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大位移钻井技术一、大位移井钻井技术综述：随着定向井、水平井钻井技术的发展，出现了大位移井，大位移井的定义一般是指井的位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井，也有指测深与垂深之比的。
大位移井具有很长的大斜度稳斜段，大斜度稳斜角称稳斜航角，稳航角大与60度。
由于多种类型的油气藏需要，从不变方位角的大位移井又发展了变方位角的大位移井，这种井称为多目标三维大位移井。
1、大位移井的用途：1）用大位移井开发海上油气田，大量节省费用。
2）近海岸的近海油田，可钻大位移井进行勘探、开发。
3）不同类型的油气田钻大位移井可提高经济效益。
4）使用大位移井可以带替复杂的海底井口开发油气田，接省投资。
5）些油气藏在环保要求的地区，钻井困难。
利用大位移井可以在环保要求不太高的地区钻井，以满足环保要求。
2、大位移井关键技术：1）扭矩与阻力 2）柱设计3）稳定 4)眼净化 5）管需要考虑的问题二大位移近水平井的特点：随着水平井钻井技术在国内的开展，水平井轨迹控制工艺技术也日益提高；大位移近水平井如何准确命中目的层的靶窗，如何控制靶前位移的大小与方位，是大位移近水平井设计和施工技术的关键。
1．大位移近水平井目的层的特点与常规中半径水平井相比，大位移近水平井具有高难度、高投入、高风险的特点，但是一口成功的大位移近水平井，能实现远距离的开发目的，既节约投资，又能获得好的效益。
大位移近水平井开发的区块具有以下特点：(1)断区块组合油藏；(2)探区边界油藏。
２．大位移近水平井的钻井难点(1)区块复杂，着陆控制、稳斜段长控制难度大；(2)对钻井装备、钻井液设备要求高；(3)钻具、监测工具、仪器等针对性强，技术含量高；(4)要求钻井液有很强的润滑性、悬浮能力和携砂能力，并能保持井眼稳定；(5)对防喷、防漏和保护油气层、固井质量、完井技术的要求高；(6)井下恶劣条件与随钻测量仪器和动力钻具使用的矛盾十分突出；(7)井眼轨道的预测、控制难度大，需要有高质量的应用软件和高素质的工程技术人员。
大位移钻井技术近几年来，随着钻井工艺技术及钻井装备、工具、软件等技术的发展，诞生了大位移定向井，它的出现，为海洋平台钻井及在陆上开发滩海油气资源开辟了一条新途径，与其他井型相比，这项技术在油气勘探开发中起到了投资少、见效快和其它钻井方法无法替代的作用。
第一节国内外大位移井发展及技术现状所谓大位移井世界上并无确切的定义，最初认为水平位移超过3000米或水平位移与垂深之比大于1的井即为大位移井，随着钻井及相关技术的发展，目前比较通用的概念是位移于垂深之比大于或等于2的井称为大位移井。
井斜大于或等于86度的大位移井称为大位移水平井。
由于各种原因使得方位发生变化的大位移井，称为三维大位移井。
大位移井始于20年代，随着科学技术和水平井钻井技术的不断发展，80年代大位移井才得到快速发展，九十年代以来，大位移井已经在油气勘探和开发中显示出其巨大的潜力。
美国、挪威、澳大利亚、英国等几个国家先后钻成了一批有代表性的大位移井，位移与垂深之比大多都大于2，有的大于5，并取得了很好的经济效益。
Unocal公司在美国加利福尼压近海Dos Cuadras油田C平台上成功地钻了9口非常浅的水平位移很长的油井。
其中C-29井和C-30井创造了当时的最高纪录。
Ｃ－２９井高峰日产量１１３吨／天，储层内长度９４２米，总垂深层９３米，水平位移１１５６米，位移、垂深比３.９５Ｃ－３０井储层内长度１３４８米，垂深与位移之比达到了５.０５。
英国ＢＰ石油公司和斯伦贝谢公司在北海Wytch Farm油田成功地钻了数口大位移水平井，开创了利用大位移井技术开发整装油田的范例。
其中１９９２年完成的Ｆ１９井水平位移５００１米，总井深５７５７米，水平位移、垂深比创当时欧洲纪录。
ＢＰ石油公司于１９９８年１月在英国南部的Wytch Farm油田完成的Ｍ１１井是目前世界上水平位移最大的大位移井，其水平位移达１０１００米，日产量高达２０，０００b/d 1997年6月，中国海洋石油总公司与美国菲理普石油公司合作在南海东部完成了一口当时世界上水平位移最长的水平井西江24-3-A14井，完钻井深9238米，垂深2985米水平位移8062.7米。
大位移井钻井液技术摘要：针对大位移钻井要求和冀东地区地下水位高的地层特点，采用高抑制、大密度、复合有机盐水配合其他各种处理剂按照特定比例混合配制而成的高性能水基钻井液体系，提出了大位移井在降低各部位阻力和扭矩、保持井壁稳定、维持井眼清洁三个方面的解决措施，并结合施工现场情况，适时对钻井液体系作出调整。
冀东钻井采用的大位移井钻井液技术成功证明了该井钻井液技术已经成熟，为冀东地区的后续发展提供奠定了坚实的基础。
关键词：大位移井钻井液适时调整施工现场前言冀东地区油田属于渤海湾断陷盆地典型的复杂小块油田[1]，近年来，在大力加强对冀东地区油藏开采的基础上，积极推广应用大位移井技术，使大位移井技术在冀东地区复杂断块油气开发中的规模不断扩大并取得较好的效果。
而钻井液技术又是大位移井技术中的关键技术，大位移井安全施工依赖于钻井液技术的发展，钻井液性能的优良直接影响着大位移井井下的安全。
为了满足大位移井的钻井要求和冀东地区的油层特点，从钻井液的降低各部位阻力和扭矩、保持井壁稳定、维持井眼清洁三个功能研究出发，对钻井液的润滑性、流变性等性能进行调整，确定该大位移钻井液技术是集技术、管理、现场施工于一体的综合施工技术，需要根据实际的现场施工过程和反馈信息及时的对钻井液成分含量进行调整，确保钻井液始终满足如下三个要求：1）能够进行快速钻井；2）能够确保钻井安全施工的的合适密度；3）能够确保油气层和环境安全，这样才能始终确保该井的顺利进行。
一、工程地质概况冀东井上部主要为明化镇、馆陶组，其地层特点为较为松软[2]，因而容易发生坍塌现象，部分泥岩地层中含有较多的蒙脱石和伊蒙混晶，导致该部分地层容易吸水从而发生膨胀缩径现象，馆陶组则由于其砂砾岩发于已经完全而具有渗透性强的特点，造成井壁容易被泥糊，发生假缩径现象。
上述现象都是造成经验不稳定、不清洁及起下钻卡钻的主要原因，上部地层井眼较大，含有大曲率的浅层，这是造成起下钻阻卡的主要原因。
中国近海高水垂比大位移钻井关键技术研究及应用一、引言中国近海地区的高水垂比大位移钻井是一项关键技术，其应用于海上石油勘探和开发中具有重要的意义。
本文将从技术研究和应用两个方面，探讨中国近海高水垂比大位移钻井的关键技术，并介绍其在实际项目中的应用情况。
二、技术研究2.1高水垂比大位移钻井的定义高水垂比大位移钻井是指在海洋平台上进行的一种特殊钻井方式，其特点是水深较大，井身深度较大，钻进速度要求较高。
这种钻井方式需要克服水下复杂环境和作业条件限制，因此需要研究和发展一系列关键技术。
2.2钻井液体系技术钻井过程中，钻井液的性能和稳定性对保障钻井安全和提高钻进速度起着重要作用。
在高水垂比大位移钻井中，由于水深较大，海洋环境复杂，需选择适合的钻井液体系，保持其性能的稳定性。
本研究对各种钻井液体系进行实验，以选取适合高水垂比大位移钻井的钻井液体系。
2.3钻井中工具技术由于高水垂比大位移钻井存在水深较大和井身深度较大的特点，因此需要研究和开发适用于该环境的钻井工具。
本研究对不同类型的钻井工具进行了评估和选择，并对其进行修改和优化，以适应高水垂比大位移钻井的需求。
三、应用情况3.1某项目案例分析通过对某项目的实际应用进行案例分析，可以更好地了解高水垂比大位移钻井关键技术的应用情况。
该项目选择了适合高水垂比大位移钻井的钻井液体系和钻井工具，在完成钻井过程中取得了良好的效果。
本文对该项目的应用情况进行详细介绍，并分析其效果和优势。
3.2应用前景展望高水垂比大位移钻井技术在中国近海地区具有广阔的应用前景。
随着海上石油勘探和开发的不断深入，对安全、高效的钻井技术的需求也越来越大。
本文对高水垂比大位移钻井技术的应用前景进行了展望，并提出了进一步研究的方向和建议。
结论中国近海高水垂比大位移钻井是一项具有重要意义的技术，在海上石油勘探和开发中起着关键作用。
本文对该技术的关键技术进行了研究，并介绍了在实际应用中的情况。
通过案例分析和应用前景展望，可看出高水垂比大位移钻井技术在中国近海具有巨大的发展潜力。
大位移井的关键技术概述摘要：大位移井的施工涉及到多方面钻井技术，需要综合定向井、水平井、深井技术，除此之外由于多目标三维大位移井技术难度大、各方面要求均较高，其突出特点表现为井斜角较大、水平段较长，由此也会带来众多问题。
大位移井涉及到的重要技术有井身剖面设计、井眼轨迹控制、钻具设计、减少摩擦阻力及扭矩等。
为了进一步提高大位移井钻井技术，我们就必须解决好这些问题。
关键词：大位移井；关键技术；井深结构；井眼轨迹；钻柱；摩擦阻力1、引言大位移井顾名思义就是具有较大水平位移量的钻井设计，并且该类钻井往往同时具有高井斜稳斜井段长的特点。
通常情况下大位移井的水平位移量与垂深比大于2，可进一步细分为大位移水平井、特大位移井和三维大位移井。
大位移水平井的井斜要大于86°，特大位移井的水平位移量与垂深比大于3，三维大位移井是指为了满足地质上的特殊要求而在钻进过程中转变方位的钻井。
大位移井具有较高的经济效益，尤其是面对海上油气田的开采，大位移井在现阶段应用越来越为广泛。
例如英国的Watch farm油田用在岸上设计大位移井的开采方式取代人工造岛，节省了超过1.5亿美元的钻井费用，并且产量比直井更高，经济效果十分显著；挪威北海Sleipneer油田在开发阶段同样采用大位移井技术取代传统的直井设计，取得了巨大的经济效益。
但大位移井在钻进过程中具有较大的井斜、较长的水平段以及较大的摩阻，钻进过程中发生工程事故的比率较高，因而对于钻井工艺具有较大的要求。
对大位移井的关键技术进行充分分析有利于提高钻井效果、降低工程事故发生的概率。
2、大位移井的关键技术大位移井设计是一项多种钻井工艺配合的复杂的技术，具有难度大、工艺要求高的特点，体现了当今钻井技术的最高工艺。
在大位移井设计过程中需要重点对井身剖面设计、井眼轨迹控制、钻具设计、减少摩擦阻力及扭矩等方面进行控制。
2.1井身结构设计大位移井井身剖面结构设计过程中应着重注意以下几点：尽量增大大位移井的延伸长度、有效做到降低扭矩和摩阻、降低套管磨损程度、提高管具的下入性能。
石油钻井行业大位移延伸井钻井技术近几年来，随着钻井工艺技术及钻井装备、工具、软件等技术的发展，诞生了大位移定向井，它的出现，为海洋平台钻井及在陆上开发滩海油气资源开辟了一条新途径，与其他井型相比，这项技术在油气勘探开发中起到了投资少、见效快和其它钻井方法无法替代的作用。
第一节国内外大位移井发展及技术现状所谓大位移井世界上并无确切的定义，最初认为水平位移超过3000米或水平位移与垂深之比大于1的井即为大位移井，随着钻井及相关技术的发展，目前比较通用的概念是位移于垂深之比大于或等于2的井称为大位移井。
井斜大于或等于86度的大位移井称为大位移水平井。
由于各种原因使得方位发生变化的大位移井，称为三维大位移井。
大位移井始于20年代，随着科学技术和水平井钻井技术的不断发展，80年代大位移井才得到快速发展，九十年代以来，大位移井已经在油气勘探和开发中显示出其巨大的潜力。
美国、挪威、澳大利亚、英国等几个国家先后钻成了一批有代表性的大位移井，位移与垂深之比大多都大于2，有的大于5，并取得了很好的经济效益。
Unocal公司在美国加利福尼压近海Dos Cuadras油田C平台上成功地钻了9口非常浅的水平位移很长的油井。
其中C-29井和C-30井创造了当时的最高纪录。
Ｃ－２９井高峰日产量１１３吨／天，储层内长度９４２米，总垂深层９３米，水平位移１１５６米，位移、垂深比３.９５Ｃ－３０井储层内长度１３４８米，垂深与位移之比达到了５.０５。
英国ＢＰ石油公司和斯伦贝谢公司在北海Wytch Farm油田成功地钻了数口大位移水平井，开创了利用大位移井技术开发整装油田的范例。
其中１９９２年完成的Ｆ１９井水平位移５００１米，总井深５７５７米，水平位移、垂深比创当时欧洲纪录。
ＢＰ石油公司于１９９８年１月在英国南部的Wytch Farm油田完成的Ｍ１１井是目前世界上水平位移最大的大位移井，其水平位移达１０１００米，日产量高达２０，０００b/d 1997年6月，中国海洋石油总公司与美国菲理普石油公司合作在南海东部完成了一口当时世界上水平位移最长的水平井西江24-3-A14井，完钻井深9238米，垂深2985米水平位移8062.7米。
大港油田利用国内技术于1991年独立完成了国内第一口大位移定向井张17-1井，测量井深3919.82米，垂深3000米，水平位移2279.83米。
１９９６年完成的QK18-1井，该井井深４４０８米，位移２６６６米，是目前国内独立完成的水平位移最大的井。
胜利油田共钻过六口大位移井，其中１９９７年完成的郭斜１１井，测量井深２３４２米，垂深１４００.６米，水平位移达到１６２６.２２米,水平位移与垂深之比达到１.１６１，创我国目前水平位移垂深比最高纪录。
第二节大位移井的井身轨迹设计大位移井井身轨迹剖面主要采用悬链线或准悬链线剖面。
悬链线剖面是由EdwardO.Anders 于1984年提出的，该剖面基于这样一假设：由于全井钻柱很长，而且有很大的长径比，所以钻柱在井下的整体刚度很小，可以把钻柱看成一根柔索。
把一根柔索的两端悬挂起来，所呈现的形状即为悬链线。
如果将井眼轨道也设计成悬链线，那末在一定条件下钻柱在井内将呈现悬空趋势，这样钻柱与井壁几乎不接触。
与常规圆弧剖面相比，悬链线剖面具有以下几个优点：１．井内钻柱达到一定长度后，当施加拉力时，其内部的张力将促使钻柱脱离下井壁，在井眼内有居中的趋势，从而大大降低了摩擦阻力摩擦力矩，减少了钻柱及套管的磨损。
２．由于悬链线井段的井斜角是缓慢递增的，所以可以使用比常规钻井更高的钻压，连续增斜钻大目标点，有利于提高钻速。
３．由于井眼曲率是连续变化的，且随井深的增加，其变化也比较缓慢，所以使钻柱在井下的受力状况得到改善，减少了钻柱的疲劳破坏，同时减少了出现键槽的机会。
４．在悬链线井眼中，有利于套管居中，给提高固井质量提供了有利条件。
由于悬链线上任何一点的切线都不可能是铅垂的，这就使得悬链线井段无法与直井相切，必须作圆弧过度，于是降低了悬链线的实际应用效果。
而侧位悬链线上端点与纵轴夹角为零，将该点与造斜点重合，就不需要圆弧过度，从而达到理想的效果。
下面着重介绍侧位悬链线剖面的设计。
2．1侧位悬链线剖面的设计方法1、 轨道关键参数的计算 如图2所示，所谓轨道关键参数，就是在设计计算的轨道未知数中，需首先求出的参数，只要求出这些参数，轨道上的所有参数都可求得。
一般情况下，αb 和L W 为关键参数，可按下述两种情况设计：（1） 已知αb 求L WL w =142142cos ()ln cos cos ln sin απαααπααb b t b b b b Dt Da tg S tg ⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅--+⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅-+⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅ (1 )（2） 已知L W ，求αb ，S Lw D D L t b t a w b -⋅--⋅sin cos αα=1142cos ln ()απαb b tg -⎛⎝ ⎫⎭⎪+ (2)方程（2）中，只有1个未知数α b ,通过迭代运算可以求得αb ,用下式计算悬链线特征参数αα=S L t w b b -⋅-sin cos αα11(3) 求出轨道的关键参数和悬链线特征参数后，就可进行轨道节点和分点参数的计算。
2.节点参数的计算 设计轨道是由垂直段、造斜段和稳斜段组成，相邻两个设计井段的分界点称为节点。
对于侧位悬链线轨道而言，α和b 为节点，其中造斜点α的参数已知，下面计算b 点的井深、垂深和水平位移L b=D a+a⋅tgαb(4)D b=D a+ a⋅lntgπα42+⎛⎝⎫⎭⎪b(5)Sb=a⋅11cosαb-⎛⎝⎫⎭⎪(6)3.分点参数的计算各井段内，以上节点为始点，每隔30m为一个分点，每个分点需计算的参数有井深、井斜角、垂深、水平位移、东西坐标、南北坐标和造斜率7项。
（1）造斜点以上的垂直井段不作分点计算。
（2）分点井深、井斜角、垂深、水平位移计算公式分述如下：←侧立悬链线段L i=D a+△L i (7)αi=tg-1∆Lai⎛⎝⎫⎭⎪(8)D i=D a+ a⋅lntgπα42+⎛⎝⎫⎭⎪i(9)S i= a⋅11cosαi-⎛⎝⎫⎭⎪(10)↑稳斜段L i=L b+△L i (11)αi=αb(12)D i=D B+△L i⋅cosαb (13)S i=S B+△L i⋅sinαb (14) →分点东西坐标和南北坐标以及分段平均造斜率的计算N i=S i⋅cosθ0 (15)E i=S i⋅sinθ0 (16)Ki=ααi ii iL L----11(17)２．２.不同轨道类型的对比某井目标电垂深２９８５米，水平位移８０６２．７米，造斜点垂深４４２米，造斜点以上为直井段，给定稳斜段井斜角为８０°，设计方位角为１１４．９°，摩阻系数０．０９，井眼直径２１５．９mm;钻井液密度１．１g/cm3，钻压１００KN,钻进时转速８０r/min;机械钻速１０米／小时．悬链线轨道和剖抛物线轨道过度段的造斜率为２°／３０米，利用四种曲线分别进行轨道设计，再利用摩阻扭矩软件，对滑动钻进,旋转钻进和起钻三钟工况下的摩阻扭矩分别计算，然后进行比较分析，结果见下表１．四种不同轨道类型的比较从表中可以看到：１．与其它三种轨道相比，侧位悬链线轨道的摩阻、扭矩和井眼长度最小，因此，侧位悬链线偶比圆弧线、悬链线和二次抛物线要好;２．悬链线和二次抛物线轨道的最大曲率很大，易导致套管磨损及其它事故的第三节大位移井钻井关键技术大位移井钻井的关键技术主要包括以下几个方面：优化井眼设计、钻柱设计、降低摩阻和扭矩、井壁稳定及井眼净化、控制钻柱震动以及下套管等3.1优化井眼设计合理的井眼轨迹和井身结构设计是大位移井成功的第一步，在设计大位移井井眼轨迹时，应考虑尽量降低摩阻及井眼弯曲程度，目前比较流行的设计剖面是准悬链线剖面，因为该剖面扭矩和摩阻低，且造斜率较低。
3.2钻柱设计大扭矩的顶部驱动系统需要使用高强度的钻柱，除此以外，国外大位移井钻井还采用了大扭矩接头、高扭矩丝扣油以及接头应力平衡等技术来提高钻柱的抗扭能力。
3.3降低扭矩和摩阻通过使用高润滑性的泥浆、不旋转钻杆保护器和实时监测井下扭矩及摩阻可大大降低钻进时的扭矩和摩阻。
3.4 井壁稳定及井眼清洁在大位移井特别是在大斜度井段确保井眼稳定是非常重要的。
关键是要设计好泥浆比重，采用抑制性良好的泥浆；估计出井壁周围岩石的原地应力、最大水平应力方向和最小水平应力方向将有助于泥浆比重的设计。
酯基泥浆和高含钾泥浆在大位移井中都得到了很好的应用。
3.5 控制钻柱震动在大位移井钻进时常会发生扭转现象，严重影响钻头寿命、钻柱性能和钻速、甚至旋转钻井能力，旋转反馈系统可以监测和减少扭转震动，井下加速度计可实时监测井下钻柱的横向震动。
第四节 大位移井的摩阻和扭矩计算在大位移延伸井的钻井过程中，由于钻具与井壁之间存在磨擦力，使井眼沿水平方向的位移受到限制。
摩阻是指钻具的净重量与下钻载荷之间的差距；扭矩是佛转盘提供的扭矩与钻头工作扭矩差值。
在钻进过程中，摩阻和扭矩是同时存在的，而且也是大位移井和水平井钻井过程中必须有效克服的关键技术和根本性的问题。
大位移井钻井技术中与其它井的不同之处，或者说大位移井特殊工艺技术，大多数是由此而引出的，或者说都是与之密切相关的。
1、 摩阻、扭矩对大位移井的影响（1） 、设计大位移井井身剖面时要考虑使用到摩阻、扭矩最小；（2） 、确定对钻机能力的需求；（3） 、设计钻具和下部钻具组合；（4） 、监控井眼磨擦系数以防止钻井的复杂情况；（5） 、选择井底完井工具，并确定能否转动安们；（6） 、计算注水泥过程旋转和上下浮动时的尾管连接部位的摩阻碍和扭矩；（7） 、计算狗腿部位的套管磨损；（8） 、调整狗腿严重度的极限；（9） 、确定钻柱、套管或软管是否会纵压弯曲；（10）、计算利用定向井下动力钻具所能钻达的最大横向井段长度；确定在长的水平井段中能否加足够的钻压。
综上所述，摩阻和扭矩的大小和计算，对大位移井的设计和施工都有着至关重要的作用，是大位移井的关键技术。
者说2、 摩阻碍扭矩的理论计算模型；这种理论计算模型是以假定条件为基础的，即作用于钻柱的载荷完全是由策略及钻柱与井壁接触引起的摩阻力的作用所构成的。
如图示：这些摩阻力是由于钻柱子与井眼之间的法向力和磨擦系数所开成的。
模型考虑了钻柱是由于连接的短节组成的，并传递拉力，但没有考虑弯矩。
在分析计算每一段时，第一项要求是对法向力N 值进行计算。
如下式：N=()()[]T T **sin *∆Φα2+ （1） 然后计算拉伸增量如下：∆T W F =+*c o s α （2）F=Fn （3）或F W T ±=∆α* （4）此式中，正符合用于提运动（意思是轴向摩阻碍力加到重力效应上去），现时符号用于下效应运动（意思是从重力效应中减去轴向摩阻碍力）。
