大位移井钻井技术
大位移钻井技术
大位移钻井技术一、大位移井钻井技术综述：随着定向井、水平井钻井技术的发展，出现了大位移井，大位移井的定义一般是指井的位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井，也有指测深与垂深之比的。
大位移井具有很长的大斜度稳斜段，大斜度稳斜角称稳斜航角，稳航角大与60度。
由于多种类型的油气藏需要，从不变方位角的大位移井又发展了变方位角的大位移井，这种井称为多目标三维大位移井。
1、大位移井的用途：1）用大位移井开发海上油气田，大量节省费用。
2）近海岸的近海油田，可钻大位移井进行勘探、开发。
3）不同类型的油气田钻大位移井可提高经济效益。
4）使用大位移井可以带替复杂的海底井口开发油气田，接省投资。
5）些油气藏在环保要求的地区，钻井困难。
利用大位移井可以在环保要求不太高的地区钻井，以满足环保要求。
2、大位移井关键技术：1）扭矩与阻力 2）柱设计3）稳定 4)眼净化 5）管需要考虑的问题二大位移近水平井的特点：随着水平井钻井技术在国内的开展，水平井轨迹控制工艺技术也日益提高；大位移近水平井如何准确命中目的层的靶窗，如何控制靶前位移的大小与方位，是大位移近水平井设计和施工技术的关键。
1．大位移近水平井目的层的特点与常规中半径水平井相比，大位移近水平井具有高难度、高投入、高风险的特点，但是一口成功的大位移近水平井，能实现远距离的开发目的，既节约投资，又能获得好的效益。
大位移近水平井开发的区块具有以下特点：(1)断区块组合油藏；(2)探区边界油藏。
２．大位移近水平井的钻井难点(1)区块复杂，着陆控制、稳斜段长控制难度大；(2)对钻井装备、钻井液设备要求高；(3)钻具、监测工具、仪器等针对性强，技术含量高；(4)要求钻井液有很强的润滑性、悬浮能力和携砂能力，并能保持井眼稳定；(5)对防喷、防漏和保护油气层、固井质量、完井技术的要求高；(6)井下恶劣条件与随钻测量仪器和动力钻具使用的矛盾十分突出；(7)井眼轨道的预测、控制难度大，需要有高质量的应用软件和高素质的工程技术人员。
第十章 大位移井技术
第十章大位移井技术第一节大位移井意义及挑战一．大位移井定义大位移井即水平位移与垂深之比大于或等于2的，或者水平位移超过3000m的井。
但在深水井中概念稍许变化，称为深水大位移井，但其水垂比不能沿用常规大位移井大于或等于2的概念。
二．大位移井的历史目前世界记录是BP公司在Wytch农场钻的M16井：总井深=11，277m，水平位移=10，727m，TVD=1636m，水垂比=6.55；海上水平位移最大记录：澳大利亚的Goodwyn A18井：水平位移=8，306m，总井深=9，277m；国内西江24-3-A14井总井深=9，238m，TVD=2，985m，水平位移=8，062.7m，水垂比=2.7。
三．大位移井的主要作用1）水平位移大，能较大范围控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少海上钻井平台的数量；2）省建人工岛和固定平台的费用；3）大位移井勘探开发近海油田，距海岸10km左右近海油田，均可从陆地用大位移井勘探开发；4）用大位移井代替海底井，不用海底设备，节省大量投资；四．钻大位移井的技术挑战1）井眼清洁；2）高摩阻扭矩，需要高抗扭抗拉和耐压钻杆；3）大斜度长裸眼稳斜段，套管的安全顺利下入；4）平台设备能力配套与常规井差别，常规超深井考虑钻机的动力和提升载荷能力，而大位移井侧重考虑水力和顶驱输送扭矩能力；5）井斜大，裸眼段长，井眼侵泡周期时间长，影响井壁稳定性；6）普通井的经验很多不适合大位移井，大位移井一旦出现失误，惩罚比普通井严重；7）储层埋藏深度不确定性和仪器精度误差对钻井轨迹调整影响；8）钻杆伸缩性大，在接近完钻深度只能单根钻，对复杂情况处理活动空间小。
第二节大位移井井眼清洁井眼清洁在大位移井中是个很关键的因素，制约大位移井延伸能力。
斜井清洁跟直井区别很大，至少需要比直井很长的循环周时间，而且在程序方法处理上也大大不同，随着井斜的增加，井眼清洁难度加大，岩屑上返更加困难，需要循环时间更长。
大位移井钻井技术
危害：钻速降低，钻头寿命降低，钻柱的强度安全系数降 低，钻进能力降低；粘滑振动还会激发起钻柱的其他振动， 特别是横向振动，危害也很大。
解决办法：采用旋转回馈系统，也称为软扭矩系统。 国外已经有产品，是荷兰人研究的。 我国应早研究解决。石油大学已经在理论上和原理上 进行了大量工作，下步研究需要协作。
2.2 测量与轨迹控制问题
随钻测斜，是准确控制井眼轨迹的前提条件。大位移井更 不能用电缆测量，MWD已经成为常规方法 。 随钻测井，是准确控制井眼进入预定的目标层的前提条件。 在大位移井中，LWD(FEWD)也应该成为常规方法 。 由于井很深，不宜频繁起钻更换钻具组合。还要有能在井 下及时变更组合性能的手段。初期用遥控可变径扶正器， 目前使用旋转导向钻井系统。一套钻具组合下去，可完成 增斜、稳斜、降斜、扭方位等各种轨迹控制要求。
XJ24-3-A14井轨道设计
（2）XJ24-3-A14井泥浆降摩阻摩扭技术
① 采用了低毒油基泥浆（商品名称：VersaClean）
提高油水比：试验表明，90：10的油水比与62：38的油水 比进行比较，前者比后者摩阻降低50%。 实际应用：在12-1/4“井眼，油水比为75：25；在81/2“井眼，油水比为85：15。 使用塑料小球：据试验，可降低摩阻摩扭15%。 从井深7248m开始用，井深超过9000m后，每钻一个 立柱，加入塑料小球约123公斤。
实现钻杆接头的应力平衡
在旋转条件下，随着井斜角的增大，钻柱的拉力 将减小，而扭矩将增大。
实现钻杆接头的应力平衡
以NC-50 (411×410)接头为例，公接头内径为43/4“时
若上扣扭矩为30千
磅英尺，则承拉能 力为200千磅；
若上扣扭矩为25千
大位移井钻井技术
① 工程设计人员先根据油藏地质部门提供的基本 数据计算出靶点数据，然后根据地质及地层情况、 中靶要求、现有设备及工具仪器的能力、可能使 用的钻柱和底部钻具组合特性等，给出造斜点深 度、稳斜角及造斜率等参数的可用范围；
② 对于各种曲线的轨道（圆弧轨道、双圆弧轨 道、悬链线轨道、修正悬链线轨道及恒变增曲率 曲线轨道等），分别改变造斜点深度、稳斜角及 曲线曲率等几个对轨道剖面形状影响较大的参数， 设计出一系列的轨道；
大位移井钻井技术 主讲：都振川
第一章 大位移井定义
及应用现状
一、开题意义及国内外现状
大位移井ERD（Extended Reach Drilling），目前国际上比较认同的 定义是水平位移与垂深之比大于2的 定向井、水平井。
垂 直 井 深
水平位移
大位移井技术起始于20年代,•近年来在世界范 围内得到广泛地应用,•90年代以来，在滩海油气田 开发中显示出巨大的潜力。
目前国际上已基本形成钻大位移井成熟的配 套技术，具体表现在：
1）世界上每年完成的大位移井数量在成倍增加， 且钻井周期越来越短，钻井成本明显降低。
2)控制实钻轨迹的手段更加先进，测量仪器录取数 据也由单一的井身参数向地质参数和油藏特性描述 等多方面发展。
3)研制成钻大位移井的多种井下工具系列。
4）已形成保持井壁稳定和井眼清洁的大位移井泥 浆体系。
主要用于开发海上或浅海滩涂油田
我国有广阔的海岸线和丰富的浅海滩涂油 气藏，仅胜利油田沿海岸长达414公里， 海上和滩海有着丰富的石油资源，已发现 十几个油气田，对于沿岸极浅海域的勘探 开发条件都十分困难，无论是从陆地还是 从海上进行勘探开发，大位移井无疑都是 一种有效的选择方案。钻大位移井可以实 现海油陆采、节省建平台或人工岛的投资。 在该地区钻大位移井一定能带来巨大的经 济效益。
大位移钻井技术
大位移钻井技术近几年来，随着钻井工艺技术及钻井装备、工具、软件等技术的发展，诞生了大位移定向井，它的出现，为海洋平台钻井及在陆上开发滩海油气资源开辟了一条新途径，与其他井型相比，这项技术在油气勘探开发中起到了投资少、见效快和其它钻井方法无法替代的作用。
第一节国内外大位移井发展及技术现状所谓大位移井世界上并无确切的定义，最初认为水平位移超过3000米或水平位移与垂深之比大于1的井即为大位移井，随着钻井及相关技术的发展，目前比较通用的概念是位移于垂深之比大于或等于2的井称为大位移井。
井斜大于或等于86度的大位移井称为大位移水平井。
由于各种原因使得方位发生变化的大位移井，称为三维大位移井。
大位移井始于20年代，随着科学技术和水平井钻井技术的不断发展，80年代大位移井才得到快速发展，九十年代以来，大位移井已经在油气勘探和开发中显示出其巨大的潜力。
美国、挪威、澳大利亚、英国等几个国家先后钻成了一批有代表性的大位移井，位移与垂深之比大多都大于2，有的大于5，并取得了很好的经济效益。
Unocal公司在美国加利福尼压近海Dos Cuadras油田C平台上成功地钻了9口非常浅的水平位移很长的油井。
其中C-29井和C-30井创造了当时的最高纪录。
Ｃ－２９井高峰日产量１１３吨／天，储层内长度９４２米，总垂深层９３米，水平位移１１５６米，位移、垂深比３.９５Ｃ－３０井储层内长度１３４８米，垂深与位移之比达到了５.０５。
英国ＢＰ石油公司和斯伦贝谢公司在北海Wytch Farm油田成功地钻了数口大位移水平井，开创了利用大位移井技术开发整装油田的范例。
其中１９９２年完成的Ｆ１９井水平位移５００１米，总井深５７５７米，水平位移、垂深比创当时欧洲纪录。
ＢＰ石油公司于１９９８年１月在英国南部的Wytch Farm油田完成的Ｍ１１井是目前世界上水平位移最大的大位移井，其水平位移达１０１００米，日产量高达２０，０００b/d 1997年6月，中国海洋石油总公司与美国菲理普石油公司合作在南海东部完成了一口当时世界上水平位移最长的水平井西江24-3-A14井，完钻井深9238米，垂深2985米水平位移8062.7米。
中国近海高水垂比大位移钻井关键技术研究及应用
中国近海高水垂比大位移钻井关键技术研究及应用一、引言中国近海地区的高水垂比大位移钻井是一项关键技术，其应用于海上石油勘探和开发中具有重要的意义。
本文将从技术研究和应用两个方面，探讨中国近海高水垂比大位移钻井的关键技术，并介绍其在实际项目中的应用情况。
二、技术研究2.1高水垂比大位移钻井的定义高水垂比大位移钻井是指在海洋平台上进行的一种特殊钻井方式，其特点是水深较大，井身深度较大，钻进速度要求较高。
这种钻井方式需要克服水下复杂环境和作业条件限制，因此需要研究和发展一系列关键技术。
2.2钻井液体系技术钻井过程中，钻井液的性能和稳定性对保障钻井安全和提高钻进速度起着重要作用。
在高水垂比大位移钻井中，由于水深较大，海洋环境复杂，需选择适合的钻井液体系，保持其性能的稳定性。
本研究对各种钻井液体系进行实验，以选取适合高水垂比大位移钻井的钻井液体系。
2.3钻井中工具技术由于高水垂比大位移钻井存在水深较大和井身深度较大的特点，因此需要研究和开发适用于该环境的钻井工具。
本研究对不同类型的钻井工具进行了评估和选择，并对其进行修改和优化，以适应高水垂比大位移钻井的需求。
三、应用情况3.1某项目案例分析通过对某项目的实际应用进行案例分析，可以更好地了解高水垂比大位移钻井关键技术的应用情况。
该项目选择了适合高水垂比大位移钻井的钻井液体系和钻井工具，在完成钻井过程中取得了良好的效果。
本文对该项目的应用情况进行详细介绍，并分析其效果和优势。
3.2应用前景展望高水垂比大位移钻井技术在中国近海地区具有广阔的应用前景。
随着海上石油勘探和开发的不断深入，对安全、高效的钻井技术的需求也越来越大。
本文对高水垂比大位移钻井技术的应用前景进行了展望，并提出了进一步研究的方向和建议。
结论中国近海高水垂比大位移钻井是一项具有重要意义的技术，在海上石油勘探和开发中起着关键作用。
本文对该技术的关键技术进行了研究，并介绍了在实际应用中的情况。
通过案例分析和应用前景展望，可看出高水垂比大位移钻井技术在中国近海具有巨大的发展潜力。
大位移井
(1). 管柱的摩阻摩扭问题
解决起下钻摩阻问题的方法： –
– –
使用顶部驱动，起下钻时可适当旋转 钻柱，改变摩阻方向(倒划眼时要特别 谨慎)； 改善泥浆的润滑性 优化井眼轨道形状，减小摩阻； » 国外用悬链线轨道或准悬链线； » 提高造斜点，降低造斜率； » 控制稳斜角：αK=ATN(1/μ) ；
桩 314 井
完钻井深：3750米 完钻垂深：2632.44米， 水平位移：2051.55米，
郭斜11井
完钻井深：2432米 完钻垂深：1400米 水平位移：1626.22米 垂深与水平位移之比：1：1.161
垂深与水平位移之比是当时国内最大 的
国外六口大 位移井的技术指 标及钻井情况
四、大位移井的关键技术
大位移井的主要用途是油藏所
在的地球表面上: – 难以建立钻井井场， – 建立井场需要花费很大代价， 从距离很远的已有的陆上钻 井井场或水上钻井平台上向该 油藏钻探井或开发井。
1、大位移井的主要特点：
• 是水平位移大，能较大范围地 一
控制含油面积，开发相同面积的油
田可以大量减少陆地及海上钻井的
平台数量；
可在环境保护要求低的地区用大 位移井开发环境保护要求高的地区的 油气田。
三、大位移井的发展状况
大位移井始于本世纪20年代，由于 当时的技术限制，大位移井钻井技 术发展缓慢。进入80年代后半期， 随着相应的科学技术和其它钻井技 术的发展，如水平井、超深井钻井 技术等，大位移井钻井技术才迅速 发展起来。
XJ24-3-a14井对
套管磨损问题的解决
特别在弯曲井段，钻柱以
很大的正压力作用于套管 壁，在旋转时引起套管磨 损。 采用了“非旋转钻杆保护 器 ” （ NRDPP – NonRotating Drill Pipe Protector）。在套管保护 段，每根钻杆单根加一个。 这样在NRDPP与套管之间是 不旋转的，代之以NRDPP与 钻杆之间的旋转。 未使用NRDPP时，泥浆出口捞出大量铁屑，而且逐日增加。
大位移钻井技术
油公司的位 置 现已开发的 油田共有四 个：流花； 陆丰；惠州； 西江。
XJ24-3-A14井的目的和意义
XJ24-3-A14井的目的和意义
三 个 区 块 ：
XJ24-3 ， XJ30-2 ， XJ24-1 。前两 个是主力区块。 两个钻采平台， 每个平台可钻 井 分 别 为 30 口 和28口井 。生 产出来的油， 通过输油管线， 送到“南海开 拓号”油轮上。
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
实现钻杆接
头的应力平 衡： – 在旋转条 件下，随 着井斜角 的增大， 钻柱的拉 力将减小， 而扭矩将 增大。
三. 大位移井的基本问题
1. 管柱的摩阻摩扭问题
实现钻杆接头的应力
平衡： – 以NC-50 (411×410) 接头为例，当公接 头内径为4-3/4“时， – 若上扣扭矩为30千 磅英尺，则承拉能 力为200千磅； – 若上扣扭矩为25千 磅英尺，则承拉能 力为450千磅；
量精度需用高精度的陀螺系统 进行校核。 采用的是“双轴速率陀螺”， 比普通单轴自由陀螺仪的精度 高5～10倍。 双轴速率陀螺，测井斜的误差 是0.05°，测方位的误差是 0.1°，长度测量误差是0.17％。 而且这种仪器的测量速度很快。
XJ24-3-a14井对
套管下入问题的解决
第二项技术是：套管漂浮技术。一个漂浮接箍可使一段套管中
空。从而减小对井壁的正压力。
XJ24-3-a14井对
套管下入问题的解决
套管漂浮接箍的工作原理：a. 漂浮状态，隔开上下；b. 压力剪断
上销钉，打开循环孔；c. 剪断下销钉，下行碰压。
三. 大位移井的基本问题
三. 大位移井的基本问题
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② 用大位移井开发近海油气田
以前开发近海油气田要建人工岛或固 定式钻井平台。
现在凡距海岸10公里左右油气田均可 从陆地钻大位移井进行开发，不需要 复杂的海底井和海底集输管线。 海油陆探
海油陆采
在5公里的潮汐和滩涂地带，用修海堤或海上修公路建人 工岛等方法开发。 缺点
修堤、筑路、建人工岛费用高 建造海底管线、铺设电缆施工困难且费用高
13-3/8"/MD:1104.38m
井底垂深：2845.49m
井底位移：4128.55m
-1500
水平段长：602m
-2000
ROB1:3º /30m
STP/MD:3455m
HA:64.9º ROB2:3º /30m INC:90º HSL:602m 4500
TD:5387m
-2500
9-5/8"/MD:3607.16m 7"/MD:4359;hanger:3490m
旋转导向钻井系统，8-1/2″钻头打到底。 钻井及固井，共123天。
世界上水平位移超万米的大位移水平井
序 位 移 测 深 垂深 号 (m) (m) (m) 1 2 3 国家与油田 井号 M-11spy CN-1 M-16spz 完井周期 (d) 173 128 123
10114 10685 1605 英国，威奇法姆 10585 11184 1657 阿根廷，火地岛 10728 11278 1637 英国，威奇法姆
大位移井技术
大位移井主要用于海上油田开发和海油陆采。目前已钻成600多口大
位移井，水平位移超过10000m的井3口，最大水平垂深比达到6.55。
大位移延伸井世界最高水平纪录
BP公司于1999年在英国北海完成的M-16SPZ井，水平位移 10728m，平垂比大于6.6，是目前世界上水平位移最大、水 平位移垂深比最大的一口井。
后期维护不方便且投资巨大
5公里
4、大位移井的用途
③ 开发不同类型的油气田
几个互不连通的小断块油气田；几个油气田不在同一深度，方位也不 一样；可采用多目标三维大位移井开发。
④ 保护环境
可在环保要求低的地区用大位移井开发环保要求高的地区的油气田。
4、大位移井的发展状况
大位移井始于上世纪20年代，80年代随着地质导向系统、高效 钻井工具等一系列先进技术的开发和应用，得到了迅速发展。
垂 深
水平位移
2、大位移井的两个主要特点
水平位移大，能较大范围地控制含油面积，开发 相同面积的油田可以大量减少陆地及海上钻井的
平台数量。
钻穿油层的井段长，可以使油藏的泄油面积增大
，可以大幅度提高单井产量。
3、大位移井的用途
① 用大位移井开发海上油气田
从钻井平台上钻大位移井，可减少布井 数量，减少井投资。
大位移井钻井技术
主要内容
一、大位移井技术概述
二、大位移井的关键技术
三、大位移井应用实例
一、大位移井技术概述
1、大位移井的基本概念 2、大位移井的两个基本特点 3、大位移井的用途 4、大位移井的发展状况
一、大位移井技术概述
1、大位移井的基本概念 也称为延伸井（Extended reach well) ，或大位移延伸 井，是在定向井、水平井和深井钻井技术的基础上发展 起来的一种新型钻井技术，集中了定向井、水平井和超 深井的所有技术难点。
西江24-3-A14井：
上平台
完钻井深9238m， 垂深2985m， 位移 8062.7m ， 位垂比2.7。
一次性投资2300万 美元，节约了1400 万美元。
西江24-1边 际油田
大港油田大位移井情况
2000年：港深69-1井，完钻井深5464m，垂深4318m，水平 位移3118m； 2006年1月：张海502FH分支水平井，完钻井深5387m，垂 深2845.49m，位移4128.55m，水平段长602m，创造了国内 陆上水平位移4128.56m的新纪录。 2007年11月：庄海8Ng-H3井，完钻井深3980m，垂深 1270.69m，位移3304.97m，位垂比2.6，水平段长498m， 创造了国内陆上位垂比最大新纪录。
国内大位移井情况
1997年6月，南海东部公司与菲利浦斯公司合作钻成西江243-A14井等6口大位移井，完钻井深8610~9238m，垂深 2819.31~2985m，水平位移7512~8063m，垂位比2.70~2.82， 平均造斜率1.92°~2.48°/30m，钻井周期59~117d。
西江24-3海
年份 1990 1991 1993 1994 1995 1997 1998 1999 地区井号 挪威北海 33/9C-10 挪威北海 33/9C-3 挪威北海 33/9C-2 挪威北海 30/6C-26A 英国 Wytch Farm M5 中国南海西江 24-3-A14 英国 Wytch Farm M11 英国 Wytch Farm M16 水 平 位 测量深度 位移/垂 垂深(m) 作业者 移（m）(m) 深比 5006 6086 7290 7853 8035 8063 10114 10728 6200 7250 8716 9327 8715 9238 10656 11278 2698 2696 2788 2760 1607 2986 1650 1638 1.86 2.26 2.6 2.85 5 2.7 6.13 6.55 Statoil Statoil Statoil Statoil BP Phillips BP BP
什么是大位移井？
大位移井是指水平位移与垂深之比不小于 2.0的井；特大位移井是 指水平位移与垂深之比大于3.0的井。
也有学者把位移大于3000m的井定义为大位移井。
由于我国国内装备和配套工艺及工具限制，目前把水平位移与垂 深之比不足2倍但水平位移较大的井统称为大位移井。
造斜点
悬链线
水平位移/垂深≥2
张海502FH井
0
第一阶段轨迹描述
-500
20"/MD:154.38m
大位移水平井（第二钻井阶段）： 完钻时间：2006年1月30日16：30 完钻井深：5387m
KOP：250m
ROB：2.4º /30m
INC : 53.23º TD:4360m 第二阶段轨迹描述 STP：3454.5m
-1000