大位移井井眼清洁评价及水力参数优选研究
水基高效清洁钻井液技术在大位移水平井中的应用
水基高效清洁钻井液技术在大位移水平井中的应用-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII水基高效清洁钻井液技术在大位移水平井中的应用1.立项背景大位移水平井可以大幅提高勘探开发效果，扩大油田的有效开发面积，提高采收率，降低成本，从而带来巨大的社会和经济效益。
目前世界上许多国家利用这项技术来勘探开发海上、滨海、岛屿和地面条件恶劣地区的油气田，减少建造平台、人工岛和减少钻油气井数。
老油气田也可利用该井型加速油田勘探和开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量和延长井的寿命；增加整个油田的产量和最终采收率，大幅节约上游投资。
为了满足中国日益发展的勘探和开发需要，各油田再次大力发展水平井应用技术，特别是2005 年以后各油田水平井数量明显增加。
中国石化集团公司从上世纪80 年代末对大位移钻井进行了积极探索，完成的指标井主要有：2000年3月完成了埕北21-平1井，完钻井深4837.40 m，水平位移达到3l67.34 m，位移/垂深为1.2O/1，是当时国内陆上油田完成的水平位移最大的一口井。
2008年完成了金平1井，实钻位移1636m，垂深583.9m，位移/垂深达到2.803/1，是当时胜利油田位垂比最大的一口大位移井。
但我国的大位移井技术与国外先进水平相比，仍存在相当大的差距，需要在这方面进一步展开攻关研究。
为了满足水平井钻井和完井全过程的各种需要，确保水平井的钻成并保护好油气层，工程和地质两方面都对水平井钻井液完井液提出了特殊要求，钻井液体系的选择需要综合考虑地层岩性、地层压力、储层特性、井身结构、钻井参数、设备条件、经济的合理性以及环境保护等因素。
在钻井施工过程中,钻井液还必须解决井眼净化、井壁稳定、摩阻控制、防漏堵漏、储层保护等5 个技术难题。
在钻进不同地层时，这些难题有时是共存的，有时表现的严重程度不完全相同。
从钻井液类型选择上看，大体分成油基钻井液和水基钻井液。
大位移水平井轨道优化设计研究
大位移水平井轨道优化设计研究【摘要】为实现安全优质快速钻井，减少井眼轨迹控制的难度和工作量，针对歧口凹陷大位移水平井ZH68-10L井的地质特点，设计了“三增”井眼轨道剖面，将轨道设计值与landmark计算值进行对比；计算了起下钻、旋转钻井、滑动钻进等不同工况下的摩阻扭矩值，据此优选出最优井眼轨道。
【关键词】水平井轨道设计摩阻扭矩landmark歧口凹陷位于黄骅坳陷中区，是黄骅坳陷最大的生油凹陷，勘探面积近3000km2。
2011年，大港油田展开了斜坡区岩性油气藏和潜山油气藏勘探工作。
本文对珵海斜坡大位移水平井ZH68-10L井进行轨道设计，然后利用landmark 软件进行理论摩阻扭矩计算，优选设计出合适的井眼轨道。
1 ZH68-10L井基本情况ZH68-10L井目的层为沙河街组砂三段砂岩储层，靶点垂深4300米。
其钻探目的为落实珵海斜坡沙一下白云岩储层的含油气情况，实现对珵海区块的滚动开发。
2 井身剖面的选择为了有效地保障水平井轨迹控制的成功率及中靶精度，形成了“直-增-增-增-平”的连增复合型“三增”式剖面。
“三增”式剖面井眼轨迹圆滑，摩阻扭矩较小，环空间隙较大，有利于安全钻进，降低水平段施工难度[1]-[4] 。
3 井眼轨道设计结果根据井眼轨道设计的原则及相关公式，设计了造斜点在1100m的“三增”式井眼轨道，然后使用landmark软件对设计结果进行了对比。
设计结果如表1所示。
从以上结果对比可知，两种方法计算结果大致相同，井深、造斜率等计算数据相差很小，说明计算方法是准确的。
4 井眼轨道摩阻扭矩计算结果针对前面设计的井眼轨道，对其摩阻扭矩进行了计算分析[5]。
设计完钻钻具组合为216mm钻头+动力钻具+203mm无磁钻铤+127mm无磁钻铤+127mm加重钻杆+127mm钻杆。
在计算中钻井液密度取1.3g/cm3，摩阻系数取2.5，计算时设钻头在技术套管内。
计算了起下钻、旋转钻井、滑动钻进等不同工况下的摩阻扭矩值。
大位移井的修井技术探析
2019年06月大位移井的修井技术探析焦天一（大庆钻探工程公司修井作业公司，黑龙江大庆138000）摘要：大位移井是指那些井的位移与井的垂深比不小于2，且测量深度大于3000m 的定向井，或水平位移大于3000m 的定向井称为大位移井。
大位移井下故障的处理一直是海上石油生产平台维修运行中的一个难题，虽然在目前的科技发展日新月异，各种维修技术不断推陈出新，但我国的大位移井大修技术还是有待于进一步提高。
文章总结了水平井的维修技术，特别是降低阻力和扭转的技术，可广泛应用于修井中，并且基于大位移井维修的技术问题，针对大位移井修井过程中管柱的摩擦和施工难点，从两个方面对减摩技术进行分析，旨在为提高我国大位移井的维修技术水平提供帮助。
关键词：大位移井维修；技术难点；可靠性1大位移井维修的技术难点定向井、水平井和大位移井靠近井壁下部，“摆力”达到平衡。
由于“吊坠”的双重作用拉力与大摩擦面积、“砂层”管柱的长井易形成粘着，储层中的砂粒易进入井筒，在长井段形成砂层。
当砂严重时，孔隙会被砂堵塞就会出现粘合现象，所以必须保证清洗液循环解锁的条件，否则容易使问题复杂化。
摩擦阻力水平随井斜角的增大而增大。
通过对管柱与套管接触时相关的文献和技术数据的分析可以看出，大位移井的施工虽然具有较高的水滴率，但是不易发生非循环冲洗液。
无论是常规井还是大位移井，钻孔清理都取决于高修井液技术水平，运用各种技术手段保证钻井的干净。
2大位移定向井修井液技术的可靠性研究大位移修井技术是一项非常复杂的修井技术，其中的每一个问题都与修井液技术密切相关，并且这个问题较难解决。
针对这些情况采用平行孔净化、井筒稳定、润滑、摩擦红等措施，对水平位移大于1000m 的大位移定向井进行了现场试验取得了良好的施工效果，所有施工井的复杂性和事故性明显降低，电测成功率达73%，保证了修井工程的施工质量。
2.1扩展置换修井技术对修井液技术的改进可以解决相关问题，几乎所有的大位移定向井都使用正橡胶聚合物混合油修井液。
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。
大位移水平井钻井工艺的研究
大位移水平井钻井工艺的研究作者：陈海洋来源：《中国科技博览》2016年第09期[摘要]在人类科技发展的过程中，钻井技术是为人类生活提供能源的一种重要的开发工具，世界水平钻井技术的开发和应用伴随着人类的发展也在不断的进步。
二十世纪八十年代钻井界开始对大位移水平钻井技术进行了充分彻底的研究。
并在九十年代得到应用和推广。
随着人类对能源需求的不断加深，常规的水平钻井技术已经不能满人需求，本文着力于对大位移水平钻井技术理论的深入研究，以促进此项技术得到不断的完善。
[关键词]大位移水平钻井技术摩阻油气勘探中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0038-01引言本文通过介绍我国在大位移水平钻井的发展历程，阐述其在生产中的优势，并深度分析当前该技术存在的问题，为我国以后在开发和完善大位移水平钻井提供指导。
一、我国大位移水平井钻井技术发展现状前苏联、加拿大和美国等国家于5 0 年代初对水平井作为一种提高油气田单晶产量的方法进行了充分的研发。
由于其属于新型科技，因此收技术局限和经济因素导致水平井研发的进展十分缓慢。
水平井的应用规模才迅速发展的时间为九十年代后期。
90年代后大位移水井作为一种更加复杂和高级的钻井技术手段，便成了种较快发展的特殊工艺。
大位移水平井钻井技术由于其复杂性和先进性，往往被用于比如海滩、湖泊、稠油油藏及沙漠海洋等更复杂更难测的地面。
尤其是对于复杂地带油气资源勘探开发，大位移水平井钻井技术是一项十分经济而有效的技术手段。
相比于该项技术在国外的发展进程，我国的大位移水平井钻井技术落后较为严重。
国内独立完成的大位移水井最大的水锤比仅为1.94。
因此国内在对地下矿产勘探开发中不得不以进口的方式引进这种大位移水平钻井技术和设备。
对于强度较高的钻具等专业仪器都没有完全达到大位移水平钻井技术的严格要求。
因此，大力研发大位移水平钻井技术便成了我国当前亟需解决的问题。
第五章钻井参数优选介绍
第二节 水力参数的优选
喷射钻井中从钻头喷嘴中喷出的钻井液射流，速度高、水功率大，不仅能使 岩屑及时迅速离开井底，始终保持静底清洁，而且在一定条件下能直接破碎岩石。 这就是喷射钻井能大幅度提高钻速的主要原因。因此，如何选择泵型、泵的工作 方式，优选泵压、排量、喷嘴组合是合理利用地面泵功率、他，提高钻井效率的 关键，也是水力参数优化钻井的中心内容。
令
射流动压力：射流具有一定的密度，又有一定的速度。在射流前进方向上遇到 障碍物时，射流将给障碍物一个压力，着个压力就是射流具有的动压力。 射流任一点的动压力与该点射流速度和射流液体密度有关：
其分布规律与速度分布分布规律相近： （1）在射流的任一截面上，中心动压力最大，自中心向外，动压力急剧衰减，在 射流边界上动压力为零。 （2）射流等速核内各处的动压力相等，都等于射流刚出口时的动压力。 （3）在射流中心轴线上，超过等速核以后，动压力急剧下降：
提高冲击压力对井底的净化作用，必须提高冲击压力梯度，需 增大射流出口动压力和射流压力减低系数，或缩小喷嘴直径。
漫流的横推作用： 漫流是射流冲到井底后形成的沿井底的横向流动。 漫流是紧贴并平行于井底很薄的对井底遮盖较好的一层横向流动的液流，具 有相当高的流速。其对井底岩屑产生横向推动力或牵引力，从而使岩屑离开原破 碎点。 作用特点： 在射流冲击面积以内，射流冲击中心的漫流 速度为零；离开中心，漫流速度逐渐增大；在射 流冲击面积边缘漫流速度达到最大。
2. 泵的工作状态
3. 喷射钻井工作方式及最优条件
肯达尔和戈因斯分别从射流对井 底作用能量和压力等不同观点， 以井西能获得某一水力参数的最 大为目标，提出了： 最大钻头水功率工作方式 最大射流冲击力工作方式
最大喷射速度工作方式
(1) 最大钻头水功率工作方式Pbmax
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。
水平井井眼清洁定量化监测评价技术
◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2022083引用格式：舒惠龙，田中兰，付利，等. 水平井井眼清洁定量化监测评价技术[J]. 石油钻探技术，2023, 51（2）：68-73.SHU Huilong, TIAN Zhonglan, FU Li, et al. A quantitative monitoring and evaluation technology for hole cleaning of horizontal well [J].Petroleum Drilling Techniques ，2023, 51(2)：68-73.水平井井眼清洁定量化监测评价技术舒惠龙1,2， 田中兰2， 付 利2， 杨恒林2， 杨 磊3， 范玉光4（1. 中国石油勘探开发研究院, 北京 100083；2. 中国石油集团工程技术研究院有限公司, 北京 102206；3. 上荣（天津）科技有限公司, 天津300308；4. 中国石油塔里木油田分公司, 新疆库尔勒 841000）摘 要: 为了监测和评价水平井井眼清洁程度，研制了岩屑返出量监测装置，以准确监测岩屑返出情况。
基于岩屑返出量数据和工程录井实时采集的数据，建立了岩屑返出量监测装置在2种工作模式下，倾倒时段漏接岩屑补偿方法与实际返出岩屑体积计算方法；基于岩屑返出率与掉块监测结果，研究形成了水平井井眼清洁定量化监测评价技术。
该技术在川南泸州区块多口页岩气水平井进行了应用，实现了监测井段岩屑返出体积与返出率实时准确监测，并多次预警井眼清洁异常情况，保证了水平段的顺利钻进。
水平井井眼清洁定量化监测评价技术为水平井井眼清洁程度监测及卡钻复杂风险预防提供了一种新的技术手段。
关键词: 水平井；井眼清洁；岩屑返出率；监测；卡钻中图分类号: TE928 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）02–0068–06A Quantitative Monitoring and Evaluation Technology for Hole Cleaning ofHorizontal WellSHU Huilong 1,2, TIAN Zhonglan 2, FU Li 2, YANG Henglin 2, YANG Lei 3, FAN Yuguang4(1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing, 100083, China ; 2. CNPC Engineering Technology R&D Company Limited, Beijing, 102206, China ; 3. Shangrong (Tianjin ) Technology Company Limited, Tianjin, 300308, China ; 4. PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang, 841000, China )Abstract: A high-accuracy cuttings return monitoring device was developed to monitor and evaluate the hole cleanliness of horizontal wells, and to monitor the cutting return accurately. The compensation method for missing cuttings during a dumping period and the calculation method of the actual cuttings return volume were established for the monitoring device in two operation modes with the cuttings return data and the real-time data of engineering logging. A quantitative monitoring and evaluation technology for the hole cleaning of horizontal wells was developed depending on the results of the cuttings return rate and sloughing monitoring. This technology was applied in multiple horizontal shale gas wells in the Luzhou Block, Southern Sichuan, which enabled the real-time accurate monitoring of cuttings return volume and return rate in monitored well sections. It gave many early warnings regarding abnormal hole cleanliness, ensuring smooth drilling in horizontal sections. The proposed quantitative monitoring and evaluation technology for hole cleaning of horizontal wells provided a new technical means for monitoring the hole cleanliness of horizontal wells and preventing sticking and other complex risks.Key words: horizontal well; hole cleaning; cuttings return rate; monitoring; pipe sticking页岩油气已成为非常规油气资源的重要组成部分，但页岩储层致密、渗透性低，规模开发主要依靠水平井钻井技术与多级压裂完井技术。
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大位移井井眼清洁评价及水力参数优选研究
井眼清洁问题是大位移井钻井的关键技术之一，如何保持良好的井眼清洁状
况对安全快速钻进具有十分重要的意义。论文在钻井液流变模式判别和井眼环空
岩屑运移规律的研究基础上，综合考虑钻柱的偏心和旋转的影响，建立了大位移
井的环空压耗计算模型。
以环空岩屑浓度作为清洁状况的评价标准，结合岩屑运移机理建立了环空岩
屑浓度的计算模型；利用固液两相流理论、岩屑床的力学平衡和岩屑颗粒起动分
析，引入了岩屑颗粒扩散方程，建立了三层水力模型。结合大位移井特点，对传
统水力参数优化理论进行修正和补充，建立了一套适合于大位移井的水力参数设
计方法。
论文根据所建立的数学模型，利用VisualBasic6.0编制了大位移井水力参
数优化设计程序，程序具有大位移井的常规水力参数设计、定喷嘴水力参数设计、
循环压耗校核计算、井眼清洗分析等功能。论文通过软件进行实例计算，对某口
井的井眼清洁状况进行了分析评价，对影响因素进行了敏感性分析，分析结果表
明：排量对环空清洁状况的影响最大，从井眼清洗角度出发，应优选排量，但只
需达到所需的临界排量即可；降低钻速能够改善井眼清洁状况，但从经济因素等
角度出发，这种措施不合理；在钻井液安全密度范围内，选取合理密度的钻井液
能改善井眼清洁状况。
对某一口大位移井的旋转导向井段进行了循环压耗的计算和校核；运用环空
岩屑浓度模型计算得到了全井段的岩屑浓度分布情况，给出了某一钻井工况下不
同井斜角处保证井眼清洁所需的临界排量；利用大位移井水力参数设计程序，对
某一井段进行了水力参数优化设计，得到了幂律模式和H-B模式的水力参数设计
结果。