小井眼水平井技术在大牛地气田的应用_赵文彬
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小井眼水平井钻井技术
小井眼水平井钻井技术摘要：小井眼开窗侧钻井工艺技术的运用，分析小井眼侧钻井实际固井作业中存在的问题，针对难点，提出解决小井眼开窗侧钻井固井工艺技术存在问题的重要措施。
本文对小井眼水平井钻井技术进行分析，以供参考。
关键词：小井眼；水平井；钻井技术引言国内多数油田进入开发后期，在长时间的开发生产中由于套管变形、损坏、井下落物施工、井下水锥、气锥各方面影响导致油井已经不能正常生产，为降低钻井成本，开发油田潜力，国内开始广泛研究推行小井眼开窗侧钻井。
1小井眼水平井技术简介小井眼水平井技术是指用直径小于等于6″的井眼穿过目的层，井斜不小于86°，并保持这一角度直至打完水平段的一种钻井技术。
具有小井眼井和水平井的双重优点，具有机械钻速高、钻井成本低、环境污染物排放量少等优势，在老油田加密井开采剩余油、老井和报废井改造再利用，以及特殊油气藏资源的开采中得到广泛应用。
小井眼钻井技术在国外研究起步较早，20世纪50年代美国就开始使用该项技术，节约了钻井成本，20世纪60年代前后是国外小井眼技术发展的高峰期，世界上各石油公司共钻超过3200口小井眼井，取得了较高的经济效益。
进入21世纪前后，国际油价居高不下，小井眼技术未得到足够重视，技术也未取得实质性突破。
直到近10年来，各老油田开发进入后期和国际油价的下跌，小井眼技术和小井眼水平井技术再次进入高速发展阶段，除了在1000m以内浅井中得到应用，在垂深超过3500m的深井中也得到较大范围应用，并取得了良好效果。
2小井眼水平井钻井优势2.1技术发展迅速目前，国内外针对小井眼钻井技术的研发进展飞速，从小井眼钻井钻机、配套工具（井口、防喷、井下动力钻具）到小井眼钻井的整套技术（井控技术、固井技术以及钻井液优化等），都获得了快速的发展，促进了小井眼钻井技术安全高效地发展。
2.2环保压力减小国内外对钻井过程中的环境问题非常重视，常规钻井过程中会产生大量的钻屑、废油、泥浆以及钻井液，还有噪声污染、空气污染等，都对环境造成了污染。
小井眼套管开窗侧钻水平井技术在苏里格气田中的应用
30一、气田应用小井眼开窗侧钻水平井存在的问题（1）开窗时效差或开窗失败。
（2）环空间隙小，钻井速度慢，石千峰地层易漏失。
（3）钻具柔性强，滑动效率低，螺杆寿命短。
（4）井控风险高。
（5）压裂改造成本高。
二、小井眼套管开窗侧钻水平井技术对策1.提高开窗效率（1）优选开窗侧钻方式。
套管开窗侧钻的主要方式有两种，一种是段铣开窗，一种是采用斜向器开窗。
采用斜向器开窗不仅能保护原井眼，而且侧钻后窗口处井壁稳定性好，因此φ139.7mm 套管斜向器开窗优于段铣开窗。
斜向器开窗分为一体式斜向器和分体式两种。
一体式可以采用MWD测量，坐斜向器和开窗一次性完成，但是存在开泵提前坐封或者坐封失败的现象。
分体式主要是通过陀螺或有线测量，安置好工具面后再投球憋压坐封斜向器，起钻下开窗铣锥。
尽管分体式斜向器坐封成功率高，但是从施工工序来讲，分体式起下钻程序复杂，周期长，采用陀螺测量成本高，因此建议在开窗侧钻井段井斜大于4°，采用一体式斜向器开窗工具加无线随钻的开窗方式。
（2）优化斜向器坐封措施。
①下斜向器前，首先采用φ121.00mm通径规+φ104.80mm钻铤×1根+φ73.00mm 钻杆通井，通井要过窗口以下20m。
在开窗处反复上下活动钻具，充分循环，将井下杂物清洗干净，消除套管壁残余水泥对固定斜向器的影响。
对通井遇阻井段，采用胀管技术或用铣锥进行扩孔到要求尺寸，保证斜向器顺利下入和坐封；②检查斜向器卡瓦是否松动，一体式斜向器连接销钉是否上紧，导管是否畅通，连接到位；③检查定向接头，确保仪器坐键后，鞋口引鞋管槽的方向就是弯接头定向接头键的方向，斜向器的斜面方向与定向接头的键相对位置要量准，绘有草图；④送入钻具要用φ48mm 的通径规通内径；⑤下导斜器过程中要操作平稳，控制下钻速度，遇阻不超过30 kN，钻具不能转动，中途和坐封前不要循环钻井液；⑥ 陀螺测量要考虑陀螺的漂移量，坐键3次以上，测量数据大致相同，调整斜向器斜面至设计方位；⑦若憋压达不到设计压力，检查泵和管汇是否刺漏，判断投球是否到位。
录井技术在大牛地气田水平井钻井中的发展及应用,化工范文.doc
录井技术在大牛地气田水平井钻井中的发展及应用,化工-：段旭东王振华摘要：水平井钻井技术是开发建设鄂尔多斯大牛地气田的迫切需要，针对该区水平井施工中地层研磨性强，井眼轨迹控制难的难题，录井技术也在不断发展进步。
随着水平井钻井技术的日趋完善和成熟，我们正不断探索与研究综合录井技术水平井钻井技术在低渗透气田大牛地气田的开发研究。
阐述了录井技术在大牛地气田从初期岩屑录井、气测录井和钻时录井，发展到如今的x射线录井，定录一体等特色录井技术，充分发挥录井地质导向作用，为大牛地气田水平井的顺利、优质施工提供了技术支持和保障。
关键词：大牛地；水平井；综合录井；地质导向一、大牛地气田水平井发展概况大牛地气田已成为中国石化的一个重要的天然气开发基地，而水平井钻井技术已成为该油气开发的主要手段，水平井与直井比较，具有低成本优势。
水平井与直井比较，产量是直井的3～5倍，甚至更高，而钻井投资与直井相比，井深3 000 m为2倍左右；井深1 500 m为2．5倍左右。
二、综合录井在大牛地气田的发展综合录井技术从狭义上讲是随钻技术，是跟踪技术；广义上讲是信息采集处理技术。
它集常规地质录井、气测录井和工程录井为一体，是地面录井技术的最高阶段。
1.岩屑录井岩屑录井在大牛地气田的综合录井发展中一直占着举足轻重的地位，在钻井过程中，随着泥浆一起被带至地面的那些地下岩石碎块叫作岩屑，俗称为“砂样”。
在钻井过程中，按一定的时间顺序、取样间距以及迟到时间，将岩屑连续收集、观察并恢复井下剖面的过程即为岩屑录井。
岩屑录井过程中产生的资料即为岩屑录井资料。
岩屑录井为我们现场录井提供了第一手的地质资料，通过岩屑录井我们现场工作人员可以掌握井下地层层序、岩性、，初步了解钻遇地层的含油、气、水情况如图（1），在水平的施工过程中更好的做到地质导向的作用，为水平井顺利到达A 靶点提供技术支持。
图（1）通过岩屑录井建立多井对比图而岩屑录井具有成本低、简便易行、了解井下地质情况及时、资料的系统性强等优点。
双层套管开窗侧钻小井眼水平井技术在吉林油田的应用
准 确计算 出开 窗位 置 ： （） ２ 由于水 平 段施 工 时 间较 长 ， 下 钻频 繁 ， 起 导
国各 大油 田得到 了广 泛 应用 ， 取 得 了显 著 的经 济 并 效益 。 小井 眼侧钻 开窗水 平井 实 际上 是小 井 眼技术 、 水平 井技 术 、 窗侧 钻技 术 的综 合 应 用 。该 项技 术 开 可 以显著 降 低钻 井投 资 ， 现用 较 小 型钻 机 替代 大 实
含 量大 于 ６ 。 ％
３４ ８ ３ ５ ４ ￣ ５ ． ｍ 牙 轮 钻 头 ＋ 。 弯 螺 ８ ９ ｍ： １ ２４ ｂ ｍ １单
杆＋３￣ １ ３ １ ３ ０接 头＋回压 凡 尔 ＋ｂ ２ ｍ 无 磁 短 钻 铤 ￣ ０ｍ ｌ ｆ ＭＷＤ ＋ 磁 承 压 钻 杆 １根 ＋ ８ ． ｍ 加 重 ６根 ＋ １无 ８ｒ ９ ａ
剂 ＋ ％磺 化 酚 醛 树 脂 ＋ ％Ｇ Ｄ一 ＋ ％Ｃ Ｃ一 ２ ＋ ％ ２ ２ Ｆ １ ２ Ｌ ２０ ３
理 想 填 充 剂 ＋ ％隔 离 膜 ＋ ％ 白油 ＋ ％Ｚ Ｒ １ １ ３ ２ ５ ３ Ｌ 一 ０ ＋ ％
３ ２ ２ ３ ２ ｍ：， ２４ ４ — ３ ７ ４１ ． ５ ｍｍ 牙 轮 钻 头 ＋ 。 弯 螺 ｌ单 杆＋ ３ × １ ３ １ ３ ０接 头 ＋ 回压 凡 尔＋ｂ ２ ｍｍ无 磁 短 钻 铤 ￣ｌ０
气藏 。介 绍 了深层 天然 气 小 井眼 双 套 管侧 钻 开 窗 水 平 井技 术在 吉林 油 田 长 深平 ２井 的成 功 应 用 ， 吉 林 油 田 深 层 气 藏 高 效 经 为
关 键 词 双 层套 管 开 窗侧 钻 水 平 井 吉 林 油 田
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃ ｓｎ ｉｅ ｒ ｃ ｒｌ ｎ ｆ ｈ ｒ ｏ ｔ ｌｗ ｌ ｉ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｈ ｒｚ ｎ ａ ｌ ｄ ｌ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｓｒ ｃ ａ ｉ ｇ ｓｄ ｔａ ｋ ｄ ｌ ｇ ｏ ｏ ｚ ｎ ａ ｅ ｌ ｓ ｔ ｅ ｉ ｔｇ ａｉ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｏ ｏ ｔｌｗｅｌ ｒ ｌ ｇ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ ｉ ｉ ｉ ｏ ｉ ｉ ｉ ｓｄ ｔ ｃ ｒｌ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ， ｎ ｔｉ ａ ｎ ｗ ｄ ｉ ｉｇ ｔｃ ｎｑ ｅ ａ ｔｒｈ ｒ ｏ ｔｌｗ ｌ ｄ ｌ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ． ｔｉ ｓ ｉ ｂ ｅ ｔ ａ ｏ ｓ ｏ ／ ａ ｉ ｅｒ ｋ ｄ ｌ ｇ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ ｉ ｓ ｅ ｒｌ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｆ ｏ ｚ ｎ ａ ｅｌ ｒ ｌ ｇ ｔｃ ｎｑ ｅ Ｉ ｓ ｕ ｔ ｌ ｏ ｖ ｒ ｕ ｉ ｇ ｓ ａ ｉ ｉ ｌ ｅ ｉ ｉ ｉ ａ ｉ ｒ ｓ ｒ ｏｒ ． ｈ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｓ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｈ ｎ ｓ ｅ ｐ ｎ ａ ｌ ｉ ｉｔｏ ｕ ｅ ，ｗ ｉｈ ｐ ｏ ｉ ｅ ｅ ｙ ｆ ｒｔ ｅ ｅ ｉ ｉｎ ｅ ｅ ｖ ｉ Ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｔ ｆｔ ｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ ｉ ｇ ２ ｇ ｓ ｗｅｌ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｈ ｃ ｒ ｖ ｄ ｓ ａ ｎ ｗ ｗａ ｏ ｈ ｆ ｃｅ ｔ ｓ ｃ ｏ
国各 大油 田得到 了广 泛 应用 ， 取 得 了显 著 的经 济 并 效益 。 小井 眼侧钻 开窗水 平井 实 际上 是小 井 眼技术 、 水平 井技 术 、 窗侧 钻技 术 的综 合 应 用 。该 项技 术 开 可 以显著 降 低钻 井投 资 ， 现用 较 小 型钻 机 替代 大 实
含 量大 于 ６ 。 ％
３４ ８ ３ ５ ４ ￣ ５ ． ｍ 牙 轮 钻 头 ＋ 。 弯 螺 ８ ９ ｍ： １ ２４ ｂ ｍ １单
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大牛地气田水平井固井技术应用分析
维普资讯
２０ 年第 ９ ０８ 期
西部探矿工程
６ ９
大 牛地 气 田水 平 井 固井技 术 应 用分 析
李正 国， 蒋新立
（ 华北石油局井下５ ０２
摘 要： 主要 分析 了水 平 井固 井的施 工难 点和影 响 固井质 量 的主要 因素 ， 结合 对鄂 尔 多斯盆 地 大牛地
（） １下套管难度大 ： 由于井眼轨迹 的变化和重力作 用的影响， 套管在通过大斜度井段和水平井段时与井壁 之间的摩阻增大， 导致套管下放困难。 （） ２水平气井固井对水 泥浆性能要求高 ： 既要保 证 水泥浆有较好的防气窜效果 ， 浆体还要具有低滤失 、 零
析水 、 膨胀及 很好 的流 动性 和沉 降稳 定性 。 微 （） ３ 钻井和固井对钻井液性 能的要求侧重点不 同：
气田水平 井 固井设 计 、 工数 据 、 施 固井质量 的对 比分析 ， 出了解 决水平 井 固井难题 的工 艺技 术措 施 ， 提
且在 该 工 区 ４口水 平 井的 固井施 工 中逐 步进 行 了应 用 ， 固井质 量得 到 了逐 步提 高。
关 键词 ： 大牛地 气田 ； 平 井 固井 ； 术难 点 ； 泥浆性 能 ； 术措 施 ； 水 技 水 技 顶替 效 率 ； 流顶 替 紊 中图分类 号 ： ２ ６ 文 献标 识码 ： 文章 编 号 ：０ ４ ５ １ （ ０ ８ Ｏ — ０ ６— ０ ＴＥ ５ Ｂ １０ — ７ ６ ２ Ｏ ） ９ ０ ９ ４
１ ２ 水 平井 固井质量 的影响 因素 ．
下完套管后必须通过 大排量循环泥浆的方式清除 井壁和套管壁上形成的虚泥皮， 循环排量不低于钻进时 排量的 １２ ． 倍 ， ． ～１５ 循环时间不低于 ２ 在压稳不漏 周；
的情况下调整钻井液的性能 ， 使固井前 的泥浆性能达到 “ 三低一薄” 即低粘 、 ， 低切、 低失水 和薄泥饼 ， 以达到提 高 顶替效 率 的 目的 。 ２ ２ 套 管扶 正器 的选 择和 安放 ． 双弓弹性扶正器在下套管时与井壁之间摩 阻相对 较小， 且扶正效果好于单 弓扶正器 ； 刚性扶正器尽量选 用旋流式 ， 可以提高顶替效率 。因此 ， 采用 双弓弹性和
２０ 年第 ９ ０８ 期
西部探矿工程
６ ９
大 牛地 气 田水 平 井 固井技 术 应 用分 析
李正 国， 蒋新立
（ 华北石油局井下５ ０２
摘 要： 主要 分析 了水 平 井固 井的施 工难 点和影 响 固井质 量 的主要 因素 ， 结合 对鄂 尔 多斯盆 地 大牛地
（） １下套管难度大 ： 由于井眼轨迹 的变化和重力作 用的影响， 套管在通过大斜度井段和水平井段时与井壁 之间的摩阻增大， 导致套管下放困难。 （） ２水平气井固井对水 泥浆性能要求高 ： 既要保 证 水泥浆有较好的防气窜效果 ， 浆体还要具有低滤失 、 零
析水 、 膨胀及 很好 的流 动性 和沉 降稳 定性 。 微 （） ３ 钻井和固井对钻井液性 能的要求侧重点不 同：
气田水平 井 固井设 计 、 工数 据 、 施 固井质量 的对 比分析 ， 出了解 决水平 井 固井难题 的工 艺技 术措 施 ， 提
且在 该 工 区 ４口水 平 井的 固井施 工 中逐 步进 行 了应 用 ， 固井质 量得 到 了逐 步提 高。
关 键词 ： 大牛地 气田 ； 平 井 固井 ； 术难 点 ； 泥浆性 能 ； 术措 施 ； 水 技 水 技 顶替 效 率 ； 流顶 替 紊 中图分类 号 ： ２ ６ 文 献标 识码 ： 文章 编 号 ：０ ４ ５ １ （ ０ ８ Ｏ — ０ ６— ０ ＴＥ ５ Ｂ １０ — ７ ６ ２ Ｏ ） ９ ０ ９ ４
１ ２ 水 平井 固井质量 的影响 因素 ．
下完套管后必须通过 大排量循环泥浆的方式清除 井壁和套管壁上形成的虚泥皮， 循环排量不低于钻进时 排量的 １２ ． 倍 ， ． ～１５ 循环时间不低于 ２ 在压稳不漏 周；
的情况下调整钻井液的性能 ， 使固井前 的泥浆性能达到 “ 三低一薄” 即低粘 、 ， 低切、 低失水 和薄泥饼 ， 以达到提 高 顶替效 率 的 目的 。 ２ ２ 套 管扶 正器 的选 择和 安放 ． 双弓弹性扶正器在下套管时与井壁之间摩 阻相对 较小， 且扶正效果好于单 弓扶正器 ； 刚性扶正器尽量选 用旋流式 ， 可以提高顶替效率 。因此 ， 采用 双弓弹性和
大牛地气田水平井优快钻完井技术
＊ 收 稿 日期 ：０ １０ ￣４ ２ １－３
大牛地气 田石炭系、 二叠 系的煤层、 煤系地层 及泥 页岩地层裂缝发育 ， 胶结松散 ， 属于易跨塌层 。泥页岩 地层受构造应力的影响 ， 性脆 ， 微裂缝发育， 钻井过程中 受到外力的作用， 易发生掉块 ， 并呈周期性坍塌， 轻则影 响进 尺 ， 则可 能导致 掉 块 、 钻 。煤层 属于有 机岩 石 ， 重 卡 裂隙发育 ， 胶结松散 ， 含有泥岩物质 、 性脆 。在钻开煤层 时地层应力释放和受到外力的影响出现坍塌 ， 使煤层 内
产 。通过 集成 应 用 ６小井 眼钻 井技 术 、 定 井壁 技 术 、 成 本储 层 保 护技 术 、 稳 低 完井 方 式优 化 等 技 术 ，
逐步形成 了大牛地气田水平井优快钻 完井技术 ， 有效地提 高 了机械钻速， 缩短钻井周期， 降本增 效效 果显 著 ， 该技 术值得进 一步在 大 牛地 气 田推 广应 用 。 关 键词 ： 大牛地 气 田 ； 平 井； 快钻 完井 ； 速 降本 ； 层 保护 水 优 提 储 中图 分类号 ： ２ 文献标 识 码 ： 文 章编 号 ：Ｏ４ ５ １ （Ｏ １０一 Ｏ ４一 Ｏ ＴＥ Ｂ １０— ７ ６２ １）６ ０３ ８
钻， 钻至 ３８ ｍ处钻遇泥岩， ５１ 后退至 ３２ ｍ处向下第二 ４１ 次悬 空侧 钻 。Ｄ ２ 井 钻 至 ３２ ｍ 出钻 遇 泥岩 ， 退 至 Ｐ１ ０２ 后 ２０ ｍ 处 向下 悬 空 侧 钻 ， 至 ３１． ８ 钻 遇 炭 质 泥 ９０ 钻 ２０ ４ｍ 岩 ， 退 至 ３６ ｍ处 向下第二 次悬 空侧 钻 。 后 ００ 储层 非均 质性 强增 加 了井 眼轨 迹 控 制 并 精 确 人靶 的难度 ， 井眼轨迹的频繁调整导致井眼狗腿度过大 ， 井 眼不规则 ， 井壁不光滑 ， 增加了后期完井作业的难度。 １２ 地 层稳 定性 差 ， 井 中易 出现 井塌 、 钻等 复杂情 ． 钻 卡
大牛地气 田石炭系、 二叠 系的煤层、 煤系地层 及泥 页岩地层裂缝发育 ， 胶结松散 ， 属于易跨塌层 。泥页岩 地层受构造应力的影响 ， 性脆 ， 微裂缝发育， 钻井过程中 受到外力的作用， 易发生掉块 ， 并呈周期性坍塌， 轻则影 响进 尺 ， 则可 能导致 掉 块 、 钻 。煤层 属于有 机岩 石 ， 重 卡 裂隙发育 ， 胶结松散 ， 含有泥岩物质 、 性脆 。在钻开煤层 时地层应力释放和受到外力的影响出现坍塌 ， 使煤层 内
产 。通过 集成 应 用 ６小井 眼钻 井技 术 、 定 井壁 技 术 、 成 本储 层 保 护技 术 、 稳 低 完井 方 式优 化 等 技 术 ，
逐步形成 了大牛地气田水平井优快钻 完井技术 ， 有效地提 高 了机械钻速， 缩短钻井周期， 降本增 效效 果显 著 ， 该技 术值得进 一步在 大 牛地 气 田推 广应 用 。 关 键词 ： 大牛地 气 田 ； 平 井； 快钻 完井 ； 速 降本 ； 层 保护 水 优 提 储 中图 分类号 ： ２ 文献标 识 码 ： 文 章编 号 ：Ｏ４ ５ １ （Ｏ １０一 Ｏ ４一 Ｏ ＴＥ Ｂ １０— ７ ６２ １）６ ０３ ８
钻， 钻至 ３８ ｍ处钻遇泥岩， ５１ 后退至 ３２ ｍ处向下第二 ４１ 次悬 空侧 钻 。Ｄ ２ 井 钻 至 ３２ ｍ 出钻 遇 泥岩 ， 退 至 Ｐ１ ０２ 后 ２０ ｍ 处 向下 悬 空 侧 钻 ， 至 ３１． ８ 钻 遇 炭 质 泥 ９０ 钻 ２０ ４ｍ 岩 ， 退 至 ３６ ｍ处 向下第二 次悬 空侧 钻 。 后 ００ 储层 非均 质性 强增 加 了井 眼轨 迹 控 制 并 精 确 人靶 的难度 ， 井眼轨迹的频繁调整导致井眼狗腿度过大 ， 井 眼不规则 ， 井壁不光滑 ， 增加了后期完井作业的难度。 １２ 地 层稳 定性 差 ， 井 中易 出现 井塌 、 钻等 复杂情 ． 钻 卡
探讨大牛地气田水平井钻井技术
中图分类号 ：Ｔ Ｅ ２ ４ ２ 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ １ — ５ ７ ９ ９（ ２ ０ １ ５ ）０ ４ — ０ ０ ９ ４ — ０ １ 迹 的持续 管控 ，满 足稳 定迅速 的施工 水平 。 大 牛 地 气 田 的 水 平 井 钻 井 施 工 中 ，进 行 直 井 段 防 斜 钻 进 时 ，需 要 合 理 控 制 钻 压 ，将 地 层 交 界 面 进 行 处 理 ， 及 时 进 行 井 身测斜 ，保 障井 身的施工 质量 ，在 中生 界下地 层 易发 生倾 斜。 在 斜 井 段 应 用 较广 的 技 术 是 滑 动 导 向 钻 井 技 术 ，是 利 用 柔 性增 斜钻具组合 与Ｍ Ｗ Ｄ 相 配合实现 的持续 的井眼轨迹 管控 。合 理使用 复合钻进 与滑 动钻进 ，在保 障井 眼轨迹 的精度 下，应 考虑使 用复合钻 进增 斜施工 ，进而 使钻井 的时效 性与施 工周 期得到 保证 。在 施工 时若井斜 角在４ ０ 。以下 ，应 使用 倒装钻 具组合 ，结合 井段深 度选择 合理 的钻具长 度 ，以保证 钻压 的 规范传 输 。每 钻进 一定距离 ，就 要进行 一次井斜 与方 位的测 量 ，对 井身 的轨迹进 行预测 ，保 证钻井 的垂深 、位移 、井斜 以及方位等各方面准确 。 利用地质导 向技术对水平段 的轨迹进行控 制，根据 临井、 测井及 岩屑 等资料 合理 设计井 眼轨迹 ，钻具 可使用 单弯双 稳 螺杆 。需要注意 的是在钻 进进尺较大 时，每钻３ ０ ０ 米应使 用短 程起下钻 的措施保障井眼 的通畅 。 ２ ． ４煤层钻探技术分析 大 牛 地 气 田多 处 易钻 遇 大 段 煤 层 ， 由 于煤 层 的 性 质 ， 导 致 在 资源 开 采 时 发 生 不 必 要 的 事 故 。要 安 全 钻 过 煤 层 应 注 意 以 下 几个技术 性 问题 ：一 是加强 临井地 层与岩 性的分 析 ，对 煤 层 的 位 置 进 行 准 确 的 预 测 ；二 是 钻 遇 煤 层 前 ， 应 控 制 钻 井 液 的粘度 与密度 ，将动 塑 比控制在０ ． ６ ，使 钻井液能够达 到钻进 煤 层的条件 ，增 加悬浮 岩屑 的能力 ， 以防煤 层坍 塌；三 是大 力 应 用 复 合 钻 进 ， 以滑 动 钻 进 为 辅 ， 以免 钻 井 液 长时 间 侵 蚀 煤 层 井 壁 ， 加 速 钻 进 ； 四是 若 煤 层 钻 进 速 度 快 ， 应 合 理 降 低 钻 压 ， 以免 导致 煤 层 井壁 失衡 ， 导 致井 下事 故 。 ３水平井钻井 技术的认 识与建议 首 先 ， 为 了 有 效 地 改 善 资 源 开 发 效 率 ，应 采 取 相 关 技 术对 地 质 条 件 进 行 评 价 、 加 强 水 平 井 设 计 并 优 化 整 体 施 工 ， 将 开 发与 工程实 现一体化 ；其 次 ，在 进行大 牛地气 田水平 井施 工 时 ，选 择合 适的钻 井液 ，进 而提 高钻井 效率 ，尤其在 钻遇煤 层 时，合理 地调整 钻井液 的性 能，可有 效地保 证井 下安全 ； 最后 ，不断优 化钻 头参数 ，根据 不 同的地层特 性合理 选择钻 头 ， 强 化 钻 具 组 合 ， 使 钻 头 能 够 得 到 合 理 利 用 ， 进 而 有 效 地 控 制 钻 井 时 间 与 投 入 成 本 ，最 大 化 地 增 加 工 程 效 益 。 ４结论 综 上 所 述 ，大 牛 地 气 田作 为 中石 化 的 主 要 气 田之 一 ， 由于 种种 原 因使得该气 田在 开采过 程 中具 有低孔 和低渗 的特 点 ， 导 致其 直井开发 的产量 较低 ，所 以带来 的经 济效 益较差 。因 而 该气 田审时度 势 ，结合企 业实 际加强 了水平井 钻井技 术 的 应 用，取得 了良好的效果 。
小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
２ 优 化 设 计
前 期实 施 的水平 井主 要存在 以下 问题 ：① 以盒 １ 段 为 目的层 的水平 井造 斜段 泥岩 垮塌 严重 ，以山 １ 段
开 次
一
表 ２ 优 化 后 的 井 身 结 构
井 眼尺 寸 ×套 管 尺 寸
３ １ ２ ｍ （ １ ｉ） × ２ ４ ｍ ｍ （ ９ ｉ） １．ｒ ａ ２ ｎ ＂ ．５ ４ ｎ
赵 文 彬 ，邓 红 琳 ，张 伯 文 （ 中石化华北分公司工程技术研究院， 河南 郑州 ４００） ５０ ６
［ 要 ］ 大 牛 地 气 田 水 平 井 试 验 前 期 ，井 身 结 构 采 用 ８ ｉ 头 完 井 ， 主 要 是 考 虑 到 水 平 段 钻 井 存 在 风 险 ， 摘 ｎ钻
石 油 天然 气学 报 （ 汉 石 油 学 院 学 报 ） 江
２１ 年 １ ０１ ２月
３ 对 比分 析
３ １ 钻 速 对 比 ． ３ １ １ 与 已钻 井的对 比 ． ．
利用 ６ｎ井 眼机 械钻速 高 的特点 ，大 大缩短 了钻 井周期 ，降本增效 。分 析 近期 完钻 几 口井 的实 钻 数 ｉ 据 ，平 均机 械钻 速提 高 ７ ． ３ 、平均钻 井周 期缩 短 ６ ． ５ 。不 同井 眼钻 速对 比如表 ３所示 。 ７ ３ ２ １
大 井 眼便 于复 杂情 况 的处 理 ，后 续 的 补救 措 施 比较 完 善 ， 当时 ６ｎ水 平 井 井 眼压 裂 改造 技 术及 工 具 不 够 完 ｉ 善 ， 为工 程施 工 留 有余 地 。２ １ ０ ０年 以 来 大 牛 地 气 田水 平 井 实 施 ６ｎ钻 头 完 井 得 到 普 遍 认 同。 通 过 分 析 对 ｉ ．
为 目的 层 的水 平 井 煤 层 垮 塌 严 重 ；② 钻 井 周 期 长 ， 钻速 低 ，成本 高 。针对 这些 问题 ，开展 了以提 速降 本
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３ ． １ ． ２ 原因分析 ）理论依据 对比 ２ 种井身结构 ，８ １ ｉ ｎ 井眼要比 ６ ｉ ｎ 井眼每开次至少破碎 １ 倍以上的岩石 ， 但 每 开次的钻压相差不大 ， 这样 ６ ｉ ｎ 井眼的单位面积钻压要比 ８ ｉ ｎ 井眼大得多 。 需要说明的是 ， 大尺 寸 井 眼没有采用更大的钻压主要是考虑 目 前 普 遍 采 用 ５ｉ ｎ钻 杆 承 受 的 扭 矩 和 钻 压 有 限， 并 且 过 大 钻 压 会 导 致钻杆纵横弯曲严重 ， 井身质量超标 。 另外小井眼便于强化参数 ， 提高机械钻速 。
井径的增大 ， 压剪应力强度因子减小 ， 拉 剪 应 力 强 度 因 子 增 大 。Ｄ Ｐ １ ７井和 Ｄ Ｐ １ ８ 井 相 邻， 目 的 层 同 为 ） ， 充分说明了小井眼 山 １ 段 １ 小层 ， 分别用 ６ 表４ ｉ ｎ 和 ８ ｉ ｎ 钻头完井 。 对比这 ２ 口井的实钻情况 （ 的井壁稳定性更好 。
３ ３ ／ ，至 Ａ 点时钻井液密度 １ ／ ， 管柱下到裸眼段又 多 次 遇 阻 。Ｄ Ｐ １ ７井煤层钻井液密度１ ． ２ ７ ｃ ｍ ． １ ６ ｃ ｍ ｇ ｇ
并顺利完井 。 在同一地区钻遇同段煤层 ， Ｄ Ｐ １ ７ 井小 井 眼 低 密 度 钻 井 液 仍 顺 利 完 井 ， 而 Ｄ Ｐ １ ８井高密度钻井液仍 出现井壁失稳 ， 再次证明了小井眼的稳定性更强 。 ３ ． ２ ． ３ 固井技术的提高
２ ０ ０ ２ 年以来 ， 大牛地气田水平井试 验 经 历 了 ３ 个 阶 段 ： 以 扩 大 Ⅰ 类 储 层 泄 气 面 积 、 自 然 建 产 为 目 的的探索阶段 ； 利用长水平段 ， 通过近平衡压力钻井使 Ⅰ 类储层自 然 建 产 、 通 过 欠 平 衡 压 力 钻 井 使 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层自然建产的推广试验阶段 ； 针对 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层欠平衡钻井存在的问题 ， 继续开展长水平段的完 善应用试验阶段 。 基于前期施工经 验 以 及 水 平 井 建 产 存 在 的 问 题 ，２ 中等水平段 ０ １ ０年以后开展了以 “ 长 、６ ｉ ｎ 水平段井眼 、 压裂建产 ” 为主线的提速降本增效试验 ， 实际钻井情况及 后 期 生 产 表 明 ， 小 井 眼 水平井技术完全适合大牛地气田的综合开发 。
·１ １ ６·
石油天然学报 （ 江汉石油学院学报）
２ ０ １ １年１ ２月
３ 对比分析
３ ． １ 钻速对比 ３ ． １ ． １ 与已钻井的对比 利用 ６ ｉ ｎ 井眼机械钻速高的特点 ， 大大缩短了钻井周期 ， 降本增效 。 分析近期完钻几口井的实钻 数 据 ， 平均机械钻速提高 ７ ７ ． ３ ３％ 、 平均钻井周期缩短 ６ ２ ． １ ５％ 。 不同井眼钻速对比如表 ３ 所示 。
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小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
赵文彬 ， 邓红琳 ， 张伯文
（ ） 中石化华北分公司工程技术研究院，河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ６
［ 摘要 ］ 大牛地气田水平井试验前期 ， 井身结构采用 ８ ｉ ｎ 钻头完井 ， 主要是考虑到水平段 钻 井 存 在 风 险 ， 大井眼便于复杂情况的处理 ， 后续的补救措施比较完善 ， 当时 ６ ｉ ｎ 水平井井眼压裂改造技术及 工 具 不 够 完 善 ， 为工程施工留有余地 。２ ０ １ ０ 年以 来 大 牛 地 气 田 水 平 井 实 施 ６ ｉ ｎ钻 头 完 井 得 到 普 遍 认 同。通 过 分 析 对 比 ， 重点从提高机械钻速 、 降低钻井 风 险 、 降 低 钻 井 和 固 井 成 本 方 面 阐 述 了 水 平 井 ６ ｉ ｎ井眼完井的优越 性 ， 并结合大牛地气田实际和对苏里格气田的调研 ， 提出今后发展的建议 。 ［ 关键词 ］ 大牛地气田 ； 水平井 ； 井身结构 ； 机械钻速 ； 固井 ； 优化 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｅ ２ ４ ３ ［ ）１ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ０－９ ７ ５ ２（ ２ ０ １ １ ２－０ １ １ ５－０ ４
表 １ 优化前井身结构
开次 一开 二开 三开 井眼尺寸 × 套管尺寸 ） × ３ ） ４ ５ ． ３ ｍｍ （ ７ ｉ ｎ ３ ９ ． ７ ｍｍ （ ３ ｉ ｎ ４ １ １ （ ） （ ） １ １ ． ２ ｍｍ １ ２ ｉ ｎ × ２ ４ ４ ． ５ ｍｍ ９ ｉ ｎ ３ ） × １ ） １ ５ ． ９ ｍｍ （ ｉ ｎ ３ ９ ． ７ ｍｍ （ ｉ ｎ ２ ８ ５
表 ４ Ｄ Ｐ １ ７ 井和 Ｄ Ｐ １ ８ 井钻井参数对比
井号 Ｄ Ｐ １ ７ Ｄ Ｐ １ ８ 二开钻井液 钾铵基聚磺钻井液 钾铵基聚磺钻井液 机械钻速／ ｍ·ｈ－１ ４ ． ４ ６ ３ ． ９ ３ 钻井周期／ ｄ ７ ５ １ ０ ９ ． ８ １
易垮塌点 ） 起至 ２ 垂深 ２ Ｄ Ｐ １ ８ 井钻至 Ａ 点 （ ９ ４ ８ ｍ （ ８ １ ８ ｍ） 煤层垮塌 ， 发生埋钻事故 ， 此时钻井液 ３ ／ 密度 １ ． ２ ３ ｃ ｍ 。 侧钻至 Ａ 点又发生严 重 垮 塌 导 致 埋 钻 ， 被 迫 再 次 填 井 侧 钻 ； 并 且 试 气 过 程 中 ， 通 井 ｇ
收稿日期］２ ０ １ １－０ ７－０ ４ ［ ） 。 基金项目］ 国家科技重大专项 （ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ４ ５ ０ ０ ３ ０ ０ ２ ［ ，男，２ 作者简介］ 赵文彬 （ １ ９ ８ ２－ ） ０ ０ ５ 年东北石油大学毕业，硕士，工程师，现主要从事钻井与完井工艺及应用工作 。 ［
第３ ３ 卷第 １ ２期
赵文彬等：小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
·１ １ ７·
最后仍顺利完井 ， 足以证实 ６ ｉ ｎ 井眼的稳定性更强 。 煤层及泥页岩失稳的原因之一是当井眼钻开后 ， 由于地应力 的 作 用 ， 井 壁 围 岩 发 生 应 力 集 中 现 象 ，
３］ 。 井壁上最大切向应力超过原地应力 １ 倍以上 ， 井壁岩石因所承 受 的 应 力 大 于 其 自 身 强 度 而 发 生 失 稳 ［
外 ， 钻井液加入封堵剂 ， 封堵煤层裂纹 ， 并调整靶前距 ， 有效降低水平井钻遇煤层段长度等 ， 这些都大
２］ 。 大降低了钻井风险 ， 提高了机械钻速 ， 缩短了钻井周期 ［
水平段采用裸眼悬空侧钻技术 ， 调整井眼轨迹避开泥岩 、 煤层等不稳定地层 ， 提高砂岩钻遇率 。 通过全井段 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头钻进提高机械钻速 、 优化钻 柱 组 合 降 低 摩 阻 扭 矩 、 优 化 钻 井 液 体 系 减 少 井 下 复杂以及要求现场施工细化钻井作业参数等 ， 形成的配套钻井技术满足了大牛地水平井优快钻井需要 。 ３ ． ２ 降低风险对比 大牛地气田水平井开发初期 ， 水平段采用 ８ ｉ ｎ 井眼完井主要是降低风险 ， 并且 ５ ｉ ｎ 生产套 管 配 套的井下工具比较成熟 ， 可靠性高 ， 成本较低 。 ３ ． ２ ． １ ６ ｉ ｎ 井眼的适应性 大牛地气田水平井试验初期采用欠平衡保护储层的钻进方式 ， 在上古生界山西组 、 太原组复杂情况 频发 。 随着对 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层认识的不断深入 ， 目前主要使用近平衡钻井加后续压裂的开发模式 ， 钾铵基
表 ２ 优化后的井身结构
开次 一开 二开 三开 井眼尺寸 × 套管尺寸 ） × ２ ） １ １ ． ２ ｍｍ （ ２ ｉ ｎ ４ ４ ． ５ ｍｍ （ ｉ ｎ ３ １ ９ ） × １ ） １ ５ ． ９ ｍｍ （ ｉ ｎ ７ ７ ． ８ ｍｍ （ ｎ ２ ８ ７ｉ ） × １ ） ５ ２ ． ４ ｍｍ （ ｉ ｎ １ ４ ． ２ ｍｍ （ ｉ ｎ １ ６ ４
１］ 由宾汉钻速方程 ［ 可 知 ， 钻 速 与 钻 头 直 径 成 反 比 ， 因 此 ，６ ｉ ｎ钻头在其他参数不变的情况下要比
钻头钻速要快 ， 与实际相符 。 ８ ｉ ｎ ）配套钻井技术 特别是泥页岩安全钻进技术 ， 在优化钻井液体系方面 ， 要求在钻遇煤层 ５ ２ ０ ｍ前
３ ／ 以 上，适 当 加 入 磺 化 材 料， 并 将 失 水 降 至 ５ 及时调整钻井液性能 ， 将密度提 至 １ ． ２ ５ ｃ ｍ ｍ ｌ以 内 ； 另 ｇ
３ ／ ， 动切力大于 ４ ， 动塑比控制在 ０ 钻井完井液体系进入目的层后 ， 钻井液密度为 １ ． ０ ８～１ ． ０ ９ ｃ ｍ Ｐ ａ ． ３ ５ ｇ ． ４ ８ 之间 ， 能够满足钻井液携带岩屑的能力 ； 而粘滞系数在 ０ ． ０ ７ 左右 ， 同样表明钻井液的循环摩 阻 ～０
系数很小 ， 钻井过程循环压力小 。 摒弃欠平衡钻井模式 ， 采用近平衡钻井大大降低了钻井风险 ， 对于石 盒子组等稳定性地层 ，６ ｉ ｎ 钻头钻井风险的降低使小井眼的优越性更加明显 。 ３ ． ２ ． ２ ６ ｉ ｎ 井眼的井壁稳定性 井壁不稳定是指钻井或完井过程中出现的井壁坍塌 、 缩径 、 地层被压裂 等 井 下 复 杂 情 况 。６ ｉ ｎ井眼 比 ８ ｉ ｎ 井眼稳定性更强 ， 近平衡压力钻井对小段泥岩 、 煤层问题不大 。Ｄ Ｐ １ 井是大牛地气田的第 １ 口 ， 水平井 ， 三开采用６ ｉ ｎ 钻头 ， 钻遇多套泥岩 、 煤层 ，３ 次改变井眼轨迹 （ ２ 次注水泥塞 ，１ 次悬空侧钻 ）
石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报） ２ ０ １ １年１ ２月 第３ ３卷 第１ ２期 ） Ｄ （ ｅ ｃ ． ２ ０ １ １ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． １ ２ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇ ａ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｊ ． Ｊ Ｐ Ｉ ｇ ｙ
１ 原结构的钻井概况
０ １ ０年 以 前 大 牛 地 气 田 实 施 的 水 平 井， 主 要 采 ２ 用表 １ 所示的井身结构 。 由于二 开 采 用 ３ １ １ ． ２ ｍｍ 井 眼 ， 直 径 大 、Ｐ Ｄ Ｃ 钻头扭矩大 ， 钻具扰动问题突出 ， 直井段易出现井斜 超标问题 。 为避 免 产 生 较 大 位 移 ， 采 用 小 钻 压 吊 打 ； 造斜段由于井眼过大 ， 稳方位困难 ， 易出现方位漂移 ， 这些都严重影响了钻井速度 。 造斜点以及水平段由于大井眼井壁的不稳定 性 ， Ｄ Ｐ ８ 井 、Ｄ Ｐ ９ 井 、Ｄ Ｐ １ １ 井 、Ｄ Ｐ １ ２ 井 、Ｄ Ｐ １ ５井均 由于钻遇煤层提前完钻 ，Ｄ Ｐ １ ３ 井三开钻遇煤层填井侧钻后钻遇泥岩 ， 未按预案实施 。