复杂结构井概念及其它
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
深井超深井、复杂结构井垂直钻井技术是石油勘探开发领域的重要技术之一。
它们的出现极大改善了油气勘探开发的效率和经济效益。
深井超深井钻井技术是指在地表以上一定的深度处，往下打井到一定深度或者目标层位的技术，一般来说，井深超过5000米即可被称为深井，而超过7000米则被称为超深井。
深井超深井钻井技术‘已经得到了广泛的应用。
而且随着技术的不断进步，钻井深度也不断提高。
它能够在原本难以开采天然气与石油的深水网底、沙漠等极端环境下进行勘探开发，具有能源资源的利用效果显著、社会经济效益极高等特点。
复杂结构井垂直钻井技术是指地质复杂，井身难度大，钻头易损坏等状况下的垂直钻井技术。
当地层结构复杂，井筒度偏大，井壁易坍塌等因素影响钻井井筒的直度和位置，这时候就需要采用复杂结构井钻井技术。
它能够充分发挥钻井设备的功能，保证钻井效率和安全性，并且能够在各种地质环境下顺利实施。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术是油气勘探与开发领域中的关键技术，它们的应用能够有效提高油气资源的开采效率和效益。
本文将从深井钻井技术、超深井钻井技术和复杂结构井钻井技术三个方面进行探究。
深井钻井技术是针对井深较大的油气井而设计的一项钻井技术。
一般而言，当井深超过3000米时，我们称为深井。
而在深井井段的钻进过程中，由于岩石力学性质的改变，钻井速度变慢，井漏、井塌等问题也随之增加。
深井钻井技术需要考虑钻井液体系的设计与优化、钻具与井眼之间的匹配、钻头的选择与设计等问题。
深井井下环境恶劣，对工具设备和井下作业人员有更高的要求，深井钻井技术还需要关注井下作业的安全性。
而复杂结构井钻井技术则是指针对复杂地质条件下的油气井而开发的钻井技术。
复杂地质条件包括但不限于水平井、斜井、S形井、复杂沉积层等。
针对这种类型的井，传统的垂直钻井技术往往难以达到预期的效果。
复杂结构井钻井技术需要解决的问题包括井眼的稳定性、钻进路径的控制、横向钻井技术的应用等。
通过合理的设计和技术手段，可以提高复杂结构井的构建效率和完整程度，从而提高油气资源的开采效益。
复杂结构井的概念及其它
定向井：按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻井的井。 水平井属于定向井家族的分支，它的最基本特点是设计的井眼轨迹同油层的 走向基本一致。其最大井斜度达到85°以上、且在目的层内维持一定长度的水平 或近水平井段。 大位移井主要是指位垂比大于2的定向井或水平井。
常规水平井目前已经形成配套的工艺技术，为油田的勘探、开发提供了技术
120 – 180 150 - 180 120 - 150 70 - 100
Minimum to Clean Hole (RPM)
120 120 100 60
推荐的钻具最低转动速度
171/2” 121/4” 97/8” 81/2”
携岩机理及影响因素分析
表观粘度对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
优快钻井的思路及关键环节
井场面积优化 例
（1）井眼轨迹相碰趋势研究 分四扇区钻井，提高运行效率 （2）井眼轨道类型优选 （3）建立大位移井井眼轨迹误差模型 优化井槽位置，利于钻机整拖 （4）丛式井组防碰扫描设计技术
优化钻井顺序，满足防碰要求
优快钻井的思路及关键环节
例
非常规油藏的储层特征、低产量和长生产周期的特点，决定了非
屑均被除去。因此，在一定流速条件下，长时间循环钻井液可以完全除去岩屑床。
携岩机理及影响因素分析
影响岩屑运移因素分析
流速：一般的规律是流速要与需要的一致，与当量循环密度相关的限制一
致，但是要尽量使用最大流速。
转速：管柱旋转对于井眼清洁十分必要，在实际操作中尽可能旋转钻柱。 泥浆抑制剂和岩性：泥浆抑制剂和岩性不但影响钻屑量也影响井眼尺寸和
支持。 水平井特别是长水平段水平井、大位移定向井与常规的直井、普通定向井无 论在设计技术还是施工工艺上都有很大的差异。
复杂井固井技术
8
尾管及小间隙注水泥 顶替排量小、泵压高（流动摩阻大） 顶替排量小、泵压高（流动摩阻大） 尾管座挂、钻具起出及残浆清洗循 尾管座挂、 环困难 喇叭口密封难度大
12
9
近平衡或欠平衡注水泥 井漏 井涌、地下井喷 井涌、
13
10
特殊注水泥工艺 多级封隔器注水泥 水泥返过分级箍双级注水泥 延迟胶凝注水泥 挤水泥 （裸眼）悬空水泥塞 裸眼）
18
发展阶段： 发展阶段： 1940∼1970年 1940∼1970年，从单一套管注水泥到形成多种注 水泥工艺方法（常规注、尾管注、分级注、多管注、 水泥工艺方法（常规注、尾管注、分级注、多管注、 反循环注、延迟注、管外注、内插注、挤水泥、 反循环注、延迟注、管外注、内插注、挤水泥、打 水泥塞）。 水泥塞）。 管材工具配套化 胶凝材料配套化（水泥、外加剂、前置液） 胶凝材料配套化（水泥、外加剂、前置液） 顶替机理初探
14
小 结
随着勘探开发领域的扩展，钻井与开发 技术手段的革新，固井工艺技术将面临更严 峻的挑战。必将在解决实际困难中依靠多学 科的联合，促进工艺方法、特殊工具、施工 设备、水泥材料和工程优化设计等方面的不 断创新，并促进新技术革命。
15
三、固井技术的发展
工艺的发展 概念的转化 复杂问题的归一化解决 方法
如：中原、江汉、塔西南、塔里木等
7
4
稠油油藏 注高温蒸气热采 套管变形严重 水泥石高温强度衰退、 水泥石高温强度衰退、水泥环 封固失效， 封固失效，引起窜流
如：辽河、南阳、胜利、克拉玛依老油区
8
5
注水开发油藏 地层水活跃、地层压力不均匀、 地层水活跃、地层压力不均匀、高压 水层 浅层套管腐蚀 水侵、 水侵、水窜突出
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术【摘要】深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在油气开采中具有重要意义。
本文从技术概述、特点、介绍、原理和关键技术等方面对这些钻井技术进行了探究。
深井超深井钻井工程具有高温高压、井深大、技术复杂等特点，复杂结构井更是面临地质构造复杂等挑战。
垂直钻井技术在解决这些问题中发挥着重要作用。
未来，技术研究将持续推动深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的发展，并对油气开采产生深远影响。
对这些技术进行深入研究，了解其发展趋势以及对油气产业的影响至关重要。
【关键词】深井超深井、复杂结构井、垂直钻井技术、钻井工程、技术研究、发展趋势、油气开采impact。
1. 引言1.1 深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的重要性深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在油气勘探开发中具有重要意义。
随着地表资源逐渐枯竭和人们对能源需求的不断增加，对深层油气资源的开发已成为当前的热点。
而深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的运用则是实现这一目标的关键。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术可以有效提高油气采收率。
由于深层油气资源埋藏深度较大，常规钻井技术无法满足长距离的油气开采需求。
而深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在探查前景、确定井位和提高产量方面有着独特的优势，可以有效提高采收率。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术可以减少工程风险。
深井钻井过程中会遇到高温高压、地层变化、井下环境等复杂情况，如果采用传统的钻井技术难以应对这些挑战。
而深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术具有更高的适应性和可靠性，可以有效降低工程风险。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在油气勘探开发中具有重要意义，对提高采收率、减少工程风险等方面都有着积极的影响。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的研究和应用具有重要意义和广阔发展前景。
1.2 研究背景随着石油和天然气资源的逐渐枯竭，人们对深层油气资源的开发需求日益增加。
深井、超深井和复杂结构井成为当前油气勘探与开发的重要领域，但其钻井技术的复杂性和困难度也相应增加。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是钻井领域的重要研究课题，它们是对地下资源勘探和开发提出了更高的技术要求。
深井超深井主要指的是井深超过3000米的油气井，而复杂结构井则是指存在大量非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程。
本文将就深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术进行深入探讨。
一、深井超深井垂直钻井技术深井超深井钻井技术是油气勘探和开发领域的重点研究方向之一，因为地下资源的开发需求越来越多地转向深层资源。
在深井超深井垂直钻井中，最关键的技术挑战之一是井深带来的高温、高压和高硬度地层，这对井下作业的钻头、钻柱和钻井液等设备都提出了更高的要求。
而且，在深井超深井钻井中，井眼稳定和排屑及井环环空的完整性等问题也是需要解决的难题。
目前，针对深井超深井的垂直钻井技术主要有以下几个方面的研究：1. 高温高压钻井技术：高温高压环境下的固体控制、液相控制、井下设备选择等方面的技术研究和应用；2. 钻柱设计优化：传统的钻井钻具在高深度井钻造施工能力上存在局限性，因此需要研发更加稳定可靠的高深度钻具；3. 钻井液技术：针对深井超深井的地层条件，研究开发适应高压、高硬度地层的钻井液技术，以保证井钻的正常运行；4. 井下设备研发：研发适应深井超深井井下环境的各种井下设备，包括测井工具、定向钻井仪器等。
通过以上技术的研究和应用，可以有效解决深井超深井井下作业中遇到的各种问题，提高井深井的施工效率和成功率。
复杂结构井的钻井工程是指勘探开发中遇到非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程，这类井种在勘探开发中的比例逐年增加。
复杂结构井垂直钻井技术的发展也是为了满足对地下资源勘探和开发的需要。
复杂结构井钻井中，井筒的方向、倾角和弯曲度都不断变化，因此在施工过程中需要克服更多的困难和挑战。
1. 定向钻井技术：通过改变钻头参数、采用不同的钻头类型、优化钻柱结构等手段，实现对井筒方向的控制。
中国石油大学(北京)现代试井分析-第一章 绪论
现 代 试 井 分 析014一、试井概念¾试井是对油、气、水井进行测试和分析的总称。
在不同工作制度下测量井底压力和温度等信号的工艺。
测试内容包括：产量、压力、温度、取样等。
分析（试井解释）：应用渗流力学理论，分析测试数据，反求油层和井的动态参数。
¾试井是一种以渗流力学为基础，以各种测试仪表为手段，通过对油井、气井或水井生产动态的测试来研究和确定油、气、水层和测试井的生产能力、物性参数、生产动态，判断测试井附近的边界情况，以及油、气、水层之间的连通关系的方法。
举例：不稳定试井压力和产量对应关系图二、试井的分类就研究的目的来说⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎧⎧⎨⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎩⎩系统试井等时试井产能试井修正等时试井一点法试井试井压力降落试井单井不稳定试井压力恢复试井不稳定试井干扰试井多井不稳定试井脉冲试井按地层类型分类均质油藏试井非均质油藏试井双孔介质油藏试井双渗介质油藏试井复合油藏油藏试井¾按井类别分类，可分为垂直井、水平井、压裂井、定向井和分支井等试井方法。
¾按流动形态分类，可分为线性流、非线性流的试井。
二、试井的分类常规试井分析按分析方法分现代试井分析数值试井分析压降试井分析压恢试井分析变产量叠加试井分析典型图版手动拟合分析典型图版自动拟合分析针对油气藏和油气井研究的严密的测试设计；应用高精度的仪器设备进行现场测试；压力计精度， 分辨率，在井下高温高压条件下连续记录、存储压力数据量测试过程中要求产油气井配合测试进程反复的开关井，准确计量产气量，并处理好产出的气体；以复杂油气藏为背景的渗流力学理论和方法的研究；以解数理方程中的反问题为基础的试井解释方法及软件；结合地质、物探、测井、油藏及工艺措施的油藏动静态描述。
四、试井的作用2014姚约东2014试井研究贯穿于油气田勘探开发全过程2014四、试井的作用试井的作用总结为以下几点：（1）估算测试井的井底污染情况，判断是否需要采取增产措施（如酸化、 压裂），分析增产措施的效果；（2）估算测试井的地层参数、产能；（3）平均地层压力计算、压力分布；（4）判断和预测油气藏类型，均质、非均质油气藏，边底水等；（5）判断和预测油气藏范围，河道油藏，断层距离，透镜体，油（气）层边界，估算控制储量；（6）判断和评价断层的性质，包括密封性等；（7）判断井间连通性；（8）描述井筒周围油藏特性，包括渗透率、孔隙度、厚度、饱和度分布等。
复杂结构井开发与开采 复习
复杂结构井是具有任意井眼轨迹或者具有多个分支的油水井，随着钻完井技术的提高，采用水平井、多分支井等复杂结构井型是提高产量、降低成本的有效途径。
应用复杂结构井开采复杂油气田具有如下特点：1、复杂结构井能够大幅度提高单井产能。
（应用复杂结构井能够最大程度扩大油井与储层的接触面积，连通破碎的断块和油层，建立通畅的油气通道，从而大幅度提高低渗透油气田和断块油气田的单井产能。
）2、延缓见水时间。
3、最大程度上提高经济效益。
（目前水平井钻井成本平均为直井的1.5～2 倍,甚至某些水平井的成本只有直井的1.2 倍; 而水平井的产量平均是直井的2-5 倍, 一口多分支井可以节省18 口直井的井场, 产量却增加20%。
直井、水平井和多分支井的吨油成本比, 据北美油田的统计为1∶0.48∶0.39。
）分支井特点：特点1：有利于制定更合理的开采方案，以尽量少的井控制尽量大的含油面积。
特点2：可有效开采多产层油藏。
特点3：可替代长水平段水平井。
特点4：用尽量少的井开采形状不规则的油藏。
特点5：可在一口井内实现注采结合，提高采收率。
多分支井技术应用特点：1.多分支水平井在少井高产开发新区块方面有着巨大的优势；2.多分支水平井在老油田挖潜中的作用日益显著，成为增加储量和产量新的工艺技术；3.多分支水平井完井方式类型多、工具配套、成功率高，能够满足不同油藏对完井方式的要求。
丛式井技术可以在一个平台上钻几十甚至上百口不同类型的井，能够对不同储层同时进行开发和开发更大的面积，从而可以节约大量的井场建设投资、节省地面空间，并且便于采油集中建站、统一管理。
采用丛式水平井技术可以使整装油田的开采井网更加合理、优配、并能有效增加油层的裸面积、提高采收率。
井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。
井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。
动力钻具（井下马达）：涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具。
工作特点：在钻进过程中，动力钻具外壳和钻柱不旋转。
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Drill pipe rotation throws cuttings into high flow area
DRILL PIPE
DEA D ZON E
携岩机理及影响因素分析
影响岩屑运移因素分析
井眼尺寸：由于环空返速更低大的井眼尺寸会更难清洁，这在小尺寸清洗面 积中也必须考虑到。 大小井眼的定义
Phar
dh2 d p2
PHAR>3.25属大井眼；PHAR<3.25属小井眼
➢钻柱设计：钻柱设计直接影响流速，钻柱设计可以改变而提高井眼清洁，
通过改进水力学特性并有效的激起岩屑。
➢井眼轨迹：控制在岩屑运移出井筒的过程中遇到各种流型的类型和位置。
携岩机理及影响因素分析
影响岩屑运移因素分析
钻进时保持井眼清洁，比清洗 脏的井眼更安全，容易，有效
➢岩屑运动
65 ° ~90°
✓出现了一个完全不同的作业环境。此时钻屑落到井眼低端形成了一个长 的连续的岩屑床，钻井液在钻柱上部运移，此时需要通过人工搅动来移动 钻屑（不管泥浆的粘度和流速）。尽管岩屑床崩塌的难题消失了，这个环 境下井眼清洁更困难（即时间的消耗）。
携岩机理及影响因素分析
井眼清洗
在大井斜或水平井眼 内，钻具不转动时，钻 屑下落，离开高速液流 区
Hole Cross Section in High Angle Hole - No Rotation
AREA OF HIGHEST FLOW
DEAD ZONE
DRILL PIPE
DEAD ZONE
Cuttings Bed
钻具在转动时，将下落 的钻屑，抛进高速液流 区
Hole Cross Section in High Angle Hole with Rotation
一、复杂结构井的概念及特点
特点
管柱在井内的摩阻、扭矩问题
1.钻柱起钻负荷大，下钻阻力大 2.滑动钻进时加不上钻压，轨迹控制难度大，钻井施工困难，钻速低； 3.旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏； 4.钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿； 5.完井管柱下入困难，甚至下不到底，完井工艺复杂。
Measured Depth (m)
171/2” 121/4” 97/8” 81/2”
120 – 180 150 - 180 120 - 150 70 - 100
Minimum to Clean Hole (RPM)
120 120 100 60
携岩机理及影响因素分析
表观粘度对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
塑性粘度对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
岩屑运移分析
➢岩屑运动
0~45°
井筒中岩屑抵消钻屑滑移速度带到地表，此时钻 屑需要降落上千米才能到达井底。井眼清洁通过钻井 液的流变性和流速来维持。当泥浆泵关闭时，岩屑通 过粘性钻井液悬浮，同时一些岩屑会沉淀。
0~45°
携岩机理及影响因素分析
岩屑运移分析
➢岩屑运动
45 ° ~65°
L EG END Torque Limit Rotate On Bottom 0 Rotate Off Bottom Tripping Ou0t Tripping In Slide Drilling
1000
2000
3000
4000
Torque (kN-m)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
一、复杂结构井的概念及特点
原因：井眼不易清洁
造成井眼清洁问题的因素主要包括： 1.水平井井斜角大，岩屑在自重作用下下沉，很容易形成岩屑床； 2.长水平段水平井岩屑上返过程中，路程长。 直井及普通定向井相关的工艺措施对水平井及大斜度定向井不适用，为什 么？需从携岩机理予以探讨！
Y31-2
营Y31-3
31-3
内容
一、复杂结构井的概念及特点 二、携岩机理及影响因素分析 三、优快钻井的思路及关键环节 四、关键项目的设计方法
复杂结构井钻完
;Email:shaochangming. Tel:
二○一三年八月
前言
在多年的石油开发实践中，人们一直在探秘高效开发油 气藏的有效途径。于是，定向井、水平井等复杂结构井及旋 转导向、地质导向等先进钻井技术相继得到开发应用，并在 生产实践中发挥了巨大的作用，为进一步丰富油气藏开发手 段、提高油气藏开发利用率和采收率创造了条件。
定向井：按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻井的井。 水平井属于定向井家族的分支，它的最基本特点是设计的井眼轨迹同油层的 走向基本一致。其最大井斜度达到85°以上、且在目的层内维持一定长度的水平 或近水平井段。 大位移井主要是指位垂比大于2的定向井或水平井。 常规水平井目前已经形成配套的工艺技术，为油田的勘探、开发提供了技术 支持。 水平井特别是长水平段水平井、大位移定向井与常规的直井、普通定向井无 论在设计技术还是施工工艺上都有很大的差异。
携岩机理及影响因素分析
屈服值对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
动塑比对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
岩屑尺寸对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
岩屑浓度对于岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
Cuttings Delivery vs Pipe Rotation
Cuttings returned/Hole cleaning
钻具转速与井眼清洗实验曲线 推荐的钻具最低转动速度
0
50
100
150
200
Pipe Rotation, rpm
ห้องสมุดไป่ตู้
Hole Size Desirable Range (RPM)
前言
前言
定向井、水平井、大位移井等复杂结构井的实施除涵盖 直井的项目外，还要进行以下专项设计及控制技术
总体优化技术 轨道优化设计控制技术 实现轨道的相关工艺技术 完井技术
内容
一、复杂结构井的概念及特点 二、携岩机理及影响因素分析 三、优快钻井的思路及关键环节 四、关键项目的设计方法
基本概念
一、复杂结构井的概念及特点
✓在45到65°的井斜角范围内，岩屑开始形成一个 岩屑床，钻屑降落数英寸到井筒截面底部，岩屑 大多通过井筒低端运移出井，但是岩屑可以较容 易地被搅起来到流动区内。这个井斜范围内最显 著的特点是，当停泵时这些岩屑床会滑移至井底 。与直井相比，这明显改变了井眼清洁措施。
携岩机理及影响因素分析
岩屑运移分析