川东北井身结构优化
防斜快打技术[1]
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一、前言直井钻井防斜，是现场经常碰到的难题之一。
在钻直井时，如果井斜过大，会使井眼偏离地下设计目标，打乱油气田开发的布局。
对于勘探工作来说，井斜大了，会使井深发生误差，使所得的地质资料不真实，甚至偏离勘探目标。
井打斜了，也给钻井工程本身增加了困难，甚至造成严重的井下故障。
在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲，易使钻柱和套管磨损，钻柱折断，套管脱落，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等故障，有时甚至被迫填井侧钻。
井斜超标，也会影响固井质量，首先是造成下套管困难，同时套管下入后不易居中，这往往是造成固井窜槽、管外冒油冒气的原因之一。
因此，直井防斜打快问题一直是油公司和钻井工作者十分关心的一个重要技术问题。
防斜技术自上世纪五十年代鲁宾斯基发表论述至今，经过数代人几十年的发展，已经有了长足的进步，早期只有光钻挺、塔式组合；钻柱稳定器产生后又形成了钟摆、满眼等钻具结构，在此基础上，发展了柔性、偏轴等特殊防斜钻具组合。
随着定向技术的发展，以螺杆和随钻为主的导向钻井技术应用于防斜纠斜，在很大程度上避免了填井侧撞；近年来，自动垂直钻井技术得到了较好应用，但由于其技术含量、使用成本高，限制了使用的范围。
易斜地区大多仍然采取常规防斜纠斜技术。
在我国东部多个油田推广应用了自然造斜钻井技术，使易斜地区钻井速度得到了较大提高。
二、川东北典型地层简述与钻井技术川东北钻遇的中上部地层普遍存在着地层倾角大（30°～60°），局部小褶皱多，自然造斜率较强（自然造斜率大于1°/100m）等特点，井身质量难以控制，尤其是井斜控制难度大。
同时，地层古老、岩石坚硬、研磨性强、岩性多变、地层可钻性低（可钻性级值5～8），机械钻速普遍较低，导致钻井生产效率低下。
川东北防斜打快是井身质量控制的难点，而陆相地层是防斜打快的重点。
如沙溪庙地层倾角大，须家河组研磨性强，又处于大井眼井段，防斜打快矛盾比较突出。
《石油钻探技术》2011年分类索引
崔海林 陈建隆 ５ １ 等 ・４ 大庆油田 超短半径水平 井钻井技术………… 宫 华 郑 瑞￣＇５ １ － ・９ ４ －
… … … … … … … … … … … … … … … … …
页岩 气开发 地质理论创新与钻完 井技术进步…………… 蒋 恕３ １ ・７ 关于 工程信息化需求与建设 石油 策略的 思考 ………… ………………
全尺寸深井钻井模拟装置 对钻井技术发展的影响 ……………………
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
松辽盆地深 井钻井技术难点与 对策 ……… 陈 张进双等４ ｌ 安明 ・１ ９ 定向钻井 轨道设计与轨迹计算的 关键问 题解析 ……… 刘修善５ １ … ・
川东北河坝区块井身 结构的 优化与实践… ……………… 唐志军１ ７ ・３
对《 套管柱井口 悬挂载荷计算方法》 的几点 意见 ………… 韩志勇１ １ ・ 高含硫探井 转开 发井的 腐蚀评价……… …… 陈惟国 邵 理云 等１ １ ・８
油气田 设备硫化氢腐蚀行为研究… 金属 …… 程珊珊 王 等１ ３ 金刚 ・ ２ 考虑渗流作 套管错断口 用的 井壁围岩应力 场分析 ……………… ……
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艾 池 刘国勇 １ ４ 等 ・Ｏ
二维绕障井轨道设 计中障 线的计算方法 ………………………… 碍曲 鲁 港 鲁天 琪等１ ６ ・１ 深水钻井气体沿井 筒上升的 膨胀规律……… 路继臣 任美鹏等２ ３ ・５ 深水钻井隔水管单 命管理方法…… 根寿 …… 刘秀 陈国明等２ ４ 全 ・０ 南海深水钻井作业面临的 挑战和 对策……… 王友华 王文海等２ ５ ・０ 空气锤钻具防斜机理 研究……………………… 郑德帅 高 德利２ ５ ・６
国产自动垂直钻井系统的改进与优化
服 务价 格 昂贵 ， 造成 钻井 成本居 高不 下 。 了降低 钻井 为
成 本 、 破 国外公 司的垄 断 ， 国石 化 自主研 发 了捷 联 打 中
外 径 ２ ８ ｍ， 用 井 眼尺 寸 ３ １ ｑ 总 长 ７４ ２ ．ｍ 适 ６ １ ． ｍｎ， ２ ．２ｍ，
支 撑 翼块 尺寸 （ 伸 出／ 出 ）９ ． ／２ ．８ 未 伸 ２ ９７ ｍｍ ３ ２ ２ ５ ｍｍ。 巴
稳 定平 台测 控短节 输 出井斜 角 、井斜 工具 面 角 的精度 不足。 特别 是在 黏滑 条件 下引起 的钻 铤震 动 ， 钻铤转 速 不 均匀 ， 而输 出井斜 、 从 井斜 工具 面与 静态 测量 的数据
差别较 大 靠机 构不 能在 准确 的位 置进行 推 靠 ， 成 推 造
纠斜 、 防斜 的 目的。 转变压 器在伺 服 短节 中作为 无刷 旋 力矩 电机 的角 度传 感器 ，对无 刷力矩 电机 的转 子位 置
［ Ｏ 徐 泓 ． １］ Ｖｒ Ｋ垂 直 钻 井 系 统 在 大 湾 １井 的应 用 ｌ］ 采 工 艺 ，０ ０ ３ Ｊ． 钻 ２ １ ，３
进行 检测 ．完 成对 无刷 力矩 电机 的换 相 控制 和盘 阀角
度 控 制
系统 降斜效 率 降低 。
总之 ． 从试 验情 况看 ， 国产捷 联 式 自动 垂 直钻 井 系 统 的纠斜效 果不 好 ， 提速 效果亦 不 明显 ， 要 从 系统结 需
防斜 纠斜 执行 机构 主要 由盘 阀组件 和推 靠组 件组
测 控 短 节上 安装 有 采 集板 、 向板 、 定 电机 板 、 表 加
势为 先降斜 ， 稳斜 ， 再 最后 是缓慢 增斜 状态 。原 因是稳
定平 台发 电机 端 Ｋ ｌ 密封磨 损较 严重 ． 转密 封面 已 ａｓ ｉ 旋
28-四川地区深井超深井复杂情况下固井技术
四川地区深井超深井复杂情况下固井技术姚勇中石化石油工程西南有限公司固井分公司摘要：随着石油勘探开发深度的加大，深井超深井数量增加，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。
在四川川西及川东地区深井超深井固井中，面临长封固段固井、窄安全压力窗口、固井漏失、套管下入困难、水平井侧钻井、小井眼小间隙固井、高温高压、防气窜、高含硫等固井难题。
因此加强对深井超深井技术的探讨与研究，对加快四川地区油气勘探进度和勘探效益具有重要意义。
关键词：四川深井超深井固井序言由于目前我国经济的高速发展，对石油、天然气资源产生了巨大需求和依赖，为了保证国家经济和能源安全的需要，石油勘探开发力度加大，转向埋深更深地层，深井超深井数量不断增加。
深井超深井目的层埋藏深，地质条件复杂，钻井勘探深度的加大，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。
四川地区主产天然气，深井超深井井眼条件复杂，深井超深井裸眼井段长，地层压力系统不统一；地层压力高，一般下技术套管和油层套管前，泥浆密度都要加重，而且许多井地层压力平衡关系敏感，泥浆稍高则发生井漏，低则发生井喷；地层裂缝多、断层多，易破碎；泥页岩水敏性强，易坍塌，井眼极不规则，井径扩大严重，大肚子井眼和糖葫芦井眼普遍存在；川东北地区深层高含H 2S及CO2，根据四川气井固井经验，各层套管水泥均要求返至地面，导致固井封固段长；地层倾角大，软硬变化多，井斜角大；油气层多且分布段长，地层压力高、气层活跃；随着油田的深一步勘探开发，钻井向深井定向井、侧钻井、水平井等发展。
因此在四川深井超深井固井中，通常面临下述固井复杂问题：1) 套管下入困难；2) 长封固段固井技术难题；3) 小井眼、小间隙固井难题；4) 窄安全压力窗口、固井漏失及防气窜问题；5) 深井超深井水平井固井难题；6) 不规则井眼条件下固井质量问题。
二十世纪八十年代以来，我们在四川进行了大量的固井工程作业，针对四川深井气井、复杂地层固井难点，完成了《川东北深井复杂条件下固井工艺研究》、《川西地区高压气井固井技术研究》、《川西中高压浅层气防气窜固井技术研究》、《提高川西深层固井质量技术研究》、《川西地区深井固井技术研究》等多项科研课题。
川东北地区钻具刺漏失效应对之策
设 计不合理 、加工工 艺不过关 、内涂层 不合格等质 量问题都 可能导致钻 具的剌 漏。钻杆加 厚过渡带 区域一般 都有较高 的 刚 性 ，不 易 弯 曲 ，但 是 钻 井 中 此 部 分 受到的旋转 弯曲应 力较大 ，容 易产生皱 折 、结疤 、压坑等缺 陷 ，加上 过渡带 区 域 水 眼逐 渐 变 小 ，钻 井 中 泥 浆 速 度增 大 ，形 成涡流 ，在高泵压 、大排量的情 况下很快发 生刺漏 。
钻杆本身 问题 钻杆 材质 不达标 、
井号
钻 达井深 刺漏井深
刺漏位 置
钻具参 数
川科 １井
６３２７米 ３３８０米 公扣 根 部 ，沿 公 扣根 部裂 开 ２／３周 长
５“Ｇ１０５
大 邑 ５井
６３５０米 ２２００米 据 母扣 Ｏ ６ｍ 处 ，２０ ８ｍｍ 的 窗 口状 刺漏
图 １钻具刺漏图 （左图 ：公扣螺纹处刺漏 ： 右 上 ：本 体 刺漏 ：右 下 ：过 渡 带 区域 刺 漏 ）
Ｖ表 １钻具刺漏统计表
压 力 等 环 境 的影 响 ，常 会 在 薄 弱处 产 生 腐蚀 和微裂缝 等 ，如发现 不及 时 ，在高 压钻 井液的冲蚀 下 ，裂缝 有可能 穿透本 体 ，导致刺漏 、断裂事故 发生 。
３ １／２“Ｇ１０５
毛坝 ８井
５５９５米 ４０００米 据 母扣 Ｏ ３ｍ 处 ．２０ ３ｍｍ 的 窗 口状 刺漏
５”Ｇ１Ｏ５
毛 坝 ８井
５６３９米 ４２００米 据 母扣 ０ ５８ｍ 处 ，３０ ３ｍｍ 的 窗 口状刺 漏
５。。ＳＳ９５
毛坝 ８井
５８２７米 ４２６７米 据 母扣 １ Ｏ９米处 ， ２０ １０ｒ ａｍ 的窗 口状 刺 漏 ５“Ｇ１０５
元坝103-1H井超深井钻井配套技术
3102
775~3102
8.16
13 YB273-1H 井 2960
2960
702~2918
10.27
14 YB10-1H 井 3362
3294
497~3283.48
15.53
15 YB103-1H 井 3102
3099
706~1443.23
13.05
2.2.2 元坝103-1H井二开钻头选型技术
泥浆钻机械钻速 /m·h-1
表1 元坝区块2013-2015年完钻井二开施工情况
二开设
序
二开完钻井 空气钻井段 空气钻机械钻速
井号
计井深
号
深/m
/(m-m)
/m·h-1
/m
1 YB1-1H 井
3505
3316
502~3316
15.01
2 YB27-3H 井 3072
3146
708.50~3146
11.30
3
YB29-1 井
3515
8
T1655B 百施特
所钻层位 上沙溪庙组 上沙溪庙组
井段/(m-m) 进尺/m 2506.02~2507.50 1.48 2507.50~2513.09 5.59
机械钻速/ m·h-1
0.99
0.56
备注
等新钻头到 井期间，第 三次入井 钻头泥包
9 MS1951 百施特 上沙溪庙组
2513.09~3099 585.91
1.66
2.3 三开、四开“NEW-DRILL+孕镶/PDC钻头”复合钻井技术
钻速分别达到3.07m/h、1.66m/h，平均机械钻速2.34m/h，是其他井泥浆钻机械钻速的7.55倍，
【现代完井技术】完井技术_分支井和膨胀管完井
双膨胀锥系统工作原理
可膨胀式尾管悬挂器
可膨胀管尾管悬挂器不仅具备悬挂器的 功能，拥有很高的承载能力，而且具有 很高的环形封隔能力，不需要外加封隔 器来提高其封隔能力。
TORXS膨胀式尾管悬挂器
可膨胀式管外封隔器
可膨胀管内涂层技术
合适的摩擦因数，不仅能够降低可膨胀套管内的残余应力，而且 可以不因为超过套管的抗内压强度而导致膨胀过程的失败。
斜器的定向、坐放及套管开窗，如Sperry-Sun公司的RDS系统。 （2）预设窗口
将一个特制的留有窗口的短节接到套管柱中，窗口由易钻的复合 材料组成，下井后用专用工具打开窗口。 （3）裸眼侧钻
运用封隔器及造斜器直接进行裸眼侧钻，或打水泥塞，然后从水 泥塞中造斜，或下裸眼造斜器进行侧钻。 （4）井下分支系统（Down hole Splitter System） 集侧钻、完井于一体的多用途系统。它便于在主、分井眼钻出后 安装回接完井管柱。下图为胜利油田采用的定向回接系统。
(2) 封隔缩径、坍塌、井漏或高压层
2、套管修补作业
3、完井衬管膨胀
膨胀割缝衬管或筛管用于更好的支撑井壁和防砂。
二、膨胀管种类
1、实体管膨胀
一般用于尾管膨胀，增大井径。膨胀管+可膨胀式悬挂封隔器。
损坏套管的补贴
割缝膨胀管技术的应用
河坝1井是中国石化总公司南方勘探开发分公司在川东北 布署的一口重点详探井，位于四川盆地东北部通南巴构造带 河坝场高点，设计井深6100m，是川东北设计最深、施工 难度最大的一口井。
2010年9月17日，由中国石油集团钻井工程技术研究院研发 的具有自主知识产权的膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦实验成 功。这不仅仅是我国石油公司面向海外市场的首次商业应用， 而且打破了国外石油公司在技术上的垄断，标志着中国石油膨 胀管技术获得重要突破。
东页深1井钻井设计与施工
４５
＊
东页深１井钻井设计与施工
黄志远
（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东 东营 ２５７０００）
摘 要：东页深１井是四川盆地川东北通江凹陷兴隆断褶带的一口预探井 ，完钻井深６０６２ｍ。该井 面 临 压 力 系 统 复 杂 、地 层 易 漏 失 、机 械 钻 速 慢 、地 层 含 硫 化 氢 等 诸 多 技 术 难 题 。 通 过 优 化 井 身 结 构 、井 眼 轨道等技术手段，综合垂直钻井、混合钻头、扭力冲击器、旋流清砂器 等 先 进 工 艺 技 术，顺 利 完 成 钻 探 任 务 并 试 获 日 产 ３１ 万 方 工 业 气 流 ，为 深 层 页 岩 气 的 勘 探 开 发 打 下 基 础 。
表 层 套 管 尽 量 坐 在 稳 定 地 层 ，不 钻 电 测 口 袋 ，水 泥 返
至地面。
二开使 用 Ф３１１．２ｍｍ 钻 头 钻 至 井 深 ３５５２ｍ 左 右，下入 Ф２４４．５ｍｍ 及其外加 厚 套 管至 井 深 ３５５０ｍ 左 右 ，以 封 隔 栖 霞 组 为 原 则 确 定 中 完 深 度 ，为 下 一 开
导眼２ 采 用 Φ６６０．４ｍｍ 或 Φ５５８．８ｍｍ 钻 头 钻 进至３０１ｍ 左 右，下 入 Φ４７６．２５ｍｍ 套 管 中 完，以 封 隔浅层水和漏失层为原则确定中完深度。
一开使 用 Ф４４４．５ｍｍ 钻 头 或 Ф４０６．４ｍｍ 钻 头 钻进至１８６７ｍ 左 右，下 入 Ф３３９．７ｍｍ 表 层 套 管 中 完。表层套管下深１８６５ｍ 左右，以 封隔 雷 口 坡 组 地 层、不钻开嘉陵江组任何产层为原则确定中完深度 ，
邻 井 实 钻 情 况 ，东 页 深 １ 井 井 身 结 构 如 下 表 所 示 ：
致密油藏
为一项考虑因素。定义致密油藏孔隙度 小于１ ２ ％，空气渗透率在０ ． ０ ０ １ ￣ ０ ． ０ ５ ｏ ｒ ｄ，含油面积大于１ ×１ ０ ｋ ｍ。 （ 资料 来源于 《 石油钻采工艺》２ ０ １ ２ ，Ｎ ｏ ． ２ ）
可实行 的解决方案和新的思路 。建议把兴隆区块作
为川 东 南地 区快速 开 发 的支点 ，来 展 开研 究 ，使 研
究更 加具有 区域针对 性 。
（ 编辑 胡素梅 ）
致密 油藏
致 密油藏成 为全球 非 常规 石 油勘探 开发 的关 注领域 ，主要 源 自于威利斯 顿盆 地 巴肯 致 密油开发 的重 大突
第１ ５ ／ Ｉ
李 新 年 等 ： 川 东 南 兴 隆 区 块 钻 井 技 术
・ ５ ７・
２ ４ ． １ ｌ ｍ ／ ｈ 。空气锤钻井也提高了钻头使用 寿命 ，减 少了钻头消耗 。与邻井同层位 消耗的钻头数对 比见
表２ ，在层 位 相 同 、进 尺 基本 相 同 的情 况 下 ，兴 隆
器 。建 议在 兴 隆 区块 空气 钻施 工 中，配上 减震 器 ， 减小 钻具所受 到 的冲击力 。
［ ２ 】 陈 明， 窦玉玲 ， 李文飞 ， 等 川 东北元 坝区块井身结 构优化
设计ｆ Ｊ ］ ． 天然气技术． ２ ０ １ ０ ， ３ ６ （ ３ ） ．
［ ３ ］ 侯树刚， 刘新义， 杨玉坤． 气体钻井技术在川 Ｉ 东北地区的
４ ． ２ 有待 改善 的钻 井技 术
兴 隆１ ０ １ 井 在 空 气 钻 井过 程 中 发生 了断 钻 具 事
பைடு நூலகம்
［ １ ］ 吴 建忠 ， 李强 ， 王波 川 东北复杂深 井井 身结构优 化研 ［ Ｊ ］ ． 天然 气技术． ２ ０ ０ ９ ， ３ （ １ ） ．
元坝1井钻井设计与施工
地层 常见 垂直 型 、 大倾 角 型裂 缝漏 失 和溶 洞漏 失等 。
２ 陆相地 层 可钻性 差 。其 地层 特 点是砂 泥岩 互 ） 层， 软硬 变化 大 ； 泥岩 易水 化剥 蚀掉 块 ， 易塌 ； 岩 多 砂
ｉｍ＋札７ ． ｎ ７ ８ｍｍ＋中 ２ ． １ ７ ０ｍｍ” 的井 身 结构 ｌ 。 由 １ ］
结构 若钻 遇 未预 测 到 的 异 常情 况 时 ， 可提 前 下 人 最 后一 层 ＋ ４ ． １ ６ １ｍｍ 无 接 箍 套 管 ， 后 使 用 中 １ ． 然 １８０
ｍｍ 钻 头 钻至 设计 井深 。
５ 钻 井周期 长 ， 眼井 段长 ， 管 防脱 防磨 问题 ） 裸 套
突 。
元坝 １ 是 四川盆 地 川东 北 巴 中低 缓构 造 带元 井
坝 岩 性 圈 闭 的 一 口 区 域 探 井 ， 计 完 钻 井 深 设
７１ ０ ７ Ｉ完 钻 层 位 为 上 二 叠 统 长 兴 组 。 该 井 于 ７ ． １Ｉ ， Ｔ ２ ０ 年 ６月 １ 日开 钻 ，０ ７年 ３月 １ 日完 钻 。该 ０６ ７ ２０ ８ 井钻 井过 程 中存在 的 主要 技术 难点 包括 ： １ 地 层 易 漏 失 。低 压 漏 层 以孔 隙 性 渗 漏 与 微 裂 ）
于地层 的 不确 定 因素 很 多 ， 上 深 层 钻 进 时 井 眼 尺 加 寸要 足够 大 ， 而且 主要 目的层 段 的套 管 应 有 足 够 大 的尺 寸 ， 因此 ， 在设 计井 身结 构 时 ， 预 留一层 套 管 ， 要 以保证 深 探 井 地 质 目的 的 实 现 和 钻 井 成 功 率 的 提 高 。 自红 参 ｌ井 开 始 ， 方海 相 探 区逐 步 推 广 应 用 南 了 以 中 ７ ． ２ ３ １ｍｍ 套 管 为 主要 技 术 套 管 的 井 身 结 构