超短半径水平井讲稿
超短半径水力水平井工具设计说明书
1.2 国内外发展状况 1.2.1 高压水射流径向水平钻井系统说明
高压水射流径向水平钻井系统涉及高压水射流径向水平钻井用的特 殊设备 , 尤其是钻杆超短半径转向和完全高压水射流破岩的水平钻井 的专用井下器具及其最佳组合。 水平钻井技术是目前钻井行业的前沿技术。高压水射流径向水平钻 井系统又称超短半径水平钻井技术，是用来在井下完成超短半径水平井 眼的特殊器具和作业方法。其基本实现方法是在一口预备的垂直套管井 中 , 用常规磨铣或段铣的方法切去所需长度的井下套管段 , 接着下入 特制的径向水平钻井的井下扩孔器 , 将套管段铣位置扩大到所需尺寸 , 形成一个扩孔腔中； 然后 , 将高压水射流径向水平钻井系统的专用器具 下入套管井眼和这个扩孔腔中 , 进入工作状态后 , 地面高压泵车向本 实用新型的工作管柱中注入高压钻井液 , 高压钻井液驱动钻杆即中空 无缝钢管以极短的弯曲半径通过钻杆转向器而水平进入地层 , 并从钻
1.4
水平钻井技术的主要特点和应用
径向水平钻井技术的主要特点是：
（1） 钻杆以极短的弯曲半径（约0.3m）通过转向器实现从垂直方向到 水平方向的转向； （2） 钻进为完全的高压水射流破岩和液压推动技术； （3） 径向水平井从已下入套管的垂直井眼中钻入，并可在井下一个层 位和多个层位布置多个辐射状的径向水平井眼； （4） 钻管为高强度，高韧性的电阻焊接管或无缝钢管，并可在弹塑料 状态下工作；
3
第二章
2.1 引言
水平井工具的分析
超短半径径向钻井系统的基本原理是在一钻好的垂直井中完成扩孔 工艺后，下入径向水平井钻井工具系统，地面压裂车向系统中泵入高压 钻井液，由此产生的高压液力驱动钻杆以极短的弯曲半径（约 0.3 米） 通过井下转向器实现从垂直方向到水平方向的转向，同时，高压钻井液 由钻杆前端的钻头高速射出，破碎岩石。 主要技术参数： 锻铣扩孔尺寸：Φ 660mm×2500mm 以上 工作压力： 55MPa 左右 排量：9~13L/S 径向水平井喷射钻井深度：8~20m 径向水平井眼尺寸：Φ 70mm 以上。
短半径超短半径水平井技术详解
4、泥浆密度窗口小，易出现井漏、井塌
地层的破裂压力和坍塌压力随井斜角和井斜方位角而变 化。 在原地应力的三个主应力中，垂直主应力不是中间主应 力的情况下，随着井斜角的增大，地层破裂压力将减小 ，坍塌压力将增大，所以泥浆密度选择范围变小，容易 出现井漏和井塌。 在水平井段，地层破裂压力不变；随着水平井段长的增 长，井内泥浆液柱的激动压力和抽吸压力将增大，也将 导致井漏和井塌。 要求精心设计井身结构和泥浆参数，并减小起下管柱的
钻柱尺寸的影响：钻柱尺寸大，环空间隙小，相 同排量条件下返速高，有利于携岩。
6、保证固井质量难度大
水平井固井存在的主要问题：
•顺利将套管下入井内问题； •套管在井内的居中及顶替效率问题； •井眼高边的自由水通道问题；
提高注水泥质量措施
使用扶正器使套管居中：在弯曲段和水平段，至 少一根套管一个扶正器，或两根套管三个扶正器 ； 在保证不压裂地层的条件下，使用大排量紊流注 水泥 注水泥过程中，尽量采用上下提放或旋转套管 从循环泥浆转换到注水泥浆，最好不要停泵，尽 量减少井内泥浆的静止时间（触变性问题）； 使用长段隔离液（200m~300m长），充分清除泥
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是中间主应 力
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力相等
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力不相 等
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是最小主应力。
地层破裂压力随方位角的变化规律
二、水平井的主要技术问题
1、水平井目标区的设计 2、井眼轨迹控制要求高、难度大 3、管柱受力复杂 4、泥浆密度窗口小，易出现井漏、井塌
超短半径水平井讲稿
工艺特点
优点
缺点
造斜率＞1°/m
1、井眼曲线段最短
1、非常规的井下工具
曲率半径＜57.3m
井眼尺寸： ф95.25mm～ф152.4mm
钻井方式：高造斜率马达方 式或转盘钻柔性组合
钻杆：ф73mm
测斜工具：柔性测斜仪或 MWD 地面设备：动力水龙头或顶 部驱动系统
2、中靶准确度高
3、从一口直井可以 钻多口水平分支井
*薄油气层 水平井可大大增加泄油面积，和同一地层的直井相比， 开采指数可提高4~10倍。
*不规则油气藏 （如互不连通的砂体） 用水平井可以连通互不关 联的、或具有一定高低差的油气藏。
*重油或稠油油藏 水平井可发挥重力泄油的优势，提高产量。 *水锥和气锥的油藏 发生水锥或气锥的油藏可在油层的中上部造斜，
中原油田钻井工艺研究所也进行了“柔性 钻井技术”的研究，采用特殊斜向器、铰接柔 性钻杆配合铰接马达或转盘钻进行水平钻进，、 下柔性筛管完井。目前已在中原油田和陕北油 田现场试验6口井，其中3口水平段长6m左右 （最长8.05m），曲率半径均小于1m，孔径 116mm。
辽河油田钻井院研制了水力扩孔工具并已 钻了2口试验井，均获高产。
蒸气注入管 MD1,500m
双井连通式水平井
产量比直井提高8倍。
水平井质量和效益的技术关键
合适的油气藏选择 井眼轨迹控制 井壁稳定 油气层保护 固井完井
一、短半径水平井的特点 短半径水平井的定义一般是指造斜井段的造斜率
大于1°/m的水平井，即曲率半径小于57.3m，又 称大（高）曲率水平井。
短半径水平井具有： 1、井眼小 2、造斜率高 3、曲率半径小 4、靶前位移短等特点。
Pneussag公司的铰接马达系统。该系统与 Eastnman christenson公司铰接马达系统 主要不同点在于造斜段总成的结构。它主要由 旋转的内驱动管和不旋转的外铰接管两部分组 成。旋转内驱动管内铠装有胶管，既可在一定 角度内弯曲，又可循环钻井液。不旋转的铰接 外管可单向弯曲一定角度而不发生方位变化， 既可按井眼轨迹弯曲，不可向钻头传递转压。 钻头、近钻头稳定器垫块及单身弯曲铰接接头 稳定器构成决定曲率半径的3个接触点，不配备 弯外壳（或弯接头）。有Φ120.65mm和 Φ171.45mm两种规格，可供Φ177.8mm和 Φ244.5mm套管内侧钻短半径水平井。
超短半径水平井钻井轨迹优化设计及应用
超短半径水平井钻井轨迹优化设计及应用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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水平井技术讲稿PPT课件
半 3.“狗腿严重度”最小
径 4.使用常规钻井设备
水 5.可使用多种完井方法
平 6.可采用多种举升采油工艺
（2）
井
7.测井及取芯方便 8.井眼及工具尺寸不受限制
各
1.进入油层时无效井段较短
种
2.使用的井下工具接近常规工具 3.使用动力钻具成导向钻井系统
类
中 4.离构造控制点较近
型
半 5.可使用常规的套购及完井方法 径 6.井下扭矩及阻力较小
水 5.直井段与油层距离最小
平 6.可用于浅油层
井 7.全井斜深最小
8.不受地表条件的影响
缺点
1.井眼轨道控制段最长 2.全井斜深增加最多 3.钻井费用增加 4.各种下部钻具组合较长 5.不适合薄油层和浅油层 6.转盘扭矩较大 7.套管用量最大 8.穿过油层长度与总水平位移比最小 1. 要求使用MWD测量系统 2. 要求使用加重钻杆或抗压缩钻杆
第3页/共25页
序 井号 号
1
TK318CH1
类型 短半径侧钻水平井
井深 (m)
垂深 (m)
最大井 斜
(°)
开窗侧 钻井深
5705.08 5451.84 97.0
5396
位移 (m)
273
最大造斜 率
（°/m）
水平段长 (m)
完成年份
施工地点
1.4
213
2004
塔河油田
2
TK318CH2
短半径侧钻水平井
95－28 m 286.5m 286.5－86m 85－24m 24－5.77m
第9页/共25页
水平井的分类
长半径水平井 造斜率：2° /30m－6 ° /30m 应用范围：水平位移较大的水平井 钻具组合：常规的钻具组合（弯接头、
超短半径水平井喷射钻井机理
超短半径水平井喷射钻井机理嘿，朋友们！今天咱来唠唠超短半径水平井喷射钻井机理这档子事儿。
你说这超短半径水平井喷射钻井啊，就好比是在地下挖地道的超级能手！想象一下，它就像个机灵的小老鼠，能在地下快速又巧妙地打出一条通道来。
这其中的关键呢，就是那股喷射的力量。
就跟咱打喷嚏似的，“噗”的一下，带着强大的冲击力，把岩石啥的都给冲开。
可别小看了这股力量，它可是能让钻井变得又快又好的绝招呢！而且啊，这超短半径水平井喷射钻井还有个厉害的地方，就是它特别灵活。
它能在那些复杂的地下环境里游刃有余，不管是遇到硬石头还是软泥巴，它都能搞定。
就好像一个武林高手，啥场面都能应对自如。
它的工作过程也挺有意思。
就像是一场精彩的表演，先是找准位置，然后“嗖”的一下就开始行动啦。
那速度，那效率，真让人惊叹不已！这可不是随随便便就能做到的，得有高超的技术和精准的控制才行。
咱再想想，如果没有这超短半径水平井喷射钻井，那好多事情可就难办了呀！那些地下的宝藏怎么能快速被发现和开采呢？好多工程不就没法顺利进行了嘛！所以说啊，它可真是个大功臣呢！你说它这么厉害，是不是得好好研究研究它的机理呢？只有把它弄明白了，咱才能更好地利用它呀！就好比你有个厉害的工具，你得知道怎么用才能发挥出它最大的作用，对吧？这超短半径水平井喷射钻井机理就是我们打开地下宝藏大门的钥匙呀！咱们得感谢那些研究这个的科学家和工程师们，是他们让这个神奇的技术不断发展和完善。
让我们能享受到它带来的好处。
总之呢，超短半径水平井喷射钻井机理是个特别重要又特别有趣的东西。
它就像一个隐藏在地下的秘密武器，为我们的生活和发展提供了强大的助力。
咱可得好好了解它，利用它，让它为我们创造更多的价值呀！这就是我对超短半径水平井喷射钻井机理的看法，你们觉得呢？。
6超短半径
由于超短半径侧钻水平井的转向曲率半径很短（只有
0.3m），不能用常规完井方法进行完井，在现有的技术条
件下，只能采用筛管砾石充填完井或裸眼完井。完井难度
高17-16侧平1井，垂深1109.78m，水平段长12.69m和
10.26m ，方位240 和90 ，钻井周期 14.03d。
经济、社会效益分析
据不完全统计，在我国的东部老油田有成千上万口老井，产量极低，甚至
绝产，胜利油田目前有低产井、报废井4000余口。超短半径侧钻水平钻井
技术的发展，无疑给死井复活，老井更新，老油田的稳产增产带来了新的
油3.4t/d，产水4.5t/d，产气68m3/d，含水57%。
辽河油田锦州采油厂钻成两口试验井
锦45-04-19井，油层为7m厚的砂岩稠油油 藏，原井后期产油0.5t/d 左右，于97年用超短 半径侧钻水平井进行改造，水平段长15.86m， 投产后成为高产井，产量提高89倍。 锦45-38-303井，油层中间有3m的泥岩夹层， 原井后期产量很低，于99年用超短半径侧钻水 平井进行改造，在同一油层中钻了三个水平井 眼，水平段长分别为6.7m、2.8m、2.1m，投产 后成为高产井，产油14t/d。
超短半径侧钻 水平井钻井技术
主讲人：王敏生 胜利钻井工艺研究院
目
国内外现状
录
超短半径侧钻水平井概念
超短半径侧钻水平井工艺流程
超短半径侧钻水平井完井方案
超短半径侧钻水平井特点
超短半径侧钻水平井的用途
胜利油田两口井实践
应用前景预测
超短半径径向水平井技术介绍
径向水平井技术简介长城钻探工程技术研究院一、技术概要径向水平井技术是近年发展起来的一项新技术；技术原理在油层部位钻孔，利用高压水力破岩作用在油层中的不同方向上钻出多个径向水平井眼，从而增大泄油面积，有效提高储层动用程度及最终采收率。
长城钻探工程技术研究院经过三年研究攻关，突破了套管钻孔和喷射钻进等核心技术，采用全部自主研发的工具，成功进行了三口井试验。
形成了自主知识产权超短半径径向水平井工具系统。
试验井产液量平均增加2倍以上，显示了该套技术良好的应用前景。
超短半径径向水平井示意图二、技术需求大部分老油田已进入开发的中后期，面临以下问题：1）单井产量逐年下降；2）大量的剩余储量不能被有效开采；3）低品位油气藏达50%以上。
三、技术优势径向水平井是低成本提高单井产量有效的一种技术手段，具有以下几方面优势：1）直井改造，节省建井成本；2）小修作业机配合施工，成本低；3）直井管理，生产、配套、维护成本低。
四、技术特点1、增大采油半径，提高采收率各分支径向喷射长度达50～100m。
单井的采油半径大大增加，油井的采油速度及最终采收率都将得到提高。
国外应用效果表明，该技术增油效果明显，增加产量一般在50%～500%。
主要应用于以下几方面：1）可增大生产层供油面积2）可穿透井眼污染区域3）可改善地层渗透性4）可改善注水效果5）可降低底水锥进速度2、施工成本低，周期短1）地面设备体积小，运行成本低需小修作业机即可满足施工作业2）对套管无破坏套管不需要段铣、不需完井五、适用范围1、主要适用井况1）新井完井2）老井二次完井3）油井解堵4）注水井解堵2、适应油层1）适应的地层主要是中高压中低渗油层，如砂岩、泥质粉砂岩、泥页岩等具有一定孔隙及层理的沉积地层，同时也适用于灰岩油层、煤层。
2）油层应具有一定的厚度，一般有效厚度应大于2米，且油层平面较为发育，均质性较好3）油层油水分布情况清楚4）油层上下隔层发育良好5）井筒状况良好6）油层不存在严重的出砂现象六、施工需要的主要地面设备及井下专用工具1、作业机1台（21米）2、400型水泥车1台3、Φ73mm油管(建议使用外加厚油管)4、供水罐车1台5、高压泵等6、井下专用工具：钻孔工具系统、喷射工具系统等七、主要技术指标1、套管钻孔孔径：φ25mm2、地层水平井眼孔径：φ30mm～φ50mm3、水平距离：30～50m八、目前能够施工井型1、油层套管尺寸：5 1/2″2、井深3000米3、套管内通径≥118mm4、井斜不大于30度。
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石油大学和大港油田联合开发了适用转盘和 动力水龙头钻短半径水平井的柔性钻井系统。 该系统由柔性钻杆和造斜短节两部分组成。钻 杆用薄壁无缝管切割蘑茹口，可随钻柱旋转。 造斜短节外壳切有单向弯曲的割缝，在钻压的 作用下可单向弯曲，施工中不旋转，其内有铠 接的胶管，用以循环钻井液，并有一传动轴， 将上部钻的旋转动力传柱给钻头，样机通过了 室内台架试验，未下井进行现场实钻试验。
蒸气注入管 MD1,500m
双井连通式水平井
产量比直井提高8倍。
水平井质量和效益的技术关键
合适的油气藏选择 井眼轨迹控制 井壁稳定 油气层保护 固井完井
一、短半径水平井的特点 短半径水平井的定义一般是指造斜井段的造斜率
大于1°/m的水平井，即曲率半径小于57.3m，又 称大（高）曲率水平井。
短半径水平井具有： 1、井眼小 2、造斜率高 3、曲率半径小 4、靶前位移短等特点。
中原油田钻井工艺研究所也进行了“柔性 钻井技术”的研究，采用特殊斜向器、铰接柔 性钻杆配合铰接马达或转盘钻进行水平钻进，、 下柔性筛管完井。目前已在中原油田和陕北油 田现场试验6口井，其中3口水平段长6m左右 （最长8.05m），曲率半径均小于1m，孔径 116mm。
胜利油田在“九五”期间，开展了 短半径侧钻水平井项目的科研攻关， 使短半径侧钻水平井技术有了新的突 破，形成了系列配套技术。共在不同 类型油藏区块上完成侧钻水平井18口， 其中139.7mm套管内短半径侧钻水 平井10口。短半径水平井平均造斜率 为1.1°/m，最高造斜率3.6°/m，目 的层垂深误差小于2m，侧钻点最深达 4515.5m。
近年我国开展了柔性短半径水平井钻井工具的 攻关研究，并取得了多项可喜的成果。石油勘探 开发科学研究院机械所自行研制的铰接螺杆马达 系统采用两节螺杆马达接头所需要的动力，其间 用铰接头连接。最大刚性长度为1.5m，造斜率3°5°/m，曲率半径≤18m，能在28m曲线井眼长度 内将井眼由垂直变为水平，样机室内试验和现场 中间试验达到设计要求，并通过有关专家的验收 和评定，有ф120.65mm和ф89.9mm两种规格， 供套管内侧钻短半径水平井使用。
* 天然垂直裂缝性油气藏 天然垂直裂缝性油气藏为水平井提供了理 想的应用条件，一井穿多个产层裂缝，产量比直井可提高4~20 倍。
*多层系油气藏 一井穿多层，一口水平井相当于若干口直井的作 用，大幅度提高生产效益。
*低渗油气藏 水平井可改善油气流动状态，减小渗流阻力，提高低 渗油气藏的产能。同时水平井远比压裂增产的效果要好。
有代表性的一家公司。七十年代中期，美国的Eastman Whipstock公司通过八年的研究试验，研制出了短半径造 斜钻井系统，经改进完善，在美国南部一些油田和加拿大 北坡的Knparnk油田广泛应用提高产量4倍以上。
1983年以来设在西德的Eastman Christenson公司又 作了进一步改进并完型生产，九十年代初期经过一次较大 的兼并，将与钻井技术有关的数家服务公司从资金、人才 和技术方面进步了择优调整，组建了能从事钻井“一条龙 ”服务的Baker Hughes Intep公司，在技术研究和工具 仪器方面都有很强的竞争能力，近年来已侧钻短半径水平 井300余口。
然后在产层钻一定长度的水平井。
水平井技术的发展状况
目前美国和加拿大等国平 均每年钻水平井1200多口， 占钻井总数的5—8%，成本是 直井的1.2--2倍，产量是直井 的3~5倍，甚至8倍。控制精 度在1000米水平段长内上下 误差不超过一米。我国每年 5060口水平井，常规的长、 中半径水平钻井技术和钻井成 本都接近国外。短半径 （612米）水平井在国内尚 有差距。
短半径水平井 技术讲座
水平井的分类
常规水平井可分为： 长半径水平井 中半径水平井 短半径水平井
水平井类型 长半径 中半径 短半径
曲率半径（m） 180～600 90～150 6～60
水平长度（m） 300～1700 150～1000 100～500
水平井适应的油气藏
水平井的突出特点是井眼穿过油气层的长度长，单井产量高，且水平井的渗 流速度小，出砂少，采油指数高，可大大提高采收率。
Sperry-Sun公司在以发展仪器为主的基础 上，已能为提供定向井与水平井钻井的全面服 务。该公司短半径水平井技术也处于领先地位， 它的无线随钻MWD和ESS电子多点采用了柔 性连接方式，广泛用于短半径侧钻水平井。目 前，短半径水平井的最大水平位移和最长水平 段已分别达到953m和600m；开窗侧钻点最 大井深已达到7751m。 水平段最长的短半径 水平井是美国的Mobil Erdgas-Erdoel Gmbh公司在德国钻成的Reitbrook 308井 （120.7mm井眼），水平段长600m，水平 位移953m。
100
直井
80
水平井
60
3~5倍
40 5~8%
20
0
井数
产量
水平井开发多层系油气藏
水平井可有效的解决生产井的水锥问题
用水平井连通有高低差的两孤立油藏
单井蒸汽驱重力泄油水平井
812.52m 油管
井 号：草南SWSD-平1 水 平 段 长：642.72米 垂深/位移比：1：1.014
823.78m
4、造斜点与油层距 离最小 5、可用于浅油气层
6、全井斜深最小
7、不受地面条件的 限制
2、穿透油气层段短
3、井眼尺寸受到限制
4、井眼方位控制受到 限制 5、要求使用动力水龙 头或顶部驱动系统
6、施工难度大
7、非常规的完井方法
二、短半径水平井的发展现状 短半径水平井在国外各大公司中，美国贝克•修斯是具
工艺特点
优点
缺点
造斜率＞1°/m
1、井眼曲线段最短井眼尺寸： ф95.25mm～ф152.4mm
钻井方式：高造斜率马达方 式或转盘钻柔性组合
钻杆：ф73mm
测斜工具：柔性测斜仪或 MWD 地面设备：动力水龙头或顶 部驱动系统
2、中靶准确度高
3、从一口直井可以 钻多口水平分支井
*薄油气层 水平井可大大增加泄油面积，和同一地层的直井相比， 开采指数可提高4~10倍。
*不规则油气藏 （如互不连通的砂体） 用水平井可以连通互不关 联的、或具有一定高低差的油气藏。
*重油或稠油油藏 水平井可发挥重力泄油的优势，提高产量。 *水锥和气锥的油藏 发生水锥或气锥的油藏可在油层的中上部造斜，