小井眼钻井技术推广应用

煤层气参数井小井眼钻井技术3莫日和1　覃成锦2　高德利2(1.中联煤层气有限责任公司,北京　100011; 2.中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京昌平区　102249)摘　要:为了降低煤层气钻井成本,中联煤层气有限责任公司试用了小井眼钻井技术钻参数井。

本文介绍此技术的关键组成部分,其中包括:钻井地面设备的配置,各开钻具组合的构成,钻进参数的选择,钻井液体系的选择,钻井液体系的性能维护,钻井液固相控制的措施,防斜、取芯和测井的技术。

此技术在贵州保田青山项目6口井的施工中得到成功的应用,其所需费用不及常规油气钻井技术的一半。

综上所诉,煤层气井小井眼钻井技术是切实可行。

关键词:小井眼　煤层气　钻井　参数井Slim H ole Drilling T echnology for Parameter Well of C oalbed MethaneM o Rihe 1,T an Chengjin 2,G ao Deli 2(1.China United C oalbed Methane C orporation ,Ltd.Beijing 100011;2.C MOE K ey Labof Petroleum Engineering in China University of Petroleum ,Beijing 102249)Abstract :In order to reduce the cost in drilling ,China United C oalbed Methane C orporation adopts slim hole drilling technology to drill parameter wells.In this paper ,key parts of this technology are introduced ,which includes selections of surface equipment ,drill string ,drilling parameter and drilling fluid ,maintenance of drilling fluid ,control measures of s olid content ,deviation prevention ,coring technology ,and logging technol 2ogy.These techniques are success fully applied in the Qingshan project in Baotian ,G uizhuo Province ,which only cost less than half of what may cost in conventional oil and gas well drilling.According to the above dis 2cussion ,a conclusion can be reached that slim hole drilling is feasible for the drilling of parameter well.K eyw ords :Slim hole ;coalbed methane ;drilling ;parameter well 煤层气就是煤层中的甲烷气,主要以吸附状态存在于煤层中,其产生机理是降压、解析、扩散和渗透等过程。

浅谈我国水平井钻井技术的发展及应用关键词：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。

二、我国水平井钻井技术现状和趋势中国是发展水平井钻井技术较早的国家之一，60年代中期在四川打成磨3井和巴24井，限于当时的技术水平，这2口水平井未取得应有的效益。

“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用，并在不同类型油藏进行了先导试验或推广应用，取得了很多成果。

小井眼钻井完井技术摘要:目前吐吐油田小井眼侧钻、加深技术是油田老井挖潜增效和套损井治理最有效的措施之一;但小井眼钻井完钻后,在完井过程中容易出现各种问题的井,占总井数67%;完井周期过长,占建井周期的50%左右。

为此对井筒处理、完井管柱结构优化、固井工艺等方面开展了研究,形成了小井眼完井技术系列,在现场取得了良好的应用效果。

关键词:小井眼井筒处理固井1 小井眼完井技术对策1.1 优化钻井液体系针对小井眼存在环空间隙小、摩阻大、井壁稳定性差、下钻波动压力大、易发生测井仪器、套管下入难等问题,针对以上情况对钻井液提出了更高的要求。

根据纳米乳液钻井液技术的优点,在小井眼侧钻井中应用纳米乳液钻井液技术,既能保证钻井顺利,又能保证完钻后无需较大调整泥浆性,就能满足测井、下套管时泥浆性能要求。

纳米乳液聚合物钻井液的配方:46%坂土＋0.3%～0.5%KPAM+0.2%NaOH+1%NaHPAN+0.3%～0.5%CMC+0.2%XC+0.2%XY-27+2.5%～3%纳米乳液+1%～1.5%极压润滑剂。

纳米乳液聚磺钻井液:4%～6％坂土＋0.3%～0.5%KPAM+0.2%NaOH+0.3%～0.5%CMC+0.2%XC+0.2%SMT+2%SPNH+3%LYDF+2%SMP+1%PSC +2.5%～3%纳米乳液+1%～1.5%极压润滑剂。

根据现场实验证明,纳米乳液钻井液有以下优点:①该体系适用性强,可满足不同施工工艺过程要求。

②良好的润滑性和减阻防卡功能。

③强抑制性和稳定井壁功能。

④对储层较好的保护效果。

⑤对环境污染小。

1．2 井筒处理技术测井和下套管是侧钻井最重要的工p根据实验可知水泥环厚度在12.7mm～25.4mm内,抗压强度随水泥环厚度增加而增加,在水泥环厚度大于25.4mm后强度增加较慢;而剪切强度随厚度增加而减小,渗透率随厚度的增加而增大,但是水泥环厚度在12.7mm～25.4mm内剪切强度降低和渗透率增加弧度较小,水泥环的厚度超过25.4mm,剪切强度急剧减小和渗透率急剧增大,一般小井眼选择水泥环厚度在20mm～25.4mm。

关于小井眼高效侧钻钻具结合的优化与应用技术进行分析作者：李果来源：《文化产业》2015年第01期摘要：随着我国经济的发展和社会的进步，对石油能源的需求量呈现出逐渐上升的趋势，这使得我国的石油开采事业迅速发展，成为了促进我国经济发展的重要组成因素。

然而，目前我国的石油开采工作仍然存在很多问题阻碍其发展，其中油田的井况恶化就是非常严重的问题之一，严重阻碍了油气生产的发展。

本文旨在针对小井眼侧钻的技术难点及与侧钻钻具组合的优化应用进行分析。

关键词：小井钻；具石油；中图分类号：TE92 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01自从我国的油田开发事业进入开发期的中后期，油水井套管损坏的情况越来越严重，尤其是小断块油藏失去了井网对其的控制，导致储油量下降，这也加重了油田的运行成本。

套损井和落物井的数量越来越多，其中有很多事无法用常规办法进行维修的，这对油田储量有严重的影响。

要想解决这一系列的问题就必须要采取小井眼钻井的方法，这种方法不仅钻井费用低，还可以减少环保压力，是一种非常有前途的油气开采技术。

近些年，我国的综合实力不断增强，国际地位也不断提升，各项事业都在逐渐与国际接轨，油气开采事业也不例外，近十年来我国石油井下作业中的小井眼侧钻工艺得到了很大的进步，并且随着现场施工经验的不断积累及机器设备水平的不断提高，已经自主研发出一套适合小井眼高效开窗侧钻钻具组合的模式，该技术能够在最大程度上保护油气层、提高钻井工作的速度、解决了因为小井眼开窗侧钻井操作空间小的问题。

有数据显示，高效侧钻钻具组合模式与以往的机械侧钻工作的效率相比，提高了百分之十二左右，侧钻周期减少了百分之十，运营成本也显著降低，生产经营效益有明显的提高。

一、解析小井眼钻井技术的难点小井眼钻井技术，以其井眼小而著名，因此井眼直径小就是该项技术的一个难点，井眼直径小，在施工的过程中就会困难重重；其次就是小井眼钻井容易造成地层暴露、出水、收缩的情况；再次就是小井眼钻井技术会给堵漏工作带来的一定的难度，堵漏工作周期长，且需要花费较高的成本。

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。

1.3 轨迹控制难度大短半径定向井，使用螺杆度数大，不能通过调整定向进尺和复合进尺比例来调整井眼曲率，只能通过更换螺杆度数进行调整，加大轨迹控制难度[2]。

1.4 定向钻进存在托压现象定向钻进时，由于井眼曲率高，造成钻具摩阻增大，托压现象经常出现，严重影响钻进效率。

深井小井眼，循环排量低，钻井液携岩效果差，加剧了托压的出现。

1.5 井下高温、高压环境仪器易发生故障工区内地温梯度大部分在2.0 ℃/100 m 左右，施工井循环温度普遍在130～150 ℃，部分井温度超过160 ℃，井下仪器长时间处于高温、高压环境下，加之井底高震动，仪器故障率高，严重影响生产时效。

2 超深短半径小井眼套管开窗技术措施2.1 制定合理开窗技术措施，保证开窗成功率2.1.1 校核井深，避开套管节箍，确定斜向器下入深度仔细查阅老井套管数据，导斜器座封位置要避开接箍、扶正器、射孔井段，上窗口位置尽量在套管节箍以下3 m ，开窗点固井质量要好。

开窗前，将钻井液性能调整到位，尤其是悬浮、携带铁屑的能力，确保开窗时铁屑能正常返出。

2.1.2 校核仪器精度，测量陀螺角差，确保窗口方位与设计一致测量斜向器角差，根据设计开窗方位以及测量角差，确定陀螺定位方位，确保斜向器座封方位准确。

将斜向器下到预定位置后，反循环洗井，仪器座键三次以上，数据一致确定座键成功，投球进行斜向器坐封作业。

导斜器丢手后，上提钻具时注意悬重变0 引言西北油田老区经过较长时间的开发生产，受套管变形或损坏、井下落物事故不易处理，以及井下水锥或气锥等多种原因的影响，陆续有部分油水井已不能维持正常生产，产量逐年下降，严重威胁到油田的正常生产。

套管开窗侧钻技术能够利用老井井眼对油藏进行再开发挖潜，并充分利用老井原有的一些采输设备，使原井的生产潜力得以充分发挥，从而延长老井使用寿命，提高原油产量，同时还可利用老井的井眼大幅度降低施工成本，缩短施工周期，提高综合经济效益。

套管开窗侧钻主要分为两种：段铣开窗侧钻和斜向器开窗侧钻，在实际施工过程中一般选用更为高效的斜向器开窗侧钻[1]。

国内外小井眼钻井设备的发展在油田领域钻探开采作业过程中小心眼钻井由于其实际的施工作业成本相对较低，而且在这个过程中排出的岩屑体积更小，钻井过程对环境污染更小，在当前世界石油勘探开采领域得到了广泛应用，而在这种情况下小井眼钻井设备也实现了快速发展，本文主要针对国内外小井眼钻井设备特点进行分析，并对我国小井眼钻井设备的发展提出了合理建议。

标签：小井眼;钻井设备;发展引言在世界石油勘探开采不断发展过程中，小井眼钻井技术的出现对油气勘探开采起到极大推动作用，该技术在上世纪90年代实现了快速发展，实际应用的经济性比较好。

小井眼钻井技术的快速发展时代小井眼钻井装备以及相关配套工具技术水平也得到了进一步提升。

1 小井眼钻井设备特点（1）小井眼井本身的井眼体积非常小，如果实际井深不超过1500m，小井眼井的井眼体积仅仅为31L/m[1];在钻井过程中破碎岩石的体积也非常小，而且排出岩屑的体积非常小，因此整个钻井作业过程中对环境产生的污染非常小。

（2）在目前世界石油勘探领域的实践应用中发现，与常规钻井技术相比较，充分利用小井眼钻井技术能够节约50%左右的成本，而且在国外一些石油公司使用专用的小井眼钻机后，整个钻井作业过程中钻井成本能够节约60%～75%。

（3）在对目前国际上利用较好的小井眼钻井设备进行分析统计可以发现，与常规的钻机设备相比较，小井眼钻井设备质量仅仅达到常规钻井设备达到1/5左右，因此其实际在经常作业过程中占地面积非常小，而且各种设备公里仅仅达到常规设备的1/3～1/5左右。

在此情形下，充分利用模块化设计，能够让钻机设备搬迁更加便捷，对环境污染更小，而且作业过程中产生的噪音也更小。

2 国外小井眼钻井设备发展分析2.1 小井眼钻机发展现状分析目前国际上很多知名的石油企业用常规钻机改造小井眼钻机已经成为一种趋势，而且这种改造钻机在长期的钻井作业过程中为石油企业带来了巨大的经济效益。

但是通过改造而形成的小井眼钻机本身的工作稳定性较差，尤其是升降系统在进行下放的作业过程中经常会产生故障;另外，钻机改造之后，由于其平台并不标准，导致钻井配套设备以及相关的钻井工具在平台上的布置出现不协调现象，这样就会对实际的钻井作业速率产生极大影响，而且钻机的自动化改造会消耗大量成本，实际的应用效果并不明显。

小井眼连续管侧钻井技术现状分析国外应用表明，连续管钻井技术已成为石油钻井的主要技术之一，特别是被美国和加拿大大量应用，约占全球连续管钻井量的80%，表现出了巨大的技术优势，取得了良好的经济效益。

目前，随着国内各油田进入开发中后期，侧钻井已经成为稳产的主要技术手段。

而相对于常规侧钻井风险高、效率低及成本高等缺点，连续管侧钻井技术凭借其经济高效的优势，为油田的二次开发提供了有效的技术手段。

天然气分布式能源，是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率达到70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应及现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。

冷热电三联供是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对作功后的余热进一步回收，用来制冷、供热和生活热水，就近供应。

其特点为将能源系统以小规模（数千瓦至50MW）、模块化、分散式的方式布置在用户附近；可独立地输出冷、热、电三种形式的能源，天然气利用率高，大气污染物排放少，是一种高效的能源综合利用方式；电原则上以自用为主，并网的目的是调峰和应急[1]。

1 连续管侧钻井技术简介连续管侧钻井技术是指使用连续管、井下动力钻具及井下工具完成斜向器下入、套管开窗、裸眼段钻进等多项施工作业的钻井技术。

其利用现有场地和井筒，可达到快速高效、降低钻井成本的目的。

设备方面主要由连续管钻机、连续管及辅助设备组成；工具方面主要由连接器、专用开窗工具、单流阀、安全丢手、定向工具、随钻测量工具、动力钻具及钻头等组成。

果然，甘茂出使魏国，以“共享伐韩之利”为诱饵争取魏王的支持，并施以政治军事压力，最终魏国答应出兵助秦，共伐韩国。

2 连续管侧钻井技术发展现状2.1 国外发展现状目前，国外连续管侧钻钻机发展较为成熟，主要有车载式、拖车式、撬装式、钻塔式、桅杆式等多种型号。

主要应用工艺有老井侧钻、双套管开窗侧钻、过油管侧钻、利用氮气或者泡沫进行欠平衡侧钻、边生产边侧钻、控压侧钻、精确分层多分支侧钻和地质导向侧钻等。

小井眼钻井施工技术分析【摘要】小井眼钻井技术在中国的流行，是我国石油开发增加开采量，降低开采成本的内在需求。

小井眼钻井技术不仅仅是针对钻井、探井、修井等一系列实际开发挖掘的过程，而且必须配套相应的石油设备和辅助技艺。

我国的小井眼钻井技术并不十分高明。

学习国外先进石油公司的小井眼钻井技艺和方法，购进相关小井眼钻井设备进行钻井作业。

对于了解国外先进小井眼钻井技术的发展状况和促进我国小井眼钻井技术的提高作用巨大。

【关键词】小井眼钻井1 小井眼钻井技术及其运用环境小井眼技术是指利用小尺寸钻头，对井眼尺寸偏小的钻井，配套小井眼早期井涌预警、检测技术液等配套措施，对规模较小的油田和油井进行钻井开采的新技术。

小井眼钻井技术对于老井的侧钻和再钻进行二次开发也起着不可替代的作用。

经济高速发展使石油需求日益剧增。

客观上，加入世贸组织也给我国的原油产业带来了一定的冲击。

石油市场竞争异常激烈。

虽然我国地大物博，油气资源十分丰富。

但是，我国石油勘探、开采的技术并不先进、对于油气资源的勘探开发的程度很低，寻求新储量的任务很重。

目前，我国的小井眼钻井技术高速发展，在开发小型油藏、边际油藏、低渗油田等方面发挥了巨大的作用。

例如大庆油田、长庆油田等地的石油开采技术比较成熟，已经进入了油气资源开发的后期阶段，产量比之早期，趋于下降。

小井眼技术在老油田诸如此地的再钻井，成为了老井开发油气资源的新手段。

对于常规深井平台来说，这种手段效果立竿见影，并且经济效益十分可观。

小井眼技术针对大量的低渗油田和较小的边际油藏的利用，可以减少使用常规钻井的成本。

常规钻井针对如此小型的油气资源的使用并不能取得预期相称的经济效益。

同时，也使增加我国石油的开采量成为了可能，也能带动油田所在区域的经济发展。

石油是非常珍贵的不可再生资源，国际油价竞争激烈，进入我国的石油品种和数量也随着国门的打开涌进中国市场。

这对于我们国内的石油生产企业提出了更高的要求。

面对严峻的考验，要求企业力争投入最小化，收益最大化。

351 井身结构设计针对第四系流沙层垮塌，直罗组出水，泥岩坍塌造成电测遇阻，小井眼[1]采用导管和二开井身结构：采用Ф346mm钻头钻至井深30~50m，进入石板层，下入Ф273.1mm导管，封固流沙层；一开采用Ф241.3mm钻头钻至井深700m，钻穿直罗组，进入延安组30m，下入Ф193.7 mm套管封志丹组水层、直罗组泥岩易坍塌地层；二开采用Ф165.1mm钻头钻至井深3500m，下入Ф114.3mm套管封气层固井完井。

2 提速工具优选2.1 高效PDC钻头优选通过对地层岩性、可钻性、钻遇地层机械钻速、起出钻头复合片磨损情况及PDC钻头破岩方式及受力分析，分地层优选设计攻击性强、耐研磨性、导向性稳定的高效PDC钻头[2]。

（1）表层优选四刀翼主切削齿直径19mmPDC钻头。

（2）二开第一趟钻选用五刀翼异型齿PDC钻头，由传统的“剪切”破岩方式变为“剪切+挤压”复合破岩方式，提高钻头稳定性、攻击性。

第二趟钻选用高配比水力优化设计的四刀翼PDC 钻头，增强钻头清洗、冷却和排屑能力，避免泥包现象和井底重复切削现象。

2.2 高效螺杆优选针对地层均质性差，PDC钻头复合片易绷片损坏的问题，分井段优选并应用了高速低扭矩螺杆、中速高扭矩螺杆[3]。

（1）表层优选7LZ197×1.25°5级高速大功率螺杆，在最大排量45L/s下，最大扭矩13.67kN·m，输出功率173kW，高转速大功率提高了钻头快速破岩能力，实现表层快速钻进及轨迹控制要求；（2）二开安定组至刘家沟组钻进，应用7LZ135×1.5°5级高速低扭矩螺杆，在允许最大排量26L/s下转速216r/min，最大扭矩4.508 kN·m，提高上部中软地层复合钻进机械钻速；（3）石千峰组至本溪组地层均质性差，采用7LZ135×1.25°4级中转速螺杆，在允许最大26L/s排量下转速175r/min，最大扭矩8.35kN·m，较5级螺杆转速低41r/min，最大扭矩高85%，提升非均质硬地层破岩效率，防止PDC钻头先期崩齿损坏。