第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料

小井眼水平井钻井技术摘要：小井眼开窗侧钻井工艺技术的运用，分析小井眼侧钻井实际固井作业中存在的问题，针对难点，提出解决小井眼开窗侧钻井固井工艺技术存在问题的重要措施。

本文对小井眼水平井钻井技术进行分析，以供参考。

关键词：小井眼；水平井；钻井技术引言国内多数油田进入开发后期，在长时间的开发生产中由于套管变形、损坏、井下落物施工、井下水锥、气锥各方面影响导致油井已经不能正常生产，为降低钻井成本，开发油田潜力，国内开始广泛研究推行小井眼开窗侧钻井。

1小井眼水平井技术简介小井眼水平井技术是指用直径小于等于6″的井眼穿过目的层，井斜不小于86°，并保持这一角度直至打完水平段的一种钻井技术。

具有小井眼井和水平井的双重优点，具有机械钻速高、钻井成本低、环境污染物排放量少等优势，在老油田加密井开采剩余油、老井和报废井改造再利用，以及特殊油气藏资源的开采中得到广泛应用。

小井眼钻井技术在国外研究起步较早，20世纪50年代美国就开始使用该项技术，节约了钻井成本，20世纪60年代前后是国外小井眼技术发展的高峰期，世界上各石油公司共钻超过3200口小井眼井，取得了较高的经济效益。

进入21世纪前后，国际油价居高不下，小井眼技术未得到足够重视，技术也未取得实质性突破。

直到近10年来，各老油田开发进入后期和国际油价的下跌，小井眼技术和小井眼水平井技术再次进入高速发展阶段，除了在1000m以内浅井中得到应用，在垂深超过3500m的深井中也得到较大范围应用，并取得了良好效果。

2小井眼水平井钻井优势2.1技术发展迅速目前，国内外针对小井眼钻井技术的研发进展飞速，从小井眼钻井钻机、配套工具（井口、防喷、井下动力钻具）到小井眼钻井的整套技术（井控技术、固井技术以及钻井液优化等），都获得了快速的发展，促进了小井眼钻井技术安全高效地发展。

2.2环保压力减小国内外对钻井过程中的环境问题非常重视，常规钻井过程中会产生大量的钻屑、废油、泥浆以及钻井液，还有噪声污染、空气污染等，都对环境造成了污染。

第十二章小井眼钻井工艺第一节小井眼定义和用途 (2)一．小井眼定义 (2)二．小井眼的用途和前景 (2)三．小井眼的局限性和难度 (2)第二节小井眼钻井设备 (2)一．套管程序 (3)二．固井 (3)三．钻井液 (4)第三节钻头 (4)一．钻头的种类 (4)二．钻头类型的选择 (4)第四节小井眼钻具 (5)一．钻具的种类 (5)二．小井眼钻具组合 (5)三．小井眼对钻具的要求 (6)第五节小井眼连续取心技术 (6)一．小井眼连续取心的特点 (6)二．小井眼连续取心用的工具 (7)第六节小井眼井控 (7)一．小井眼井控与常规井的差别 (7)二．小井眼的溢流检测 (8)三．小井眼压井方法 (8)四．小井眼井控设备分类 (9)第七节连续油管技术 (9)一．连续油管的材质及其物理机械性质 (9)三．连续油管的地面设备 (10)四．连续油管的使用寿命 (12)五．连续油管在小井眼钻井中的应用范围 (12)六．连续油管钻井的优点和局限性 (13)参考文献 (14)第一节小井眼定义和用途一．小井眼定义到目前为止，还没有一个统一的小井眼定义。

美国阿莫科（Amoco）公司认为，不少于90％以上的井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼，或70％以上的井段直径小于152.4毫米（6英寸）的井称小井眼。

我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼：1．一口井中90％井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼。

2．水平井水平段的井径小于200毫米（77／8英寸）的井眼。

3．在老井眼开窗侧钻、加深，井径小于177.8毫米（7英寸）的井眼。

4．井的最后一段井眼直径通常是从95.2～104.8毫米（33／4。

～41／8英寸），从中可获得大量评价井的资料，可在该井眼内进行完井作业的井。

二．小井眼的用途和前景经过石油工业几十年的共同努力，小井眼技术日臻完善，可在很多领域发挥效益。

1．钻早期勘探井和评价井：在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井，进行早期地质勘探和评价，可以减少资金的投入。

小井眼钻井注意事项一、小井眼钻井特点小井眼环空间隙小：1、环空压差大，易发生井漏2、泵压高，设备要保障，注意安全、钻具问题3、起下钻激动压力大，易井漏，溢流。

4、排量受限，携砂困难5、发生事故难处理，无法套铣6、钻具尺寸小，柔性大,抗拉抗拉强度小7、井眼轨迹难控制，不易稳斜8、完井作业困难，工序复杂9、掉落物易硬卡10、井控要求高，发生溢流上窜速度快11 、对钻井液质量要求高，关键二、小井眼施工工序1、清理井口，放压，安装井控装置2、捅井至开窗位置，试压（封井器和套管）3、下斜向器，开窗，钻入地层3米以上4、打导眼，30米左右5、定向作业，稳斜钻进6、电测7、尾管固井作业8、候凝，测声幅，试压交井三、钻具及工具检查1、入井的小钻杆、加重钻杆、钻铤必须用直径为48mm的通径规进行通径，并进行外观、丝扣、台肩检查。

（泵压高，防止刺钻具）2、小钻杆入井必须按序号入井，不能乱拉。

起下钻要认真编号。

加强场地上的小钻杆管理，做好防盗工作。

3、斜向器、尾管悬挂器的检查。

斜向器主要检查定向直接头内定位键的位置及固定。

（按说明书进行检查）四、正常施工及钻进作业1、通井控制速度，防止突然遇阻。

2、开窗时不能急，要保证窗口圆滑，修好窗口。

3、至少打20米领眼，以保证定向时不受磁性干扰。

4、钻井参数：1）钻压普通钻具组合及直螺杆钻进时钻压为4-5吨，单弯螺杆钻进时钻压控制在3吨以内。

2）转盘转速控制在60转以内。

3）排量8-10升4）泵压控制在24Mpa 以下。

螺杆弯度应小于1.5度。

5、送钻均匀，防溜防顿。

避免单弯螺杆负荷忽大忽小，以延长其使用寿命。

6、钻进过程中注意观察泵压变化、转盘负荷大小，发现异常情况，及时汇报并采取措施。

7、钻进时若钻时过快，要进行控制，钻进几米要进行上提划眼一次。

防止岩屑过多，造成环空不畅通引起蹩泵、蹩钻，甚至造成井漏。

8、每钻进一个单根，必须上下划眼一次，井下正常方能接单根。

接完单根后要控制下放速度。

小井眼大修工艺技术1小井眼的形成及特征1.1小井眼的形成及分类小井眼是指完钻后下入直径φ121mm以下油管作为套管的油水井,井深300～1000m。

在克拉玛依油田小井眼又分为直径φ114.3mm、φ89mm的一般小井眼（一般小井眼井有1000多口）和直径φ73mm以下油管完井的特小井眼（特小井眼井有218口）两类。

其井身结构大致分为三种，如图1至图3。

图1小井眼井身结构（一）图2小井眼井身结构（二）图3小井眼井身结构（三）第一种类型的井身结构如图1，上部为直径φ60.3mm、φ73mm油管或直径φ101.6～φ114.3mm 钻杆，下部为直径φ127mm～φ168mm套管，筛管完成。

第二种类型的井身结构如图2，为直径φ60.3mm、φ73mm油管，筛管完成。

第三种类型的井身结构如图3，为直径φ121mm、φ114.3mm、φ89mm油管作为套管，射孔完成。

1.2小井眼的特征小井眼钻采工艺技术于油田开发初期在中深井及浅井中推广，特别是对浅油层和单一油层开发具有一定的价值，满足了油田开发初期生产的需要。

但是由于小井眼受当时技术条件的限制，完钻后有一部分井没能及时投产，一部分井投产后由于工艺没能跟上，迫使部分油、水井停产，因而影响了油井利用率及油田合理有效的开发，分析其影响因素与其小井眼的特征有一定关系。

1.2.1井浅，地层压力高，小井眼井承受压力高，套管易破裂。

1.2.2井眼小，环形空间间隙小，摩阻大，所以使入井流体、钻具、工具受到限制。

1.2.3初期注采工艺和电测，打捞工具不配套，采油树型号不标准，给采油和修井造成一定难度。

小井眼钻采工艺技术，在投资少、专用管材匾乏的条件下，对油田开发起到了很好的作用。

小井眼大修工艺技术也就在满足油田小井眼井开发需要的条件下运用产生，且逐步完善。

2特小井眼大修工艺技术特小井眼除了具备小井眼的共性外，还有其特殊性，该类井井内无结构及管柱，井深多为300m （第一种结构的特小井眼除外）且多为筛管完成井。

引言1 引言小井眼钻井技术是继水平井之后，在上世纪八十年代后期兴起的又一热点技术。

由于小井眼钻井技术具有良好的经济效益和社会效益，各国的钻井承包商和石油公司正对小井眼钻井技术进行进一步的研究和推广应用工作。

当前，我国加入WTO，正逐步与世界市场接轨，石油企业失去国家的保障，不可避免的将受到国际石油市场油价的影响和冲击。

一方面，我国油气资源丰富但勘探程度低，寻找新储量的勘探任务重，而一些老油田和主力油田相继进入了高含水开发的中后期阶段，产量处于下降趋势。

小井眼钻井技术的出现，为新区的勘探提供了一种经济而又方便的勘探手段，同时，小井眼对于老井的侧钻和老井的再钻以及油田区块的滚动开发来说，都不失为一种经济有效的手段。

另一方面，我国现今的探明储量中有大量的低渗油田和较小的边际油藏，例如长庆油田发现的许多油田区块的渗透率很低，大庆油田的周边地区也存在这许多的小型的油藏，这些区块以常规钻井开发不能取得预期的经济效益，由于小井眼钻井成本的降低，使得这些地区的开发成为可能，大大的增加了我国石油的可采储量。

最后一方面，由于国际油价的竞争而进口的石油品种和数量越来越多，冲击了国内的石油市场，使得我国的石油工业面临着严峻的考验。

面对这些挑战，就要求我们以最低的投入获得最高的利润，降低勘探成本，降低开发成本，降低钻井成本，提高探井成功率，提高油气井的产量，提高采收率，这是我们提高竞争力的唯一出路。

借鉴国外石油公司在小井眼钻井方面的成功经验，结合我国的具体情况，积极的开展小井眼技术的研究并逐步推广应用，大幅度降低钻井成本，这样才可能使得我国石油工业的勘探开发取得突破性的进展，并在国际市场上具备较强的竞争能力。

此外，我国人口众多，土地资源贫乏，钻井占地和环境污染问题日益突出，小井眼钻井无疑会缓解这方面的矛盾。

因此小井眼钻井在我国将会有广阔的应用前景。

目前我国的小井眼钻井还处在试验阶段，仅是在大庆油田、吉林油田、长庆油田几个地方进行，并没有展开推广应用，制约我国小井眼钻井技术的主要因素是没有与小井眼钻井相配套的专门钻机、钻头、等井下工具以及与小井眼钻井相配套的固井、完井、测井等工艺、工具，进行小井眼钻井往往采用常规钻机或是改装的钻机，这些设备由于与小井眼钻井并不配套，所以并没有收到较好的经济效益。

小井眼侧钻工艺及常见事故与消减降低钻井工程成本，已成为油气田勘探开发的重要课题。

对于进入开发中期油田，进行老井侧钻加深不仅可以降低钻井费用，还可以发现一些新的储量，有助于老油田稳产增产，因此小井眼钻井技术在80到90年取得了突破性进展，成为继水平井之后油气勘探开发中又一门热门技术。

本文阐述了小井眼侧钻钻井技术的优点及风险，使大家有一个更清楚的认识。

标签：小井眼；工艺技术；风险；钻井参数1 小井眼的定义及优点对于小井眼的概念，目前还没有一个确切的答案，不同国家和公司有不同的理解。

目前，比较普遍认可的定义是：把90%的井身直径小于等于177.8mm（7in）或10%的井身直径小于等于152.4mm（6in）的定义为小井眼。

小井眼有很多优点，如：可节约大量材料、减轻钻机负荷、可用小型钻机钻较深井，降低了钻井成本等。

目前，国内外已将该项技术用于水平井、深井钻进，侧钻小井眼多分支水平井等。

国内目前普遍使用小井眼钻井技术进行老井套管开窗侧钻，用于老油井挖潜增产（在7〞、5 1/2〞套管内开窗侧钻）。

2 小井眼钻井工艺技术介绍2.1 小井眼钻井装备与工具为了配合小井眼钻进，国内外开发研究了一系列适合小井眼钻井的配套设备，主要集中在钻进马达、固井、井控、取芯、小井眼水平井钻进等方面。

目前专用于小井眼的钻机尚无统一标准，有顶部驱动小井眼钻机，有用连续管钻小井眼的，也有用修井作业机钻小井眼的（适用于较浅井），但大部分仍采用常规钻机钻小井眼。

小井眼钻井设备配套要考虑到小井眼钻井的特殊性。

由于小井眼使用的钻具、钻头直径小，流道面积小，而且环空间隙也小，泵压高，因此，要求钻井液泵能耐高压。

另外，井控装备的配套要能满足小井眼钻井要求，固控设备的配套要比常规井高一级别等。

小井眼钻进采用井下动力钻具钻进较为多见。

目前，有适合各种尺寸小井眼钻进的动力钻具，而且取得了较好效果，其直径在38.1mm～171.5mm之间，而且具有高、中、低转速，其抗温已超过200℃。

小井眼、小间隙固井工艺技术小井眼、小间隙固井虽然难以从水泥环厚度上保证胶结质量，但也需要在这种条件下固井，如深井超深井的尾管、老井侧钻、小井眼钻井等。

随着小井眼技术在油田开发中的推广应用，提高小井眼固井质量，延长油井寿命，成了人们普遍关注的问题。

多年来，技术人员在这方面开展了一系列的研究，固井质量虽有所提高，但仍存在一些问题。

如J45块，到2000年累计完成侧钻井265口，关井159口，占侧钻井总数的60％。

人们对影响小井眼固井质量的原因展开了较系统的调查与分析，他们得出这样一个结论：水泥环薄、窜槽、破碎是造成侧钻油井高含水、套管损坏的主要原因。

加大井眼与套管之间的环形间隙，增加水泥的厚度和韧性，是提高小井眼固井质量有效办法。

（一）固井技术难点分析1、环空间隙小，形成的水泥环薄如在Φ139.7mm套管内开窗侧钻，Φ118mm钻头与Φ101.6mm套管形成的间隙仅8.2mm，远小于常规固井所要求的套管外环空的最小间隙值19mm，如此薄的水泥环的抵抗外载的能力差，容易发生断裂和脆性破坏，因此对水泥石强度的要求更高。

2、环空间隙小，下套管容易遇阻卡。

如塔里木油田的克参1井和依深4井的127mm尾管下如过程中均遇阻，采用上提下压的办法反复操作，才将尾管下到井底。

3、环空摩阻大，施工压力高小井眼、小间隙井的环空面积小，使环空水泥浆流动阻力增大，导致固井过程中泵压升高，甚至产生压漏地层和憋泵等重大事故。

4、井斜大井眼中下入扶正器的难度和风险也很大，有时根本不能下入扶正器，因而套管在井眼中不易居中，严重影响了环空中顶替效率的提高。

5、水泥浆性能的影响大水泥浆整体性能的细微变化对水泥环的质量都将产生很大影响。

例如，很少的析水就可产生很长的环空自由水窜槽，而水泥浆稳定性差，稍有固相颗粒下沉，就会在斜井段井筒上部产生疏松胶结现象，导致地层间封固失效。

（二）固井技术措施1、强化井眼准备（1）下钻通井，对阻卡井段或侧钻井段进行多次划眼。