井筒钻井新技术介绍

钻井新技术介绍

交流材料

编写人：刘修善刘月军

华北石油管理局钻井工艺研究院

2001年11月

目录

一、水平井钻井技术·····························································································２

二、分支井钻井技术·····························································································５

三、大位移井钻井技术···························································································８

四、地质导向钻井技术······················································································１１

五、深井超深井钻井技术 ··················································································１４

六、欠平衡钻井技术··························································································１８

七、小井眼钻井技术··························································································２１

八、连续油管钻井技术······················································································２４

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石油作为一种主要的能源，一直是世界性产业革命的支柱。为了满足对石油日益增长的需求，石油勘探和开发正面临着更为艰巨的任务。随着勘探开发难度的增大、石油价格的下跌和材料费用的暴涨，新一轮石油危机的局势正在加剧。因此，世界各国纷纷采取新的战略措施，增加对高新技术的科技投入，以寻求石油产业的新发展和新突破。

石油钻井是油气田勘探和开发的主要手段，而且需要耗费大量的人力、物力和财力。据统计：在国外，钻井费用约占勘探费用的50%～80%，占油田开发成本的30%(海上)至80%(陆上)；在我国，钻井费用约占石油工业总投资的40%。而当今探井成功率只有20%左右。要寻求新的原油储量，提高已探明储量的采收率，提高钻井成功率，增加原油产量，降低钻井成本，只能通过开展一系列的科学研究，采用多种高新技术来实现。几十年来的科技攻关工作，极大地推动了石油钻井的技术进步，石油钻井技术已从经验阶段、科学钻井阶段发展到了目前的科学钻井成熟阶段，并形成了一门钻井科学。

我国石油钻井的科技攻关已经历了5个国家计划，即“五五”期间(1976～1980)的喷射钻井技术、“六五”期间(1981～1985)的优选参数钻井技术、“七五”期间(1986～1990)的定向井和丛式井技术、“八五”期间(1991～1995)的水平井钻井技术和“九五”期间(1996～2000)的短半径侧钻水平井技术。目前正在实施的“十五”计划，正在开展地质导向钻井技术和复杂深井钻井技术的研究。

目前，国内各大油田已相继进入开发后期，为了实现油气的稳产、高产，面临着大量的边缘油气藏、复杂断块油气藏、超薄油气藏等难动用储量的开发问题。实践证明：利用采油的增产技术措施无法从根本上解决这些复杂区块的增储上产问题，大力发展钻井新技术是提高油气采收率最具潜力的有效手段。另一方面，我国目前的钻井技术水平与美、英、法等发达国家相比，尚有约10年的差距。随着石油行业世界性交流趋势的不断发展，国内石油钻井行业参与世界范围内的市场竞争已成为不可避免的趋势。因此，发展石油钻井新技术，追踪和赶超国际先进水平、提高市场竞争力，具有重要的现实意义和深远的历史意义。

一、水平井钻井技术

水平井可有效地增加油气层的泄露面积，提高油气采收率。主要应用于：①解决油田开发过程中的水锥，气锥问题；②开发低渗透致密油藏和重油；③开发天然裂缝性油藏；④边水驱动和气驱动油藏；⑤薄层油藏及低产能油藏。

水平井开始于20世纪50年代中期。由于技术条件和经济条件的限制，在随后的20余年间发展迟缓。进入80年代以来，水平井钻井规模出现加速发展的趋势。到1985年底，全球累计完成水平井100口；截止1996年底，已累计达15000余口。目前美国、加拿大等国每年钻水平井1200余口，水平井的成本从原来直井的3～5倍降低到1.5～2倍。

近20年来，水平井钻井技术迅速发展，目前已作为常规的钻井技术应用于几乎所有类型的油气藏。世界水平井增长情况，见图1-1。

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图1-1 世界水平井增长情况0

500

1000

1500

20002500

3000

3500

1988198919901991

1992199319941995年份

井数(口)

（一）、国内外进展情况

1、国外进展情况

钻水平井最多的国家是美国和加拿大。到1999年3月，国外水平井钻井技术取得的一些主要指标是：水平井最大水平段长度达6118m ，水平井最大垂深5991m ，双分支水平井总水平段长度达到4550.1m ，多分支水平井总水平段长度达到8318.9m 。

近年来，国外水平井技术迅速发展，水平井的应用领域不断扩展，主要体现在以下几个方面： ①多目标水平井。用1口水平井钻达多个目标或钻开多个储层。美国莫比尔公司用一口水平井钻穿相距805m 的两个油气层，其成本仅为两口直井的三分之二，但产量却远高于后者。

②分支水平井。Unacal 公司在美国加利福尼亚州的Dos Cuadras 油田在一个平台上钻成4口三分支水平井。由于目的层太浅，无法用常规水平井进行商业开采。钻1口三分支水平井的成本为200万美元，而3口常规水平井需要300万美元以上，但二者的产量相当。在美国德克萨斯洲的两口双井筒水平井，比钻两口水平井节省时间11～13d ，节约费用30万美元以上。1995年，ANR 储气公司在密执根北部的储气油田钻了一口四分支水平井，提高了注入速度和采出速度，同时节约了井场占地，增加了储层的裸露面积，提高了峰值期间的产量。1996年，得士古公司在犹他州南部的大阿内斯(GreaterAncth)油田的碳酸岩水驱工程中钻了100多口短半径多分支井，其中包括两分支井、四分支井、六分支井。钻六分支井的综合成本最低而产量最高。

③注水水平井。Win 能源公司在Bullard 和Propst-Anson 油田利用水平井注水提高采收率，这两个油田都是溶解气驱开采。用水平井做为注水井可使油藏在不超压情况下，获得大面积的高注水量，从而达到比直井注水快得多的注水速度和开采速度。

④注气水平井。法国西部的一灰岩产层，埋深640m ，属裂缝性油藏，自喷生产后采用蒸汽驱。由于大量的原油在低渗透层中，用直井注汽达不到效果，所以采用水平井作为注汽井。一口水平井注汽后，周围5口井见效，平均日产从7.78m 3增加到55.65m 3。

⑤用水平井开发重油。加拿大Mclaren 重油藏，埋深780m ，原油密度0.99g/cm 3，脱气原油粘度10000Pa 〃s 。从70年代开始用直井开发，单井日产仅5～8m 3，且出水、出砂严重。1991年6月开始用水平井开发，到1992年底，共有14口水平井投产，并长期稳产。单井日产达40～50m 3。

⑥连续油管欠平衡水平井。1996年，马斯吉(Maersk)石油公司使用2 ”软管在北海的丹麦区块钻了一口3300ft 的近水平井。该井使用了2 7/8”和3 1/8” 带有可调弯壳体的容积式马达，在白垩油藏采用31/2”裸眼完井。通过油管采用欠平衡方法钻穿油藏和漏失层，注入氮气(气举)实现欠平衡来解决生产层上方的严重井漏问题，并且可以提高产量。该井约用了20天的时间成功钻成，其中纯钻进时间占35.6%，起下钻时间占20.3%。