水平井钻井工程设计知识分享共55页
水平井钻井技术
§5-2 套管柱设计
一、套管和套管柱
二、套管柱受力分析及套管强度
三、套管柱强度设计
第五章 固井 §5-2 套管柱设计
一、套管和套管柱
套管：优质无缝钢管。一端为公扣，直接车在 管体上；一端为带母扣的套管接箍。 套管的尺寸系列： – API标准套管：4 1/2"，5"，5 1/2"，6 5/8"， 7"， 7 5/8"，8 5/8"，9 5/8"，10 3/4"，11 3/4"，13 3/8"，16"，18 5/8"，20"；共14种。 – 壁厚：5.21～16.13 mm。 – 小直径的套管直径小一些，大直径的套管直 径大一些。 – 另外有非标准的钢级和壁厚。
第五章 固井
§5-1 井身结构设计
§5-2
§5-3
套管柱设计
注水泥技术
本章需要8学时
§5-1 井身结构设计
一、套管的分类作用 二、井身结构设计的原则 三、井身结构设计的基础数据 四、裸眼井段应满足的力学平衡条件 五、井身结构设计方法 六、设计举例 七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
第五章 固井 §5-1 井身结构设计
第五章 固井 §5-2 套管柱设计
二、套管柱受力分析及套管强度
套管柱在井内所受外载复杂。在不同时期（下 套管过程中、注水泥时、后期开采等过程中） 套管柱的受力也不同。 在分析和设计中主要考虑基本载荷：轴向拉力、 外挤压力及内压力。 套管柱设计时按最危险情况考虑。 1、轴向拉力及套管的抗拉强度 （1）套管的轴向拉力 自重产生的拉力、弯曲产生的附加拉力、注 水泥时产生的附加力、动载、摩阻等。
第五章 固井 §5-1 井身结构设计
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
水平井钻井工程设计知识分享
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
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工艺技术培训——水平井
茨榆坨采油厂工艺研究所
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水平井基础知识（一）
水平井主要钻进工艺--井眼轨迹控制 水平井主要钻进工艺--
①导向钻进技术,导向钻井技术在水平井施工中是一个常用的关键技术。 在轨迹控制中, 根据实际情况,可以采用定向造斜调整井身轨迹,以对 井身轨迹进行有效控制,使得实钻轨迹沿设计和预测趋势发展, 达目标点, 而且使井眼光滑畅通,有利于携砂,清除岩屑,保证钻井安全。 ②MW D轨迹控制与监测技术,测量仪器、测量方法的选择是井眼轨迹控制 的依据。为保证测量的方便与准确, 需要使用MW D 无线测量仪进行测量, 并及时数据处理、描图跟踪、待钻井眼预测,根据剖面发展趋势,调整钻 井参数、 工具面钻井方式。
茨榆坨采油厂工艺研究所
水平井基础知识（一）
水平井主要钻进工艺—完井 水平井主要钻进工艺—
完井过程中通井和下套管是最关键、 最危险的工序。 完井过程中通井和下套管是最关键、 最危险的工序。 套管的刚性太大,技术套管在弯曲井段不能发生相应的弯曲 套管的刚性太大, 变形,这除了要求在轨迹控制过程中要合理分配造斜率, 变形,这除了要求在轨迹控制过程中要合理分配造斜率,提高 井眼轨迹控制技巧外还需要认真做好通井工作, 井眼轨迹控制技巧外还需要认真做好通井工作,这不仅能使 套管能顺利下入,也为固井提供了保证。 套管能顺利下入,也为固井提供了保证。
茨榆坨采油厂工艺研究所
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茨榆坨采油厂工艺研究所水平Fra bibliotek的起源：1
水平井基础知识（一）
水平井的优点：
(1) 恢复老井产能。 在停产老井中侧钻水平井较钻调整井或加密井 要节约费用,对于开发低渗透油藏,可以提高采收率。 (2)开发重油稠油油藏。 水平井除扩大泄油面积外,如进行热采,还 有利于热线的均匀推进。 (3) 开发以垂直裂缝为主的油藏。水平井钻遇垂直裂缝的机遇较直井大得多。 (4)开发薄油藏油田,提高单井产量。水平井能大大增加泄油面积,从而提高 薄油层中的油产量,使薄油层具有开采价值。 (5) 用水平井可钻穿多层陡峭的产油层, 往往相当于多口直井的勘探效 果。 (6) 有利于更好地了解目的层的性质。水平井在目的层中的井段较直井 钻进长得多,可以更好更多地收集目的层的各种特性资料。 (7) 有利于环境保护。 一口水平井可以替代一口到几口直井,可以大大减 少钻进过程中对环境的污染。
钻井工程基本知识
第一章钻井工程基本知识石油和天然气是宝贵的能源和化工原料，它们埋藏在地下几百米、上千米甚至超过万米的岩层中。
为了寻找油气藏，开采石油天然气，需要钻井，需要一整套俗称钻机的钻井机械及设备。
研究、设计、制造钻并没备，并使其随着钻井工艺技术的发展不断地改进更新，是石油机械工作者的任务。
因此，我们需要学习有关钻井工程的一些基本知识，了解钻井工艺对设备的要求，掌握钻并设备的组成、工作原理、特点和发展概况。
本章内容分为四节。
(1)石油地质常识一般性介绍油气成因，油气藏形成的地质条件及探查方法，油、气物理性质及我国油气资源的分布概况。
(2)钻并工艺概述介绍常规钻井，即钻直井的钻井方法、钻井工艺过程、钻井参数、井斜及其控制等方面的基本知识和定向并的概念。
(3)常规钻并技术简要介绍几种常规钻井技术的基本概念和特点，如喷射式钻井、平衡压力钻井、常规定向钻井的造斜方法与工具等。
(4)钻井技术的新发展介绍几种跨世纪的油气钻探新技术及时钻井设备的要求，如欠平衡钻井、深并超深并钻井技术、水平并技术与导向钻具、小并眼钻井技术及钻机和井下钻并系统，连续柔管钻并技术及设备等。
第一节石油地质常识1．地壳的组成地球自生成至今已有45—60亿年，平均半径为637lkm。
地球内部可分为地核、地慢和地壳三个同心排列的圈层，如图1—1所示。
各团层物理状况可参见表I—1。
地壳厚度各处并不相等。
最厚处达70一80 km，最薄处只有5—6km，平均为33km。
地壳由岩石组成，岩石依成因的不同可分为火成岩、变质岩和沉积岩三大类。
(1)火成岩又名岩浆岩，是高热的岩浆冷凝后形成的岩石，呈块状，元层次，致密而坚硬，如花岗岩、玄武岩、正长石等。
(2)沉积岩火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩，经风吹、雨打、温度变化、生物作用等被剥烛、粉碎、溶解形成碎屑物质及溶解物质，再经风力、水流、洲rr、海洋搬运至低凹处沉积下来，越积越厚，经压实、固结而形成了沉积岩。
沉积岩有层次、儿隙、裂缝和溶洞，并有各种古代动植物残骸遗迹形成的化石。
水平井技术图例 上井知识总结
一、石油工程基础知识1.钻井工程常识：六大系统，各个岗位组成及分工，井场布置，工作环境，井场安全2.油气井分类3.定向井、水平井基础知识：基本概念（角差、工具面是重点），井身轨迹控制方法（轨迹类型，定向工具：弯接头、螺杆、无磁钻铤、定向接头；定向造斜，复合钻进，地质导向，旋转导向）二、定向测量仪器（北京海蓝MWD）1.仪器的组成结构、功能作用及工作原理2.仪器的安装、拆卸、初始化设置及调试等3.仪器现场工作流程三、现场工作1. 建井程序2. 定向测斜流程3. 摆工具面4. 井身轨迹设计与轨迹控制软件的使用方法5. 井下钻具组合（BHA）设计第一章石油工程基础知识一．钻井工程基本常识1.钻机六大系统：起升系统，旋转系统，循环系统，动力系统，传动系统，控制系统2.岗位组成及分工：井队干部：队长，副队长，指导员，技术员，井队员工：司钻，副司钻，内钳工，外钳工，井架工，机械工，电工，司机，场地工（3-4人），泥浆工，3.井场布置：井架，住井房，值班房，地质录井房，综合录井房，技术服务房，泥浆房，二．油气井分类三 定向井、水平井基础知识 1. 基本概念：靶区α造斜点稳斜井段水 平 位垂 深（1）井身轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状。
（2）井深：指井口（通常以转盘面为基准）至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深（Measurement Depth）；井深是以钻柱或电缆的长度来测量的。
井深常以字母“Dp”表示，单位为米（m）。
（3）井斜角：（通常称井斜）是指过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线，井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
井斜英文缩写是Inc，单位为度（°），其变化范围一般在0°—90°，但有时也有大于90°的情况。
（4）井斜方位角：（通常称方位）某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线；以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度即井眼方位角。
水平井钻井工程设计知识分享
适用区块： 欢2-11-13块、 茨631块等 稀油区块
215.9mm
3、水平井钻井工程设计介绍
辽河油田主要的井身结构类型
井 身 结 构 设
339.7mm （或273.05mm） 444.5mm（或346.0mm） 水泥返高
177.8mm（调长光管+筛管）
适用区块： 锦16块、 锦27块、 锦612块、 欢127块、 洼60块等 稠油区块
构
② 井身结构设计根据采油工程提出的完井方式和油层套管尺寸、强
度等要求进行设计。
设
③ 井身结构设计通过多方案对比，从技术经济指标，如钻井速度、
计
钻井成本、油层保护和钻井风险性等方面定性或定量分析进行对比，
提出推荐方案。
3、水平井钻井工程设计介绍
井 身 结 构 设 计
辽河油田主要的井身结构类型
339.7mm （或273.05mm） 444.5mm（或346.0mm） 水泥返高
（曲率关径R﹥286.5m ） 中半径（又称中曲率水平井）
造斜率K=(6°～20°)/30m （曲率半径R=286.5～86m ） 短半径（又称大曲率水平井）
造斜率K=(3°～10°)/m （曲率半径R=19.1～5.73m ）
水平井的 技术特点
以中半径 水平井为例
2、概述
进入油层前的无效井段较短 使用的井下工具接近于常规工具 造斜段多用井下动力钻具钻井，可控性好 离构造控制点较近 可用常规的套管及完井方法 井下扭矩及阻力较小 较高及较稳定的造斜率
7、防止油气层损害要求
8、钻井液设计
9、油气井控制要求
10、固井与完井工艺设计
11、各次开钻或分井段（包括取心）施工重点要求
水平井钻井工程设计
科的一些先进技术成果。水平井技术被誉为石油工业
发展过程中的一项重大突破。
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
2、概述
水平井的定义
水平井是最大井斜角保持在 90 °
左右（一般不小于 86 °），并在目的
层中维持一定长度的水平井段的特殊 井。 水平井钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和发展
水平井钻井工程设计
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
1、前言
水平井技术是 20 世纪 80 年代国际石油界迅速发展 并日臻完善的一项综合性配套技术，它包括水平井油 藏工程和优化设计技术，水平井井眼轨道控制技术，
水平井钻井液与油层保护技术，水平井测井技术和水
平井完井技术等一系列重要技术环节，综合了多种学
2、概述
长半径（又称小曲率水平井） 造斜率K﹤6°/30m （曲率关径R﹥286.5m ）
水平井
的分类
中半径（又称中曲率水平井） 造斜率K=(6°～20°)/30m （曲率半径R=286.5～86m ） 短半径（又称大曲率水平井）
分类依据 曲率半径
造斜率K=(3°～10°)/m （曲率半径R=19.1～5.73m ）
变参数、滤失量、润滑性能等主要指标的确定。
3、水平井钻井工程设计介绍
钻 井 液 与 完 井 液 设 计
水平井与钻井液有关的特殊问题 携屑能力降低
井眼稳定性变差
井漏的可能性变大 摩阻增大
3、水平井钻井工程设计介绍
钻 井 液 与 完 井 液 设 计
水平井钻井液的要求
要考虑保护油层 较好的流变性 较好的润滑性 合适的密度 较好的抑制性和较小的滤失量
地质误差
水平井基础知识讲座
水平井基础知识讲座一、水平井基本概念1、定义：最大井斜角深打压90°左右，并在目的层中维持一定长度的的水平井段的特殊井称为水平井。
2、入靶点：指地质设计规定的目标起始点。
3、终止点：指地质设计规定的目标结束点。
4、靶前位移：指入靶点的水平位移。
5、水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。
6、梯形靶：即纵向为±a米，横向为±b米的卡角内。
7、矩形靶：即纵向为±a米，横向为±b米的长方体。
二、水平井分类（三种基本类型）1、长半径水平井（小曲率水平井），造斜率K＜6°/30m，曲率半径R＞286.5m。
2、中半径水平井（中曲率水平井）：造斜率K=6～20º/30m曲率半径R=286.5～86m3、短半径水平井（大曲率水平井）：造斜率K=3～10º/m，曲率半径R=19.1～5.73m三、国内外发展现状水平井起源于20世纪50年代，美国John,Eastman开展起来的，到20世纪80年代，据统计水平井段300mm以上只有20口，水平井随着国际钻井三大技术MWD随钻测量、PDC 钻头、和高效导向螺杆钻具的应用，水平井数量成倍增加，1995年统计，世界上共完成水平井12590口，我国是继美国和前苏联之后，第三个钻水平井的国家，1965年在四川完成了2口水平井，90年水平井被列入国家“八五”重大科技攻关项目，四年时间在10个油田钻成50余口水平井。
目前各油田已经大力推广应用。
四、水平井技术难点1、油层薄，一般控制在上下2米，有的甚至在上下1米油层内2、地质导向不确定，由于地质部门对油层的垂深很难准确把握，经常修改设计，调整垂深，给轨迹控制增加难度3、信息滞后MWD测斜仪距钻头较远，一般在15m左右，需准确预测井底数据4、矢量中靶法由于井深、井斜、方位、位移四个可变参数，没有固定模式，只有采取试算法，随时跟踪计算，才能准确中靶五、怎样打好水平井（—）优选井位①地面服从地下，工程服从地质②利用地层自然造斜规律③靶前位移的选择建议：不管是水平井还是其它常规定向井，应派经验丰富的领导参加，现场拍板，尽量利用地层自然规律，提高机械钻速。