收稿日期:2000—11—09;改回日期:2001—01—08第一作者联系电话:(0546)8552240
第29卷第1期2001年2月 石 油 钻 探 技 术PETROL EUM DR I L L I N G TECHN I Q U ES
V o l .29,N o.1
Feb .,2001
!钻井与完井#
国内第一口分支水平井钻井技术
王正湖 唐志军 王敏生 王爱国
(胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营 257017)
主题词: 分支井 水平井 工程设计 井身结构 导向钻井 套管开窗 侧钻 固井 桩12支平1井 胜利油田
摘 要: 胜利油田为适应提高勘探开发总体效益和开发老油田剩余油资源及特殊油藏的需要,试验完成了国内首口分支水平井——桩12支平1井,探索了适合胜利油田钻井工艺技术特点和装备水平的分支水平井钻井完井技术。重点讨论了分支水平井工程设计、钻井工艺、定向回接、钻井液及塑性水泥固井等技术。
中图分类号:T E 243 文献标识码:B 文章编号:100120890(2001)0120007203
一、概 述
分支井技术是九十年代发展起来的一项集地质设计、钻井、完井和采油于一体的新技术。分支井是指在一个主井眼内钻出两个以上的井眼,主井眼可以是直井也可以是斜井或水平井。与目前比较成熟的水平井、侧钻水平井技术相比,分支井具有更大的优越性:一方面可以发挥水平井高效、高产的优势,增加泄油面积,挖掘剩余油潜力,提高采收率,改善油田开发效果;另一方面可共用一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一个油层,在更好地动用储量的同时节约了油田开发资金。胜利油田有一部分油藏(如屋脊式多层断块油藏、边底水油藏、低渗透油藏等)用直井开采效果比较差,用水平井或侧钻水平井开采不能够完全控制油藏,而采用多底井或分支井就可以较好地解决这一问题。
对油藏开发而言,分支井有助于制定合理的开发方案,以较低的成本有效开发多产层的油藏,形状不规则油藏,低渗、稠油、薄层、枯竭油藏及裂缝油藏等。从钻井角度看,其各分支井眼享有共同的井口及上部井段,可以降低钻井成本,减少占用土地并有利于环境保护。因此分支井技术是提高油田整体开发效益的重要途径之一。在经过近两年的深入调研工作的基础
上,胜利油田制定了分支水平井研究计划和试验方案,并开展了专用工具仪器的研制工作,先期进行了桩12支平1井的试验,且获得了成功。这是胜利油田依靠自己的力量独立完成的第一口分支水平井,也是国内第一口分支水平井,从而填补了我国在该技术领域的空白。
二、分支水平井钻井技术
桩12支平1井位于桩1块中部构造的较高位置。该区块先后有9口井(包括一口水平井)投入开发,大部分井开井即见水,且含水迅速上升至90%以上。分析认为,其主要原因是储层为底水油藏,油水粘度比大,原油流动阻力大,底水很快以水锥形式使油井水淹。因此设计用双分支水平井开发该构造的含油富集区,以起到控制更大的含油面积,抑制底水锥进,增大泻油面积,改善开发效果,提高产能和采收率的作用。
桩12支平1井设计为双分支水平井,第一分支为三靶水平井,第二分支为双靶水平井。第一分支完钻井深1945m ,水平位移44218m ,水平段长236102m ,最大井斜角9312°;第二分支完钻井深1872m ,水平位移386106m ,水平段长186162m ,最大井斜角9112°。该井的井身结构、基本轨道设计及实际完钻数据见表1、表2。
表1 桩12支平1井井身结构数据
分支
开次
井眼尺寸×井深
mm ×m
套管尺寸×下深
mm ×m
设计
实际设计实际第一分支一开
<44415×30110<44415×30110<33917×30010<33917×29910二开<31111×169410<31111×170417<24415×169310<24415×170218三开
<21519×196416<21519×194510<13917×(135010
～196410)<13916×(135110
～194215)第二分支
<21519×187110
<21519×187210
<13917×(133210
～187010)<13917×(134518
～187110)
表2 桩12支平1井基本数据
第一分支井A 靶B 靶C 靶井底
设计实际设计实际
设计
实际
设计
实际
第二
分支井A 靶B 靶井底
设计实际设计实际
设计
实际
井深 m 169317170818179518180818192916190918196416194510井深 m 168416168513183610183618187110187210垂深 m
157911157910157715157717157715157718157715157716垂深 m
157911157811157911157815157911157915井斜 (°)90192
89189
90100
8916090100
911269010089170井斜 (°)90100
85199
90100
881409010089100方位 (°)245105245127245105245145245105245109245105244192方位 (°)273187273105273187273164273187273167位移 m 206178206175308187
306156407167
407168442166
442180
位移 m 199144199145350177
350177385177
386106
靶心距 m 119921181192靶心距 m 31211514靶纵距 m 011101200128靶纵距 m 11020161靶横距 m
1199
2117
1190
靶横距 m
3105
1141
11工程设计
(1)地质及油藏工程设计
国内分支井钻井刚刚起步,须借鉴国外分支井钻井的经验,确定适合分支井开采的油藏及地质条件,对筛选出的区块精细断裂系统和微构造研究、精细地层对比划分、储层参数研究和储层非均质研究,建立目标区块三维地质模型;利用生产动态和数值模拟方法开展剩余油分布规律研究,确定分支井的平面位置和合适的分支类型;在油藏研究的基础上,对分支井的不同分支进行优化,以确定各分支的水平段长度及延伸方向。
(2)井身结构和井眼轨道设计
为便于处理钻井和后续作业可能出现的复杂情况,在可能的情况下,设计采用了较大尺寸的分支井眼。技术套管的下入深度,除考虑地质要求和施工安全外,还要考虑分支井眼的开窗点及特殊工具的坐放位置。因此,桩12支平1井采用了主井眼钻<30919mm 井眼,下<24415mm 技术套管,分支井眼钻<21519mm 井眼挂<13917mm 套管或割缝筛管的井身结构,尾管悬挂器的位置由上分支开窗点位置和所采用的回接系统的要求确定。
在井眼轨道设计方面,由于存在开窗位置限制和套管附近磁干扰的问题,采用了不同于常规水平井和侧钻井的轨道设计原则和设计方法。
21导向钻进及MW D 测量技术
(1)导向钻进技术
桩12支平1井的造斜段及水平段均采用MW D +单弯动力钻具的导向钻具组合钻进,通过连续滑动钻进、滑动和复合钻进相结合的方式实现增斜、降斜和稳斜,既达到了连续钻进的目的,又可随时根据需要调整井眼状态,有效地提高了钻井速度和井眼轨迹控制精度。
导向钻具组合的选择既要考虑钻具的造斜能力,又要考虑复合钻进时的井下安全。施工中要实时进行井眼轨迹的计算和预测,及时进行校正。滑动钻进时,测点距井底尚有约14m 的距离,对井底井斜及方位的预测显得尤为重要,并根据预测情况确定滑动或复合钻进以及通过调整钻压等来控制钻具的造斜能力。
由于成功地应用了导向钻进技术,桩12支平1井的钻井时效大大提高,下分支井眼(桩12支平121井)从造斜点钻至A 靶点的<30919mm 井段(366m )仅用了两趟钻共历时38h ,水
平井段(236m )仅用一趟钻历时13h 完成;上分支井眼(桩12支平122井)从造斜点钻至A 点(332m )仅用一趟钻历时29h ,水平段(186m )仅用一趟钻历时7h 完成。
(2)MW D 测量技术
采用英国Geo link 生产的负脉冲MW D 进行随钻测量。仪器正常工作的总压耗须5～7M Pa ,通过选择合适的钻头喷嘴,使钻头压耗和井下动力钻具压耗之和满足MW D 脉冲发生器所需的最佳压耗值。由于仪器靠钻井液传递脉冲信号,循环管路畅通与否、钻井泵的工作状况和排量等因素将直接影响信号的接受和处理。
31定向回接与开窗侧钻技术
(1)定向回接系统
在桩12支平1井的设计和施工中,胜利油田突破了以往下地锚、坐斜向器的开窗侧钻方式,而是在尾管悬挂器顶部加装一个特殊的定向回接接头,通过专门设计的回接工具与斜向器连接,以实现开窗侧钻和分支井眼的再进入。
定向回接系统的结构见图1。用陀螺定向后,将定向回接系统组合成一个整体下入井内并坐键,斜向器不用二次定向即可开窗侧钻。
图1 定向回接系统结构简图
(2)开窗侧钻技术
桩12支平122井是在<24415mm 套管内开窗侧钻第二分支井眼,利用一体式铣锥一次完成开窗和修窗工作。一体式铣锥利用销钉和定向回接系统上部的斜向器连接,由一趟送入管柱送入,坐键、坐封后,通过加压剪断销钉,即可进行开窗磨铣工作。
41钻井液技术
分支井施工要求钻井液在裸眼井段静止时间较长,因而钻井液要具有较好的稳定性、流变性和油层保护性能,目前水平
?8?石 油 钻 探 技 术 2001年2月
井所普遍采用的混原油的正电胶钻井液无法满足这些要求。通过正交试验确立了6因素5水平共计24套试验方案,进行了分支水平井钻井液配方优选试验,最终优选了以多元醇(加量
3%)为主处理剂、两性离子聚合物为辅助处理剂的聚合醇仿油
基钻井液体系。该钻井液能有效地降低高温动滤失,防止页岩膨胀,稳定油层物性。滤液侵入量明显降低,污染深度都在8c m 以内,高温高压滤失6m l ,可见该钻井液对油层保护能够起到积极作用。
51塑性水泥固井技术
分支水平井对窗口部分的固井质量要求较高,为此胜利油田研制出了PS 21塑性水泥体系,在桩12支平1井固井中得到了成功应用。该水泥体系在保证与常规水泥强度相同的情况下,抗冲击韧性强度可提高15%,大大提高了分支井眼及主井眼的固井质量,较好地改善了在后期完井及采油作业过程中对水泥环的冲击破坏,并且可以减少射孔对水泥环的冲击伤害,从而降低气窜或水窜的几率。
61分支井眼再进入技术
(1)斜向器的回收
桩12支平1井的两个分支井眼均采用下套管固井射孔方式完井。如图1所示,在第二分支井眼固井后,窗口位置<24415mm 套管内重叠一部分<13917mm 套管,斜向器顶部以上的部分采用领眼磨鞋磨铣,斜向器顶部以下的部分采用套铣筒套铣,套铣筒进入打捞接头后,将切断的套管及斜向器组合一起回收,从而实现各分支井眼与主井眼的连通。
(2)分支井眼的再进入
桩12支平1井是在直井段<24415mm 套管内侧钻第二分支井眼,所以进入造斜点低的分支井眼(下分支)不需要特殊的工艺。在分支井后期的完井、采油和进行增产作业时,如果需要进入造斜点高的分支井眼(上分支),可将再进入斜向器和定向接头等连接成新的定向回接系统,坐放后即可方便地进入上分支井眼。
三、存在的问题及下步的研究方向
胜利油田在分支井钻井方面的探索才刚刚起步,在钻井、完井及井下专用工具研究与应用等方面尚存在一些问题,如:窗口附近磁干扰问题目前尚不能有效地解决;重叠管柱部分的
磨铣、套铣和斜向器回收作业耗时长、风险大,重叠管柱的设计应进一步优化或探索其它的解决办法;分支井眼与主井眼的机械连接性能、密封性能还需要进一步提高;各分支井眼的选择性再进入的可靠性还需要进一步提高。
胜利油田在完成双分支水平井后,准备进行三分支或更多分支水平井的试验研究工作;分支回接系统和预留窗口系统的设计改进工作正在进行中;另外,目前还在研究各种完井方法和工具,力求形成较为完善的施工难度小、成本较低及可靠性较高的钻井完井技术。
四、结 束 语
通过国内首口分支水平井的研究及钻井实践,胜利油田在水平井工程设计思路上有所突破,形成了分支水平井的设计方法,不仅解决了同一油层分支水平井的设计问题,而且解决了多套油层分支水平井的设计问题,拓宽了设计思路。桩12支平
1井的试验成功,初步形成了一套分支水平井钻井及完井技
术,为今后多油层、薄砂体、非均质严重的油藏提供了一种行之有效的开采方法,有利于改善这些油藏的开发效果、提高采收率。从长远利益来看,分支水平井具有广阔的推广和应用前景,应继续加强各方面的投入和研究。
作 者 简 介
王正湖,1948年生。1972年毕业于石油大学(华东)钻井工程专业。现任胜利石油管理局钻井工艺研究院副院长,高级工程师。
唐志军,1961年生。1985年毕业于胜利油田职工大学钻井工程专业。现任胜利石油管理局钻井工艺研究院钻井工艺研究所所长,高级工程师。
王敏生,1973年生。1995年毕业于江汉石油学院钻井工程专业。现任胜利石油管理局钻井工艺研究院钻井工艺研究所工程师。
王爱国,1966年生。1987年毕业于胜利石油学校钻井工程专业。现任胜利石油管理局钻井工艺研究院钻井工艺研究所工程师。
D r ill i ng Techn iques of the F irst D om estic La tera l Hor izon ta l W ell
W ang Zhenghu , Tang Zh ijun , W ang M i n sheng W ang A iguo
(D rilling T echnique R esearch Institu te ,S heng li P etroleum A dm inistration ,D ongy ing ,S hand ong ,257017,Ch ina )
Keys :dom estic lateral w ell ,ho rizon tal w ell ,engineering design ,casing p rogram ,navigati onal drilling ,casing w indow ,sidetrack ing ,w ell cem en ting ,Shengli O ilfield ,Zhuang 1-zh i p ing 1W ell
Abstract :In o rder to i m p rove the overall exp lo rati on &developm en t p rofit and develop the retained o il in o ld o ilfields and the special reservo ir ,the first dom estic lateral ho rizon tal w ell -Zhuang 1-Zh i p ing 1W ell w as experi m en tally fin ished in Shengli O ilfield .T he drilling and comp leti on techn iques ,w h ich fit w ith the drilling techno logies and equ i pm en t conditi on in Shengli O ilfield ,are exp lo red .Som e techn iques of lateral ho rizon tal w ells ,such as engineering design ,drilling techn ique ,directi onal back j o in ting ,drilling flu ids and cem en ting u sing p lastic cem en t ,are m ain ly discu ssed .
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9?第29卷第1期 王正湖等:国内第一口分支水平井钻井技术
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用 经济的快速发展使人们对石油的需求急剧增加以及对环境保护意识的日益增强，如何高效，清洁，经济地开采地下能源已经成为目前继续解决的问题。在此情况下，水平井钻井技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油，天然气开发中得到广泛应用的一项综合技术。水平井钻井技术的发展对油井产量提高已经油田采收率提高都起到了只管重要的作用，水平井钻井技术的出现是石油钻井技术方面重大的突破。 水平井技术作为油气田开发的一项成熟，适用技术，在油气田开发中日益得到推广应用，近几年来，随着水平井工艺技术的突破性进展，综合钻井成本逐年下降，经济效益的显著提高，水平井在许多不同油气藏开发中逐步得到广泛应用。本文介绍了水平井的优点及应用范围，论述了水平井的施工技术，并结合钻井工程实例，详细说明了水平井钻井技术在石油开发中的应用，最后点出了水平井钻井技术的应用效果和存在的问题。并得出了相应的结论。 关键词：水平井，钻进工艺，攻关目标水平井钻井技术存在的问题，井眼轨迹控制，随钻测量。
第1章绪论 现在，随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，水平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。在此情况下，水平井钻进技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油、天然气开发中得到广泛应用的一项综合性技术。其目的主要是提高石油的产量，降低采油成本。并且随着MWD (随钻测量仪)、PDC (聚晶金刚石复合片钻头)和高效导向螺杆钻具的应用，水平井技术已日趋完善。 总的来说。21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化，智能化，轻便化和经济化的方向发展。 传统的公关领域，主要是为钻井施工提供实用心情的工艺技术和装备，目的是提高钻井速度，降低钻井成本。水平井是未来钻井队的主要作业方式，对水品经的研究和发展将成为我们今后的最重要的课题之一，一定要重视和完善。
页岩气水平井钻井技术 摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。 关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻 美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
水平井和多分支井技术 来源：挪威石油网2010-06-17 14:31:53 | 字号:大中小 水平井作为一种开发低渗透油气田的一项成熟技术已经在世界各国油田中得到广泛应用。从低渗透油田开发的角度来讲，水平井水平段在油层中的位置、延伸长度和延伸方向是决定水平井产能的关键因素，因此在水平井的建井过程中必须应用能保证水平井以最佳井身轨迹钻进的新工艺。 目前，俄罗斯已经可以利用地震声学X射线层析成像法以高精确度确定产层在不同方位上产层的深度和含油厚度，作为最佳井身轨迹的设计的依据；并且试图建立能够控制钻具钻进移动方向的自动系统，该自动系统包括从井底方向和钻柱下部组合装置的表面遥测控制系统，能自动和手动操作钻柱下部组合装置、钻具(变向器、钻铤、寻中器、稳定器)的控制工具。 美国Andrill公司研制出地质导向工具，可测得离钻头1?2m范围内的方位、地层电阻率、伽玛射线、转速和井斜等，并把这些钻头附近的数据传到MWD系统，以便更好地引导钻头穿过薄层和复杂地层，利用测井数据直接进行地质导向钻井，而不是按预先设计的井眼轨迹钻井。 多分支井的完井已经有TAML分级标准，但是仍然是分支井技术上的难点，其主要困难在于主井眼与分支井眼的连接技术。分支井的连接技术是分支井所特有的，支井眼与主井眼的密封连接问题是目前分支井完井作业技术难度最大的。因此分支井研究的主要方面集中在分支井完井中的主、支井眼连接技术。 不密封连接方式(仅将主井眼与支井眼内管柱机械地连在一起)有Sperry公司的可回收分支井系统和分支回接器，Baker公司早期的根部系统等；密封连接系统目前有Sperry公司的RMLS系统、ITBS及LTBS系统，Hauiburton公司的分支井系统3000TM，Baker公司最新的根部系统；为了顺利再进入分支井眼，可使用选择性再进入工具(SRT)。多数密封连接系统都是选择性再进入的，如Sperry-San公司的多管柱完井系统(MSCSTM)，PCE公司的分支井再进入系统等。 由Marathon oil与Baker oil Tools、National oil well联合开发的井下分离头系统(Down hole oil Splitter System)是一项专利技术，利用该系统可以在一口井中钻数个分支，并可以下套管固井、完井，同时可以保持各分支间的任意进入性。 由Sperry-Sun钻井服务公司、CS资源公司和Cardium工具服务公司联合研制开发的一套分支井衬管回接新技术??分支井段回接系统(LTBS)。LTBS主要包括套管开窗接头、可回收式导斜器、分支井衬管悬挂器及下送工具等四个部分。利用LTBS可采用常规定向井工艺钻出分支井段，实现分支井衬管与主井眼油层套管的回接，并可对分支井衬管进行注水泥固井，保证以后可以重新进入分支井筒内作业。 利用水平井开发低渗透油藏主要有以下几方面的原理： 水平井生产剖面具有很强的泄油能力；
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)Ｔ.A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米; 水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的Ｒｙtｃh Ｆａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。 垂深水平位移比最高的是Sｔatoｉl公司钻成的的33/9—Ｃ2达到了１：3.1４； 丛式井口数最多，海上平台:9６口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深16８5米，垂直井深表遗憾350米，水平位移4４4.2米，最大井斜9２°，水平段长１60米；7０年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JＦ128井,井深达到70００米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长３８4米,宽１1５米,该丛式井平台共有钻定向井４2口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井
石工1207《钻井新技术》复习资料 1.1 写出以下名词的解释或定义。（10分） 多分支井钻井：多分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼（二级井眼），甚至在从二级井眼钻出 三级子井眼。 几何导向钻井：由井下随钻测量工具测量的几何参数：井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制 井眼轨迹的钻井工具。 地质导向钻井：用地质准则来设计井眼的位置，对准确钻入油气目的层负责的钻井方式。 套管钻井：使用套管或尾管作为钻柱进行钻进，在一个钻井过程中同时完成钻井及固井作业。 控压钻井：是一种精确控制整个井筒环空压力的钻井技术，能有效解决窄窗口钻井过程中出现的喷、漏、塌、卡等多种复杂情况， 避免地层流体侵入井筒，减少井涌、井漏的发生。 泥浆帽钻井（）：是液相欠平衡钻井的一种，指环空、节流阀关闭，环空施加重稠的流体（所谓的泥浆帽）而清稀的钻井液通过 钻具进入地层实现边漏边钻的一种钻井方式。 1.2根据课程学习对现代钻井技术包含的内容和未来钻井技术发展方向做一简单评述。（10分） 内容：水平井钻井技术、大位移井钻井技术、多分支井钻井技术、旋转导向钻井技术、地质导向钻井技术、小井眼钻井技术、套管钻井技术、柔性管钻井技术、随钻测量钻井技术、钻井信息应用技术、智
能钻井技术。 方向:1.钻井技术的发展将以信息化智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标；2.在世界石油资源的主要地区和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深层和复杂油气田江钻更多的井；3.钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化，在研究技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展；4.钻井工程的理论研究将更加系统化及成熟。 1.3根据课程学习分析我国钻井技术发展现状、存在问题和努力方向。（10分） 差距：我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。水平井的应用还未达产业化的程度。钻井总体差距约为5-10年。 问题：我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。 今后：今后应明确目标、集中攻关、强调研究及开发有自主知识产权的创新工程及技术。应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等，面向21世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。 1.4 写出十种以上钻井新技术的中、英文名称。（10分） 水平井钻井技术： 大位移井钻井技术： 多分支井钻井技术： 旋转导向钻井技术：
水平井技术措施 1. 侧钻 1) 直井段要保证钻直，钻进至造斜点测ESS，及时计算出井身轨迹数据，以此为依据计算设计下部施工的井眼轨道； 2) 侧钻井段要选择在井径规则、钻时较快的井段，最好是砂岩段； 3) 水泥塞要保证打实，候凝48小时以上，检查水泥塞质量。检查方法：修水泥面，试钻钻压50~80千牛，钻时不高于5~8分/单根，水泥塞质量达到上述要求后钻至侧钻点井深； 4) 侧钻用直马达加弯接头，使用MWD监测井身轨迹的变化情况，判断是否侧钻成功； 5) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 6) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 7) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 8) 钻井参数服从马达参数，轻压，根据钻进直井段时的钻时选择控制好侧钻钻时； 9) 随时注意钻进时的返砂情况，根据返砂情况及时调整钻井参数，确认新井眼与老井眼偏离2米，新砂样达90%，可确定出新井眼，方可起钻； 10) 起钻前，充分循环至振动筛上无砂子返出； 11) 起钻后采用导向系统钻进。 2. 导向钻进 1) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 2) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 3) 若下钻遇阻，划眼时应保证工具面是钻进该井段时使用的工具面； 4) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 5) 钻井参数参考马达使用参数； 6) 如果造斜率偏高，马达角度在2度以下可考虑采用10－30转/分以下的转速启动转盘导向钻进; 7) 如果造斜率偏低，起钻换高角度马达； 8) 工具造斜率应稍高于设计造斜率，避免因造斜率不足而起钻； 9) 实际施工过程中，应使实钻轨道尽量靠近设计轨道； 10) 根据现场实际情况，分段循环，及时短起下，保证井眼清洁； 11) 钻具倒装，原则是井斜30度以深井段采用18锥度钻杆，加重钻杆
多分支井钻井：多分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼（二级井眼），甚至在从二级井眼钻出三级子井眼。几何导向钻井：由井下随钻测量工具测量的几何参数：井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹的钻 井工具。 地质导向钻井：用地质准则来设计井眼的位置，对准确钻入油气目的层负责的钻井方式。 套管钻井：使用套管或尾管作为钻柱进行钻进，在一个钻井过程中同时完成钻井与固井作业。 控压钻井：是一种精确控制整个井筒环空压力的钻井技术，能有效解决窄窗口钻井过程中出现的喷、漏、塌、卡等多种复杂情况，避免地层流体侵 入井筒，减少井涌、井漏的发生。 泥浆帽钻井（mudcap drilling ）：是液相欠平衡钻井的一种，指环空、节流阀关闭，环空施加重稠的流体（所谓的泥浆帽）而清稀的钻井液通 过钻具进入地层实现边漏边钻的一种钻井方式。 1.2根据课程学习对现代钻井技术包含的内容和未来钻井技术发展方向做一简单评述。（10分） 内容：水平井钻井技术、大位移井钻井技术、多分支井钻井技术、旋转导向钻井技术、地质导向钻井技术、小井眼钻井技术、套管钻井技术、柔性管钻井技术、随钻测量钻井技术、钻井信息应用技术、智能钻井技术。 方向:1.钻井技术的发展将以信息化智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标；2.在世界石油资源的主要地区和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深层和复杂油气田江钻更多的井；3.钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化，在研究技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展；4.钻井工程的理论研究将更加系统化与成熟。 1.3 根据课程学习分析我国钻井技术发展现状、存在问题和努力方向。（10分） 差距：我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。水平井的应用还未达产业化的程度。钻井总体差距约为5-10年。 问题：我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。 今后：今后应明确目标、集中攻关、强调研究与开发有自主知识产权的创新工程与技术。应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等，面向21世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。 1.4 写出十种以上钻井新技术的中、英文名称。（10分） 水平井钻井技术.大位移井钻井技术.多分支井钻井技术旋转导向钻井技术.地质导向钻井技术：欠平衡钻井技术：小井眼钻井技术：控制压力钻井技术套管钻井技术：连续管钻井技术： 2.1 完成一口水平井的设计和施工将包含哪些方面的技术研究工作？（10分） 1.水平经济性：产量、效益、增加可采储量、提高采收率。 2.水平井井位确定布井方案研究：地址要素、长度、泄油面积 3.水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究 4.水平井设计：剖面设计、钻井参数、井身结构、钻柱组合
阶梯水平井钻井技术 冯志明 颉金玲 (大港油田集团公司定向井技术服务公司,天津大港 300280) 摘要 阶梯水平井是在水平井完成第1水平靶区后,通过降斜、稳斜、增斜段的调整,进入并完成第2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了TZ406井、YX2P1井、LN61-H1井3口阶梯水平井的施工数据。针对TZ406井施工经过、施工要点、施工技术措施,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识,做了全面的论述。现场应用表明:阶梯水平井显著地增加了产量,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益,必将成为油气田开发的重要手段之一。 主题词 水平井 导向钻井 井眼轨迹 工程设计 钻具组合 作者简介 冯志明,1966年生。1987年毕业于重庆石油学校钻井工程专业,工程师。 颉金玲,1945年生。毕业于华东石油学院,现任副经理,高级工程师。 阶梯水平井是指在一个井眼中连续完成具有一定高度差的两个或者多个水平井段,形成具有两个或多个台阶的井眼轨迹,用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。利用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长度,节约了重复钻井的投资,增加了单井产量,可取得最佳的开发效果。 一、施工难点 1口成功的阶梯式水平井,能实现取代2口或多口水平井的开发目的,既节约投资,又能获得好的效益。常用于阶梯式水平井开发的区块具有以下特点:(1)层叠式或不整合薄油藏;(2)断块油藏;(3)上部油层断失或尖灭,存在下部可供开采的油藏。 1.目的层油层薄,区块复杂,井眼轨迹拐点多,不平滑,不利于送钻和钻压传递,控制和调整井眼轨道工作量大。着陆、阶梯过渡段控制困难。 2.对钻井装备、钻井液净化设备要求高,井眼的净化和携砂难度大,大斜度井段易形成岩屑床,造成井下复杂情况发生,需要有足够的动力,配套齐全的净化设备。 3.钻具组合、监测仪器等针对性强,技术含量高,钻柱受力复杂。 二、优化工程设计 1.优化井身剖面设计 阶梯水平井的地质设计,通常只给定AB段、CD段两个阶梯水平段的入窗窗口和目标靶区,工程设计则需要满足以下3个方面的条件。(1)满足地质对轨迹控制的要求:即中靶要求。(2)井下专用钻具、工具、仪器装备能满足设计井眼轨迹控制的要求。(3)完井电测、下套管、固井等完井工艺技术水平须满足开放要求。 阶梯式水平井,与普通水平井不同的是怎样依据地质要求,对第1水平段终点到第2水平段终点间的井身剖面进行设计。 2.优化井身结构 根据TZ406井、YX2P1井和LN61-H1井的施工技术,结合国内外其它地区阶梯水平井的施工经验、油层特点和完井方式,一般认为技套必须封固目的层以上的异常高压以及易垮塌、破碎带等不稳定地层,以保证水平井安全、快速地钻井和完井。 三、井眼轨迹控制技术 1.合理的钻具组合设计 分析近年来完成的数十口水平井资料,总结出几套适合于常规水平井和阶梯水平井施工,目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。 (1)侧钻钻具组合。钻头+螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+钻铤+钻杆。该钻具组合常用于回填导眼后的侧钻井段和第1造斜井段的施工,平均造斜率达10～12(°)/30m。 (2)钻盘微转增斜钻具组合。钻头+稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻挺+稳定器+钻铤+ 22石油钻采工艺 2000年(第22卷)第5期DOI:10.13639/j.od pt.2000.05.006
导向钻井技术 （胜利钻井工程技术公司周跃云） 基本概念 在定向井、水平井钻井中，为了使井眼轨迹得到合理的控制，世界各国相继开发研究了各种相应的技术，这些技术大致可分为两方面：一是预测技术，一是导向技术。 预测技术是根据力学和数学理论，对影响井眼轨迹的各种因素进行分析研究，从而预测各种钻具组合可能达到的预期效果。但目前的预测技术水平远远低于所要求的指标。鉴于此，导向技术应运而生。 导向技术是根据实时测量的结果，井下实时调整井眼轨迹。井下导向钻井技术是连续控制井眼轨迹的综合性技术，它主要包括先进的钻头（一般为PDC钻头）、井下导向工具、随钻测量技术（MWD、LWD等）以及计算机技术为基础的井眼轨迹控制技术,其主要特点是井眼轨迹的随钻测量、实时调整。 导向钻井技术是随油藏地质的要求和钻井采油地面条件的限制而逐步发展起来的。在这种技术中，井下导向钻井工具处于核心地位，它决定导向钻井系统的技术水平，导向技术则是导向钻井系统的关键技术。
一、导向钻井的工具和仪器 定向井技术的进步与定向井工具和仪器的发展是相辅相成的，是密不可分的。定向井钻井实践的需要，设计开发了专门用于定向井的工具和仪器，并在钻井实践中得到完善和提高；随着定向井工具和仪器的发展，极大地推动了定向井工艺技术水平的进步；而工艺技术的进步，对定向井工具仪器又提出了更新更高的要求。胜利油田以及我国定向井发展的历程，充分地说明了这一辩证关系。 1.1 导向工具的主要类型 随着定向井、水平井和大位移延伸井的日益增多，各种相应的井下工具相继出现，如弯接头，变壳体马达，各种稳定器等。对这些工具一般要分为两大类：一为滑动式导向工具，二为旋转式导向工具。两者的主要区别在于导向作业时，上部钻柱是否转动，若不转动，则为滑动式导向工具，否者为旋转式导向工具。 1.1.1 滑动式导向工具 滑动式导向工具在导向作业时，转盘停止转动并被锁住，只有井底马达作业。调整好工具面，钻进一段时间后，再开动转盘，使整体钻柱旋转，以减少摩阻及改善井眼清洗程度，随后再根据需要进行定向作业。可以看出，这种作业方式要把大量的时间花费在定向作业上，尤其是深井作业更是如此。但其优点是成本低，易于实现。
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
苏里格气井水平井快速钻井配套技术 摘要：随着苏里格气田的不断开发，水平井规模开发已成为苏里格开发的重点。由于苏里格气田水平井钻遇气层多为薄产层，尖灭快，地质构造复杂，地质导向预测不准等原因，钻井过程中遇到许多影响因素，对钻井提速造成很大困难。结合今年水平井现场施工情况，分析了影响钻井提速的因素，提出预防措施及改进和研究方向，达到安全、快速、高效钻进的目的。 关键词:钻井提速预防措施轨迹控制钻井液 随着水平井钻井工艺技术的不断成熟，水平井开发达到了预期的效果。但是近年来的水平井钻井施工，也遇到了各种各样的情况，严重影响了钻井的施工速度，直接影响钻井效益。因此就影响苏里格气田水平井钻井提速的一些因素进行分析，以便找到钻井提速的有效措施。 2.制约提速因素 2.1.地质因素的影响 2.1.1地层稳定性差，增斜井段增斜困难，水平段稳斜困难。 2.1.2气层位置不确定性，增加了轨迹控制难度。 2.1.3地层的特殊性，地层缺失。 2.1.4地层倾角的影响，方位漂移。 2.1.5地层压实程度差，承压能力低，易发生井漏。 2.2钻井因素的影响 2.2.1水力作用的影响
排量大，对井壁冲刷严重，井径扩大率大，影响增斜、稳斜效果。 2.2.2钻井参数的影响 钻井参数不合理达不到单弯螺杆理想的造斜率。通常钻压大，转速低增斜率高，反之，增斜率则低。 2.2.3摩阻和扭矩的影响 由于水平段长、井斜角大，钻具贴于下井壁，重力效应突出，上提、下放钻具的阻力增加，钻进加压困难；钻柱摩擦阻力大、扭矩大，下部钻具易屈曲，传递扭矩困难，机械钻速大为降低。 2.2.4钻井液的影响 钻井液是钻井施工的血液，钻井液性能的好坏与地层的适应情况对钻井施工来说至关重要，甚至说钻井液性能是决定一口井成败的关键。钻井液性能差，水力清除井底岩屑的能力也大大降低，在很多情况下因岩屑不能及时清除而导致重复破碎，甚至泥包，致使钻头的机械钻速下降。严重的易发生堵水眼、缩径、掉块、井塌、油气侵、井漏、长井段的划眼、倒划等复杂情况，引起砂卡、粘卡、键槽卡钻等事故。 2.3钻井工具、仪器的因素 2.3.1钻头寿命以及钻头选型的影响 苏里格气田水平井钻遇地层多、岩性变化大。不同钻头厂家生产的不同钻头地层适应性有所不同，选型不同，寿命不同，钻井速度大为不一样。 三牙轮钻头复合增斜比较容易，返出岩屑有利地质导向辨认地
多分支井完井技术
多分支井完井技术 摘要：多分支井钻井已成为现在钻井工程中的重点发展的石油科技进步项目之一，但在国内开展这方面的运用还不够，本文在收集现有的国内文献的基础上分析多分支井完井技术的发展及运用。 关键词：多分支井，完井 由于多分支井和原井再钻能提高油气井的效益，降低吨油开采成本，实现少井高产，也有利于提高采收率，所以多分支钻井技术得到了应用和发展，但多分支井是用钻井手段提高产量和采收率的新兴技术，其技术难度较大，尤其是完井技术。因此，我们必须在跟踪国外技术的同时，加大研究力度，要有所创新，尽快开发和完善该项技术[1]。 1多分支完井的分级[2] 按TAML分级，多分支井完井方式可为1～6S级，见下图1。 1) 一级完井主井眼和分支井眼都是裸眼。侧向穿越长度和产量控制是受限的。完井作业不对各产层分隔，也不能对层间压差进行任何处理。 2) 二级完井主井眼下套管并注水泥，分支井裸眼或只放筛管而不注水泥。主分井筒连接处保持裸眼或者可能的话在分支井段使用“脱离式”筛管(‘drop off’ liner)，即只把筛管(衬管)放入分支井段中而不与主井筒套管进行机械连接，也不注水泥。与一级完井相比，可提高主井筒的畅通性并改善分支井段的重返潜力。二级完井通常要用磨铣工具在套管内开窗，也可使用预磨铣窗口的套管短节。Anadrill公司有为二级完井用的快速钻穿窗口技术。 3) 三级完井主井眼和分支井眼都下套管，主井眼注水泥而分支井眼不注水泥。三级多底分支井技术提供了连通性和可及性。分支井衬管通过衬管悬挂器或者其它锁定系统固定在主井眼上，但不注水泥。主分井筒连接处没有水力整体性或压力密封，但有主分井筒的可及性。三级完井可用快速连接系统 (Rapid Connect)为分支井和主井眼提供机械连接，为不稳定地层提供高强度连接。三级完井还可用预钻的衬管或割缝衬管，是预制的但不是砾石充填的滤砂管。Anadrill公司使用了 1种脱离式衬管完井设计，分支井衬管的顶端可通过水力短节进行脱离。套管外封隔器用于脱离式完井装置中以隔离多个油层，固定衬管顶端以便于重返进入衬管。在有油管的主套管中使用常规的套管封隔器，在跨式封隔器 (Straddlepakers)之间用水力方法来隔离每一个分支井眼。分支井的产量由滑套和其它流量控制装置来控制。这种完井方法较廉价，操作也相当简单，在欧州北海已得到验证，目前正应用于深水海底井中。其完井作业中的关键技术是流量控制装置在井下的操作。Schlumberger Camco公司智能井控技术可实现远程操作和控制井下流量控制装置。 4) 四级完井四级完井的主井眼和分支井眼都在连结处下套管并注水泥，这就提供了机械支撑连接，但没有水力的整体性，意思是液体水力是隔离的。事实上分支井的衬管是由水泥固结在主套管上的。这一最普通的侧钻作业尽管使用了套管预铣窗口装置，但仍然取决于造斜器辅助的套管窗口磨铣作业。分支井衬管与主套管的接口界面没有压力密封，但是主井眼和分支井都可以全井起下进入。这种级别的多底井技术虽然复杂和风险高且仍处于发展阶段，但是在全世界范围内的多底井完井中已获成功。 5) 五级完井五级完井具有三级和四级分支井连接技术的特点，还增加了可在分支井衬管和主套管连接处提供压力密封的完井装置。主井眼全部下套管且连接处是水力隔离。从主井眼和分支井眼都可以进行侧钻。可以通过在主套管井眼中使用辅助封隔器、套筒和其它完井装置来对分支井和生产油管进行跨式连接(Straddle)以实现水力隔离。五、六级完井的分支井具有水力隔离、连通性和可及性特点。多底井技术的最难点是高压下的水力隔离和水力整体性。 6) 六级完井连接处压力整体性连接部压力与井筒压力一致，是1个整体性压力，可通过下套管取得，而不依靠井下完井工具。六级完井系统在分支井和主井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封。耐压密封的连接部是为了获得整体密封特征或金属整体成型或可成型而设计，这在海洋深水和海底(Subsea，水
定向羽状水平井钻井工艺 定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气,集钻井、完井与增产措施于一体。其主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道,促进微裂隙的扩展,又能连通微裂隙和裂缝系统,提高单位面积内的气液两相流的导流能力,大幅度提高了井眼波及面积,降低煤层气和游离水的渗流阻力,提高气液两相流的流动速度,进而提高煤层气产量和采出程度。 一、钻井设备： 1.钻机、钻塔、钻铤和钻具。 2.造斜工具 中、长半径造斜工具（包括P5LZ165、PSLZ197、P5LZ120三种尺寸系列、多种结构规格的固定弯壳体造斜马达）和短半径造斜工具。 3.水平井测井仪器。包括钻杆输送式、泵送式两种测井仪器和下井工具,以及湿式接头和锁紧装置等。 4.射孔工具。包括旋转弹架和旋转枪身等2种高强度定向射孔枪和传爆接头。 5.完井工具。包括金属棉筛管、新型套管扶正器及其它9种完井工具 6.铰接式钻具 羽状分支水平井的井眼轨迹是空间弯曲线,既有井斜的变化又有方位的变化,通常需要在钻铤或钻杆连接处加装一个具有柔性连接的铰接式接头。这种接头具有万向节的功能,在一定角锥度范围内可以任意方向转动,同时具有密封功能。此外,采用铰接式钻具组合,最大限度降低扭矩、摩阻和弯曲应力。 7.可回收式裸眼封隔器/斜向器
斜向器是分支井钻井的关键技术工具,对分支井的钻井起着至关重要的作用,它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的,它由斜向器和封隔器两部分组成,斜向器的斜面上开有送入和回收的孔眼,用于施工作业中送入和回收斜向器,可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。 8.井眼轨道控制 由于煤层可钻性好,钻速快,单层厚度薄(3～6m),井眼轨迹控制难度大。为将井眼轨迹控制在煤层内,可采用“LWD+泥浆动力马达”或地质导向钻井技术。实现连续控制,滑动钻进,提高轨迹控制精度,加快钻进速度。同时要避免井眼轨迹出现较大的曲率波动。钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具组合结构、尺寸和钻进参数,并控制机械钻速在一定范围内变化,防止井眼出现小台肩现象。 9.其它工具和装备。例如专用取心工具、无磁钻挺、纺锤形稳定器等多种工具和装备。 二、材料： 钻井液：油基钻井液、水基钻井液、无土相钻井液和气基钻井液。 套管等。 三、工艺流程： 1.煤层气羽状水平井完井方法 分支井作为水平井与定向井的集成与发展，其技术难点不再是钻井工艺技术而是完井技术。同水平井及直井相比，分支井完井要复杂的多，主要是分支井根部的连接密封以及分支井眼能否再次进入的问题。目前，国外分支水平井的完井方法主要有三种：裸眼完井、割缝衬管完井和侧向回接系统完井。裸眼完井较为常见，但易出现井壁坍塌等问题。割缝衬管完井虽然能克服这一缺陷，但安装比较困难。如果水平段的岩性比较硬可用裸眼完井或割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平井回接系统完井。实际操作中，可根据具体情况进行设计对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式，工艺较简单。如要采用裸眼完井，直接投产。2.钻出工艺 目前国外主要采用以下四种方法钻出分支井： 1）开窗侧钻
水平井钻井技术介绍 水平井钻井技术第一章绪论水平井钻井技术是20世纪80年代国际石油界迅速发展并日臻完善的一项综合性配套技术，它包括水平井油藏工程和优化设计技术，水平井井眼轨道控制技术，水平井钻井液与油层保护技术，水平井测井技术和水平井完井技术等一系列重要技术环节，综合了多种学科的一些先进技术成果。由于水平钻井主要是以提高油气产量或提高油气采收率为根本目标，已经投产的水平井绝大多数带来了十分巨大的经济效益，因此水平井技术被誉为石油工业发展过程中的一项重大突破。第一节水平井的分类及特点水平井是最大井斜角保持在90°左右，并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。水平钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和发展。目前，水平井已形成3种基本类型，如图1—1所示。(1)长半径水平井(又称小曲率水平井)：其造斜井段的设计造斜率K＜6°／30m，相应的曲率半径R＞286.5m。(2)中半径水平井(又称中曲率水平井)；其造斜井段的设计造斜率K=(6°～20°) ／30，相应的曲率半径R=286.5～86m。水平井剖平面示意图(3)短半径水平井(又称大曲率水平井)：其造斜井段的设计造斜率K＝(3°～10°) ／m，相应的曲率半径R＝19.1～5.73m。上述3种基本类型水平井的丁艺特点和各自的主要优缺点分别列于表l—l和表1—2。大斜度井、水平井和多井底井技术的应用都有一个共同的目的．这就是降低综合成本和提高油层的开采量。对于同一尺寸的井眼，直井由于出油(气)面积比较小、其几何条件所提供的效率就比较低．而水平井几何条件所提供的效率达到最高，如图1—2和图1—3 所示。大斜度井(井斜角大于60°的井)主要适用于层状油藏。多井底井(在一个井眼内钻几口井)主要用于很厚的垂直渗透油层(具有低孔隙率和垂直裂缝的块状石灰岩)或者短半径横向引流类的井。1．天然垂直裂缝在垂直裂缝油藏中，油气完全处在裂缝中，裂缝之间的非生产底层一般为6~60m 厚，所以垂直井可能只钻到一个产层．也可能一个产层也钻不到，而水平井可以与产层垂直相交，横向钻穿若干个产层裂缝．这样就比垂直井的开采量要高得多。2．水锥和气锥1)水锥水平井可以在油层的中上部造斜，然后在生产层中钻一定长度的水平井段。水平井不仅减少水锥的可能性如图1—4 所示。2)气锥水平井的井眼全部在油砂中有助于避免气锥问题。并可以控制采收率，不致于使气锥的压力梯度过高。水平井成功地减少了水锥、气锥等有害影响。3．低渗透性地层由于固井的影响，石灰岩油藏的孔隙度和渗透率即使在短距离内也可能有相当大的变化。与此相似．砂岩油藏中内部岩层构造倾角的变化也能造成孔隙度和渗透率的变化，这些油藏水平相交可以提高产量。4．薄油层对于薄油层．通过在油层的上下边界之间钻个水平井段可以大大地增加井与油层的接触表面积。对于厚的油层则可以优先选择成本较低的直井完井方法，或者考虑应用多底井的可能性(见图1—5)。5．不规则地层平钻井已经成功地应用产开发不规则油藏。这种含油地层互不关联，孤立存在，地震测量也难以指定其准确位置．所以钻直井或常规定向井很难钻到这类油藏。然而短半径水平井可以从现有直井中接近油藏的位置进行造斜．并且可以避免可能的水锥和气锥问题。6．溶解采矿很多矿藏当今采用溶解采矿法进行开采，水平井可以提高这些矿藏开采的经济效益。7．边际构造、丛式井和加密井水平井可能适用于边际构造，为了在短期内增加总的开采量可以钻从式水平井组(见图1—6)。8．层状油层水平井采油获得的产量增量取决于油层垂直渗透率的值。在垂直与水平渗透率之比值较低的情况下，如水平纹理的油层，大斜度井的效率要远高于水平井的效率。如图1—7。9．重油产层在重油产层中、水平钻井技术具有提高产量的能力。横穿油藏的水平井既可以作为生产井也可以作为注水井。水平井具有如下的优点和应用：(1) 开发薄油藏油田，提高单井产量。水平井可较直井和常规定向井大大增加泄油面积，从而提高薄油层中的油产量，使薄油层具有开采价值。(2) 开发低渗透油藏，提高采收率。(3) 开发重油稠油油藏。水平井除扩大泄油面积外，如进行热采，还有利于热线的均匀推进。(4) 开发以垂直裂缝为主的油藏。水平井钻遇垂直裂缝的机遇较直井大得多。(5) 开发底水和气顶活跃的油藏。水平井可以减缓水锥、气锥的推进速度，延长油
水平井钻井技术 班级: 油工61208班姓名: 侯宁宁 学号: 60207 序号: 08
水平井钻井技术 摘要: 近几年, 水平井钻井技术在我油田得到了快速发展, 施工技术逐步完善和成熟, 已成为油田实现高效勘探开发的重要技术手段, 特别是在薄油气藏和浅层油气藏开发方面取得了较好的经济效益, 本文对河南油田水平井钻井技术从合作、试验探索、发展到逐步走向成熟的过程进行了分析总结, 汲取施工过程中的经验与教训, 从水平井的设计、现场轨迹控制、井下复杂情况的预防等方面进行总结, 对水平井技术的进一步发展和完善提供有益的经验。 关键词: 水平井、轨迹控制、薄油气层、经验与教训 水平井一般是指井斜大于85o且在产层内钻进一段”水平”井段的特殊形式的油气井, 水平井技术于20世纪20年代提出, 40年代付诸实施, 80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用, 并由此形成一股研究、应用水平井技术的高潮。如今, 水平井钻井技术已日趋完善, 由单个水平井向整体井组开发转变, 并以此为基础发展了水平井各项配套技术, 与欠平衡等钻井技术、多分支等完井技术相结合, 形成了多样化的水平井技术。 近年来, 水平井总数几乎成指数增长, 全世界的水平井井数为4.5万口左右, 主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家, 其中美国和加拿大占88.4%。在国内, 水平井钻井技术日益受到重视, 在多个油田得以迅速发展, 其油藏有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂岩油藏等多种类型, 石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊经济边际油藏开发的低本高效, 是水平井技术发展的直接动力。 当前, 国外水平井钻井成本已降至直井的1.5至2倍, 甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍, 而水平井产量是直井的4至8倍。国内塔中4、塔中16油