阶梯水平井钻井技术
超深阶梯式水平井钻井液技术
粘 土矿 物和膨 胀性 矿物 含量 较高 ，而且 水 化膨胀 能力 和分 散性都 较强 ，一 旦钻 井液 中的 自由水沿微裂 隙
进 人泥 页岩 中 ，泥 页 岩 的膨 胀 和分 散 就 不 可 避 免 ， 因此 粘 土 矿 物 的水 敏 性 是 引 起 井 眼 失 稳 的主 要 原
因［ ¨。
＋０ ３ ． ％ＭＭＨ＋０ ６ ＫＰ ．３ ＡＮ。用 固控设 备 及 时清 除钻进 中有 害 固相 。表 １为钻 井液 的各 项性 能 。
表 １ 一 开钻 井液 性 能
液施工 技术 措施 ，顺利 完成 了该 井定 向钻 井 的施工 ，满 足 了钻 进 、下 套管 、固井 、测 井 以及 地质 录井 的
需要 ，钻井 液性 能 良好 ，各 项 技术 指标 优 良。
１ 钻 井液 技 术 难 点
地 层存在 纵横交 错 的微裂 隙 ，钻井 液 中 自由水易进 人地 层 ，造成 泥页 岩整体 强 度变 差 。地层分散 性
力 ，防止岩 屑床形 成 ；有 良好 的高 温稳 定性 、失水 造壁性 、防塌性 能 和润滑 防 卡能力 ；有 强抑 制性和 良
好 的抗 污染 能 力 ；有 利 于保 护 油气 层 ，减 少油气 层损 害［ 。 ２ ］
２ 钻井液维护处理措施
２ １ 一开钻 并液 ．
采用搬 土正 电胶聚合 物体系 。表 层开钻前 用淡 水配 预水化 搬 土浆 ２ ０ ３ ０ ｍ ，然 后用 大分 子 ８Ａ５ ０ １与小 分子 Ｋ ＨＰ － ＡＮ配成胶液维 护补充泥 浆 ，配胶 液 ３ ０ ，配方为 ：０ １ 烧 碱＋Ｏ １ 纯碱＋Ｏ ４ ￣８Ａ５ ５ ｍ３ ．４ ．７ ．９ ０ １
５ ０ ｍ 以上 ） ７０ ，井 温高 （ ４ ℃） １ ０ 。东 河 ｌＨ３ 位于 库车县 东 河塘 乡 西南 ７ ｍ 处 ，是 塔 里 木盆 地塔 北 隆 — 井 ｋ
水平井段钻井技术措施
水平井段钻井技术措施一、水平井段设计1.水平井段设计需要结合油气储层特性、地质构造、储量和预测产能等因素考虑，确定井段的起止点和倾角。
2.基于地层压力和水平段的长度，采取合理的构造设计可以减少钻井施工过程中的摩擦和阻力。
二、钻井井眼质量控制1.合理选择井眼质量控制手段，通常采用钻井液温度控制、控制井眼地层压力、控制井眼液体重量、控制井眼钢丝绳张力等方法。
2.密度与粘度应根据井眼内外流体压力的比较确定于井眼施工过程中的稳定应力分布，有效地避免因钻井过程引入地层流体。
三、水平井段钻井井下导向技术措施1.实施连续预应力打组技术，能够迅速探测出水平井段的井眼钢丝绳张力的变化，最大限度地提高导向仪器的敏感度，从而提高钻井平顺性和垂直度。
2.采用井内导向仪器，例如电磁测量，来实时监测井眼方位，以实现精确钻井。
四、水平井段钻井液设计及应用1.针对水平井段的特点，设计合适的钻井液配方，考虑液体密度、粘度、稳定性和润滑性等因素，以满足水平井段顺利钻进的需求。
2.应用低密度、低黏度的钻井液，减少钻进阻力，提高钻井效率。
五、水平井段完钻技术措施1.完善水平井段钻井完井方案，根据具体地质情况选择合适的完井技术，如水平套管完井、压裂完井等。
2.通过水平井段完钻来实现人工裂缝扩展，增加地层水平面上的产能。
六、水平井段管柱设计与管理1.合理设计和管理水平井段管柱，避免管柱失稳、卡钻等事故，以保障施工的顺利进行。
2.使用合适的管柱材料和先进的施工装备，如平衡芯轴、扭矩控制系统等，提高钻进效率，防止井眼突变。
七、水平井段钻井期间的监测与控制1.建立完善的监测体系，对钻进过程中的泥浆循环、井筒状况、井壁稳定性等进行实时监测和控制，及时调整施工参数，保障安全高效的施工进度。
2.在钻井过程中采用井壁稳定性预测和动态监测技术，准确预测井眼形成失稳的潜在风险，避免井壁坍塌，提高施工安全性。
综上所述，水平井段钻井技术措施包括水平井段设计、井眼质量控制、井下导向技术、钻井液设计与应用、完钻技术措施、管柱设计与管理、钻井期间监测与控制等。
阶梯水平井钻井技术
阶梯水平井钻井技术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，成具有两个形或多个台阶的井眼轨迹，一个井眼开采或者勘探用两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。
利帅用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长窗窗口和目标靶区，程设计则需要满足以下３个工方面的条件。
（）１满足地质对轨迹控制的要求；中即靶要求２井下专用钻具、（）工具、器装备能满足设仪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，普通水平井不同的是怎样依与度，节约了重复钻井的投资，加了单井产量，取增可得最佳的开发效果。
一、Ｅ施工难点一据地质要求，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ＴＺ０４６井、２１井ＹＸＰ和Ｌ１Ｎ６一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、层特点和完井方式，油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口成功的阶梯式水平井，实现取代２口或能多口水平井的开发目的，既节约投资，能获得好的又＞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，在下部可供开采的油藏。
存１．目的层油层薄，区块复杂，眼轨迹拐点多，井不平滑，不利于送钻和钻压传递，制和调整井眼轨控道工作量大。
着陆、阶梯过渡段控制困难。
２钻井装备、井液净化设备要求高，眼．对钻井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具组合、测仪器等针对性强，术含量．钻监技高，钻柱受力复杂。
二、优化工程设计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，结出几套适合于常规水平井和总阶梯水平井施工，目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。
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。
永3平9跨断块阶梯水平井钻完井技术
永 ３平 ９跨 断块 阶梯 水 平 井钻 完 井技 术
刘 成贵 许军 富 徐云 龙
（ １ ． 胜利石油管理局黄 河钻 井总公 司， 山东东营 ２ ５ ７ ０ ０ ９；２ ． 胜利石油管理局钻井工艺研 究院 ， 山东东营 ２ ５ ７ ０ １ ７ ）
引 用格 式 ：刘成 贵 ， 许军富， 徐 云龙 ． 永 ３平 ９跨断块阶梯水平 井钻 完井技术 ［ Ｊ ］． 石 油钻采 工艺， ２ ０ １ ３ ， ３ ５ （ １ ） ：１ － ４ ． 摘要 ：胜利 油田永安 区块是典 型的复杂 小断块 油藏 。为进 一步对该类型油藏进行挖潜增效 ， 在精 细描 述断层的基础上 ， 设 计施 工 了一 口跨 断块阶梯 水平井 ， 对 不 同断块 内的剩余 油使 用同一 口井进行 开采 ， 在提 高剩余 油采收率的 同时， 能够降低钻 井
第３ ５卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 １月
石 油 钻 采 工 艺
０Ｉ Ｌ ＤＲＩ ＬＬＩ ＮＧ ＆ ＰＲＯＤＵＣＴＩ ＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ
Ｖ０ １ ． ３ ５ Ｎｏ ．１
Ｊ ａ ｎ ．２ ０１ ３
文章编号 ：１ ０ ０ ０ —７ ３ ９ ３ （ ２ ０ １ ３） ０ １ —０ ０ ０ １ —０ ４
ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｏ ｎ ｅ ｗｅ ｌ １ ． Ｂｙ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｓ ｔ ｉ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｙ ｏ ｎ ｇ’ ａ ｎ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｎｄ ａ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ， ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｔ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ — ｂ ｌ ｏ ｃ ｋｌ ａ ｄ ｄ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ｌ ｉ Ｏｉ ｌ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ， Ｗｅ ｌ ｌ Ｙ３ ｐ ９ ． Ｇｅ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ －
水平段水平井钻井技术难点及改进
水平段水平井钻井技术难点及改进一、技术难点1. 钻井路径控制难题在钻井过程中，需要通过控制钻头的方向和位置来确保井眼的质量和稳定性。
而在水平段水平井中，由于井眼本身的水平长度远远大于垂直井，导致了钻头的控制难度大大增加。
地层构造复杂也使得钻井路径的控制更加困难。
这将导致钻井路径的不稳定和失控，进而影响到整个井眼的质量和生产效果。
2. 钻井工艺优化问题水平段水平井钻井有时需要穿过复杂的地层构造，例如在边界地带进行钻井或在油气藏的边缘地带进行钻井，这将需要钻井工艺上的进一步优化。
水平段水平井也需要更高的地层保护要求，需要更高品质的钻具，更严格的施工工艺，这也是当前钻井工艺面临的挑战之一。
3. 井下作业技术问题在水平段水平井完井后，需要进行一系列的井下作业工艺，例如堵剂施工、压裂作业等。
这些作业需要保证在水平段井眼内的精确定位，以确保作业的有效进行。
由于井眼长度的增加，作业区域的扩大，导致了井下作业技术的复杂度增加。
同时水平段水平井的水平井眼结构也导致了井下施工作业难度的增加。
二、改进措施1. 钻井路径控制技术的改进针对钻井路径控制难题，可以采用先进的水平钻控系统，通过地面上的电脑和传感器对钻井井底的情况进行实时监控和调整。
通过高精度的测量和导航技术，可以对井眼路径进行精确控制，提高钻井井眼的质量和稳定性。
可以采用利用井壁贴片技术提升钻井路径控制质量。
2. 钻井工艺的优化对于钻井工艺的优化问题，可以通过采用更耐磨的钻井工具和更加严谨的施工工艺，提升钻井效率和井眼质量。
可以采用人工智能技术辅助设计和优化钻井工艺。
可以采用井下自动化装备，来提升水平井的施工效率和品质。
3. 井下作业技术的改进针对井下作业技术复杂度增加问题，可以采用更加精确的定位技术，如RTLS技术，来确保井下作业的精确进行。
可以利用先进的堵剂和压裂技术，来适应水平段水平井的特殊井眼结构和复杂地层条件。
水平段水平井钻井技术在开发利用上有着重要的意义，但是也面临着一系列的技术难题和挑战。
阶梯式水平井快速钻进
浅探阶梯式水平井快速钻进一前言所谓水平井，是指最大井斜角一般不小于86 且在产层内横向钻进的特殊形式的油气井。
水平井技术是80年代钻井、完井技术的重大成就之一。
随着水平井综合能力和工艺技术的发展并成熟化、多样化，在常规水平井的基础上发展了多种相关钻井新技术，比如：大位移井钻井技术；分支井钻井技术；小井眼钻井技术；设计师型（阶梯式）水平井钻井技术等，逐步成为新老油田开发的重要手段。
大港油田集团定向井技术服务公司通过加强科研力度，运用先进的工具、仪器和设备，进一步提高了水平井钻井的综合能力，在西部油田尝试并成功地完成了TZ406阶梯水平井、YX2P1阶梯水平井和LN61-H1阶梯水平井，总结了一套较完整的阶梯水平井眼轨迹设计和施工技术的模式，取得了非常显著的经济效益和社会效益，对今后的阶梯水平井技术发展有一定的指导意义。
阶梯水平井是在水平井完成第一水平靶区后，通过降斜、稳斜、增斜段的调整，进入并完成其他水平靶区井段的水平井钻井技术。
从严格意义上讲，阶梯水平井（Staircased Well)是设计师型井眼轨迹水平井（Designer Well）的一种特例。
设计师型水平井，是指满足下列条件之一的水平井的或者大位移井：（1）在水平面上有较大的拐弯。
（2）左右、上下拐弯相互结合。
（3）拐弯不受井斜限制。
阶梯式水平井则是指利用普通水平井技术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道，用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断区块油藏的水平井井型。
利用阶梯式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，能取得最佳的开发效果。
二阶梯式水平井的特点随着水平井钻井技术在国内的开展，水平井轨迹控制工艺技术也日益提高；阶梯式水平井如何准确命中目的层的靶窗和第一靶窗与第二靶窗之间的过渡，是阶梯水平井设计和施工技术的关键。
（一）阶梯式水平井目的层的特点与常规中半径水平井相比，阶梯式水平井具有高难度、高投入、高风险的特点，但是一口成功的阶梯式水平井，能实现取代两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。
水平井段钻井技术措施
水平井段钻井技术措施1、钻具组合⑴9〞1/2井眼：Φ241.3mm钻头+Φ197mm单弯(1.5°) +[631×410]接头+Φ165mm无磁钻铤+[411×410]悬挂短节+Φ127mm无磁承压钻杆+Φ127mm加重钻杆（15根）+Φ127mm钻杆⑵6〞井眼：Φ152.4mm钻头+Φ120mm螺杆+331×310接头+FEWD +Φ120mmMWD悬挂短节+Φ89mm无磁承压钻杆+Φ89mm斜坡钻杆×18柱+Φ89mm加重钻杆×17根+Φ89mm钻杆2、钻进参数⑴9〞1/2井眼：钻压：50-80KN；泵压：12-14Mpa；排量：35－40L/S。
⑵6〞井眼：钻压：20-50KN；泵压：10-12Mpa；排量：15L/S3、技术要求⑴起下钻①井眼准备：下入定向钻具前，要求井眼畅通清洁，钻井液性能达到设计要求，井底无落物。
设备运转正常。
②动力钻具下井前要作好试运转，记录螺杆压降，运转正常方可下井。
③注意井口安全，严防井下落物，下钻禁止使用丝扣保护膜。
钻头过套管头时，防止碰坏牙齿。
④起下钻操作要平稳，严禁猛刹猛放，下钻时严格控制下放速度。
特别注意井眼轨迹曲率变化大的井段起下钻阻卡情况，确保MWD、LWD仪器安全。
⑤下钻遇阻不得硬压，应在畅通井段开泵正常后划眼修整井壁，注意划眼方式，6"井眼严禁用动力钻具划眼。
⑥起钻遇卡不得硬拔，以少提多放为主，严禁多提，若多次活动钻具仍不能通过，则下钻至畅通处，开泵倒划眼起出。
在后期施工中，应在起钻时低速起过造斜段，若发现有遇卡现象，应少提多放，配合转动起出钻具。
在键槽的井段，下入键槽破坏器消除键槽。
避免下入直径略大于钻杆接头外径的钻具，以防止键槽卡钻。
⑦为确保仪器正常工作，下钻过程中每下25柱必须向钻杆内灌一次泥浆，灌泥浆时一定要放入钻杆滤清器，并保证灌满。
⑧下钻到底后，转动转盘，破坏掉泥浆的静切力，钻头离井底5－10米开泵，排量由小到大，先用单凡尔开泵，返出正常后再开两个凡尔和三个凡尔，防止蹩泵或堵水眼。
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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加重钻杆+钻杆。
该钻具组合常用于第1增斜井段和调整井段的施工。
实际施工时可依据井眼轨迹造斜的需要,调整两稳定器之间的距离和稳定器、无磁钻铤、钻铤的外径以及钻井参数,实现对增斜、降斜、稳斜的调整。
(3)导向钻具组合。
钻头+导向马达+调整短节+欠尺寸稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻铤+斜坡钻杆+加重钻杆+随钻震击器(依据井下情况决定用与不用)+加重钻杆+钻杆。
该钻具组合既能实现滑动钻进,又能转盘钻进,通过调整导向马达的角度和调整短节的长度,变换钻具的不同使用方法,实现对井眼轨迹的调整。
该钻具常用于水平井的第1、第2增斜井段的施工。
(4)简化导向钻具组合。
钻头+导向马达+无磁抗压缩钻杆+MWD短节+无磁抗压缩钻杆+斜坡钻杆+加重钻杆+随钻震击器+加重钻杆+钻杆。
该钻具组合,常用来钻进井斜角大于60°的造斜井段、水平井段、调整井段和第2水平井段。
通过选择导向马达角度和弯曲点位置、弯曲方式和造斜率,控制井斜方位的变化。
滑动方式钻进常用于井斜方位的调整,转盘方式钻进提高了钻进速度,调整井眼环境。
增大转盘方式钻进的比例,既能修整井壁减轻轴向摩阻,又能有效地提高钻进速度。
简单的钻具结构,既有利于传压、调整钻具工具面,更有利于携砂和井下安全。
上述钻具组合共性表现在3个方面:(1)优选钻具:选择造斜率略大于设计造斜率的导向钻具组合,增加转盘方式钻进的比率,有利于修整井壁;(2)倒装钻具。
即将重型钻具上移,底端位于井斜30°～60°之间,依靠钻铤、加重钻杆重量推动钻具顺利下钻或加压;(3)简化钻具:尽量避免刚度和外径有较大差别的钻具组合在一起;在保证正常施工的前提下,选用刚度小、外径小的钻具。
2.降低摩阻、扭矩 摩阻和扭矩是制约阶梯水平井施工的关键因素,在实际钻井作业中采取措施降低摩阻和扭矩。
如在油基钻井液中增加油水比例,在水基钻井液中使用润滑剂和玻璃微珠以增加钻井液的润滑性。
3.钻头的优选和使用 为适用于水平井滑动钻进和转盘钻进的需要,采用硬质合金轴承的高速钻头,根据地层情况配合不同的钻头齿形、牙轮部置和保径设计。
在塔里木地区选用H J517、HJT517L、ATJ22;在大港地区使用ATM、HJ系列等优质钻头,均取得了理想的效果。
短保径的金刚石钻头和BDS 系列钻头,更能使钻头的选型达到理想的状态。
有条件时,可使用水力加压器连续控制钻压,使用加长马达减少钻头泥包。
4.优质合理的钻井液体系 西部油田现场使用较多,基本能满足水平井发展要求的钻井液体系主要有、正电胶SN-1混油体系、正电胶聚合物体系、阳离子聚合物体系和油基钻井液体系。
5.精确的井眼轨迹预测 在实际施工中,由于具体条件的变化(如钻具组合,钻井参数,地层、岩性的变化等),经常造成已完成的井眼轨迹偏离设计轨迹,因此需要及时对下部井段进行预测,进行二次剖面设计,选择最佳的施工方案。
6.有效地消除岩屑床 在钻进到大斜度井段和水平井段时,由于各种原因,岩屑会沉降在下井壁形成岩屑床,可通过改善钻井液的流变性、增大钻井液排量,以较高的钻井液悬浮力,降低钻屑沉降速度;也可通过使用加长喷嘴钻头以及采用定时间、定井段短程起下钻、分段循环等机械方法,清除岩屑。
四、施工举例下表为1999年完成的3口阶梯式水平井的部分数据(均为斜井段的统计)。
本文仅对TZ406水平井做详细介绍。
阶梯式水平井斜井段数据表井 号TZ406YX2P1LN61-H1地区新疆塔里木青海柴达木新疆轮南施工时间/月日 4.18～ 5.26 3.19～ 3.279.5～9.27施工井分类导眼回填侧钻报废井回填侧钻常规造斜斜井段钻井周期/h940.5268220造斜点井深/m3460.001231.003940.00完钻井深/m4130.171553.944701.00第1水平段长/m40.19/150.12第2水平段长/m180.13/100.02井身剖面符合率合格合格合格 TZ406井是在新疆塔中403和404构造之间钻成的1口阶梯水平井。
井身结构施工简图,见图。
1.TZ406水平井设计概况 该井的井身剖面类型初次设计为:三增变曲率中半径结构。
造斜点为:井深3474.83m,设计方位52.99°,磁偏角偏东2.71°,最大井斜角90°,第1造斜率10.5(°)/30m,第2造斜率3.49(°)/30m,第3造斜率10.5(°)/ 30m,水平入口及完钻井底垂深3675.35m,水平段长400m,靶高3m,靶宽20m,前后摆动10m,完钻井23冯志明等:阶梯水平井钻井技术深4189.32m,目标A点位移207.58m,目标B点位移607.58m 。
TZ406井的施工简图在导眼井段钻完后,根据实际钻进情况更改井身剖面为:三增变曲率中半径阶梯结构,即直增增增稳(水平段)降增稳(水平段)。
造斜点为3490.61m,设计方位49°(真方位),磁偏角、最大井斜角、造斜率与初次设计相同。
水平目标A点入口垂深3678.00m,位移203.15m,B点位移303.15m,AB水平段长100m,靶高3m,靶宽20m,前后摆动10m,水平目标C点入口垂深3685.00m,位移423.15m,D点位移603.15m,CD水平段长180m,靶高、靶宽、前后摆动与AB段相同,BC井段增斜率 3.33(°)/30m,位移120m,完钻井深4194.07 m。
2.TZ406井井身轨迹控制技术 本井为二开水平井。
1999年4月18日进行侧钻。
(1)侧钻井段。
钻具组合为:241.3mm钻头+197mm直马达+203mm(2°)弯接头+ 178mm无磁钻铤+179mm MWD短节+ 127mm加重钻杆+127mm斜坡钻杆+127mm 钻杆。
钻压0～20～80kN,排量30L/s,泵压17～19MPa,钻进井段3460.00～3473.64m。
钻进中,以控制钻时为主。
控制钻时约为1.5h/ m,随井深的增加,保持钻时恒定,钻压逐渐增至20kN,后增至80kN。
通过观察岩屑,新岩屑占80%,表明新井眼已形成,钻至井深3473.64m时估计钻头寿命已到,起钻换导向马达增斜钻具,开始进行定向增斜钻进。
该钻具造斜率为14(°)/30m。
(2)侧钻结束至A点的增斜井段。
钻具组合是用197mm(2°)导向马达替换侧钻钻具组合中的197mm直马达+203mm(2°)弯接头。
其它钻具与侧钻相同。
钻压120～150kN,排量33L/s,泵压17～19MPa,钻进井段3473.64～3539.83m。
钻进中,实际造斜率比设计造斜率低,测得的井斜角由6°增至21.1°,方位由36.6°增至39.8°,造斜率约为 6.85～9.24(°)/30m。
因为井下有落物存在,此井段使用PDC钻头效果没有达到预期效果。
为提高造斜率,钻进到井深3539.83m时起钻下入钻具组合:241.3mm钻头+197mm(2°)导向马达+127mm无磁抗压缩钻杆+168mm MWD短节+127m m无磁抗压缩钻杆+127mm 斜坡钻杆+127mm加重钻杆+127mm斜坡钻杆+127mm钻杆。