ， 这 是 因为钻井 过程 中所遇 到 的一 些小 问题 在发展成 浪 费时 间的故 障前就 得到 了纠正 。当钻井作 业 中有 问题 发生 ， 或 问题被发 现并 避免后 ， 现场 技术人 员就 按照 其类 型 如 钻具 阻 卡 、 井 眼失 稳 、 钻 井 液循 环 漏 失、 井眼不清洁或地层孔隙压力失衡等 将问题归人 数据库 中。这些问题可能与特定的深度、 地质年代 、 B HA以及某一钻井作业有关 ， 因此也要收集这些信 息 以便 与邻井 进 行 比较 。一 次 故 障发 生 后 ， 钻井 作 第 3 8卷 第 4期 张 卫 东等 无 风 险 钻 井 关键 技 术 及 其 应 用 业 人员 要对 其 原 因 、 任 何 被 注 意 到 的先 兆 以及 如 何 避 免 这一 故 障进行 讨论 。将 那些 建 议 的预 防措 施输 入 R i s k TR AK 系统 。为 了将来 便 于参 考 ， 还 要 对 问 题 的严重 性 以及 这 类 问 题 再 次 发 生 的概 率 做 出估 计 。事故 发生 的后 果 、 采 取 的 补 救措 施 以及 补救 中 使用 的装 置都 要 分类记 录 。 地质 力学 模 型该 模 型是 利用 计算 机 描述 油藏 或盆 地特 定地 层 剖面应 力 和岩 石 力学 特性 的数 值模 型 ] ， 该模 型 由地层 顶 部 、 断层 、 岩 石强度 信 息 、 孔 隙 压力 、 应 力大 小 和方 向等各 种参 数 的地 质剖 面 组成 ， 并 同 区域 地层 和地震 图像 相 连接 。地 质力 学模 型 可 以用 来 预测地 层 孔 隙压力 与地 层 岩石 强度 。大量 事 实 已经证 明 ， 在制 定 钻 井 方 案 之 前 构 建 地 质 力 学模 型并 在 钻井 过程 中实 时 修 正 ， 可 减 少 计 划 外 钻 井 费 用 ， 加快 了解 、 认 识储 层 的进 程 ， 特 别 在费 用 高 、 复 杂 井 的安 全钻 进方 面是 非 常有 价值 的 。 与邻 井资 料对 比 邻井 的钻 井 记 录能指 示 可能 的危 险层段 ， 并 提供 井下 故 障过程 及 其原 因 ， 还可 以 提 供钻 井力 学方 面 的信 息 。邻井 的井 底 测量 数据 提 供 了地 层压 力 和丰 富 的地 层 物 性 方 面 的 资 料 ， 其 中 包 括岩 石物 性 资料 如渗 透 率 、 孔 隙 度 、 应 力 的大 小 和方 向 以及 岩 石强 度等 ， 这 些测 量 数据 可 以补 充岩 心分 析得 到 的资料 ， 提供 更 多 的有 关 岩 石 强 度 及 物 性 方 面 的信 息 。 2 ． 2随钻 风 险发 现技 术 N DS技 术 的关 键 是 实 时 获 取 钻 井 工 程 信 息 及 地质 信息 。钻 进过 程 中可 能会 遇到 各种 各样 难 以预 料 的风险 ， 如何 在 钻 进 过程 中有 效 发 现 这 些 未 知 风 险 ， 对 成 功 、 快 速 、 高质 量 的完成 钻 井至 关重 要 。 钻进 过程 中风险 的发 现 主要是 通 过 随钻测 量工 具 和 实 时监控 软件 。通 过 连续 监测 和记 录井 下 和地 面温 度 、 压力 与流 量等 工程 参数 的变化 ， 及 时发 现各 种参 数 的异 常变 化趋 势 ， 揭示 井 眼 中发生 的情 况 ， 预 测可 能 遇到 的风 险 ， 并 在 有 关 参 数 超 出界 限 时 提 醒 相关 人 员采取 措 施 ， 避 免 井下 事故 的 发生 。 利 用 随钻参 数测 量技 术 获得 的 资料 主要 用 于优 化钻 井作 业 和地 层 评 价 。在 钻井 过 程 中 ， 随 钻 测 量 数据 可 以用 于早 期 探 测 高 压 层 ， 将 井 眼 精 确 地 导 向 目标 地 层 ， 确定 压力 梯度 及 流体 界面 ， 并通 过 实 时调 整钻 井 液密 度 ， 有 效 提 高 机 械 钻 速 ， 优 化 下 套 管 位 置 ， 更加 安全 地 钻 人 高 压 层 段 。 随钻 测 量 技 术 包 括 随钻 测 量 MwD 、随 钻 测 井 LWD 、 随 钻 地 震 S WD 以及 随钻压 力监 测等 。 2 ． 2 ． 1 随钻测 井技 术 随钻测 井 资料 是在 钻井 液滤 液侵 入地 层 之前 或 侵 入很 浅 时测得 的 ， 更 真 实 地 反 映 了原 状 地 层 的地 质 特征 ， 可 提高 地 层 评 价 的准 确 性 。随 钻 测 井 在钻 井 的同时 完成 测井 作业 ， 减 少 了井场 钻机 占用 时 间 ， 从 钻井 一测 井一 体 化服 务 的整体 上 降低 成本 。在钻 大斜度 井 或在 特殊 地 质 环 境 如膨 胀 黏 土 或 高 压 地 层 下 钻井 时 ， 电缆 测井 困难或 风险 增大 以致 于不 能 进 行作 业 时 ， 随钻 测井 是唯 一可 用 的测井 技术 _ 7 ] 。 随 钻测 井 资 料 用 于优 化 钻 井 作业 和地 层 评 价 ， 其 测 量资 料更 接 近原始 地 层 。用这 些资 料进 行 油水 层 划 分 和地层 评 价准 确率 高 、 效 果好 。在深井 、 大 斜 度井和钻机 日费用高 、 钻速高 松软地层 的情况下， 使 用 L WD 的地层 评价 总 成本 低 于使 用 电缆 测 井 的 地层 评价 总成 本 。 2 ． 2 ． 2随钻地 震技 术 随 钻地震 S WD 技 术 是 一 种 利 用 钻 井 过 程 中 钻 头破 岩 时的振 动 作 为 震 源 ， 用 地 面 检 波器 排 列 接 收信 号进 行 地 震 测 量 的 井 中地 震 技 术 。S WD 已经 有很 长 的应 用 历 史 ， 在 我 国 ， 1 9 9 6年 在 江 汉 油 田就 进行 了一次 随钻 地震 试验 J 。 斯 伦 贝 谢 公 司 的 S WD 技 术 主 要 有 Dr i l l B i t S e i s mi c和 S e i s mi c VI S I ON 两 种 测 量 方 法 如 图 3 所 示 。D r i l l B i t S e i s mi c 方 法是 2 O世 纪 9 O年 代 中 期 提 出的 。钻进 过程 中牙 轮 钻头破 碎 地层 产生 冲击 波 ， 经 过 地 层 反 射 到 达 地 面 ， D r i l l - B i t S e i s mi c方 法 就是 利 用地 面接 收 系 统 采 集 反 射 到地 面 的波 ， 以获 取 地层 信息 ] 。该方 法适 用 于多种 环境 ， 但 是 ， 在软 地 层 中 、 大 斜度 的井 眼 中或 使 用 P D C钻 头 时 ， 该 方 法 是不 可靠 的。 Dri l l Bi t S e i s mi c 系统 S e i s mi c MWD系统 l { l l 0i a Dr il l Bit S e i s mi c b S e i s mi c VI S I ON 图3 随钻地震测量方法 S e i s mi c VI S 1 0N是 一种 新 的测 量 方 法 ， 在 钻 井 过程 中， 将 S e i s mi c VI S 1 0 N 的接 收 装 置与 L WD 装 置放在 一起 ， 使用地 表震 源 ， 以获得 随钻垂 直地震 剖 面 。MWD钻 井液脉 冲遥 测系 统将 实 时数 据传 送至 地 面 。在 无法使 用 D r i l l B i t S e i mi c 方 法 的 环境 下 ， 可 以使 用 S e i s mi c VI S 1 0N 测 量 方 法 ， 但 是 ， 如 果 进 行实时测量 ， 该方法要求 B HA上的装置以及 MWD 记 录发送装 置必须 就位 。 S WD技术 能够 实时 提 供 钻头 下 部 几 百 米 内 的 地 层信 息 ， 利用 这些 地 层 信息 可 以准 确地 计 算地 层 孔 隙压力 ， 并能 准确地 预测异 常 高压地层 的深度 ， 为 钻井过程中合理选择钻井液密度和确定套管合理下 入深 度提供 科学依 据 ； 可进行地 质 导 向， 减 小或 消除 钻进 中的风 险 ； 能够 为 油 田开发 或 储 层描 述 提 供 更 加 翔实 和有效 的补 充信 息 ， 对 利 用 水平 井 开 发 薄产 层 能更好 地发挥 精确 导 向作 用l 】 。 2 ． 2 ． 3 随 钻 环 空 压 力 监 测 技 术 应 用 随 钻 环 空 压 力 a n n u l a r p r e s s u r e wh i l e d r i l l i n g ， AP WD 监 测技 术 ， 就不 再 需要 根 据 地 面压 力 及模 型软 件 对 有关 条 件 进 行 估 计 。A P WD用 于 监 测井底钻 井液 密度 ， 并将其 保持 在特定 的范 围 内。 该 方法测 量 钻 井 泵 静 止 时 的 钻 井 液 等 效 静 态 密 度 E S D 以及 钻井 泵 工 作 时 的 钻 井 液 等 效 循 环 密 度 e q u i v a l e n t c i r c u l a t i n g d e n s i t y ， E C D 。井 内钻井 液 柱压力必须始终高于地层孔隙压力 ， 而且要尽可能 地 高于控 制井 喷的 最小 压 力 ， 同时 需要 低 于 地层 破 裂 压力 。该 技术 可 以通过 E C D测 量 及 时检 测井 底 钻井 液柱压 力 ， 提 供较 为准确 的“ 压 力窗 口” ， 从 而为 改善钻井 工艺 提供 强有力 的支持 。 AP WD还 可 以检 测 出井 眼 清洗 问题 ， 井 眼的 清 洗 问题可 能导致 管堵 或其 他问题 ， 例如 当 E C D增大 或 减小时 会造成 漏失 或井控 方面 的 问题 等 。 2 ． 3随钻风 险决 策技术 在 钻进 过 程 中实 时发 现 风 险是 NDS技 术 的一 个 重要方 面 ， 之 后 的关 键是 如何 能 够避 免 或 解 决这 些 随钻过 程 中发 现 的 风 险 ， 其 中的 三维 技 术 与斯 伦 贝射 协 作 与 决 策 中 心 i C e n t e r 技 术 起 到 了关 键 作用。 2 ． 3 ． 1 三 维技 术 由于 N DS过程高度依赖实时数据 ， 这就要求必 须把实时测量到的信息以合适的形式提供给团队中 需要 的人 ， 以便 帮助他们 更好、 更 快地做 出决策。 3 D可视 化技 术无疑 是一个 关键 步骤 ， 尤其在 解 释一 些非 常大 而复杂 的数 据 时 ， 可 视 化几 乎 成 了必 不 可 少 的技术 。在 钻 井设 计 和施 工 的 整个 阶段 ， 可视 化 技 术 是促 进 跨 领 域 之 间相 互 了 解 和 交 流 的基 础 ， 有 利 于相 关人 员 针 对 主 要 风 险 达 成 全 面 一 致 的 解 决 方 案 。 三维地 质建 模技 术集地 震解 释 、 构造 建模 、 岩相 建 模 、 油藏 属性建模 和 油藏 数值 模 拟 显示 及 虚 拟 现 实 于一 体 ， 为地质 学 家 、 地球 物 理 学 家 、 岩 石 物 理学 家 和油 藏工程 人员 提供 了一个共 享 的信息平 台 。利 用 三维地 质建模 技 术 建 立地 质 模 型过 程 中 ， 有关 钻 井和地质等方面的专家共同考虑其 目标要求和将降 低钻井成本措施等作为最佳钻井方案设计 的起点 ， 然后根 据钻井 的要 求和相 关 资料来 确定其 简易程度 并 建立 地层模 型 。 2 ． 3 ． 2 i Ce n t e r 技 术 i C e n t e r 技 术是 用 于 石 油 生产 领 域 的前 沿 综 合 技术。它是一个能够显示地震数据、 地质数据和测 井记 录等综合 数据 ， 进行 实时钻 井 、 生 产监控 以及复 杂油藏 目标 优 化 的 协 同 工作 环 境 。该 工 作 环 境 改 善 了数据 间 的 交 互 处 理 功 能 ， 使 用 户 之 间 的交 流 更 直观 ， 有效 推 进 决 策 进度 ， 为 决 策 者 、 管 理 人 员 、 技术 专 家 、 合 作 伙 伴 提 供 了 一 个 能 够 直 观 地 讨 论 问题 、 进 行 决 策 的协 同工 作 平 台 。 i C e n t e r 不 仅仅 是 一 个地 震 数 据 处 理 解 释 的 系 统 ， 更是 一个决 策 支 持 系统 。这 一 协 同 工作 环 境 的 优 点就是 最大 程度 地 利用 企 业 在 各地 的专 家资 源 ， 充分 共享信 息 ， 以及更 加直 观 、 迅 速地做 出决策 。 i C e n t e r 各 组成 部 分 的 配 置是 在 分 析 用 户 需 求 并 了解 约束条 件 的基础 上得 出的 。这些信 息 由用 户 提供， 斯伦贝谢通过与公司内部／ 外部图形计算机和 投 影 系统专家 的讨论 ， 制 订 出具 体可行 的方案 ， 并保 证能 够实现 无缝 不失 真大屏 幕立体 显示 效果 和支持 大量应 用软 件 。要实 现 上 述 目标 ， 该 系统 应该 至 少 包括计算机系统、 投影系统 、 屏幕 、 房 间和软件系统 等 5 项 基本 组成部 分 。 1 计 算 机 系统 软 件 整 合 的基 本 平 台 ， 并 且 能够在 图像 尺寸、 分辨率 和流畅度方 面满足应 用 的 要求 。 2 投影系统 用来显示高清晰度图像。通过 绑 定几 个并 行投影 显 示 通 道 ， 获得 预 定 的大 幅画 面 尺寸。显示的图像必须连贯和不失真 。无缝图象融 第 3 8卷 第 4期 张 卫 东等 无 风 险 钻 井 关键 技 术 及 其 应 用 5 合 技 术和 平滑 边缘 与几 何修 正 技术 将保 证 观看 者获 得 良好 的视觉 效果 。 3 屏幕屏 幕 的品质 、 外 观 与 细致 程 度 对 于系 统 成 功安装 同样具 有重 要 的影 响 。 4 房 间 提 供 符 合 人 体 工 程 学 轻 松 的工 作 环 境 ， 并 支持 多 人使 用和 多工 作模 式 。 5 软 件 系统能够 充分 发 挥 系统 功 能 和优 势 ， 功能 强大 、 操作 简便 的协作 与决 策 应用 软件 。 i C e n t e r 给钻 井 过 程 中不 同领 域 的 专 家 交 流 提 供 了一个 非常 好 的平 台 ， 不 管 他们 的专 业 领 域 是 什 么 ， 不 管他 们 身 在 何 处 ， 借 助 于 i C e n t e r 技 术 ， 能 够 使 他 们 的意见 迅速 汇拢 ， 并 最终 达 成一 致 ， 这对 于实 时解 决钻 井过 程 中遇 到 的各种 问题 意 义非 常重 大 。 2 ． 4钻 后风 险评 价技 术 钻后 风 险 评 价 技术 指 在 钻 井 工作 完 成 后 ， 根 据 钻井 过程 中出现 的各 种 风 险 ， 利 用 一些 数 学模 型对 其进 行评 价 。完 钻后 ， 需 要 对 项 目设 计 和 执行 阶段 采取 的一 系列 决 策和 相应 的措 施 进行 分析 总结 。对 收集 到数 据库 中的事 件 进 行 回顾 学 习 ， 总 结经 验 教 训 ， 评 估项 目效率 和 效 益 ， 并 更 新 模 型 、 数 据库 和专 家知 识库 ， 以便将 来应 用 到类 似项 目中 。 3 NDS技术 应用举例 北海 Mu n g o油 田应 用 ND S技术 分 析和 优选 了 井 眼轨道 。在 确 定 井 眼 轨 道 设 计 的论 证 会 上 ， ND S 团队在 1 d内就 形 成 了一 致 的最 终 方 案 ， 节 省 了 过 去需 耗 费数周 的重 复 工作 量 ； 制 订 了 详 细 的 钻 井计 划方 案并 严格 执 行 ， 使 该 井 的钻井 作业 较 为成 功 ， 没 有发 生井 眼不 稳 定等 井下 复 杂情 况 和故 障 。 Mu n g o油 田由 B P公 司 开 发 ， 位 于 北 海 英 国海 域 的东 中 央裂 谷 边 缘 ， 阿伯 丁 以东 2 3 0 k m 处 。产 层是 F o r t i e s 、 L i s t a以及 Ma u r e e n地层 ， 均 为古 新 统 的砂 岩 ， 围绕 一 个 盐 刺 穿 构 造 分 布 如 图 4所 示 。 钻 井 作 业 中 的 风 险包 括 可 能 发 生 的 钻 井 液 漏 失 、 井 眼 扩 大 、 钻 井 岩 屑 积 聚 以及 某 些 井 斜 处 的 井 眼 崩 塌 。 计划钻 的第一 口井是 2 2 ／ 2 0 一 Al l 井 ， 位 于 Mu n g o 油 田东 北部 ， 它 的 目的层 为 由一 口评 价 井 发 现 的一 套 高质 量 的砂 岩 储 集 层 。 为 了制 订 该 井 的钻 进 计 划 ， 工作 人员 使 用 了一个 包含 Mu n g o油 田所 有前 期 所 钻井 资料 的数 据库 。另外 ， B P公 司与斯 伦 贝谢 公 司建立 了 Mu n g o油 田的三 维地 质力 学模 型 ， 可 以用 海底 上新统内部 上 中新统 中中新统 渐新统内部1 渐新统内部2 早渐新世 始新 统顶 l u uU 2 0 0U 3 UU U 4 UU U U UU 距离／ m 图4 砂岩储集层剖面 来解 释 岩石 强度 、 盐 刺穿 构造 附 近的 复杂应 力转 换 ， 以及 已知 的地质 稳定 性 风 险 ， 如 断层 、 裂缝 等 。 技 术 人 员 通 过 实 时 钻 井 计 划 工 具 ， 使 用 了 Ri s k T RAK 系 统 及 Mu n g o油 田 的三 维 地 质 模 型 。 通 过这 种 方 法 ， 他 们 讨论 了 e e ／ e 0 一 A1 l 井 的 多种 井 眼轨道 ， 对 井 眼轨道 进行 了两 次 修改 ， 并 在 1 d内形 成 了一 致 的最终 方 案 。 技 术 人 员 通 过 i C e n t e r合 作 会 议 设 备 进 行 交 流 。Mu n g o油 田钻 井 计 划 会 议 将 来 自不 同专 业 的 人 集 中在一 起 ， 其 中包 括钻 井 工 程 师 、 地 质 学 家 、 地 质 力学 专 家 以及 油 藏工 程师 。虽 然 每一个 专业 在描 述 钻井 作 业 以及 钻 井 目标 时 都 有 各 自的 规 定 和术 语 。但 是 ， i C e n t e r环 境 能 够 使 信 息 以 可 视 化 的 方 式 进 行 展 示 ， 这 样 可 以 促 进 不 同专 业 人 员 问 的 相 互 了解 。参 加 Mu n g o 油 田钻 井 计 划会 议 的工 作 人 员 使 用 Dr ． 1 l Vi z 三 维 可 视 化 应 用 软 件 来 观 察 这 个 油 田 的地 质 模 型 ， 地 质 模 型 中包 括 了所 有 已 经 钻 井 及 将 要 钻 的井 。该 地 质模 型 可 以在 三 维 空 间 中 旋 转 展 示 ， 这 样 技 术 人 员 就 可 以 对 油 田的 每 一 部 分 进 行 观 察 。 Dr ． 1 l Vi z 展 示 了 将 要 钻 的 井 中 可 能 存 在 的 风 险， 这些风险由 Ri s k T RAK数据库中的邻井信息获 得 ， 并 被 突 出显 示 出来 ， 如 图 5 所 示 。从 图 5可 以看 图5 Mu n g o 油m2 2 ／ 2 0 一 Al l 井的轨道设计 咖 5 1 1 2 2 3 石 油 钻 探 技 术 2 0 1 0年 7月 出， 第 一条建议 的井 眼轨 道 标 1 距 离 盐 水 流 动 区 太近， 可能引起早期钻井中的问题 ； 第二条井眼轨道 标 2 已经避开 了盐 水流 动 区， 并且 由于该井 眼轨 道 向上移动离开了刺穿构造， 避开了破裂的始新统泥岩 地层； 但该井眼轨道太平 ， 可能导致井眼清洗问题。 该 井井 眼轨道 的设 计 采用 了 D r i l l i n g 0 f f i c e的 定 向钻井 计划 系统 ， 该 系 统 能够 自动考 虑 钻井 过程 中的有 关 问题 如 钻 井 的 角 度 以及 如 何 避 免 矛 盾 等 。N DS工 作 组将 新 设 计 的井 眼轨 道 放 人 了 Mu n g o油 田的地质力 学模 型 中 ， 并 计算 出了该 井 的 钻井液 密度 范 围。制 订计 划 、 进 行 有 关 的分 析 以及 输入 D r i l l Vi z 总共 需要约 1 h的 时间 。技术 人 员 对 这 一新 的井 眼 轨 道 及 其 涉 及 的 潜 在 风 险 进 行 了检 验 、 讨论 。井 眼轨道 中会 出现 一个 长稳斜 段 ， 而 这一 情况 在 以前 曾经 引起 过 井 眼清 洗 的问题 ， 可 能 降低 井 眼稳定性 。这一 问题在 以前 的讨论 中没有 被 注意 到 ， 但 现在 立 即 引起 了 工 作 组 的 注 意 。用 D r i l l i n g 0 f f i c e 第 二次 对井 眼轨 道 进行 了修 正 ， 将 离 开 刺穿 构 造 的点 向下放 ， 但 仍 然使 其 保 持在 中新 统 的泥 岩 中， 这样， 虽增大了井眼的角度 ， 但最大程度地降低 了发 生井 眼清洗 问题