三维绕障水平井技术
三维绕障水平井钻井技术
3月14日讯“地下‘撑杆跳’，越障进油层”是大庆钻探钻井二公司工程技术人员，对调整水平井井眼轨道三维绕障钻井技术的通俗解释。截至3月11日，钻井二公司在17口井进行试验，钻井成功率100%，没有发生井眼相碰。
大庆油田位于老区的部分井，防碰老井多、距离近，防碰绕障的难度就像“撑杆跳”。油层存在底水，按照设计要求，水平段轨迹距底水要保持一定的安全距离，否则即使成功完井，也无法进行采油作业。为此，钻井二公司技术人员在三维绕障水平井轨道设计中，结合部分钻井区块井网密、井距小和障碍多的实际情况，认真研究各种绕障钻井轨道设计方法，进行现场攻关。
杏2—1—平624井周围有17口老井需要防碰，其中距离一口邻井仅2.34米。为打好这口高难井，技术人员应用水平井设计软件，重新进行轨道绕障设计。施工中，技术人员通过防碰计算软件，可三维立体地了解井下情况，及时调整实钻距离，实时利用仪器监控磁场强度值和机械钻速的变化，绕过老井，实现高难度绕障钻井。
2011年，钻井二公司在采油四厂共完成绕障水平井10口，平均完钻井深1537米、每小时机械钻速15米。30622队施工的杏2—11—平703创出井深1490米、钻进周期7.5天、建井周期13.8天的大庆油田水平井新纪录。
水平井钻井技术经验概述
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用 经济的快速发展使人们对石油的需求急剧增加以及对环境保护意识的日益增强，如何高效，清洁，经济地开采地下能源已经成为目前继续解决的问题。在此情况下，水平井钻井技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油，天然气开发中得到广泛应用的一项综合技术。水平井钻井技术的发展对油井产量提高已经油田采收率提高都起到了只管重要的作用，水平井钻井技术的出现是石油钻井技术方面重大的突破。 水平井技术作为油气田开发的一项成熟，适用技术，在油气田开发中日益得到推广应用，近几年来，随着水平井工艺技术的突破性进展，综合钻井成本逐年下降，经济效益的显著提高，水平井在许多不同油气藏开发中逐步得到广泛应用。本文介绍了水平井的优点及应用范围，论述了水平井的施工技术，并结合钻井工程实例，详细说明了水平井钻井技术在石油开发中的应用，最后点出了水平井钻井技术的应用效果和存在的问题。并得出了相应的结论。 关键词：水平井，钻进工艺，攻关目标水平井钻井技术存在的问题，井眼轨迹控制，随钻测量。
第1章绪论 现在，随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，水平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。在此情况下，水平井钻进技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油、天然气开发中得到广泛应用的一项综合性技术。其目的主要是提高石油的产量，降低采油成本。并且随着MWD (随钻测量仪)、PDC (聚晶金刚石复合片钻头)和高效导向螺杆钻具的应用，水平井技术已日趋完善。 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，轻便化和经济化的方向发展。 传统的公关领域，主要是为钻井施工提供实用心情的工艺技术和装备，目的是提高钻井速度，降低钻井成本。水平井是未来钻井队的主要作业方式，对水品经的研究和发展将成为我们今后的最重要的课题之一，一定要重视和完善。
水平井完井主要有三种方式
水平井完井主要有三种方式：裸眼完井、固井射孔完井和割缝衬管完井。在3种完井方式中，割缝衬管水平井堵水难度最大，因为割缝衬管与岩石壁面之间无隔挡,底水或边水进入井筒有径向流和横向流2种方式，机械封隔方法仅能实现割缝衬管内部空间的封隔，不能实现割缝衬管与岩石壁面之间环形空间的封隔。 国外主要针对割缝衬管水平井进行。早期主要采用化学剂笼统注入法[6-8]。90年代中期环空封隔技术(ACP)的提出为割缝衬管水平井堵水技术提供了新的 思路。 环空封隔(ACP)定位注入技术是借助连续油管(CT)和跨式封隔器(IBP)，在割缝套管与井壁之间的环空放置可形成化学封隔层的可固化液，形成不渗透的高强度段塞，达到隔离环空区域的目的。然后配合管内封隔器，实现堵剂的定向注入(图2)。如果出水部位在水平井段上部或下部，需要1个ACP，如果出水部位在水平井段中部，则需要设置2个ACP。当过量水(气)的产出不是由于断层或裂缝引起时，可考虑采用ACP直接封隔水(气)部位。 4 水平井堵水研究的难点、重点 l)难点水平井堵水具有共性的瓶颈技术难点有3个：一是出水层位判定技术，二是堵水工艺技术，三是堵水剂技术。出水层位判定技术与水平井测井技术密切相关；堵水工艺技术与井下工具、管柱技术、完井方式、堵水剂特性有关；堵水剂技术与化工技术工艺、材料科学有关，是研究比较活跃的技术难点。 2)重点水平井堵水最大的重点是堵水剂，特别是有较强的油、水选择性，合成生产方便，化学性能稳定，适应性强，施工工艺简单的选择性堵水剂的研究
开发。其次，适合油藏、油井特点的选择性堵水工艺研究也是水平井堵水的重点。两个选择性——堵剂的选择性和工艺的选择性研究的突破是水平井堵水技术能工业化应用的关键。
我国最长水平段水平井
如果说普通水平井是“L”型，纵长横短，那么苏5-15-17AH 井则是“?”型，纵横距离几乎相等。失之毫厘谬以千里，水平段一寸长一寸难、一寸险。川庆钻探长庆钻井总公司凭着多年来的技术积累，完成了深6706米，水平段3056米的气井施工，创造了当时国内陆上水平井最长水平段纪录，成为川庆钻井史上的一座丰碑。 从“L”型到“?”型 3056米水平段的艰难奇迹！ 7月12日午时，鄂尔多斯天空骄阳似火，热浪袭人，金黄的沙地被郁郁葱葱的沙柳掩盖的严严实实，远处的羊群与瓦蓝的天际接壤，让这块神气的土地显得水草丰美。 顺着鄂托克旗一直向东，驱车行驶在平整的石子路上，不免让人心旷神怡。眼看快到苏5-15-17AH井场，承担该井施工任务的70165钻井队队长马小月不时将头探出窗外：“这里变化真大，刚开始打井的时候环境没有这么好。” 看着马小月兴奋的样子，司机师傅也有意识的放慢了车速。 苏5-15-17AH井被铁丝的防护栏隔开，金黄的采气树傲然挺立于50平米见方土地上当中，上面大大小小装满了红色闸门，表面看上去，这和普通气井没啥两样。“这口井的意义主要在于开辟了长庆区域超长水平段施工的一个先河，拿到了今后承钻同类井的‘准入证’”。长庆钻井总公司定向井技术办副主任石崇东介绍说。
睹物视景，一桩桩、一件件、一幕幕，钻机的隆隆声响犹在耳畔！钻井汉子与天斗、与地斗的壮志豪情历历在目。马小月感慨万千：“我们完成了不可能完成的任务，一辈子难忘！” “压力面前需要信心、需要斗志，既然咱干的是钻井，总要干出点名堂” 鄂尔多斯盆地自古有“半盆油，满盆气”之誉，而这满盆气主要集中在苏里格气田。苏里格气田横跨内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗、鄂托克旗和鄂托克前旗。在蒙古语里，苏里格便是“半生不熟的肉”的意思。在油气勘探开发史上，这“半生不熟的牛肉”如同鸡肋，曾长期折腾着长庆人。 面对这个典型的低压力、低渗透气田，气田勘探开发不断深入，完井工艺不断完善，水平井的井身结构不断的调整，施工难度不断的增加。长水平段水平井对于低孔低渗油气藏来说，能够增加了泄流面积，有效改善油气藏的开发效果和提高单井产量，这一目标的追求成为石油人苦苦追寻的目标。 井位最终锁定在内蒙古自治区鄂托克旗苏米图苏木巴音布拉格嘎查巴嘎希里小队。“之所以选择这里，正是因为该区域油气储层相对较为成熟、稳定，且气层连续性好，只有在这里，长水平段才能最大限度的提高单井产量很有帮助。”定向井技术办副主任石崇东说。 按照设计，苏5-15-17AH井井深6700米，而水平段则长达3000米。这样的井身结构让人咋舌。如果说普通水平井是“L”型，纵长
水平井完井方式及其选择
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高,但局限于致密岩石地层,此外,裸眼井难以进行增产措施,以及沿井段难以控制注入量与产量,早期水平井完井用裸眼完成,但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏与油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法就是在水平段下入割缝衬管,主要目的就是防止井眼坍塌。此外,衬管提供一个通道,在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用: 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择孔或缝的尺寸,可以起到有限的防砂作用。在不胶结地层,则采用绕丝割缝筛能有效地防砂,另外在水平井采用砾石充填,也能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点就是难以进行有效的增产措施,因为衬管与井眼之环形空间就是裸眼,彼此连通,同样,也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法就是将割缝衬管与管外封隔器一起下入水平段,将水平段分隔成若干段,可达到沿井段进行增产措施与生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平,一口井一般都有多个弯曲处,这样,有时难以下入衬管带几个封隔器
4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时,自由水成分较直井降低得更多,这就是因为水平井中由于密度关系,自由水在油井顶部即分离,密度较高的水泥就沉在底部,其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生,应做一些相应的试验。 注:1、超短曲率水平井:半径1～2ft,造斜角(45°～60°)/ft; 2、短曲率水平井:半径20～40ft,造斜角(2°～5°)/ft; 3、中曲率水平井:半径300～800ft,造斜角(6°～20°)/(100ft); 4、长曲率水平井:半径1000～3000ft,造斜角(2°～6°)/(100ft)。 二、完井方式选择 在选择完井方式时,必须重点考虑以下几个方面的问题: 1、岩石地层 若考虑裸眼完井,重要的就是保证岩石就是致密的,同时钻井过程就是稳定的。经验报告与文献指出,若水平井方向就是沿着水平最小应力钻井,则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法 短曲率半径仅用裸眼或可能用割缝衬管完井。对于中、长曲率半径水平井,既可用裸眼,又可用裸眼下割缝衬管或水泥固井射孔完井。 3、钻井液 由于水平井钻井的特殊性,钻井液所造成的地层伤害较直井更大,特别就是低渗透层与负压地层。为了减少这种伤害,除了应考虑泥浆的密度与性能外,还应考虑水泥固井射孔完井这种情况,以便通过压裂酸化解除这种伤害。 4、增产措施 若考虑酸化压裂,对水泥固井射孔完井来说,易于控制,可利用桥塞分段酸化;对裸眼井或割缝衬管完井则比较困难,因为沿井段滤失量太大,必要时应利用连续油管减少均匀布酸的困难,利用化学转换剂实现分段酸化(化学转换剂过一段时间后可自行解堵)。 5、生产机理 对凝析气层或气水同产层,完井时应尽量避免水平段的轨迹上下浮动,以免凝析液或水积累在井筒的低部位,难以排出或将天然气气锁在弓形高部位。 6、井下作业及修井 应根据油气层的具体情况,分析今后的气液分布动态,预见今后的井下作业及修井,以确定采用哪种完井方式。 7、水平井报废的技术经济要求 作为完井设计人,必须预先知道水平井报废的具体技术要求与有关特殊规定,以便作出评估。 8、投资风险 使用水泥固井不仅增加了完井费用,延长了作业时间,还必须射孔完井。尽管完井费用的增加似乎还很难判断就是否合算,但如果考虑在过早的水淹与井壁产生坍塌的井中侧钻新的井眼这一问题,则注水泥固井这一做法还就是意义深远的。 与直井相比,水平井必须有一个更加完善的完井计划。完井计划的制订主要受三个因素的制约。 1、对地层的认识 1)均质地层 这类地层常见于重油砂岩。在正常情况下,它们不需要分段隔离,其完井设计相对简单而容易,水平段大多采取全井裸眼完成,依靠连续油管作业或射孔技术来解除井筒附近的伤
页岩气水平井钻井技术
页岩气水平井钻井技术 摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。 关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻 美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
我国最长水平段水平井
如果说普通水平井是“L”型，纵长横短，那么5-15-17AH井则是“?”型，纵横距离几乎相等。失之毫厘谬以千里，水平段一寸长一寸难、一寸险。川庆钻探长庆钻井总公司凭着多年来的技术积累，完成了深6706米，水平段3056米的气井施工，创造了当时国陆上水平井最长水平段纪录，成为川庆钻井史上的一座丰碑。 从“L”型到“?”型 3056米水平段的艰难奇迹！ 7月12日午时，鄂尔多斯天空骄阳似火，热浪袭人，金黄的沙地被郁郁葱葱的沙柳掩盖的严严实实，远处的羊群与瓦蓝的天际接壤，让这块神气的土地显得水草丰美。 顺着鄂托克旗一直向东，驱车行驶在平整的石子路上，不免让人心旷神怡。眼看快到5-15-17AH井场，承担该井施工任务的70165钻井队队长马小月不时将头探出窗外：“这里变化真大，刚开始打井的时候环境没有这么好。” 看着马小月兴奋的样子，司机师傅也有意识的放慢了车速。 5-15-17AH井被铁丝的防护栏隔开，金黄的采气树傲然挺立于50平米见方土地上当中，上面大大小小装满了红色闸门，表面看上去，这和普通气井没啥两样。“这口井的意义主要在于开辟了长庆区域超长水平段施工的一个先河，拿到了今后承钻同类井的‘准入证’”。长庆钻井总公司定向井技术办副主任石崇东介绍说。
睹物视景，一桩桩、一件件、一幕幕，钻机的隆隆声响犹在耳畔！钻井汉子与天斗、与地斗的壮志豪情历历在目。马小月感慨万千：“我们完成了不可能完成的任务，一辈子难忘！” “压力面前需要信心、需要斗志，既然咱干的是钻井，总要干出点名堂” 鄂尔多斯盆地自古有“半盆油，满盆气”之誉，而这满盆气主要集中在里格气田。里格气田横跨自治区鄂尔多斯市乌审旗、鄂托克旗和鄂托克前旗。在蒙古语里，里格便是“半生不熟的肉”的意思。在油气勘探开发史上，这“半生不熟的牛肉”如同鸡肋，曾长期折腾着长庆人。 面对这个典型的低压力、低渗透气田，气田勘探开发不断深入，完井工艺不断完善，水平井的井身结构不断的调整，施工难度不断的增加。长水平段水平井对于低孔低渗油气藏来说，能够增加了泄流面积，有效改善油气藏的开发效果和提高单井产量，这一目标的追求成为石油人苦苦追寻的目标。 井位最终锁定在自治区鄂托克旗米图木巴音布拉格嘎查巴嘎希里小队。“之所以选择这里，正是因为该区域油气储层相对较为成熟、稳定，且气层连续性好，只有在这里，长水平段才能最大限度的提高单井产量很有帮助。”定向井技术办副主任石崇东说。 按照设计，5-15-17AH井井深6700米，而水平段则长达3000米。这样的井身结构让人咋舌。如果说普通水平井是“L”型，纵长横短，
胜利油田水平井完井技术现状及研究展望_赵金洲
第31卷第6期2009年12月 石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY Vol. 31 No. 6 Dec. 2009 文章编号：1000 – 7393（ 2009 ） 06 – 0004 – 05 胜利油田水平井完井技术现状及研究展望 赵金洲1 赵金海2 杨海波2 魏新芳2 （1.胜利石油管理局，山东东营 257000；2.胜利油田钻井工艺研究院，山东东营 257017） 摘要：随着水平井在油田开发中应用越来越多，水平井完井技术也成为国内外研究的热点。胜利油田根据自身特点，先后开展了滤饼酸洗工艺、筛管分段技术、水平井砾石充填防砂技术、水平井提高固井质量和安全下入的工具技术、分支水平井完井技术、实体膨胀管和膨胀防砂筛管完井技术等方面的研究，形成了较为完善的水平井完井技术体系，为油田的持续生产奠定了坚实基础。 关键词：胜利油田；水平井完井；滤饼酸洗技术；分支水平井完井；膨胀管完井 中图分类号：TE243 文献标识码：A Research status and prospect of horizontal well completion technology in Shengli Oilfield ZHAO Jinzhou1, ZHAO Jinhai2, YANG Haibo2, WEI Xinfang2 （1. Shengli Petroleum Administration Bureau, Dongying 257000, China; 2. Drilling Technology Research Institute, SINOPEC Shengli Oil?eld, Dongying 257017, China） Abstract: Horizontal?wells?are?applied?widely?in?oilfield?development.?Completion?technology?of?horizontal?wells?is?becoming?hotspot?home?and?abroad.?According?to?characteristics?of?Shengli?Oilfield,?mud?cake?acid?pickling?process,?screen?segmentation?technol-ogy, gravel pack sand control technology for horizontal wells, cementing quality improvement and safe running-in-string technology for horizontal wells, multi-lateral horizontal well completion technology, solid expandable tubing and expandable sand screen are devel-oped,?on?the?basis?of?which?comprehensive?horizontal?well?completion?system?is?formed?and?continuous?production?in?Shengli?Oilfield?is maintained. Key words: Shengli?Oilfield;?horizontal?well?completion;?mud?cake?acid?cleanup;?multi-lateral?horizontal?well?completion;?expand-able completion 近几年，随着油气田开发向低渗透、稠油油藏方向发展，水平井钻井技术在胜利油田得到了广泛应用。随钻测量技术、钻井液技术及水平井完井技术成为推动水平井技术进步的三大支柱。其中，水平井完井技术逐渐受到重视，进入日新月异的发展阶段。国外公司相继研究开发如智能完井［1］、裸眼分段压裂［2］以及膨胀管完井［3］等完井新技术，取得了显著经济效益。国内完井技术［4-8］则立足国情，采取以独立筛管完井、筛管+管外封隔器完井、固井射孔完井为主的完井方式，降低施工风险，控制完井成 本，保证油气田开发效益。 胜利油田相继完成了“八五”、“九五”期间国家级课题“水平井、侧钻水平井完井技术研究”、“十五”期间中石化集团公司科技攻关项目“分支井、大位移井完井技术研究”等重大项目的研究攻关，形成了具有胜利特色的水平井完井技术——筛管完井系列技术、水平井提高固井质量特色技术、膨胀管完井技术等，为水平井完井提供了强有力的技术支撑，为胜利油田提高“两率”奠定了坚实的完井技术基础。 国家重大专项项目： “低渗油气田完井关键技术研究（编号：2008ZX05022-006）”的部分研究成果；国家863项目“膨胀管钻井技术（编号：2006AA06A105）”的部分研究成果。 作者简介： 赵金洲，1963年生。1983年毕业于江汉石油学院钻井工程专业，从事石油工程技术管理工作，现任副局长。电话：0546-8710317。
定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)Ｔ.A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米; 水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的Ｒｙtｃh Ｆａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。 垂深水平位移比最高的是Sｔatoｉl公司钻成的的33/9—Ｃ2达到了１：3.1４； 丛式井口数最多，海上平台:9６口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深16８5米，垂直井深表遗憾350米，水平位移4４4.2米，最大井斜9２°，水平段长１60米；7０年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JＦ128井,井深达到70００米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长３８4米,宽１1５米,该丛式井平台共有钻定向井４2口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井
水平井试油测试技术研究与应用
水平井试油测试技术研究与应用
水平井试油测试技术研究与应用 摘要水平井试油测试技术主要是通过水平井试油测试管柱力学分析找出管柱中的薄弱环节，选择合适的井下工具，配套相应的试油测试管柱，解决水平井试油测试工艺中存在的分层测试、排液量、油气层保护等方面的问题。 主题词水平井射孔分层试油 一、前言 水平井井斜角大（>86°）、水平位移长，在作业和生产过程中管柱要受内压、外压、井底钻压、自重、管内液体的粘滞力、库仑摩擦力、井壁支反力、活塞力等多种外栽的联合作用。在管柱的下入过程中由于轴向力的存在，管柱可能发生正弦或螺旋弯曲，从而进一步增大了管柱与井壁之间的侧向力，导致管柱所受的摩擦力增加，严重时可能发生自锁。由于摩擦力大，给封隔器坐封和井下开关工具的动作造成不利的影响。井眼弯曲和失稳弯曲产生的附加弯曲也降低了井眼的安全系数。特别是在内压、外压和轴向力作用下，管柱的强度要降低，容易导致管柱的破裂、挤扁和永久变形。膨胀效应、温度效应、螺旋弯曲效应、轴力效应所产生的轴向位移等可能造成井下作业失败。为了提高水平井的试油测试成功率，必须对井内管柱进行受力分析，找出薄弱环节，选择合适的井下工具，配套相应的试油测试管柱。 水平井作业过程中是否采用油层保护技术及应用好坏直接影响着水平井开发效益的高低。射孔完井时地层易受外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害，微粒运移，结垢、细菌堵塞和应力敏感损害、水锁、贾敏效应、润湿反转、乳化堵塞等等，为了避免这些影响，射孔完井之前必须选择合理的射孔方式，选择与地层配伍性好的射孔液。 水平井与垂直井对比存在油层裸露面积大、钻井作业时浸泡时间长、作业压耗较大导致地层易漏、水平井段井壁稳定性要求高。为了最大程度地改善地层，减少措施作业时对地层所造成的二次伤害，必须对水平井排液测试工艺进行优化，选择最佳的排液方式和
水平井完井方式及其选择
水平井完井方式及其选择
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥射孔 （1）裸眼 （2）割缝衬管完井 （3）衬管管外分段封隔完井 （4）水泥固井射孔完井 的实际经验。完井方式对于水平井今后能否进行正常生产或者进行多种作业是非常重要的。某种钻井方式只能适应于某种完井方式。 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高，但局限于致密岩石地层，此外，裸眼井难以进行增产措施，以及沿井
段难以控制注入量和产量，早期水平井完井用裸眼完成，但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏和油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法是在水平段下入割缝衬管，主要目的是防止井眼坍塌。此外，衬管提供一个通道，在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用： 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽 度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择 孔或缝的尺寸，可以起到有限的防砂作用。 在不胶结地层，则采用绕丝割缝筛能有效 地防砂，另外在水平井采用砾石充填，也 能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点是难以进行有效的增产措施，因为衬管与井眼之环形空间是裸眼，彼此连通，同样，也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法是将割缝衬管与管外封隔器一起下
入水平段，将水平段分隔成若干段，可达到沿井段进行增产措施和生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平，一口井一般都有多个弯曲处，这样，有时难以下入衬管带几个封隔器 4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时，自由水成分较直井降低得更多，这是因为水平井中由于密度关系，自由水在油井顶部即分离，密度较高的水泥就沉在底部，其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生，应做一些相应的试验。 注：1、超短曲率水平井：半径1～2ft，造斜角（45°～60°）/ft； 2、短曲率水平井：半径20～40ft，造斜角（2°～5°）/ft； 3、中曲率水平井：半径300～800ft，造斜角（6°～20°）/（100ft）； 4、长曲率水平井：半径1000～3000ft，造斜角（2°～6°）/（100ft）。 二、完井方式选择 在选择完井方式时，必须重点考虑以下几个方面的问题： 1、岩石地层 若考虑裸眼完井，重要的是保证岩石是致密的，同时钻井过程是稳定的。经验报告和文献指出，若水平井方向是沿着水平最小应力钻井，则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法
水平井工艺技术措施
水平井技术措施 1. 侧钻 1) 直井段要保证钻直，钻进至造斜点测ESS，及时计算出井身轨迹数据，以此为依据计算设计下部施工的井眼轨道； 2) 侧钻井段要选择在井径规则、钻时较快的井段，最好是砂岩段； 3) 水泥塞要保证打实，候凝48小时以上，检查水泥塞质量。检查方法：修水泥面，试钻钻压50~80千牛，钻时不高于5~8分/单根，水泥塞质量达到上述要求后钻至侧钻点井深； 4) 侧钻用直马达加弯接头，使用MWD监测井身轨迹的变化情况，判断是否侧钻成功； 5) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 6) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 7) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 8) 钻井参数服从马达参数，轻压，根据钻进直井段时的钻时选择控制好侧钻钻时； 9) 随时注意钻进时的返砂情况，根据返砂情况及时调整钻井参数，确认新井眼与老井眼偏离2米，新砂样达90%，可确定出新井眼，方可起钻； 10) 起钻前，充分循环至振动筛上无砂子返出； 11) 起钻后采用导向系统钻进。 2. 导向钻进 1) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 2) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 3) 若下钻遇阻，划眼时应保证工具面是钻进该井段时使用的工具面； 4) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 5) 钻井参数参考马达使用参数； 6) 如果造斜率偏高，马达角度在2度以下可考虑采用10－30转/分以下的转速启动转盘导向钻进; 7) 如果造斜率偏低，起钻换高角度马达； 8) 工具造斜率应稍高于设计造斜率，避免因造斜率不足而起钻； 9) 实际施工过程中，应使实钻轨道尽量靠近设计轨道； 10) 根据现场实际情况，分段循环，及时短起下，保证井眼清洁； 11) 钻具倒装，原则是井斜30度以深井段采用18锥度钻杆，加重钻杆
水平井是怎样打成的 1
水平井是怎样打成的作者：一苇2010-02-05 水平井是定向井的一种特殊类型。那么什么是定向井呢？定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。它是沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口铅垂线一定距离钻达目标的井。通俗讲，定向井就是钻井时，钻头垂直向下钻至预定深度，再“拐弯”钻达目标的井。知道了什么是定向井，那么水平井理解起来也就比较容易了。井斜角大于或等于86°并保持这种井斜角钻进一定井段后完井的定向井称为水平井，水平井是定向井的一种特例。套用定向井的说法，水平井就是在钻井时，钻头垂直向下钻至预定深度，再“拐弯”向水平方向钻进的钻井方式。一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段地在油层中钻进直到完井。这样的油井穿过油层井段上百米甚至2000余米，有利于多采油，油层中流体流入井中的流动阻力减小，生产能力比普通直井、斜井提高几倍。它既可大幅度提高单井产量，又能适应多种不同地质构造的勘探开发。水平井施工最关键的技术，就是钻头在直井段钻至设计深度时如何造斜。换句话说，就是钻头如何才能“拐弯”，由垂直钻进变成水平钻进。简单讲，它是由特殊的钻具来实现的。通过这种俗称“狗腿”的特殊钻具，施工人员可以在设计的范围之内完成造斜、增斜施工。水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成研究、应用水平井技术的高潮。如今，水平井钻井技术已日趋完善，由单个水平井向整体井组开发转变，并以此为基础发展了水平井各项配套技术，与欠平衡等钻井技术、多分支等完井技术相结合，形成了多样化的水平井技术。石油行业对钻井技术低成本、低污染、精确轨迹、高产量的技术需求，促使水平井数量逐年增长。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。目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1.5至2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，而水平井产量是直井的4至8倍。最初，水平井主要用于开发低渗透裂缝性地层横穿裂缝和气顶、底水油藏减缓气水推进。近年来，随着钻井技术进步和钻井成本的不断降低，应用范围不断扩大。如今，水平井技术已作为常规钻井技术应用于裂缝性碳酸盐岩、页岩、砂岩地层，有效开发枯竭油藏、致密气藏等所有类型的油藏。水平井技术也出现了一些应用新趋势：水平井作为注入井，提高产量；分支水平井开采多个产层；开采老油田剩余油；多目标开发产层；开采气藏或疏松砂岩油藏；水平井资料用于油藏描述；薄层油藏、注水剖面修正、持续增产。 目前，国外水平井钻井技术已发展成为一项常规技术，无论大、中、短曲率半径水平井，其井身质量、钻速、钻时、钻井成本、综合效益都可以得到保证。就总体而言，目前国外水平井钻井技术的井身结构设计、钻具配置、钻头、井下动力钻具、轨迹控制、随钻测试、泥浆技术等都有了很大程度的提高，大大降低了水平井的技术风险。在大力推广水平井、分支井、多底井技术的同时，水平井技术的发展还有很多不完善的地方。目前，水平井、分支井、多底井地下渗流机理研究落后于钻井技术，许多传统的开发原理和开采工艺技术已经不再适用，这些问题严重影响了水平井技术及多底、分支井的推广与应用。20世纪90年代以来，钻井技术逐步细化为具有代表意义的水平井、多分支水平井、大位移井、深井钻井、连续管钻井等钻井技术，并相继开发了许多新工具、新装备，增加和完善了钻井测试和控制手段、过程分析和控制软件。当前，水平井钻井技术正在向集成系统发展，即以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。
长水平段水平井钻井技术难点分析及对策分析
长水平段水平井钻井技术难点分析及对策分析 我国是国土面积大国，幅员辽阔，矿产资源丰富，其中石油能源就是主要的矿产资源。石油能源的用途非常广泛，在燃料、润滑、建筑、医药等方面都有广泛的应用。随着科学技术水平的不断提高，人们开始认识到，把石油通过蒸馏并依次冷却冷凝而获得不同的油品，如煤油和汽油等。由此可见石油对于社会发展的重要性，在石油行业发展的过程中，开采工作是主要的环节。现阶段，长水平段水平井钻井技术在石油开采工作中，应用的非常广泛，笔者以下将进行主要的论述。 标签：长水平段水平井钻井技术；难点；对策 1 引言 随着科学技术的不断发展，长水平段水平井钻井技术在石油开采中的应用越加的广泛。其自身具有的优势，受到相关企业的广泛欢迎。虽然长水平段水平井钻井技术为石油开采工作作出了突出的贡献，但是在实际钻井的过程中，由于长水平段水平井钻井技术的作业时间较长，且会面临着非常复杂的岩性情况，如果掌控不好，很容易发生一些技术问题，强化长水平段水平井钻井技术水平是非常有必要的。 2 技术优势及技术进展 在科学技术快速发展的背景下，长水平段水平井钻井技术发展的越加完善，其已经在全球范围内被广泛的应用，充分发挥了自身的优势，为石油的开采作出了突出的贡献。油气藏有薄层、低孔低渗和稠油之分，而长水平段能够将渗流面积扩大，提升油气田的整体产量。部分油气藏具有垂直型裂缝，而长水平段能够同时将多条裂缝垂直钻穿，保证多条垂直裂缝能够同时进行油和气的生产。部分油气藏特点为气顶、边底水，应用长水平段技术可以将气和水的锥进状态在一定程度上减缓，将油气产量提升。部分油气藏属于天然气藏，其水平段的高渗透层能够对产气速度进行控制减缓，尤其是近井区域，还能够缓解其紊流的现象，对高渗透气层的整体产能进行改善。一些油气藏属于注水注汽井，长水平段技术能够提升流体注入过程的波峰和注入的体积，一直将流体延伸至深部的油气藏中，提升整体注水气井的效率和效果。除此之外，一些海上油气藏距离陆上较远，通过水平段的长度加长还可以将其穿越，降低海上钻井所需的财力、物力和人力。相较于普通的同直井，水平井的长水平段所占据的井场用地更小，也节省了搬迁和安装钻机所花费的费用。近几年来，水平井大范围应用长水平段技术，其钻井所需的成本逐渐降低，只为直井成本的30%—50%，甚至更低，但其实际投入使用和生产的过程中，产量能够达到直井产量的6倍左右。 长水平段水平井钻井技术自身所具有的优点，受到了国内外石油行业的欢迎，并在全球广泛应用。我国对于长水平段水平井钻井技术也有广泛的应用，但是我国在其核心工具以及钻井技术研发方面比较欠缺，因此相关技术水平提高困
第一章 定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
阶梯水平井钻井技术
阶梯水平井钻井技术 冯志明 颉金玲 (大港油田集团公司定向井技术服务公司,天津大港 300280) 摘要 阶梯水平井是在水平井完成第1水平靶区后,通过降斜、稳斜、增斜段的调整,进入并完成第2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了TZ406井、YX2P1井、LN61-H1井3口阶梯水平井的施工数据。针对TZ406井施工经过、施工要点、施工技术措施,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识,做了全面的论述。现场应用表明:阶梯水平井显著地增加了产量,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益,必将成为油气田开发的重要手段之一。 主题词 水平井 导向钻井 井眼轨迹 工程设计 钻具组合 作者简介 冯志明,1966年生。1987年毕业于重庆石油学校钻井工程专业,工程师。 颉金玲,1945年生。毕业于华东石油学院,现任副经理,高级工程师。 阶梯水平井是指在一个井眼中连续完成具有一定高度差的两个或者多个水平井段,形成具有两个或多个台阶的井眼轨迹,用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。利用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长度,节约了重复钻井的投资,增加了单井产量,可取得最佳的开发效果。 一、施工难点 1口成功的阶梯式水平井,能实现取代2口或多口水平井的开发目的,既节约投资,又能获得好的效益。常用于阶梯式水平井开发的区块具有以下特点:(1)层叠式或不整合薄油藏;(2)断块油藏;(3)上部油层断失或尖灭,存在下部可供开采的油藏。 1.目的层油层薄,区块复杂,井眼轨迹拐点多,不平滑,不利于送钻和钻压传递,控制和调整井眼轨道工作量大。着陆、阶梯过渡段控制困难。 2.对钻井装备、钻井液净化设备要求高,井眼的净化和携砂难度大,大斜度井段易形成岩屑床,造成井下复杂情况发生,需要有足够的动力,配套齐全的净化设备。 3.钻具组合、监测仪器等针对性强,技术含量高,钻柱受力复杂。 二、优化工程设计 1.优化井身剖面设计 阶梯水平井的地质设计,通常只给定AB段、CD段两个阶梯水平段的入窗窗口和目标靶区,工程设计则需要满足以下3个方面的条件。(1)满足地质对轨迹控制的要求:即中靶要求。(2)井下专用钻具、工具、仪器装备能满足设计井眼轨迹控制的要求。(3)完井电测、下套管、固井等完井工艺技术水平须满足开放要求。 阶梯式水平井,与普通水平井不同的是怎样依据地质要求,对第1水平段终点到第2水平段终点间的井身剖面进行设计。 2.优化井身结构 根据TZ406井、YX2P1井和LN61-H1井的施工技术,结合国内外其它地区阶梯水平井的施工经验、油层特点和完井方式,一般认为技套必须封固目的层以上的异常高压以及易垮塌、破碎带等不稳定地层,以保证水平井安全、快速地钻井和完井。 三、井眼轨迹控制技术 1.合理的钻具组合设计 分析近年来完成的数十口水平井资料,总结出几套适合于常规水平井和阶梯水平井施工,目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。 (1)侧钻钻具组合。钻头+螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+钻铤+钻杆。该钻具组合常用于回填导眼后的侧钻井段和第1造斜井段的施工,平均造斜率达10～12(°)/30m。 (2)钻盘微转增斜钻具组合。钻头+稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻挺+稳定器+钻铤+ 22石油钻采工艺 2000年(第22卷)第5期DOI:10.13639/j.od pt.2000.05.006