水平井钻井工程设计知识分享
长水平段水平井钻井技术分析
长水平段水平井钻井技术分析长水平段水平井钻井技术是一种针对油气储层垂直厚度较大、水平延伸较长的井型，利用水平钻井技术钻进油气层水平段并进行开发的技术方法。
本文将对长水平段水平井钻井技术进行分析。
1. 钻井方案设计：钻井方案设计是长水平段水平井钻井技术的第一步。
在设计钻井方案时，需要结合井型、地质条件、井深和井斜等因素进行综合考虑，确定合理的钻进方向和井斜控制策略。
在水平段钻进过程中，还需要考虑固井和完井等后续工艺，确保井筒的稳定性和油气的顺利开采。
2. 钻井工艺：长水平段水平井钻井技术在钻井工艺上与传统垂直井有所不同。
钻井采用正压钻井方法，通过提高钻井液密度以控制油气井口压力，防止井漏和井喷。
钻井过程采用连续下钻技术，即钻机一次性连续下钻到设计井深，并根据需要进行测斜测量和方位调整，以确保井眼的准确定位。
3. 钻井液体系：长水平段水平井钻井过程中，钻井液的选择和配置非常重要。
由于钻井液在水平段钻井中既要兼顾冷却、润滑和悬浮钻屑的功能，又要保证井漏和井喷的安全，因此需选择低漏失、高温高压稳定性好的钻井液体系。
常用的钻井液体系包括高密度钻井液、高温高压钻井液、聚合物钻井液等。
4. 钻井工具和技术：长水平段水平井钻井过程中，钻井工具和技术的选择和应用对钻井效果具有重要影响。
常用的钻井工具包括水平定向钻头、测斜仪、方位调整工具等。
在钻井技术方面，常用的技术包括挤压工艺、导向钻井技术和水平井控制技术等，通过这些技术手段可以实现井眼的准确定位和控制。
5. 钻井安全：长水平段水平井钻井过程中，钻井安全是至关重要的。
在钻井过程中，要注意控制井压、井漏和井喷等安全风险。
还需要根据不同地质条件和井型选择合适的防漏和防喷措施，例如应用各种套管和井壁稳定剂等。
长水平段水平井钻井技术是一种针对油气储层特殊条件的井型，通过合理的钻井方案设计、优化的钻井工艺、选择合适的钻井液体系、应用适用的钻井工具和技术以及保障钻井安全等方面的措施，可以实现长水平段水平井的高效钻井和顺利开采。
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。
钻井工程复习资料
钻井工程绪论第一节钻井概述一、钻井的概念钻井：利用一定的工具和技术在地层中钻出一个较大孔眼（井眼）的过程。
二、钻井的分类（一）按目的分类1.探井：为探明地下地质情况、获取地下油气资源分布及相应性质等方面资料而钻的井。
（1）区域探井：为了解地层年代、地层时序、岩性、厚度、生储盖组合，并为物探解释提供参数而钻的探井。
（2）预探井：在确定含油气有利构造的基础上，以发现油气藏为目的而钻的探井。
（3）详探井：在已发现油气构造上，为探明含油气的面积和储量，了解油气层产能为目的而钻的探井。
2.开发井：以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道所钻的井，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井。
（1）生产井：为完成产能任务和生产油、气所钻的井。
（2）注入井：为提高油、气井生产能力所钻的井。
（用于注水所钻的井为注水井，用于注气所钻的井为注气井。
）（二）按几何形状不同分类1.直井：井口与井底在同一条铅垂线上。
2.定向井：井口与井底不在同一条铅垂线上。
（1）普通定向井：一个井场内仅钻1口最大井斜角小于60°的定向井。
（2）大斜度井：最大井斜角在60°～80°范围内的定向井。
（3）水平井：最大井斜角大于或等于86°，并保持这种井斜角钻完一定长度井段的井。
（4）大位移井：水平位移/垂深>=2的定向井或水平井（或测深/垂深>= 2的定向井或水平井）。
（5）丛式井：在一个井场（海洋平台）上有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含1口直井。
（6）多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
（三）按井深不同分类1.浅井：H<2500m。
2.中深井：2500<H<4500m。
3.深井：4500<H<6000m。
4.超深井：H>6000m。
（H为完钻垂直井深）（深水钻井：超过500m水深的海洋钻井。
超深水钻井：大于1500m水深的海洋钻井。
水平井设计要点课件
14
8、水平井单井设计
（2）在连井剖面上设计水平井水平段轨迹 • 确定水平段A点在油层纵向上的位置（根据设
计原则可为顶部、中部或某部位）及距油层顶 的距离 • 水平段轨迹钻迂储层参数预测，包括孔隙度、 渗透率及钻迂夹层百分数 • A、B点三维坐标
23
3、剩余油相对富集区 • 断层遮挡注采不完善 • 微构造脊部 • 河道边部 • 正韵律顶部 • 不同沉积时间单元砂体界面 • 水淹较差的复合韵律 • 底水油藏的腰部 • 薄互层组
24
谢谢
25
15
8、水平井单井设计
（3）油层顶部构造及上部标准层垂深 • 根据地层对比成果绘制上部标准层和油
层顶部构造图，上部标准层应不少于两 个 • 根据构造图确定设计井位各标准层及油 层顶部构造垂深
16
四、水平井实施要点
17
第一步钻导眼井修改、完善水平井单井设计 • 在设计井位（地面）钻导眼井，进行岩屑及电
• 水平井注水、采油可以提高水驱采收率5-10%。
2
三、水平井设计要点
3
1、油藏类型筛选
巨厚、多油层也可采用非常规作法，分层、 分段水平井开发决定于经济
4
1、油藏类型筛选
水平井分段压裂技术不过 关；也可考虑流动系数；
5
2、油层适应性研究
• 油层连续性：宽度、薄—中厚 • 油层物性：高—低孔、渗，对特低要充分论证 • 油层中夹层分布，对水平段钻迂油层的影响 • 裂缝发育、分布，与基质的关系 • 层内纵向物性分布 • 开发层系中，单层分布形式 • 开发层系中，流体性质分布
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
水平井钻井工程设计知识分享
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
▪
谢谢！
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水平井钻井、完井知识介绍
一、水平井钻井技术简介
目前状况
• 长、中、短半径水平井已为常规工艺
• 分支井技术得到发展和应用 • 大位移井和大位移水平井见到好的效益
国内情况
长、中、短半径水平井已为常规工艺 大位移水平井正在实施 分支井技术刚起步
－12 －
水平井钻井面临的问题
压缩机 油管寿命 钻机
应力 套管磨损 稳定器 注水泥
水平井是定向井的井型之一，其最大井斜
要大于等于86度，并具备一定的水平段。
－4 －
水平井分类
长曲率半径水平井(造斜率≤8°/30米）
常规水平井
中曲率半径水平井(造斜率8～30°/30米）
短曲率半径水平井(造斜率1.0～3.0°/米）
水 平 井
垂直侧钻(分支）水平井
侧钻水平井
水平侧钻(分支）水平井
井下动力钻具：长串联马达、铰接式马达、仪表
化马达、可转向井下马达
导向钻井及轨迹实时控制，随钻测井：旋转导向
钻井系统取代可转钻井系统
－21 －
水平井油层保护技术 欠平衡钻井技术：泡沫、空气、氮气等充
气钻井液
高性能的钻井液：油基钻井液、合成钻井 液，有利于井壁稳定性、岩屑的清除、控 制井眼损坏
－30 －
长、中半径水平井钻井完井技术
1、水平井地质、油藏、钻井优化设计技术 2、水平井井眼轨道测量和控制技术 3、水平井取心技术 4、水平井钻井液完井液技术
5、水平井固井完井技术
6、水平井测井及资料解释技术
7、水平井射孔及测试技术
以上技术形成了长、中半径水平井施工的配套 技术，并且可以立足于国内。
常规水平井
分支水平井
侧钻井水平井
水平井技术图例 上井知识总结
一、石油工程基础知识1.钻井工程常识：六大系统，各个岗位组成及分工，井场布置，工作环境，井场安全2.油气井分类3.定向井、水平井基础知识：基本概念（角差、工具面是重点），井身轨迹控制方法（轨迹类型，定向工具：弯接头、螺杆、无磁钻铤、定向接头；定向造斜，复合钻进，地质导向，旋转导向）二、定向测量仪器（北京海蓝MWD）1.仪器的组成结构、功能作用及工作原理2.仪器的安装、拆卸、初始化设置及调试等3.仪器现场工作流程三、现场工作1. 建井程序2. 定向测斜流程3. 摆工具面4. 井身轨迹设计与轨迹控制软件的使用方法5. 井下钻具组合（BHA）设计第一章石油工程基础知识一．钻井工程基本常识1.钻机六大系统：起升系统，旋转系统，循环系统，动力系统，传动系统，控制系统2.岗位组成及分工：井队干部：队长，副队长，指导员，技术员，井队员工：司钻，副司钻，内钳工，外钳工，井架工，机械工，电工，司机，场地工（3-4人），泥浆工，3.井场布置：井架，住井房，值班房，地质录井房，综合录井房，技术服务房，泥浆房，二．油气井分类三 定向井、水平井基础知识 1. 基本概念：靶区α造斜点稳斜井段水 平 位垂 深（1）井身轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状。
（2）井深：指井口（通常以转盘面为基准）至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深（Measurement Depth）；井深是以钻柱或电缆的长度来测量的。
井深常以字母“Dp”表示，单位为米（m）。
（3）井斜角：（通常称井斜）是指过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线，井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
井斜英文缩写是Inc，单位为度（°），其变化范围一般在0°—90°，但有时也有大于90°的情况。
（4）井斜方位角：（通常称方位）某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线；以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度即井眼方位角。
水平井钻井工程设计
完
井
液
主要包括钻井液和完井液体系选择以及密度、流
设 计 变参数、滤失量、润滑性能等主要指标的确定。
3、水平井钻井工程设计介绍
钻
水平井与钻井液有关的特殊问题
井
液
携屑能力降低
与
完
井眼稳定性Байду номын сангаас差
井
液
井漏的可能性变大
设
计
摩阻增大
3、水平井钻井工程设计介绍
钻
水平井钻井液的要求
井
要考虑保护油层
液
较好的流变性
计
241.3mm
3、水平井钻井工程设计介绍
辽河油田主要的井身结构类型
井 身
339.7mm 444.5mm
适用区块： 冷41块、 冷42块、
结
水泥返高
冷43块、 高2区、
构
244.5mm
高3区、
设
311.1mm
215.9mm
洼38块、 新海27块、
计
悬挂器位置：技套鞋以上50m
177.8mm
杜84块、 杜32块、 杜813块
合
Φ215.9mm井眼动力钻具造斜组合
设
Φ215.9mm井眼水平段动力钻具组合
计
Φ152.4mm井眼动力钻具造斜组合
Φ152.4mm井眼水平段动力钻具组合
3、水平井钻井工程设计介绍
钻
水平井钻井工程技术的重要组成部分，它对井眼
井
液 净化、井壁稳定、降低摩阻、防漏堵漏、保护油气
与 层等有着重要的意义。
设
计 有3种类型。
3、水平井钻井工程设计介绍
常用井身剖面
井
单弧剖面
眼 又称“直—增—水
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适用区块： 欢2-11-13块、 茨631块等 稀油区块
215.9mm
3、水平井钻井工程设计介绍
辽河油田主要的井身结构类型
井 身 结 构 设
339.7mm （或273.05mm） 444.5mm（或346.0mm） 水泥返高
177.8mm（调长光管+筛管）
适用区块： 锦16块、 锦27块、 锦612块、 欢127块、 洼60块等 稠油区块
构
② 井身结构设计根据采油工程提出的完井方式和油层套管尺寸、强
度等要求进行设计。
设
③ 井身结构设计通过多方案对比，从技术经济指标，如钻井速度、
计
钻井成本、油层保护和钻井风险性等方面定性或定量分析进行对比，
提出推荐方案。
3、水平井钻井工程设计介绍
井 身 结 构 设 计
辽河油田主要的井身结构类型
339.7mm （或273.05mm） 444.5mm（或346.0mm） 水泥返高
（曲率关径R﹥286.5m ） 中半径（又称中曲率水平井）
造斜率K=(6°～20°)/30m （曲率半径R=286.5～86m ） 短半径（又称大曲率水平井）
造斜率K=(3°～10°)/m （曲率半径R=19.1～5.73m ）
水平井的 技术特点
以中半径 水平井为例
2、概述
进入油层前的无效井段较短 使用的井下工具接近于常规工具 造斜段多用井下动力钻具钻井，可控性好 离构造控制点较近 可用常规的套管及完井方法 井下扭矩及阻力较小 较高及较稳定的造斜率
7、防止油气层损害要求
8、钻井液设计
9、油气井控制要求
10、固井与完井工艺设计
11、各次开钻或分井段（包括取心）施工重点要求
12、测井工艺技术要求
13、完井井口装置设计
14、安全环保要求
15、周期计划
16、钻井费用预算
3、水平井钻井工程设计介绍
二、要介绍的设计内容 中曲率半径水平井的井身结构设计，井
3、水平井钻井工程设计介绍
井 身 结 构 设
辽河油田主要的井身结构类型
339.7mm（或273.05 mm） 444.5mm（或346.0 mm） 水泥返高
177.8mm 241.3mm
152.4mm
适用区块： 小22块、 沈625块、 齐131块、 欧31块、 茨13块等
计
悬挂器位置：技套鞋以上50m
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
2、概述
水平井的定义
水平井是最大井斜角保持在90° 左右（一般不小于86°），并在目的 层中维持一定长度的水平井段的特殊 水井平。井钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和发展
水平井 的分类
分类依据 曲率半径
2、概述
长半径（又称小曲率水平井） 造斜率K﹤6°/30m
眼轨迹设计与控制技术要求，钻具组合设计、 钻井液与完井液设计，钻井参数设计，完井 工艺设计等内容。
3、水平井钻井工程设计介绍
井
总的原则是：以经济效益为中心，以实现安全、快速钻井为目的的
原则。具体要求如下：
身 ① 以完钻井井史、测井、测试、试油和试漏等资料建立的地层孔隙
结 压力剖面和破裂压力剖面为基础，以完钻井井身结构资料为依据。
水平井的 技术特点
以中半径 水平井为例
2、概述
井眼控制井段较短 穿透油层段长 （可达1000m） 井眼尺寸不受限制 可以测井和取心 可实现选择性完井方法 要求使用MWD（或LWD） 要求使用加重钻杆
水平井的 使用范围
2、概述
薄油层油藏 超稠油和稠油油藏 以垂直裂缝为主的油藏 底水和气顶活跃的油藏 低渗油藏
水平井钻井工程设计
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
1、前言
水平井技术是20世纪80年代国际石油界迅速发展 并日臻完善的一项综合性配套技术，它包括水平井油 藏工程和优化设计技术，水平井井眼轨道控制技术， 水平井钻井液与油层保护技术，水平井测井技术和水 平井完井技术等一系列重要技术环节，综合了多种学 科的一些先进技术成果。水平井技术被誉为石油工业 发展过程中的一项重大突破。
设
计 有3种类型。
3、水平井钻井工程设计介绍
常用井身剖面
井
单弧剖面
眼 又称“直—增—水
平”剖面，它由直
轨 井段、增斜段和水
平段组成，其突出
迹 特点是用一种造斜
率使井身由0°造至
设 最大井斜角αH。这
计
种剖面适用于目的 层顶界与工具造斜
率都十分确定条件
下的水平井。
3、水平井钻井工程设计介绍
常用井身剖面
井
双弧剖面
又称“直—增—稳—
眼 增—水平”剖面，由直
井段、第一增斜段、稳
轨 斜段、第二增斜段和水
平段组成，突出特点是
迹 在两段增斜段之间设计
了一段较短的稳斜调整
设 段，以调整由于工具造
斜率的误差。这种剖面
计
适用于目的层顶界确定 而工具造斜率不十分确
定的情况，是中、长曲
率半径水平井比较普遍
采用的一种剖面设计。
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
3、水平井钻井工程设计介绍 一、钻井工程设计书中包括的内容 二、要介绍的设计内容
3、水平井钻井工程设计介绍
一、钻井工程设计书中包括的内容
1、设计依据与要求
2、井身结构设计
3、井身质量要求
4、钻具组合设计
5、钻井参数设计
6、水平井井身轨迹设计
3、水平井钻井工程
又称“直—增—稳— 增—稳—增—水平”剖
轨
面，突出特点是在三个 增斜段之间相继设计了
两个稳斜段，第一稳斜
迹 段用于调整由于工具造
斜率的误差造成的轨道
设 偏差，第二稳斜段则用
于探油顶。适用于目的
计 层顶界和工具造斜率都
计
241.3mm
3、水平井钻井工程设计介绍
辽河油田主要的井身结构类型
井 身
339.7mm 444.5mm
适用区块： 冷41块、 冷42块、
结
水泥返高
冷43块、 高2区、
构
244.5mm
高3区、
设
311.1mm
215.9mm
洼38块、 新海27块、
计
悬挂器位置：技套鞋以上50m
177.8mm
杜84块、 杜32块、 杜813块
127mm
3、水平井钻井工程设计介绍
井 井眼轨迹设计是轨迹控制的基础和依据，
眼
轨
是钻井工程设计的重要内容。
迹
井眼轨迹设计包括轨迹类型选择、曲率优
设 选、稳斜段长度优选、稳斜角优选等。
计
3、水平井钻井工程设计介绍
常用井身剖面
井
眼
从理论上讲，水平井的井身剖面
轨 可根据实际需要而设计成多种类型，
迹
但实际上应用最多、最有代表性的