水平井概念及国内外简介

第一章水平井基本术语随着工业技术的发展和人们对水平井开采技术认识的不断加深，水平井钻井可大幅度地增加油层的裸露面积，减缓水锥和气锥，提高钻遇裂缝的几率和有选择的进入油气富集区，提高油藏的勘探开发效果优势得到进一步的体现，尤其是最近用水平井开发油田受到广泛的重视，钻井数目以惊人的速度增长。

水平井钻井不仅提高了水平井钻井技术并降低其成本,更重要的是可保证显著提高综合经济效益。

可以说,目前世界石油工业的重要发展战略转变之一,是由钻常规直井、定向斜井向钻水平井勘探开发油气田的战略转变。

本部分重点从钻井工艺角度，详细讨论水平井的基本概念1、水平井基本概念通常人们把进入油气层井眼的井斜角不低于86°的井段称为水平井段。

能沿油层走向形成这种水平位移的特殊定向井归纳为水平井。

水平井可有效地增加油气层的泄露面积,提高油气采收率。

它是增加产油量的有效手段之一，它主要被广泛应用到下列几方面。

可减少油田开发过程中水锥,气锥问题，可开发低渗透致密油藏和重油；可开发天然裂缝性油藏，边水驱动和气驱动油藏，不易钻探的油藏；热采应用；低产能油藏；不规则油藏及薄层油藏。

对于江汉油田主要用于盐间非砂岩油藏特低渗透油藏，潭口的稠油油藏及拖市地区的高压低渗透油藏。

2、水平井基本术语水平井除具有普通定向井的一些基础的技术术语外,其本身的特点仍有下面的一些基本术语。

●入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。

●终止点：是指地质设计规定的目标结束点。

●靶前位移：是指入靶点的水平位移。

●水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。

●梯形靶：即纵向为±a米,横向±b米的夹角内。

●圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为R米的圆柱。

●矩形靶：即纵向为±a米,横向为±b的长方体。

●调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段。

3、水平井的基本类型水平井的分类通常按造斜率（或曲率半径)分为三种类型：●长半径水平井：造斜率K<6°/30m，曲率半径R>300m。

浅谈国内外水平井钻井工艺技术张世见1成都石油翻译网（微信公众号：petrotrans）随着全球能源需求的不断增大，世界各国对石油天然气等自然资源的依存度越来越大。

在市场需求的推动下，全球各大石油天然气公司和油服公司都在积极地进行技术的创新，在石油天然气勘探钻井方面，涌现出了许多与钻完井、压裂增产、储层改造、人工气举、地质勘探、岩性研究等相关的先进技术和工具装备。

其中，在钻井勘探过程中，水平井钻井技术能够确保良好地穿透储层、最大化油气泄流面积以及提供优越的完井井况。

本文将介绍水平井钻井工艺技术的基础知识、在国内外的应用；提出水平井钻井技术的优缺点；列举出四川盆地川中地区水平井技术的应用情况、水平井钻井技术与其他完井技术的结合应用；并展望水平井钻井技术的发展趋势。

关键词：石油天然气，水平井钻井，工艺技术1.张世见，男，汉族，1986年生，获中国石油大学（华东）石油工程专业学士学位、四川外语学院英语翻译专业学士学位，石油天然气行业资深翻译、现场工程口译。

目录第1章概述 (1)第2章水平井钻井工艺技术基础知识 (2)2.1 水平井的定义 (2)2.2 水平井发展历史 (2)2.3 水平井的分类 (3)2.3.1 超短半径水平井 (3)2.3.2 短半径水平井 (3)2.3.3 中半径水平井 (3)2.3.4 长半径水平井 (4)2.4 水平井钻井的优点和缺点 (4)2.4.1 水平井钻井的优点 (4)2.4.2 水平井钻井的缺点 (5)第3章国内外水平井钻井技术的应用 (7)3.1 水平井钻井技术在国内的应用 (7)3.2 水平井钻井技术在国外的应用 (7)第4章水平井钻井技术在川中地区与完井工艺技术的结合 (2)4.1 水平井钻井技术在四川盆地川中地区的应用 (2)4.2 水平井钻井技术与加砂压裂技术的结合应用 (2)4.3 水平井钻井技术与微地震监测技术的结合应用 (3)第5章水平井钻井潜能巨大 (5)参考文献 (6)致谢..................................................... 错误！未定义书签。

水平井基本概念靶窗：靶体的前端面，又俗称窗口。

靶底：靶体的后端面。

设计着陆点：水平井的增斜段设计线与靶窗的交点，又称设计瞄准点，通常又叫A点，又习惯成为靶心。

设计井斜角（αH）：A点的井斜角。

水平井井斜角范围：按我国石油水平井的规定，αH一般应大于86°。

设计靶心线：靶窗内通过A点的两条正交的基准线。

实际着陆点：水平段实钻轨道与靶窗平面的交点A′。

实际着陆点的井斜角α为（必须等于设计井斜角αH。

）实际着陆点应是增斜井段延长线中第一个井斜角等于设计值αH的点。

实际终止点：水平段实钻轨道与靶底平面的交点B′。

着陆点纵距：实际着陆点到设计靶心线纵轴的距离。

着陆点横距：实际着陆点到设计靶心线横轴的距离。

靶心设计平面：通过靶窗、靶底内水平靶心线的平面。

铅锤投影点：实钻水平曲线上某点的铅垂线与靶心设计平面的交点。

铅垂距：实钻水平曲线上某点到铅垂投影点间的距离。

靶上最大波动高度：实钻水平曲线在靶心设计平面以上部分的最大铅垂距，用+h U表示（+表示靶上部）。

靶下最大波动高度：实钻水平曲线在靶心设计平面以下部分的最大铅垂距，用-h U表示（-表示靶下部）。

平均偏离高度：实钻水平曲线上所有点的铅垂距的平均值。

设计靶前位移：设计着陆点到直井段延长线的距离（用S A表示；又叫设计靶前距）。

实际靶前位移：实际着陆点到直井段延长线的距离（用S A′表示；又叫实际靶前距）。

平差：实际靶前距与设计靶前距的差植。

水平段实钻轨道的波动高度（又叫波动全高）计算：1，当实钻水平段曲线在靶心设计平面同侧（上侧或下侧），波动全高等于实钻曲线上的最大、最小铅垂距的绝对值之差。

2，当实钻水平段曲线在靶心设计平面两侧，波动全高等于实钻曲线上的最大、最小铅垂距的绝对值之和。

对水平井着陆控制和水平控制的基本要求是：1，实际着陆点必须不超出靶窗。

2，在水平控制中实钻轨道不得穿出靶体。

长、中、短半径水平井的工艺特点类型工艺长半径中半径短半径造斜率＜8°/30m＜2．66°/10m （8°～30°）/30m（2．66°～10°）/10m（90°～300°）/30m（30°～100°）/10m曲率半径＞286.5m 286.5～86m 19.1～5.73m 井眼尺寸无限制无限制61/4″, 43/4″钻井方式造斜段：弯接头+直螺杆或弯外壳马达常规转盘钻或导向复合钻造斜段：弯外壳马达或Gillgan常规转盘钻或导向复合钻铰接马达方式转盘钻柔性组合钻杆常规钻杆常规钻杆及加重钻杆27/8″钻杆测斜工具无限制常规有线；多点；MWD 柔性有线；柔性MWD 取心工具常规工具常规工具岩心筒长1米地面设备常规钻机常规钻机动力水龙头；顶驱完井方式无限制无限制只限裸眼；割缝管中曲率井眼内几种钻具的特性：一常规转盘钻BHA（钻具）：一般而言，当井眼曲率K＜1°/10m时弯接头角度与井斜变化率（立林直螺杆长7～8米）。

对当前国内外水平井钻井技术的研究与分析《环球市场信息导报》2012年8月14日作者：史秀辉完井液技术、组合完井工艺技术、大扭矩多级马达、可控弯接头、变径稳定器、水力加压器、高效PDC钻头、MWD和LWD仪器等一大批先进的工艺技术、工具和仪器在水平井钻井中广泛应用，创造多项水平井井深、水平位移、水平段长度和水平井施工周期等世界纪录。

基本概念。

水平井的定义为：凡是井眼在油层中延伸较长距离，井斜角达到85°以上的井称为水平井。

水平井因为定义角度的不同所引起的含义不完全相同，但核心是井眼都必须在油层中延伸出较长距离。

水平井的主要分类：按照水平井的用途分类：生产水平井；注入水平井；横向勘探水平井。

按照井的类型分类：常规水平井；套管侧钻水平井；分支水平井。

2.技术应用的现状当前国外已经相当普遍地采用水平井钻井生产技术，与国外大量的水平井应用相比，我国的水平井钻井技术还存在差距，特别是在钻井设备、工具和仪器、自动化钻井以及水平井技术的集成系统和综合应用方面的差距较大。

水平井技术已经成为我国油田“少井高产”重要的技术支撑，在原油上产中发挥着越来越重要的作用。

目前，国内水平井施工基本能够满足国内水平井施工的需要，但适应薄油层、边部断块油藏的LWD和SWD仪器数量有较大的缺口，需要在设备和技术方面进行引进。

阶梯水平井示意图辽河油田从二十世纪九十年代开始从事水平井、侧钻水平井技术的研究与试验工作，1992年在冷家堡油田冷43块S1＋2油藏完成第一口水平井——冷平1井，1996年在沈阳油田沈95静17块完成第一口套管侧钻短半径水平井——静31-71CP井，1997年在杜84块完成国内第一对水平井——杜84平1-1井和杜84平1-2井。

经过“八五”和“九五”期间的深入研究与推广，截止2005年9月底，辽河油田共完成水平井、侧钻水平井129口，其中水平井103口，侧钻水平井22口、分支井4口。

3.水平井技术应用的主要不足国内与国外水平井钻井技术之相比工艺技术配套性差、缺乏专业的技术人员和施工队伍，设备不配套而且性能差、不稳定；工具、仪器不配套，性能也不稳定。

水平井解释水平井解释自20世纪80年代初具有工业应用价值的水平井在欧洲诞生后，水平井技术就迅速席卷石油钻采行业。

水平井技术在新油田开发和老油田调整挖潜上成效显著,它可降低勘探开发成本、大幅度提高油气单井产能和采收率等，以其投资回收率高、适用范围广泛的优点得到了全世界的青睐。

然而水平井无论在钻井、测井还是开采诸方面都是一个新的技术领域。

就测井而言，井的类型和完井方式直接影响测井仪器的输送方法，而水平井中重力与井轴方向相垂直以及井周围空间的非对称性使井下流动状态与垂直井极不相同，造成常规测井仪器在水平井中性能指标下降、响应机理发生变化、测井解释模型也随井眼位置不同而复杂化，这些都对测井提出了新的要求，同时也孕育着新的研究方向和课题。

1 水平井与直井测井环境的差异水平井不同于垂直井，其井眼也并非完全水平，井眼或地层也不会恰好位于设计所在位置。

在这个较为特殊的环境里，测井环境与垂直井有很大的差别，要充分考虑需要考虑井眼附近地层的几何形状、测量方位、重力引起的仪器偏心、井眼底部聚集的岩屑、异常侵入剖面、以及地层各向异性等的影响。

1.1 泥饼的差异在水平井中，井眼下侧的泥饼比较容易与固相滞留岩屑混层，形成相对较厚的岩屑泥饼层，该岩屑泥饼层对径向平均测井仪器影响不大；但对定向聚焦测井仪器影响较大，该类仪器沿井眼下测读数时，不能准确有效地反映出地层的真实响应。

1.2 侵入的差异在直井中,将侵入剖面简化为以井眼为轴心线的圆柱体；在水平井中，由于地层的各向异性存在,侵入剖面比较复杂,主要呈非对称侵入分布,需区别分析。

以原生孔隙为主的储层中,因原始沉积在平面上和垂向上存在明显的差异性,一般情况下,储层平面上渗透率大于垂直方向上的渗透率。

因此，水平方向最初的侵入比垂直方向的侵入要深,其侵入剖面可简化为以井眼为中心线的椭球体。

以次生孔隙为主的地层中,比如裂缝孔隙性孔隙型储层,井眼周围的地层渗透性存在着各向异性，形成更为复杂的侵入剖面。

分支水平井防砂工艺技术的应用研究3梅明霞　高雪峰　智勤功　卫然　孙秀钊 (中石化胜利油田有限公司采油工艺研究院)卢　刚(胜利油田孤岛采油厂)Ξ 摘要　目前分支水平井防砂工艺在国内已形成一套完整的分支水平井防砂工艺技术,能够满足51/2in 、7in 井筒分支水平井防砂工艺技术要求,介绍了分支水平井防砂管柱的结构设计的理论研究,胜利油田第一口防砂分支水平井的现场试验,从射孔工艺技术、防砂管柱、效果分析阐述了分支水平井防砂技术的应用。

主题词　水平井　防砂　工艺　射孔 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。

针对胜利油田疏松砂岩的地质特点,在水平井、侧钻水平井防砂工艺的基础上,开展了分支水平井防砂工艺技术研究工作,采用管内射孔滤砂管防砂工艺技术成功地对胜利油田桩西采油厂第一口分支水平井(桩1-支平1井)实施了防砂作业。

利用分支水平井防砂工艺技术,控制更大面积储量,控制底水锥进,改善疏松砂岩油藏开发效果,提高产能及采收率,收到了初步效果。

这是胜利油田,也是国内第一口防砂分支水平井,填补了我国在该技术领域的空白。

目前已形成一套完整的分支水平井防砂工艺技术,能够满足51/2in 、7in 井筒分支水平井防砂工艺技术要求。

1.防砂管柱结构设计111　工艺原理分支井防砂工艺运用滤砂管防砂原理,对进入分支井内的液体进行分级过滤,将一定粒径范围内的地层砂挡在滤套环空及炮眼附近,形成稳定砂桥,达到防砂产油的目的。

112　防砂管柱结构(1)基本结构。

分支水平井防砂管柱由丝堵+扶正器+金属毡滤砂管+封隔器组成。

一般要求金属毡滤砂管覆盖油层上、下限度为3～5m 。

(2)金属毡滤砂管最大外径和长度设计。

防砂管柱能否顺利下入到油层设计位置,取决于金属毡能否顺利通过造斜段和水平段。

在水平井套管内径确定的条件下,造斜段由于曲率半径对滤砂管通过时最大长度和外径给予限制,为了保证防砂管柱不被破坏,应进行设计计算。

自19世纪末旋转钻井诞生以来，初期都是打直井，人们预想的井眼轨道乃是一条铅垂直线。

并且认为旋转钻的实钻井眼轨迹也和顿钻一样，是一条铅垂直线。

直到大约本世纪20年代末，人们意外地发现一口新钻井把旁边一口老井的套管钻穿了，还发现相邻两口井的井深不同却钻到了同一油层。

于是认识到井是会斜的，需要采取有效措施控制井眼轨迹，才能减小井斜。

于是出现了“直井防斜技术”。

本世纪30年代初，在海边向海里打定向井开采海上油田的尝试成功之后，定向井得到了广泛的应用，其应用领域大体有以下三种情况。

1.地面环境条件的限制：当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等，难以安装钻机，进行钻井作业时，或者安装钻机和钻井作业费用很高时，为了勘探和开发它们下面的油田，最好是钻定向井。

2.地下地质条件的要求：对于断层遮挡油藏，定向井比直井可发现和钻穿更多的油层；对于薄油层，定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多。

另外，侧钻井，多底井，分支井，大位移井，侧钻水平井，径向水平井，等等定向井的新种类，显著地扩大了勘探效果，增加了原油产量，提高了油藏的采收率。

3.处理井下事故的特殊手段：当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧钻打定向井；特别是遇到井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(•称作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，从而可处理井喷着火事故。

目前，定向钻井已成为油田勘探开发的极为重要的手段，井眼轨道设计和井眼轨迹控制乃是定向钻井技术的基本内容。

事实上，直井可以看作是定向井的特例，其设计的轨道为一条铅垂线。

直井防斜和定向井井眼轨迹控制，在技术原理上是一致的，只是应用方向不同而已。

井眼轨迹控制技术经历了从经验到科学，从定性到定量的发展过程。

现在正处在向井眼轨迹自动控制阶段发展。

三．定向井轨迹控制的基本方法二维定向井的设计轨迹一般是由四种井段组成：垂直井段，增斜井段，稳斜井段和降斜井段。

1、大斜度井/水平井定义2、射孔技术难点：起爆，长井段传爆，定向，防卡，深度控制3、起爆方式4、传爆技术：补偿式5、水平井射孔枪：结构，规格6、防卡措施7、幻灯8、照片9、一、水平井石油行业定义井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井。

井眼在油层中水平延伸相当长一段长度。

有时为了某种特殊的需要，井斜角可以超过90°，“向上翘”。

一般来说，水平井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏，目的在于增大油气层的裸露面积。

（石油技术辞典> 第四篇钻井工程> ）常规定向井井斜角＜55°大斜度井井斜角55～85°水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）二．定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。

钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。

两个测点之间的距离称为测段长度。

每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。

1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。

2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。

方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。

4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。

5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。

6．闭合距和闭合方位（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。

（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。

7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。

侧钻水平井概念
侧钻水平井是一种油气钻井技术，通过在井口位置改变钻头方向，使井眼从垂直井变成水平井或倾斜井。

水平井是指井眼与地层接触的水平段长度超过垂直段长度的井，而倾斜井是指井眼与地层接触的倾斜角度大于水平井但小于垂直井的井。

侧钻水平井的概念是为了增加油气开采效率而提出的。

通常情况下，垂直井的井眼仅与地层垂直延伸的一小部分接触，而水平井则能够与地层延伸较长的水平段接触，因此可以更好地开采油气资源。

水平井的开采效果相比垂直井能够大大提高，能够增加油气产量、降低开采成本和提高油气采收率。

由于侧钻水平井技术的应用，可以使储层的有效厚度增加，有效地提高油气开采效果，同时还可以减小地面对地下水资源产生的影响。

它在目前的油气工业中具有重要的应用价值，被广泛应用于油气勘探与开发领域。