3大位移井解析
大位移水平井轨迹控制在桩166-平3井应用
３ ． １ 、 直井 段 ：采用常规 塔 式钻具 组合 ， 使用 电子 多点ＹＳ Ｓ 监 控井 眼轨迹 。 该井 段控 制 较好 ，井深 １ ６ ６ ０ ｍ， 最大 井斜 １ ． ２ １ 。 ，水 平位 移 ８ ． ３ ７ ｍ。 ３ ． ２ 、 二开 斜井段 ： 钻 至井深 １ ６ ８ ６ ． １ ４ ｍ时开始定 向造斜 ， 按照设 计第一 段造 斜率 １ ０ 。 ／ｌ Ｏ Ｏ ｍ， 井斜 增 至２ ５ 。 。 为 了达 到 中３ １ １ ． １ ｍｍ井 眼 的造 斜效 果 ， 钻 具组 合： ０３ ｌ １ ． １ ５ ａ ｒ ｍ钻头 ＋ ２ ０ ３ ａｍ动力 钻具 （ ｒ １ ． ２ ５ ７ ） ＋ ２ 编号 ： １ ０ ０ ９ —９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） １ 卜０ ３ ６ １ — ０ １
１桩 １ ６ ６ ＿ ＿ 平３ 井 基本 情 况 桩１ ６ ６ 一 平３ 井 是胜 利油 田在桩 西 布置 的一 口海 油 陆采大 位移 水平 井 ，构
造位 置位 于济 阳坳 陷沾化 凹 陷桩 西潜 山披 覆构 造带桩 斜 １ ４ ６ 块 高部 位 。 钻探 目
合 ，体现 出井 身剖 面优 化设 计起 到 的作 用 。 ３施 工过 程
成岩 屑床 。 岩 屑上 返过程 中被 磨得很 细 ， 很难 从泥浆 中清除 ， 造成摩 阻增 大 、 导 致井 隋况复 杂 。 地 层复 杂 ， 上 部新生 代纯泥岩 段造浆 严重 ， 不易控 制泥浆 性 能
的稳 定 。 馆 陶组 存有 大段 的底 砾岩 ， 渗透性 强 ， 且 极不 稳定 。
压加 不上 ， 极易憋 泵 ， 机 械钻速 低 。 斜井段 长 ， 岩 屑在 自重作用 下下沉 ， 很容 易形
的为 开 发桩斜 １ ４ ６ 块 沙三段 油层 。 桩１ ６ ６ 一 平３ 井基 本 设计 数据如 表 １ 。
大位移井井壁稳定机理及安全密度窗口分析
（ ． ｔ ｔ ｙ Ｌａ ｆ Ｏｉ ｎ ｓＲｅｅｖ ｉ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｘ ｏｔｔｏ Ｓｏ ｔ ｚｅｔＰｅｒｌｕ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｃｈ ｎ ｄ １ ５ ０ １ Ｓａｅ Ｋｅ ｂｏ ｌａ ｄ Ｇａ ｓｒ ｏ ｒＧｅ ｌｇ ｎ ｐｌｉａ ｉｎ， ｕｈ ｖｓ ｔｏｅ ｍ ｉｅ ｓｔ ｅ ｇ ｕ６ ０ ０ ，
关键 词 ： 大位 移 井 ； 井壁 稳 定 ； 塌压 力 ； 全 密度 窗 口 坍 安 中 图分类 号 ： Ｅ４ Ｔ ２３ 文献 标识 码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｌＳ ａ ｉｉｙ ｏ ｔ ｎ ｅ ｅ ｃ ｅｌａ ａ ｙ ｉ ｆ Ｓ ｃ ｒ ｔ ｅ ｉｙ Ｗ ｉ ｏ ｔ ｄ ｆＷ ｌ ｔ ｂ ｌｔ ｆ Ｅｘ ｅ ｄ ｄ Ｒ ａ ｈ Ｗ ｌ ｎｄ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｕ ｉｙ Ｄ ｎｓｔ ｎｄ ｗ
天 津 ３ ０ ８ ；．冀 东 油 田公 司 勘 探 开 发 工 程 监 督 中心 ， 北 唐 山 ０ ３ ０ ） ０２０３ 河 ６ ２ ０
摘 要 ： 井壁稳 定 的岩石 力 学机 理 出发 ， 从 分析 大位 移 井周 的应 力 分 布规 律 ， 立 大位 移 井 井壁 稳 定 建 的 力学模 型 。根 据 库仑一 尔强 度 准则和 最 大拉 应 力破 裂 准则 ， 算 大位 移 井的 井壁 坍 塌 压 力与 泥 摩 计
大 位 移 井 井 壁 稳 定 机 理 及 安全 密 度 窗 口分 析
土 林 付 建 红 饶 富 培 。 唐 世 忠 张 伟 。 刘 飞 ， ， ， ， ，
（． 南 石 油 大 学 油 气 藏 地 质 及 开发 工程 国 家 重 点 实 验 室 ，成 都 ６ ０ ０ ；．大 港 油 田分 公 司 采油 工 艺 研 究 院 ， １西 １５０２
我国第一口创世界纪录大位移井——西江24—3—A14井总结
我国第一口创世界纪录大位移井——西江24—3—A14井总
结
张武辇
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】1998(020)A06
【摘要】西江２４－３Ａ１４井，是用已开发的２４－３平台钻机相距８０００ｍ的西江２４－１油田的大位移井，测量井深９２３８ｍ，垂直井深２９８５ｍ，水平位移８０６２．７０ｍ，是我国第一口创最大水平位移世界纪录的井。
文中介绍了该井的油藏地质特点、大位移井方案的确定、可行性研究和技术准备、钻机升级改造内容、钻井关键工艺技术的实践与效果、新工具和新技术的应用、取得的十大成绩，以及存在的问题和改进意见，对用大位移井开发
【总页数】30页(P1-30)
【作者】张武辇
【作者单位】中国海洋石油南海东部公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
【相关文献】
1.高精度双轴速率陀螺在西江24—3—A14井中的应用 [J], 彭新明
2.西江24-3-A20ERW大位移井钻井液技术 [J], 黄浩清
3.北海Oseberg油田1口创世界纪录的大位移水平井（C—26A井）的钻井经验
[J],
4.西江24-3-A22大位移水平井钻井技术研究 [J], 王瑜;黄守国
5.西江24-3-A14大位移井244.5mm套管固井技术 [J], 张武辇;张明江
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复杂结构井术语与定义
SDRI Private
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术语与定义
垂深 井眼走向上任一点到井口所在水平面的距离，称为
该点的垂深。
井深 井眼轴线上任一点到井口的井眼长度，称为该点的
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井深，也称为该点的测量井深或斜深。如图中AF。 水平位移 井眼轨迹上任一点与井口铅直线之间的距离称为该 点的水平位移，也称为该点的闭合距。 造斜点 开始定向造斜的位置，通常以开始造斜点的井深来
补心差：大修方补心面到钻井方补心面的距离
复杂结构井术语与定义
二○一○年十二月
术语与定义
1.定向井 定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形 状进行钻进的井。 2.水平井 井斜角达到或接近90°（≥86°），并保持这种角度钻 完一定长度水平段的定向井。有时为了某种特殊的需要,井 斜角可以超过90° 。
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© 2008 SDRI Information Solutions. All rights r角在60°～83°的定向井。 4.大位移井： 大位移井是指水平位移与垂深比（水垂比）≥2的井。 5.丛式井： • 丛式井就是在一个平台上钻多口井。 • 这些井可能是直井、定向井、水平井或其它特殊工艺井。 • 丛式井包括陆地丛式井平台和海上丛式井平台。 6.多底井： 从一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的分支井筒的井， 一般地把井下两个井眼钻在同一油层的叫多底井，相应地把 两个井眼钻在两个不同油层上的井叫分支井 。
表示。
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大位移水平井施工难点分析
112随着钻井技术的不断发展，水平井、定向井钻井技术也在不断提升，大位移水平井钻井技术也应运而生。
目前，对于大位移水平井的定义一般是指该井的水平位移与其垂深之比大于等于2。
随着位垂比的不断增加，也带来一些施工的难点和问题，大位移水平井的水平位移大，导致在滑动施工过程中会产生较大的摩阻，影响钻井效率，在复合钻进过程中会产生较大的扭矩波动，对钻井设备产生一定的威胁。
同时，由于水平位移大容易产生岩屑床，导致岩屑难以上返，降低机械钻速，也容易发生井下安全事故。
因此，针对大位移水平井钻井过程中的难点，为提高大位移水平井钻井的效率和安全性，本文重点研究以下几个方面：井眼轨道设计研究，井眼净化与水力参数研究，完井过程中下套管技术等。
一、井眼轨道的优化设计对大位移水平井的井眼轨道进行优化是保障其正常施工的关键技术之一，大位移水平井一般采取以较浅垂深获得较大水平位移的思想进行其轨道优化，同时大位移水平井顺利实施的首要关键就是对井眼轨道的合理优化，因此主要包含以下两个方面。
1.靶点及着陆方向。
综合考虑地质因素，确定合理的靶点和着陆方向，同时要考虑着陆方向要垂直于目的层最大主应力方向，这样有利于在后期钻井和完井过程中的井壁稳定，防止井眼的坍塌。
2.井眼轨道的几何剖面的优化设计。
在进行井眼轨道的几何剖面优化设计时，首先要保障的是其造斜率能够在使用常规螺杆导向钻具组合时完全达到要求，以及后期完井过程中套管柱能够顺利下入的适应性；其次要达到钻柱摩阻扭矩较小，而井眼轨迹较短，以及井眼曲率和轨迹的光滑衔接。
目前在大位移水平井施工过程中常用的井身剖面形状主要包括变曲率设计和常曲率设计两种。
其中常曲率设计主要是指在造斜段中的造斜率为常量，所以一般采用“直径段+圆弧段+直径段”为基础的剖面形式。
而变曲率设计主要是指其造斜段的斜率为变量，当前的设计方法主要有：悬链线、修正悬链线、抛物线等。
二、大位移水平井井眼清洁在大位移水平井施工过程中面临着最主要的问题之一就是岩屑清洁困难，由于井眼清洁度差将会带来一系列的复杂难题，比如钻进过程中摩阻扭矩的增大，沙桥卡钻，重复切削导致的机械钻速降低等，所以说井眼清洁的程度会对该井的钻井安全、井身质量、钻井速度等方面产生直接影响，最终会影响其经济效益。
大位移井延伸极限预测技术研究
用 变形值 ， 保钻 具能 够 正常工 作 。各钻 具都 有一定 的 确 许 用 变形 ， 能超 出这 个 范 围 ， 不 一旦 超 出这个 范 围， 具 钻
将不 能正 常 工作 。 般 情 况下 ， 钻具 都 能满 足 这 个 要 求 ， 一般 不 作 为
一
大位移井 的延伸极 限模型 的判别条件。 如果钻柱满 足上面要求 ， 就认 为钻 柱能够继续钻 进， 只要 有一 方 面不满 足 就认 为 已达 到 了钻 柱 的延 伸极
维普资讯
７ ４
西 部探 矿工 程
２０ ０ ８年第 ７ 期
限值 。根据 这个认 识 ， 以看 出研 究 钻柱截 面的受元 。为 了研究 方便 ， 我们 建立
态 和受摩 擦 情况是 必 要 和 必需 的 。也 只有 确定 出截 面
综合上述 问题的重点难点。根据大位移井的特点， 建立大位移井动力学模型， 进行大位移井动力学分 析， 编制极 限延 伸软 件 ， 对 不 同钻具 组合 、 针 井眼和 摩擦 系数 、 井液 体 系 ， 设计 的 井斜 方位 算 出最 钻 按 大延 伸长度 。对 大位移 井 的摩 阻／ 矩 、 伸极 限进 行预 测和 控制 ， 到有 效指 导 大位 移钻 井 的 目的 。 扭 延 达 关键词 ： 大位移 井 ； 限延伸 ； 阻 极 摩
面 都要 校核 。 （）钻 柱 刚度 。钻 具 的 弯 曲变 形 应小 于钻 具 的许 ４
在 大位 移井 中 ， 由于 受井 身剖 面 、 眼几何 特性 、 井 井 眼净 化 、 柱 结 构 、 井 液 性 能 、 石 的 可 钻 性 等 的作 钻 钻 岩 用， 会影 响钻柱 的水 平延 伸 。要 确 保 钻 柱 顺 利 钻 进 ， 一 般要 满足 以下 几个 方面 的要 求 ： （）岩石 破 碎 。钻 头 处 钻 压 与扭 矩 要 大 于 岩 石 的 １ 抵 抗 破坏 的最 大强 度 。 （）摩 阻力 。钻 柱 在 钻 井 液 中 重 量 的 各 分 力 与 井 ２ 壁 给钻柱 的支反 力 的分 力 的矢 量 和 应 大 于 钻 柱 摩 阻 力
大位移、水平井、分支水平井钻井液技术
的
配
制
及 维
钻井液维护
护
（一）钻井液的配置及维护
有 机
钻井液配方
正
转型前取现场钻井液进行室
电 胶 钻
内分析，优选出最佳转型配方。 根据室内转型实验放掉部分井
井
浆，然后按顺序加入有机正电
液 体 系
钻井液配制
胶、氨盐（NH4-HPAN）、硅腐 钾（G-KHm）、PMHA-II等处
的 配 制
理剂，将钻井液转化为有机正 电胶钻井液，并按设计调整钻
（三）效果评价
油气层保护 效果显著
效
果
润滑防卡和井
评
眼净化效果好
价
抑制防塌 效果明显
通过63口水平井以及1口大 位移井施工中表明我们采用的 水平井、大位移井钻井液体系， 在润滑防卡以及井眼净化方面 取得良好的效果。
在施工中拖压现象明显减
少，特别是在使用无固相甲酸 盐-聚合醇钻井液体系施工的几 口三维井身结构分支水平井， 在定向的过程中没有拖压现象。 另外所有施工井中，沉沙和沙 桥卡钻、粘附卡钻的井下事故 为零。
物
替干净，然后下钻到套管角，
钻 井 液
钻井液配制
将新配制的KCL聚合物钻井液 体系替人井内，顶替后循环处
体
理调整钻井液性能到设计水平 。
系
配
置
及
维
钻井液维护
护
（一）钻井液的配置及维护
KCL-
钻井液配方
使用PAC- LV控制中压失水在3－
3.2ml左右，维持 6转读数控制在14-
聚
16，3转读数控制在8-12,以保证井眼
及 维
钻井液维护
求。
护
（一）钻井液的配置及维护
石油论文大位移钻井技术与分解
大位移钻井技术与分解摘要大位移钻井技术是目前世界上最先进的钻井技术之一，它已成为海上和摊海油田勘探开发最有效的手段。
它能够大范围的控制含油面积和提高油气采收率，降低油田开发成本，具有显著的经济效益和社会效益。
文章介绍了国内外大位移钻井技术的现状，大位移井的关键技术和发展趋势，分析对比了国内大位移钻井技术存在的差距和应努力的方向，对其未来发展前景做了详细的预测与分析，并就其存在的问题也提出了一些解决的办法和意见。
关键词：大位移井钻井技术；井眼剖面；扭矩；摩阻；旋转导向目录第1章大位移井的概况分析 (1)1.1 大位移井的基本概念 (1)1.2 大位移井的特点，难点及用途 (1)1.2.1 大位移井的特点 (1)1.2.2 大位移近水平井的钻井难点 (1)1.2.3 大位移井的用途 (2)第2章大位移井的发展状况 (4)2.1 世界上钻大位移井成熟的配套技术主要表现在 (4)2.2 国内大位移井的发展现状 (4)第3章大位移井的关键技术 (6)3.1 管柱的摩阻和扭矩 (6)3.1.1钻柱扭矩和摩阻力的计算 (6)3.1.2 减小管柱扭矩和摩阻的措施 (8)3.2 钻柱设计 (9)3.3 轨道设计 (11)3.4 井壁稳定 (11)3.4.1 影响大位移井井壁不稳定的因素 (11)3.4.2 井壁稳定性机理 (12)3.5 井眼清洗 (13)3.6 固井完井 (14)3.7 轨迹控制 (15)3.8 装备配套要求 (16)第4章大位移井钻井工具与仪器 (17)4.1 变径稳定器 (17)4.2 旋转导向系统 (17)4.3 加长/串联马达 (18)4.4 地质导向钻井系统 (18)4.5 随钻测量（井）与录井工具（MWD/LWD） (19)4.6 减摩接头 (19)4.7 钻压推加器 (20)4.8 顶部驱动装置 (20)第5章结论 (21)参考文献 (23)致谢 (24)第1章大位移井的概况分析1.1 大位移井的基本概念大位移井是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊工艺井，英文名称ERW（ExtendedReachwell），大位移钻井技术称ERD （ExtendedReachDrilling），顺名思义，大位移井具有很大的水平位移和很长的高井斜稳斜井段。
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国内定义：垂直井深2000米以上，垂直井深与水平
位移之比为1：2以上的井为大位移井
2018/10/10
李琪主讲
2
What is Extended Reach Drilling?
Traditionally: Horizontal displacement/TVD ratio > 2.0
Tபைடு நூலகம்pes of extended reach wells: • Very shallow • Very long • Ultra long • “Designer”
6、保护环境：在环保要求比较高的地区钻大位移井，可满足环保要求。
2018/10/10 李琪主讲 5
3.3 国内外现状
国外：始于上世纪20年代美国加州海湾地区，受当时的技术条件限制，
发展较为缓慢。进入80年代后期，随着科学技术的发展，该项技术得到了迅 速发展。
英国在北海除在海洋上打大位移井外，在Poole湾的Wytch Farm滩海油
2018/10/10
李琪主讲
3
The Calculated Step Beyond 10km
2018/10/10
李琪主讲
4
3.2 钻大位移井的目的和意义
1、开发海上油气田：节省建造人工岛或固定平台等的投资。 2、开发近海油田：距海岸10km左右的油田，可从陆地开发。 3、用大位移井代替海底井：不用海底设备，从而节省投资。
1999.7 M-16SPZ M-11 M-15 M-9 M-9
2018/10/10
李琪主讲
7
2018/10/10
李琪主讲
AIM: At bit Inclination Measurement
8
Local Support Organization
2018/10/10
李琪主讲
9
World’s Leading ERD Wells
垂 深 1657m 1637m 1605m 1633m 1656m 1656m
水平位移 施工天数 10588 10728 10114 7967 7652 7652 128 123
Cullen 阿根廷 Ara Norte 1 英国 wichfarm wichfarm wichfarm wichfarm wichfarm
田打了一大批大位移井。水平位移由最初的不到4000米延伸到目前超过 10000米。1998年2月，M-11井，测量井深10659m，水平位移10114m，位移与
垂深的比值为6.13。M-16井，测量井深11278m，水平位移10728m垂深1637m。
挪威北海的Stafjord油田，1989—1990年钻的第一口大位移井（C10井） 水平位移5000米，1994年完成的C26井垂深2770米，位移7850米，斜深9300，
测量技术、井眼稳定、井眼清洗、钻井程序、水力参数。
1997年由中国海洋石油南海东部公司、非利普斯石油中国有限公司
和派克顿东方公司联合完成的西江24—3平台XJ24—3—A14井，创造了 中国大位移钻井之最和当时世界大位移井的几项领先记录，水平位移
8062.7m（世界第一）；最长裸眼段5032m（世界第一）；完钻井深
9238m（世界第二）；MWD/LWD实时传输接受讯号深度9106m（世界第 一）；9（5/8）英寸套管下深6752m（世界第二）；靶心距45m，多发现
四套新的油层。投产9个月，日产稳定在1113m3左右。
大位移井在我国渤海湾、浅滩海地区具有广阔的前景。
2018/10/10 李琪主讲 14
中国第一口世界记录延伸井西江24-3-A14
（一）概况
构造位置：珠江口盆地XJ24-1构造；含油面积：4.2平方公里 专题研究：生产平台、钻机负荷、动力需求、摩阻、扭矩、
4、开发不同类型的油气田，提高经济效益：小断块或几个不相连的小
断块油气田，可钻1口或2口大位移井开发；若几个油气田或油气层不在同 一深度、方位，可钻多目标三维大位移井开发，节省投资，便于管理。
5、开发老油气田：利用原有基础设施钻大位移井，可加速油田探边和
开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量，增加井的寿命，提 高最终采收率。
创当时大位移井斜深最高记录。
2018/10/10 李琪主讲 6
大位移井记录
时 间 1999.4
井 号
所在油田
作业公司 Total Austral BP Amoco BP Amoco BP Amoco BP Amoco BP Amoco
测 深 11187m 11278m 10659m 8892m 8303m 8303m
2018/10/10
李琪主讲
10
World Record – Extended Reach Well
M-16SPZ well, Wytch Farm, drilled 10,728 meters step out (35,196 ft)
– – – – – Well completed with 81/2-in. hole section PowerDrive rotary steerable system for directional control Deepest oil and gas well at 11,278 meter (37,001 ft) No mechanical or electronic MWD or motor failures 123 days to drill and case
李琪主讲 11
2018/10/10
2018/10/10
李琪主讲
12
Wytch Farm ERD
2018/10/10
李琪主讲
13
3.3 国内外现状
国内：理论研究始于“八五”末。在1997年11月西安大位移井钻井理
论研讨会发表了大位移井钻井技术基础理论论文17篇，初步确立了一些 大位移井的构思和发展设想。
第三部分 大位移延伸井技术(ERD）
大位移钻井和完井技术是钻井领域发展最块的一 项技术。它集中了包括水平井和深井在内的所有技术 难点，英文名为： Extended Reach Drilling ，即采 用定向井技术向某个或多个指定目标点延伸，使其达 到勘探开发的目的。
3.1 大位移井的定义
国际定义：井的水平位移与垂深之比大于2，且航 行角大于60o的定向井。