延长油田水平井井身轨迹控制技术研究

2. 以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。

本文选择以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计。

煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。

爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。

因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。

近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。

定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。

定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。

但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。

定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。

在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。

澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。

而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。

美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。

在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。

由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。

资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。

据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。

根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。

1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条，其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要，因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层，特别是韩城地区，构造复杂，经过大范围地层沉降，上覆地层压力较大，只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔，才有可能采用近平衡压力钻进储层。

为提升油田开发效果，提高单井储量，长庆油田开发以水平井为主，积极探索长水平段水平井开发模式，取得了良好的效果。

但由于储层地质条件复杂、导向钻井不确定因素多等问题，形成的长水平段水平井井眼轨迹相对复杂，井筒作业过程中管柱因无法克服水平段摩擦力而遇阻，“自锁”现象频繁出现，3000m以上长水平段水平井中管柱“自锁”现象尤为普遍。

研究形成的组合管柱加重、金属减阻剂降摩、井下工具降摩、管柱漂浮降摩等作业管柱延长下深工艺技术，解决了长水平段水平井管柱下深问题，提高了通洗井、首段射孔、压后钻塞等作业的施工成功率，为长水平段水平井储层改造提供技术支撑。

1 管柱力学计算模型建立1.1 静态条件下的水平井管柱力学模型将水平井井筒内管柱简化为直井段、斜井段、水平段，H k 为直井段井深，H v 为垂深，整个井眼斜深为L ，水平段长度为L 1。

静态情况下，水平井筒内管柱在水平段产生的垂向拉力为零，斜井段产生的垂向拉力小于斜井段油管的重力。

段微元体力学模型见图1。

图1 斜井段微元体力学模型在斜井段上任意取一微元体ΔL i ，其重力为W i ，沿井眼轨迹的轴向拉力为T i ，井眼轨迹法向正压力为N i ，井斜角为αi ，如图2所示，其关系式为：ᡰ⽪ˈަޣ㌫ᔿT i �W i cos ¢i （1）T i �W i cos ¢i N i �W i sin ¢i （2）则井内管柱在造斜点B点的拉力T B 为：%⛩Ⲵ᣹࣋Ѫ˖T B �i �1n W i cos ¢i �ᯌӅ⇥q cos ¢i dl�� （3）井内管柱在井口的拉力T A 为：T A �qH k �T B （4）如果考虑井液浮力，则有：长水平段水平井延长管柱下深技术研究与应用曹欣 陈万林 王金刚 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 陕西 西安 710018 摘要：针对长水平段水平井套管内作业过程管柱自锁、下深有限的问题，重点围绕组合管柱加重与降阻进行攻关，开发了小接箍加重管和金属减阻剂，统计回归了组合管柱设计原则，应用水平井管柱力学分析软件进行优化，形成了页岩油长水平段水平井延长管柱下深技术。

水平井开发工艺技术研究与实践摘要：胜利油田水平井开发技术已趋于成熟，逐渐满足各类型油藏的高效开发，针对胜二三区存在高孔高渗开发特点及其存在含水上升快等问题，借鉴同类油藏水平井成功开发，研究优化油藏设计、钻井完井方案、优化采油工艺过程中的关键技术，并提出有效解决办法。

关键词：油藏开发水平井工艺技术0前言胜二三区东一二段油藏是胜利油田鲁胜利石油开发有限责任公司主力含油区块之一。

工艺技术方面呈现出未动用储层，储层薄、油稠、出砂严重、边底水活跃，含水上升快等特点，该块多口直井或普通定向井投产后，普遍存在产能低。

针对该块存在矛盾与特点，结合水平井具有能够扩大泄油面积、延缓边底水推进、提高油藏的动用程度、扩大波及体积、提高采收率等优势，开展水平井开发工艺技术研究，以提高该块剩油开发潜力，解决产能过低的问题。

1制定合理的选井依据（针对能量比较充足的层位，重点考虑在原井网控制不住的区域部署水平井；在未动用或者基本未动小层非主力小层，选择有效厚度大于3m的位置来局部部署水平井；单井控制储量7～8×104t，剩余可采储量大于1.0×104t。

2设计优化（1）布井厚度。

利用档案资料进行数模，结果表明，当水平段长度和原油粘度不变时，随着油层厚度增大，水平井累计产油量增高；但油层极限厚度应不低于3m，否则累油量达不到经济可采储量，从另一角度说，油层厚度小于3m，也将极增大水平井钻井难度，油层水平段长度难以得到有效保证。

（2）水平段长度。

随着水平段长度的延长，水平井累计采油量增加，但水平段长度大于150m后，累计采油量增加幅度减小，超过250m后采收率下降趋势明显，因此理论分析水平井段长度最短不低于150，最长不应超过250m。

（3）纵向位置。

当纵向位置距离有层顶部较近时，在相同累计采油量情况下，含水上升最慢，生产效果较好，故将水平井轨迹设计于油层顶部。

（4）距边水距离。

设计了100m～400m四种距离进行优化。

定向井轨迹控制技术钻井四公司一、直井段防斜打直定向井直井段控制原则是防斜打直。

直井段不直，不仅影响定向造斜的顺利完成，还会因上部井段造成的位移影响下步轨迹控制。

负位移会造成实际施工中比设计更大的造斜率和更大的最大井斜，正位移情况相反。

位移向设计方向两侧偏离，就将两维定向井变成三维定向井，造成下步轨迹控制困难。

如果丛式井直井段发生井斜，还会造成两口定向井直井段井眼相碰的施工事故。

1、防斜原理造成井斜的原因为地质因素和钻具弯曲。

控制井斜实质就是控制钻头造斜力，地层造斜力是不可改变的，唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数，通过改变下部组合和调节钻井参数可抵抗地层造斜力，使井斜控制在一定范围内。

常用组合：钟摆组合、刚性满眼组合、塔式组合、柔性钟摆组合、偏轴接头、双驱复合钻、垂直导向工具（power-V等）2、不同井眼钻具组合及钻进参数选择普通定向井直井段施工中，应采用本地区最不易斜的钻具组合。

A：常规组合12-l／4″井眼一般采用塔式钻具组合：12-1／4″钻头＋9″钻铤＊3根＋8″钻铤＊6根＋6-1／4″钻铤＊9根＋5″钻杆。

8-1／2″井眼通常采用钟摆钻具组合：8-l／2″钻头＋7″钻铤＊2根＋214mm稳定器＋6-l／4″钻铤＊6根＋5″加重钻杆15根+5″钻杆。

钻进参数：钻水泥塞采用轻压吊打方式，12-1／4″井眼，正常钻进钻压常采用180－200KN，吊打时常采用50－80KN；8-1／2″井眼正常钻进钻压常采用120－140KN，吊打时常采用30－50KN。

B：双驱组合12-1/4″井眼φ311.1mmPDC钻头+φ244.5mm直螺杆+φ228.6mm钻铤*2根+φ203.2mm无磁钻铤*1根+φ203.2mm钻铤*6根+φ177.8mm钻铤*9根+φ127 mm钻杆注:如果使用钻具扶正器,应接在φ228.6mm和φ203.2mm钻铤之间8-1/2″井眼φ215.9mmPDC钻头+φ172mm直螺杆+φ158.8mm钻铤*1根+φ214mm扶正器+φ158.8mm钻铤*6根+φ127mm加重钻杆*15根+φ127mm 钻杆钻压：20-80KN 转盘转速：45-60rpm 排量：40-45l/s 泵压：15-18MPaC：直井段长度影响1）造斜点深度小于500米，采用塔式或钟摆钻具，严格控制钻压、保证井斜角不大于lº。

水平井完井技术研究作者：王轶斌来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第06期【摘要】近些年来，就我国来讲，在水平井方面的技术水平和水平井的应用数量都比原来有了大幅度提升。

水平井已经成为开发油气田的关键技术之一。

水平井完井工艺技术涵盖了三个方面，水平井完井技术的发展受到了多种因素的影响。

但是，目前水平井完井技术还存在着部分问题。

在此基础上文章提出了若干建议和措施，从而使得水平井完井技术得到完善和改进。

【关键词】水平井完井技术1 水平井完井工艺技术1.1 带管外封隔器的衬管完井将钻孔割缝衬管完井技术、管外封隔器技术和井眼清洗技术三种技术相互协调，这样就能够组合成带管外封隔器的钻孔以及割缝衬管完井技术。

我国胜利油田其中纯70-平1井、正6-平1井这两口井运就采用了这种高效组合工艺。

纯70-平1井是一种中孔低渗储层，详细参数如下：目的层位于S4上，泥质含量大小为7.8%，储层孔隙度为16%，粒度中值大小为0.07mm，渗透率大小为17.2×10-3μm2。

这口井的压力系统属于常压系统，原始地层压力25.1MPa，压力系数0.97，如今地层压力下降到19.6MPa。

这口井为开发低渗非均质油藏类型的水平井起到了很好的榜样作用。

它的产量非常可观，初期日产油就达到了35m3，与周围其他几个直井初期日产油相比，它的产量足足增长了三倍。

1.2 钻孔/割缝衬管完井工艺对属于硬质砂岩储层、天然裂缝性碳酸盐岩以及大多数比较疏松的中、粗砂粒储层的地层来说，采用钻孔/割缝衬管完井工艺得到了普遍认可。

由于水平井利用割缝衬管完井技术不仅具有裸眼完井的作用，还可以防止裸眼井壁发生坍塌以堵塞掉井筒的和防砂，因此这种技术在很多国家得到了大力推广和应用。

在钻井过程中，很容易发生钻井滤饼和油层污染现象。

这些后果可能直接导致输送地层油的管道及衬管在很短工作时间内就发生堵塞。

然而钻孔/割缝衬管完井工艺这一技术就是专门针对这个问题出现的。

第五章井眼轨道设计与轨迹控制1．井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？08答：井眼轨迹基本参数包括:井深、井斜角、井斜方位角。

这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为基本参数。

2．方位与方向的区别何在?请举例说明。

井斜方位角有哪两种表示方法？二者之间如何换算？答：方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内(当然也可能在水平面上）。

方位角表示方法：真方位角、象限角。

3．水平投影长度与水平位移有何区别?视平移与水平位移有何区别?答：水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。

水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离,或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影.在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。

视平移是水平位移在设计方位上的投影长度.4．狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角（注意是在空间的夹角）.狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。

5．垂直投影图与垂直剖面图有何区别？答:垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图,即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图.6．为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过180 ？实际资料中如果超过了怎么办？答：7．测斜计算,对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要计算哪些参数？测段计算与测点计算有什么关系？答：测斜时，对一个测段来说,需要计算的参数有五个：垂增、平增、N坐标增量、E坐标增量和井眼曲率;对一个测点来说,需要计算的参数有七个:五个直角坐标值（垂深、水平长度、N坐标、E坐标、视平移）和两个极坐标（水平位移、平移方位角）.轨迹计算时，必须首先算出每个测段的坐标增量,然后才能求得测点的坐标值。

冷家油田水平井修井技术的应用和研究摘要:随着水平井技术的推广、应用井口数量的增加,水平井的修井技术日显重要。

文中从水平井自身特点分析,结合水平井修井经验、研发配套工具的设计加工等,详细介绍了冷家油田水平井修井工艺的现状和应用技术后取得地效果,对今后如何提高水平井修井技术提供了很好的理论数据和研究方向。

关键词:水平井修井工艺井筒清理辽河油田自1992年在冷家油田钻成第一口水平井以来,目前水平井总数已经超过800口,其中冷家油田就投产水平井83口,为辽河油田及冷家公司的增储上产作出了重要贡献。

由于水平井受地层、注气等因素的影响,部分水平井在3轮注气周期后就会致使筛管出现不同程度的破损,造成水平井大修率占水平井总数的l0%,并且每年按2%的速度递增。

由于水平井井跟轨迹的特殊性、井身结构的复杂性、水平段完井管柱受力不平衡以及完井方式的先天性不足等影响,决定了水平井修井技术难度高、风险大。

1 水平井修井技术难点及特点水平井的典型井身结构一般包括直井段、造斜段和水平段。

水平井由于井斜大、水平段长,导致常规打捞、磨铣技术难以有效实施,主要体现在:(1)打捞工具入鱼难。

(2)地面扭矩、拉力传递损失大。

(3)修井液携砂难度大。

(4)钻具组合受轴向、径向力和井眼曲率的影响,在套磨铣作业中易损坏斜井段套管问题等。

2 水平井修井难点技术工艺探讨根据近几年水平井修井的不断摸索,冷家油田逐渐形成了水平井连续冲砂技术,管柱打捞,水平井井筒清理,套筛管打通道下衬管四种类型修井技术,具体如下。

2.1 水平井落物打捞技术针对水平井自身结构的复杂性和特点研制了以下几种打捞工具。

(1)水平井套管破损检测装置。

在水平井的水平段,井壁既是井底,井底又是井壁;该“检测装置”解决了对于套管破损、落物的形状印证是比较难的问题。

(2)水平井小件落物液压打捞器。

主要用于水平段打捞小件落物,如铜球、钳牙、碎铁块等。

由于其采用液压方式将爪牙推出腔体并将小件物体包裹起来,同时该工具还将打捞杯、强磁打捞器以及碎物打捞器的功能集于一身,因此在水平井段使用效果很好。

水平段水平井钻井技术难点及改进
水平段井是一种井型，其钻井方式与常规垂直井不同，其井身呈近水平方向，是利用
技术手段控制井身倾角，使得井眼尽可能垂直于目标层位或特定地质构造平面。

水平井可
以提高油气开采效率，降低钻探成本，但在实际操作中存在一些难点。

1.井身控制难度大：水平井井身控制难度大，一旦井身偏离目标轨迹，就会导致油层
打失或者穿过目标油层，影响井的开发效果。

2.地层力学难度大：水平井所处地层力学状态比普通井复杂，地应力、岩石力学强度、构造应力和孔隙压力等因素的变化对水平井的钻井和完井有着重要影响。

3.井壁稳定难度大：钻探水平井的过程中，由于工具与地层的作用力会导致井壁的剥落、塑性变形，地层的不稳定性会导致井眼的垮塌，这些都是对井壁稳定性的挑战。

改进措施：
1.加强井身控制技术：加强井身控制技术的研究和应用，采用嵌入式倾斜传感器、测
斜仪等工具实时监控井身方位和姿态，及时调整钻探参数，提高钻进目标层位的准确性。

2.加强地层力学分析：加强地层力学分析，开展地应力场、岩石力学参数等方面的研究，为水平井钻进和完井提供合理的技术参数和钻进方案。

3.加强井壁稳定技术：加强井壁稳定技术的研究，采用聚合物泥浆、超声波铸体仪、
定向钻、封堵剂等技术设备，提高钻进过程中井壁的稳定性。

总之，水平井钻井技术潜力广阔，但也面临着一些难点和挑战。

只有在不断创新和提
高的基础上，才能更好地应对技术难题，实现水平井钻井技术的不断进步。

大位移水平井钻井技术难点及策略摘要：油气资源是我国社会经济发展过程中非常重要的能源。

目前，我国很多油气田的开采都已经到了后期开发阶段，石油开采量很低，开采难度较大，开采效率不高，从而影响石油开采水平的提高。

大位移水平井钻井技术是推动石油产量提升的重要方式或者途径，其对我国油气资源的开采非常有利。

在应用大位移水平井钻井技术时，影响其钻井效果的因素有很多，且在该技术应用过程中也会遇到很多的难点或者问题，加强对大位移水平井钻井技术难点的分析与策略的创新，对促进我国原油行业的快速发展非常有利。

基于此，本篇文章对大位移水平井钻井技术难点及策略进行研究，以供参考。

关键词：大位移水平井；钻井技术；难点；策略引言在大位移水平井钻井工作开展过程中容易出现很多技术难点或者问题，如井眼轨迹的控制难度较高、钻具的断裂程度较高、井下安全事故、坍塌事故等的频发，这些都是大位移水平井在钻井工作中遇到的实际技术难题。

为了能够解决这些技术问题，从控制井眼轨迹、强化钻井泥浆质量、优化钻具摩阻扭矩大等问题，促进大位移水平井钻井水平与效率的更好提高。

1大位移水平井钻井介绍大位移水平井钻施工难度大，在轨迹控制、井眼清洁、降摩减阻、单控储量大、泄油面积广及生产差压小等特点，已成为油气田高收收率和经济效益重要支柱，如今水平井钻井技术已日臻完善，但在水平井钻井方面仍存在技术难点，需要开展技术攻关研究。

2大位移水平井钻井技术难1）坍塌率较高。

应用大位移水平井钻井技术来进行钻井作业时，必须在地层中开展定向造斜作业，而这种作业容易破坏地层的土壤结构，进而诱发坍塌问题或者事故。

我国很多油气资源开采区块的土壤都比较疏松，在疏松区块的坍塌率较高。

坍塌的范围较小会直接影响钻井作业效率，如果坍塌的范围较大，那么可能会直接诱发安全事故，导致钻井作业无法正常开展与进行。

2）频发的井下事故。

岩屑床在大位移水平井钻井作业中的作用与影响很大，其会影响钻速，使钻速降低。

水平井钻井工艺技术水平井钻井是现代石油工业中的重要技术之一，它能够在地下开采更多的油气资源。

水平井钻井工艺技术是指在垂直井眼中转向至水平方向并进行钻井的一套技术方案。

水平井钻井的工艺技术主要分为三个阶段：井底转向、钻进和完井。

井底转向是水平井钻井的第一步。

在垂直钻井过程中，利用测斜工具等设备来监测井眼的方位与倾角，并在需要转向为水平井的位置进行操作。

常用的方法有水泥跳变和电动驱动器等。

通过这些操作，使钻头转向至水平方向。

钻进是水平井钻井的核心环节。

在转向完成后，钻井作业人员会选择一种适合当前条件的钻具工艺，如常规钻头、定向钻头等。

在钻进的过程中，需要经常监测井眼的倾角和方位，以保证井眼一直保持在水平方向。

此外，还需要能够及时处理各种可能出现的问题，如井眼偏斜、井眼垮塌等。

完井是水平井钻井的最后一步。

在钻进完成后，会进行完井作业，包括安装套管、射孔和压裂等。

这些作业是为了确保井眼的完整性和油气的产出。

完井工艺可以根据不同的地质情况和开采要求进行优化设计，以提高井眼的完整性和产能。

水平井钻井工艺技术的发展为石油工业带来了巨大的进步。

水平井能够在相同的储量条件下提高油气的采收率，降低开采成本，并延长油田的寿命。

目前，水平井钻井技术已广泛应用于世界各地的油田，成为石油工程中不可或缺的技术之一。

总之，水平井钻井工艺技术是利用转向和钻进等操作在垂直井眼中开展水平井钻井的一套技术方案。

通过井底转向、钻进和完井等环节的有序操作，能够实现水平井的钻井与开采。

这一技术的应用使得油气资源能够更有效地被开发利用，为石油工业的进一步发展提供了有力支持。

随着水平井钻井技术的进一步发展，人们对该技术的应用范围和效果有了更深入的认识。

水平井钻井的主要优势在于其能够沿着油层产层延伸，与垂直井相比，可以最大限度地提高油气的采收率。

下面我们将就水平井钻井工艺技术的相关内容进行更详细的讨论。

首先，钻井工艺技术的不断优化，使得水平井钻井变得更加高效和安全。