胜利油田第一口绕锥水平井钻井技术

水平井无论是定向井，还是水平井，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。

但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同，在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。

在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中，针对不断出现的轨迹控制问题，建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。

地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。

可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，因此，控制水平井井眼轨迹中靶，与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念，主要体现是: 井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面（也称目标窗口），但中靶的靶区不是一个平面，而是一个柱状体，因此，不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内，而且要求点的矢量方向符合设计，使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。

也就是说，控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位（即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内），也就是我们所讲的矢量中靶。

对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。

水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。

但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。

实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。

实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是：①实钻轨迹点的位置超前，•相当于缩短了靶前位移。

水平井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。

如附图所示，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。

水平井钻井技术发展概况1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议；1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井；瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器，1888年俄国也设计出了测斜仪器；1929年，美国国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井筒；30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平井分支井眼；1954年苏联钻成第一口水平位移；1964年—1965年我国钻成两口水平井，磨—3井、巴—24井；自来80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的发展，水平井钻井大规模高速度的发展起来。

我国水平井钻井在90年代以来也取得了很大发展，胜利油田已完成各种类型水平井百余口，水平井钻井水平和速度不断提高。

水平井类型根据水平井曲率半径的大小分为：长半径水平井设计井眼曲率小于6°/30m的水平井；中半径水平井设计井眼曲率为(6°～20°)/30m的水平井；中短半径水平井设计井眼曲率为(20°～60°)/30m的水平井；短半径水平井设计井眼曲率为(60°～300°)/30m的水平井；超短半径水平井井眼从垂直转向水平的井眼曲率半径为1m～4m的水平井。

按水平段特性和功能可分为：阶梯水平井，分支水平井，鱼骨状水平井，多底水平井，双水平井，长水平段水平井等。

其它水平井是指井的透水段（透气段）滤管呈水平放置的抽（注）流体的集水建筑物。

这类井有几个重要特点1.水向水平井的流动具有较大的垂向分速度2.井透水段同含水层有较大接触面积3.井的地表出口可避开地表永久障碍物（飞机跑道、河流、公路和建筑物等）4.在含水层厚度很小的情况下，也可安装透水段很长的水平井’在许多实际应用中水平井的以上特点使它在许多领域的应用较竖直井优越得多，一般来讲，水平井大大提高了集水建筑物与地下水非饱和带中的气体、地下油气的接触面积，有效地提高了流体的抽取效率。

胜利油田的由来胜利油田，是在我国华北地区20世纪50年代早期找油的基础上发现和发展起来的。

上世纪50年代末和60年代，石油勘探队伍在茫茫的荒碱滩上艰难跋涉，经过8年多的地质普查和油气勘探，相继在山东省境内的东营地区获得了突破性的重大发现。

1961年4月16日，钻井队在东营村附近打成“华八井”，获得日产8.1吨的工业油流，油田由此诞生。

1962年9月23日，在这一带又打出了一口“营二井”，获得日产555吨的高产油流。

这是当时中国日产量最高的一口井，胜利油田始称“九二三厂”，就是为了纪念这个喜庆的日子。

1964年1月，国家正式批准在这个地区开展大规模石油勘探开发会战，一些来自国内各地油田的石油工人，同原坚持在这里工作的石油勘探队会师，开始了大规模的石油开发。

1965年春，在当时的山东省垦利县胜利村附近打出了中国第一口千吨以上的高产油井。

因此，“九二三厂”又改名为胜利油田。

40多年来，胜利油田已累计找到60多个不同类型的油气田，累计产原油7．2亿多吨，约占中国原油生产总量的五分之一。

为中国的经济建设提供了大量的能源，为国民经济的发展做出了重要贡献。

经过40多年的开发，特别是20世纪90年代以来，这里的主力油田开发进入了“三高”(高含水、高采出程度、高采油速度)开发阶段，但胜利油田实现了持续稳定发展。

根据专业人士分析，按当前的资源评价方法，还有许多未知或知之甚少的领域。

随着勘探水平的提高，探明储量必然呈上升趋势，按目前的开发技术水平测算，随着开发技术和工艺水平的提高，采收率会有新的提高。

现在，胜利油田在油气开发上正努力实现六个转移，即油藏管理方式由生产管理型向经营型转移；滚动勘探开发向采用新技术、寻找隐蔽型转移；老区“控水稳油”工作重点由油井向水井转移；油藏挖潜对象向老区剩余油及低品位储量转移；产能建设重点由陆地向滩海转移；有条件的油田从二次采油到三次采油转移。

胜利油田多层次、全方位地推进科技进步，在不同油藏广泛应用控水稳油、稠油热搜、精细油藏描述、定向井钻井、水平井钻井、测井、射孔等高新技术。

国内常用水平井完井技术水平井完井技术是水平井技术中的一个重要环节。

早期，水平井基本上是采用套管固井射孔方式完井，该方式优点是工艺比较成熟、应用范围广、后期措施技术配套，但缺点是完井成本高，且易造成油层损害，影响水平井的产能。

“九五”以后，通过进一步研究水平井完井技术由过去单一的固井射孔完井技术发展成为一套适合多种油藏类型、保护油气层、提高水平井产能及采收率的综合完井工艺技术，常见的有以下五种：1、固井射孔完井技术包括水平井套管固井完井技术、水平井尾管固井完井技术、水平井射孔工艺及定向射孔技术。

90% 左右的水平井采用了固井射孔完井方式，该技术为成熟技术。

缺点是完善程度低。

2、钻孔/割缝衬管完井工艺技术可以解除钻井泥饼对地层油流通道及衬管的堵塞，通过替浆和酸洗，彻底清洗裸眼井壁，然后再充以完井保护液。

3、套管＋水平段衬管，套管外封隔器完井技术套管顶部注水泥完井,筛管分段使用管外封隔器。

特点是它既可以封固油层以上的复杂井段,又可以使油层免遭水泥污染。

同时便于后期对水平井段分段采取措施。

4、筛管顶部注水泥完井技术特点是它既可以封固油层以上的复杂井段,又使油层免遭水泥污染，同时，消除了射孔对套管的破坏。

一定的防砂作用。

5、水平段多级封隔器注水泥完井技术适用低渗透油藏、多产层油藏、底水油藏、裂缝性油藏。

上部套管完井套管膨胀式封隔器水层油层分级箍筛管如胜利油田针对上述的各种完井技术，研制了以下几种完井工具：新型尾管悬挂器、长胶筒管外封隔器、新型分级箍、定位器、内管膨胀工具等。

在水平井完井技术应用上，应针对不同的油藏类型采用不同的完井技术。

水平井生产管柱及配套采油工艺产能研究及系统优化技术、防砂技术、酸化工艺技术、修井技术等。

水平井在射孔投产前要采取通井、替浆、试压、刮管等措施，在投产时采取负压射孔、抽吸、混排、酸洗、电加热、注蒸汽等措施。

常用采油方式有有杆泵采油、电泵采油、自喷采油并辅以油管加热清蜡技术。

为防止落物掉入水平段，在造斜点坐封空心桥塞，下部接筛管和丝堵。

胜利钻井取芯技术一、常规系列取芯技术1、概述根据胜利油田钻井取芯层系多、岩性变化大、地层松、软、散、硬、碎等特点，从80年代初期，开始了胜利取芯工具、工艺技术的研究与应用工作，先后研制成功了Ym-8115型、Y-8120型、R-8120型等常规系列取芯工具，实现了在215mm井眼中取出直径120mm的岩心，完成了大直径取芯工具与工艺技术的系列化工作，由于该系列工具品种齐全、结构完善、性能可靠，无论是普通或油基钻井液取芯，还是短筒或中长筒取芯，都有很强的适应性，“七五”及“八五”期间，胜利油田共推广本系列工具425套，完成钻井取芯进尺65219.71m，总岩心收获率94.4%，与“六五”期间相比，取芯收获率提高了15个百分点，跨入了全国先进行列，特别是在胜利孤东会战中，采用R-8120系列工具，三口井取芯414.69m，总取芯收获率达99.49%，最高单筒取芯进尺71.15m，达到了世界先进水平。

为此，近十年来，该系列工具不仅在胜利油田迅速应用，而且还推广到国内其他八个油田，成为国内推广面积最大的取芯工具。

2、常规系列取芯工具特点①在直径215mm井眼中，取出岩心直径达120mm，这是目前国内外相同井眼条件下双筒工具中取芯直径最大的一种，有利提高岩心收获率。

②工具、部件通用、互换性强，根据不同地层、不同岩性的特点，可组装为R-8120系列和Y-8120系列，也可根据用户需要，改装为8100系列。

③具有内涂层的低摩阻岩心筒(已获国家专利，专利号：92225857.0)能有效降低岩心进筒阻力，尤其在松软地层取芯，能成倍提高单筒进尺指标。

④采用机械加压的割心方式，能保证松、软、散地层的取芯收获率，这是胜利系列工具的一大特点，长期生产实践证明，操作简便，安全可靠。

⑤长筒取芯钻井，除采用一般的拔断岩心接单根办法外，还可采用特制的转换接头装置(已获国家专利，专利号：90214127.9)实现钻头不离井底接单根，既适用于松、散、软、硬地层，又不受接单根次数的限制。

水平井钻井工程设计及轨迹控制一、水平井的概述：八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。

“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。

“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。

到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。

仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。

到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。

更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。

自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。

除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八²五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。