水平井钻井井控技术

浅谈我国水平井钻井技术的发展及应用

摘 要：随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。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。

关键词：钻井 水平井 发展

一、引言

近年来，水平井钻完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。

智能化钻井系统是自动化钻井的核心，是多种高新技术和产品的进一步研究和开发，其微型化的发展趋势，可望在21世纪前半叶实现，随着钻井过程中工具位置、状态、流体水力参数、地层特征参数的实时测试、传输、分析和控制指令的反馈、执行再修正、钻井信息日益数字化，越来越脱离了人的经验性影响和控制，钻进过程逐步变成一个可用数字描述的确定性过程。当前出现和正在发展的三维成像技术就是钻井信息数字化的一个典型例证。

自水平井技术获得进展以来，出现了明显的专业分工和作业中的合作，现在这种趋势更加明显。测试工具开发和应用，多分支井完井管柱系统开发，都体现了专业服务公司和作业者之间的专业分工和作业合作趋势。这种趋势有利于新技术、新工艺的研究和应用。

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、轻便化和经济化方向发展。

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低开发成本，有利于环境保护，具有显著的综合经济效益。近年来，定向井已成为常规技术而得到普遍应用。

精细控压钻井技术在塔里木碳酸盐岩水平井　成功应用　ｌ胥志雄　李怀仲　石希天　陈　军　■中国石油塔里木油田分公司塔中勘探开发项目经理部（新疆库尔勒８４１０００）　摘要介绍了精细控压钻井的概念、工作原理及特点，分析了塔中地区应用精细控压钻井技术的必要性，详述了该技术在塔　中多口碳酸盐岩水平井的成功应用案例及其效果，并提出了一些建议。　关键词控压钻井精细控压窄压力窗１３＂大延伸水平井　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ，ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｆｉｎｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅｎ，ａｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｎｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｔａｌｉｍｕ　ｂａｓｉｎ．Ｎｅｘｔ，ｅｘａｍｐｌｅｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｗｅｌｌｓ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｒｏｃｋｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｅｆ－　ｆｅｃｔｓ　ａｒｅ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ｃｏｕｐｌｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｆｉｎｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｎａｒｒｏｗ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗｉｎｄｏｗ；ｌａｒｇｅｌｙ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｗｅｌｌｓ　塔中奥陶系碳酸盐岩属典型的“窄压力窗口”储　层，且高含硫，钻井难度大。为此，在直井钻井过程中　通常采用常规控压钻井技术。对于水平井而言，为提　高其单井产能，需同一井眼钻遇多个缝洞单元。因　此，采用常规控压钻井技术难以满足钻井技术需求。　经技术论证和多口井实践，采用精细控压钻井技术　能很好地解决这一难题。　１精细控压钻井及其特点　控压钻井技术发展已有数十年的历史。该技术　是通过控制钻井液密度、当量循环密度和井口回压，　使井底压力保持相对恒定。　精细控压钻井技术是在常规控压钻井的基础　上，为进一步提高控压精度，及时、精确调整井底压　力，从而达到平衡地层压力，有效实现安全钻井的目　的。该技术在常规控压钻井基础上，增加自动节流管　汇、随钻测压工具（ＰＷＤ）、脉冲信号发送工具　（ＭＷＤ）、自动控制系统、回压补偿泵等，能够实现对　井底压力的精确控制。其主要特点有：　１．１能实时获取实际井底压力　常规控压钻井是依靠预测或模拟计算来估算井　底压力的。而精细控压钻井则是利用ＰＷＤ可实时　测量井底压力，并通过ＭＷＤ将监测数据及时传至　自动控制系统。　１．２实现井口压力的自动控制　精细控压钻井技术是利用智能控制，自动节流　的模式，克服了常规控压钻井以手动方式调整节流　阀开度时精度低、速度慢的不足。井口回压控制精度　可达到±１０ｐｓｉ。　１－３能够实现不间断循环　为实现井底压力的相对恒定．精细控压钻井工　艺是在地面增设回压补偿泵。当钻井泵停止工作时，　开启回压补偿泵，在地面建立小循环：泥浆罐一回压　补偿泵一自动节流管汇一振动筛一泥浆罐。通过自　动节流管汇的节流作用为井口提供所需要的补偿压　力。　１．４压力控制精度高　精细控压钻井既实现对井底压力的精确控制，　控制精度－＋５０ｐｓｉ，又及时补偿抽汲压力、激动压力及　停泵压降等引起的井底压力波动，最终实现微过平　衡作业。　２塔中碳酸盐岩水平井钻井难点及采　用精细控压的必要性　塔中奥陶系碳酸盐岩储层分为上奥陶统和下奥　陶统两部分。上奥陶统储层以基质低孔、低渗，次生　溶蚀孔洞和构造缝为主要储集空间，相对均质，局部　

第九章 定向井(水平井)钻井技术新进展

9.1 小井眼钻井技术(Slim-Hole Drilling Technique)

9.1.1 小井眼钻井技术概况

所谓小井眼，国外定义为90%以上井段直径小于177.8毫米(即7”)的井眼，国内有些学者则认为：穿过目的层的井段是用小于7”钻头钻成的井眼。

早在五十年代，小井眼就十分流行，但由于修井和采油的一些难题，又使人们在六十年代又转回到较大尺寸的生产井。在沉寂了一段时间之后，近年来小井眼钻井作业在世界上又悄然兴起，主要基于以下原因：

① 国际油价大跌，迫使油公司要寻找一种更廉价的勘探开发方法，小井眼便是其重要途径。据BP等多家油公司的统计资料表明：在相同井深的条件下，但就井眼小所发生的场地、材料、运输、资料解释等费用就比常规井少30%，根据几个油公司的小规模试验，节约钻井费用的前景是40%～50%；

② 出于环境保护的压力，由于井眼小，泥浆用量，排屑量，场地占用施工机械等相应减少，对环保有利；

③ 减少边远和地面交通困难地区的勘探风险，在世界范围内，探井成功率只占13%。探井打小井眼除低费用风险外，更重要的是这些地区地震工作也十分困难，在少量地震的前提下，早期打一些连续取芯的小井眼探井，可及早搞清地下情况，及早决策。

小井眼钻井有如下几方面的优点：

A：井场占地面积小，一般不到1200平米，特别适用于农耕区钻井，节约土地；

B：钻井设备轻，钻机及辅助设备不足200吨，易于搬运安装；

C：钻井作业人员少，每24小时只需6～8人；

D：岩屑量少，不足常规井的10%，便于废物处理，利于环保；

E：消耗性材料(如钻头、套管、泥浆处理剂、水泥等)费用只占常规井的45%，可节约大笔成本。

由于小井眼钻井有其优越的经济性，所以日益为一些石油公司所青睐，仅1990年，国外小井眼已钻1000余口，其中大部分在美国。92年由美国Maurer公司组织、12个国家的40多家公司参加的一个大型研究项目—DEA67，对小井眼及柔管技术进行系统的评价和研究。内容包括：⑴ 全面评价现在小井眼钻井、完井、修井等方面的工艺，装备和技术能力；⑵ 总结早期小井眼的问题找到目前用于克服这些问题的新工具、新技术；⑶ 探讨用柔管进行钻井(甚至水平井)，测井、修井、完井的技术可行性。一些成员公司已经开始享用这项研究的部分成果。比如美国阿莫科公司，组织了一项庞大的整体开发计划，涉及小井眼取芯技术，钻头设计，钻井液处理，固控，井控，勘探取芯分析等，他们还建立了一套水力模型，研制井涌检测系统，并编写了井涌控制手册。BP、Shell、道达尔、埃尔夫等公司也在研究制订小井眼钻井计划。

探讨油田水平井钻井技术与提高钻速对策

[摘 要]水平井是现代提高石油采收率的重要技术之一，不同区块的钻井施工，制约提高钻井速度的因素也不尽相同，为了提高钻井速度，我们对原因及对策做了综合分析。

[关键词]油田 水平井 钻速 对策

中图分类号：tm74.12 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0029-01

前言

日趋激烈的市场竞争，使钻井行业面临着严峻的挑战与考验，必须紧紧依靠科技，提高钻井速度，降本增效，迎战市场。不同区块的钻井施工，制约提高钻井速度的因素也不尽相同，必须综合考虑。为了有效提高采收率，助推难采难动用储量升级，水平井技术已成为各类油气藏转换开发方式的有效手段。如：大位移井钻井技术、分支井钻井技术、大位移水平井钻井技术等，逐步成为新老油田开发的重要技术手段。为节约水平井成本，提高施工效率和经济效益，满足不同地区的施工现状，同时提高钻井速度。水平井钻井技术应不断实现新的发展，为将来的油田开发提供条件。

1 水平井钻井技术应用

在胜利油田，近年来水平井和定向井的数量每年总数已经远远超过了直井的数量。这样不仅不会增加成本，相反会减少成本，因为水平井的产量要远远高于直井的产量，提高单井的产量也就意味着降低了单井的成本。因此定向井和水平井在胜利油田的应用得到了很快的发展。同时和其配套的钻井工艺也得到了提高，从开始的单一的随钻测量发展到现今的随钻地质导向仪器，为水平井的施工提供了有力的保障。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。水平井技术已作为常规钻井技术应用于裂缝性碳酸盐岩、页岩、砂岩地层，有效开发枯竭油藏、致密气藏等所有类型的油藏。水平井技术也出现了一些应用新趋势：水平井作为注入井，提高产量；分支水平井开采多个产层；开采老油田剩余油；多目标开发产层；开采气藏或疏松砂岩油藏；水平井资料用于油藏描述；薄层油藏、注水剖面修正、持续增产。