浅谈水平井钻井工程的设计与施工技术

井 的发 展 。 参 考文 献 ｆ １ １ 张景 进 ． 热 连轧 带 钢 生 产［ Ｍ］ ． 北京 ： 冶金
工 业 出版 社 ． ２ ０ ０ ５ ．
【 ２ 】 吴竞择 ， 罗肇 丰 ． ９ ０年 代 以 来钻 井技 术 进展 与 发展 趋 势 【 Ｊ Ｊ ＿西 南石 油 学院 学报 ．
摘 要： 水 平井钻 井技 术在 油 气 田的勘探 开 发 中具有 重要 作 用 ， 二 十世 纪 末 ， 水平 井钻 井技 术 得到 迅 速发 展 ，发 挥 出愈 发 重 要 的作 用。 本 文 以水平 井钻 井技 术 的发展 为研 究 重点 ， 首先 分析 了影 响水 平 井采收 率 的影 响 因素 ， 在 此基 础上 ， 结 合现 状 ， 阐
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浅谈 水平井钻井工程 的设 计与施工技术
刘 志 杰
（ 塔 里木 油 田 第六 勘 探 公 司 ， 新 疆 维吾 尔 自治 区 塔 里 木 ８ ４ １ ０ ０ ０ ）
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械能 量 和水力 能 量 ， 井 下钻 具 组 合接 在 套 管 柱下 面 ， 边 钻 进 边 下套 管 ， 完 钻 后 套 管 留在 井 中 ， 直接 固 井完 井 ， 节 约 了投 资 ， 缩 短 了钻井 时间 。随 着 发展 ， 出现 了尾管 钻
技 术 广泛 应用 于 油 气藏 开 发 中 。例 如 ， 胜 利油 田中水 平井 钻 井技 术 的应 用 ： 胜 利 油 田属 复式 油 藏 ， 断层 纵 横 ， 构 造 复 杂 长期 以来 因 为油 藏条 件 复杂 ， 虽然 储 量相 当丰 富， 但很 难 得到 充 分 开发 。经 过 长 时 间 的 科 学研 究 和技 术攻 关 ， 最 终完 成 了 多种 水 平井 钻 井技 术 开采 ，极 大提 高 了采 收 率 。 又 如 四川 各 油 田水 平 井 钻 井 技 术 的应 用 与推广； 四川 属水 平 井钻 井 技术 起 步 较早 地区 ， 从２ Ｏ世 纪 中期 开 始 ， 经过 不 断 的科 研 攻关 及 技术 运 用 ， 推广 到新 疆 、 青海 、 辽 河、 冀东 、 泰 国等 地 ， 完成 了多 口各 种 类 型 水平井钻井 、 完井 技 术 ， 都 取得 了 良好 的 经济技 术效 益 。 三、 水 平井钻 井 技术 未来 发展 方 向 我 国 是 继 美 国 和 前 苏 联 之 后 第 三 个 出现 水 平井 的 国家 ， 水 平钻 井 技术 取 得 长 期发 展 。近 年来 ， 世 界 各 国为 了适应 各 种 类 型 油 藏 勘探 开发 的要 求 ，利 用 地 质 导 向系 统 、高效 钻 井 工 具 等 一 系 列 先 进 技 术 ，不 断发展 水平 井钻 井技 术取 得 。目前 看来 ，水平 井 钻技 术 正 向分 支 水平 井 、 大 位移水平井 、 欠平衡水平井 、 套 管 与连 续 油 管 水 平 井 以及 侧 钻 水 平 井 五个 方 向发 展， 为 提 高油 田的勘 探开 发 效 果发 挥 更 大 的作用 。主要体 现在 ： １ 分支 水平 井 。 也 叫多 底井 ， 其组 成 包 括一 个 主 井 眼 和 两 个 或 两个 以 上 的分 支 水平 井眼 。２ ０ 世 纪初 期 ， 分 支井 钻 井理 论 形成 并开 始 不断 发展 ， ２ ０ 世 纪 末 ，得到 迅 速发 展 ， 主要 得 益 于水 平 井完 井 技 术 以及 三维 地震 技 术 的发展 。 ２大位移 水平 井 。指水 平 位移 与 垂 直 深 度之 比大 于 ２的井 。适合 于海 上 油 田和 近海石油的开发 ， 较普通水平井有更长的 钻 穿油 层 ， 能 够更 大 范 围地 探 明储 量 实 际 和控 制含 油 面积 ， 从 而 大 幅度 地 提高 单 井
水 平井 采 收率 的影 响因 素分 析 轨迹 。 产量。 实 践生 产 过程 中 ， 影 响水 平 井 油气 产 ２实 时进行 检测 ，修 正 水平 井待 钻 井 ３套管 与连 续油 管钻 井 技术 。 套管 钻 能 的 因素 有很 多 ， 包 括各 种 确定 性 因素 和 段预 测值 。 井技 术是 把钻 井 和 下套 管 结 合在 一 起 ， 直 不确 定性 因素 。实 际研 究 中 ， 我们 利 用物 ３ 深 入研 究 ，保 证 水平 井 钻井 技 术安 接 采 用套 管 取 代 传 统 钻 具 向井 下 传 递 机
明 了水 平井钻 井 的优化 设计 内容 ， 并进 行 实例 应 用研 究。最 终 总结 了水平 井钻 井技 术 未来 的发展 方 向 ， 以供 实践 参考借 鉴 。
关键 词 ： 采收 率 ； 水平井； 钻 井技 术 ； 油气田 中 图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ ４ 文献 标识 码 ： Ａ
结语
２ １ 世纪 以来 ， 许 多油 气 田开 发 进入 特 殊 复 杂 阶段 ， 各地 均 选 择把 油 田水平 井 作 为提 高油 田储 量 可 利用 率 、 勘 探 剩余 油 和 提高 采收 率 的重要 方式 。 我 国也在 水平 井 钻井 技 术应 用 与 研 究 方 面 进 行 了大 量 研 究工 作 ， 并取 得 了 良好 应 用 。但 相 比 国外 发 达 国家 ， 尚存 在一 定 差 距 ， 需要 引 进 、 利 用 国外 先进 技术 和实 践经 验 。因此我 国对 水平 井 钻井 技 术 的研 究力 度 应该 加 大 ， 以 缩 小与 国外 的差距 ， 进 一 步 促进 国内 水平
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『 ３ ］ 牛 宝荣 ， 徐 向阳， 何 红梅 ． 国 内外 水 平 井
开采 配套技 术ｆ Ｊ Ｊ ． 吐哈 油 气． ２ ０ ０ ７ （ ０ ２ ） ．
『 ４ ］ 吴 月先 ， 钟水 清 ， 徐永 高， 甘升 平． 中国水 平 井技 术 实 力现 状 及 发展 趋 势 ｆ Ｊ ］ ． 石 油 矿
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理原理 ， 结合数学模型 ， 进 行 单 一 变 量 研 全快 速完 成 。 究， 建 立水 平 井采 收 率 和各 影 响 因素 的关 ４必要 时 ， 采用 地质 目标 跟 踪技 术 ， 确 系， 下 面 重点 阐述 气 层厚 度 、 井 段 长度 、 各 保 每 口井都 能钻 成和增 产 。 向异 性 、 水 平 井在 油 气藏 中的 位置 及地 层 （ 二） 实例 研究 损害 对采 收率 的影 响 ： 利 用水 平 井钻 井 技 术 ， 不仅 能 提 高单 １ 气层 厚 度对 采收 率 的影 响 。通 过研 井 产 量 ， 而且 对 特 殊 油 气 藏 ， 如 薄 层 油 气 究， 我们 发现 在各 向异 性 比为 １ ， 地 层损 害 藏 、 高 压低 渗 油 藏 以及井 间剩余 油 等 都具 忽 略不计 ， 同时 气体 性 质 和地 层 温度 都 相 有 良好 开采 效 果 。 所 以作 为一项 重要 钻井 同的情 况下 ， 水 平 井采 收 率 与气 层厚 度 成 反 比例 关 系 ， 即气 层 厚 度 减 小 时 ， 采 收 率 增加 。 反之 亦然 。 研 究表 明 ， 宜 选择 气层 厚 度 相对较 小 的水 平井 进行 天然 气 的开采 。 ２井段 长度 对采 收率 的影 响 。水 平井 采收 率与 井段 长 度成 正 比 ， 产 量 随井 段长 度的增 大 而增加 。 所 以水平 井通 常 比垂直 井的 采收 率要 高 。 ３ 各 向异性 对采 收 率 的影响 。各 向异 性表 现在 水平 和 垂 直方 向渗透 率 不相 等 。 研究发现， 水 平 井采 收率 各 向异 性 比（ 水 平渗 透 率 与垂 直渗 透 率 之 比 ）成 反 比 ， 即 随 着各 向异性 比增 加 ， 油 气 藏垂 直 方 向渗 透 率减 小 ， 采 收率 随之 减 小 。所 以垂 直 裂 缝 油 气 藏 用 水平 井 开 采 的效 果 相 对 于 垂 直 井开 采较 好 。 ４ 水 平井 在油 气藏 中的位 置及 地层 损 害 对采 收率 的影 响 。 水 平井 位置影 响 采收 率 的实 质 是 偏 心 距 （ 水 平 井 与井 中心 距 离） ， 呈“ 倒ｕ ” 趋势 ， 当水 平井 位 于 气井 中 部时 ， 有最 大采 收率 。同时 ， 当水 平井 长度 定 时， 随 地 层损 害程 度 的增 加 ， 采 收率 降低 ， 应注重储层保护 ， 避免过度损失 。 二、 水平 井钻 井技 术设 计 与应 用研 究 （ 一） 优 化设 计 水 平 井 钻 井 技 术 是 基 于 定 向井 钻 井 技 术发 展起 来 的一 项新 技 术 ， 指 在钻 井 过 程 中 ，为确 保 钻头 沿 油层 的走 向钻 进 ， 不 断 控制 其 轨迹 ， 以此 最大 限 度地 增 加油 层 的泄 油面 积 ， 从 而 提 高 油 田采 收率 和 勘探 效 果 的技 术 。经 过长 期 研究 和 生产 实 践 ， 形 成 了一 套水 平 井设 计 技术 ， 用最 优 控制 理论完成 了各油气藏地区水平 井优 化设 计 方 法 的研究 和优 化设 计 软件 的 编 制 ， 适 用 于各种 半径 长度 、 各 种类 型 的水 平 井钻 井 过程 中 ， 以下 为优 化设 计 的 内容 ： １ 利用 可视 化技 术 ，控 制水 平井 井 眼
场机械 ． ２ ０ ０ ８ （ ０ ３ ） ．
１ ３ ６ 一 中国新技术新产 品
井技 术 。另 外 ， 连 续油 管 钻 井技 术 广泛 应 用 于 多分 支井 、 老 井重 钻 、 过 油 管钻 井 、 小 井 眼钻 井 和欠 平衡 水 平 井 ， 优势 在 于 采 用 设 备 简 单 进 行 安全 、 简捷钻井操作 ， 且 投 资少、 成本低 。 ４欠平 衡钻 井技 术 。指保 证 井 内循 环 流体 的流 力不 高 于地 层 压 力 的钻 井 技术 。 在 钻 进过 程 中允 许 地层 流 体进 人 井 内 ， 循 环 井 ， 并在 地 面得 到 控 制 。能 够有 效 防 止地 层伤 害 、 提高 油气 井产 量 。 ５ 侧钻 钻井 技术 。 指 随钻 测井 、 随钻 测 量， 利用 测量 参 数 和测 量 信 息确 定钻 井 实 际 的水平 井技 术 。 钻 井过 程 中为 用户 实时 提供 决 策信 息 ，避 免井 下发 生 复杂 情 况 ， 确 保 穿 过 油气 层 的井 眼是 沿 着 最 佳 轨 迹 钻人。 它结 合 了侧钻 井 的优 点 和水平 井技 术 的优 势 ， 在提 高 油 田“ 活力” 的 同时 ， 大 幅 度地 提 高了油 井产 量 和采 收率 。