水平钻井钻井技术

1、水平井钻井技术*1盐丘定向钻井技术在勘探、开发中的功用定向钻井技术在勘探、开发中的功用海上或海上或 陆地丛陆地丛 式井式井工程工程 救险救险 井井因事故因事故 复杂进复杂进 行侧钻行侧钻多目标多目标 勘探与勘探与 开发开发控制控制 断层断层 钻探钻探水平井水平井 进行开进行开 发发地面地面 条件条件 限制限制大位大位 移定移定 向井向井侧钻侧钻 分支分支 井井Date21950s：（50年代）前苏联就已经钻了43口水平井。因当时 社会体制强调进尺配额和指标远比效益最大化更重要 ，从 而这项技术被放弃，当然也是没有经济效益的。1978：ESSO加拿大资源公司在阿尔伯塔省的冷湖钻成了一 口现代化的水平井，现场试验了热辅助的重力泄油的方法 。 1979：阿克出于应用重力泄油钻成了水平井，对于解决直 井开发过程中的水锥、气顶问题，应用水平井技术很好地 解决了这些问题。1979-1983：Eif在陆地钻成了三口水平井，作为总项目的 一个部分开发试验了水平井的钻井技术，这一成功促进了 Eif和阿吉普在海洋区域钻成了第一口水平井，其产量是同 类直井的20倍。水水 平平 井井 发发 展展 历历 程程D

2、ate3水水 平平 井井 发发 展展 历历 程程1986：在世界范围内仅钻了50口水平井，水平井的费用是同 区直井的1.4-2倍，并且在完井和增产措施方面受到限制。19871988：是个重要的转折点，1987年从压力衰减分析的 方法、水平井的造斜率等试验理论填补了空白。并诞生了油 藏工程和钻井工程的一些理论。使的水平井的数量戏剧性的 增加。1989：水平井的数量上升到265口。19891990：水平井的油藏选择标准已经诞生，并发展了不 同类型的生产曲线，从而水平井的数量剧增。1990：对于水平井来说是一个分界限，水平井的数量增加了 4倍，其总数量超过了1000口。Date41990：5月德士股在墨西哥湾的喀麦隆东265区域首次钻成 水平井，其井号为No.：B-11。 1991：第一口水平井在澳大利亚钻成。1992：在世界范围的水平井数量已经超过2500口，并且其 中的75分部在北美。普遍应用于低渗透油藏，诸如奥斯 丁的白垩，防止水锥气顶，及二次采油的水驱、二氧化碳 驱和热采。19931997：由于水平井飞速地得到普及其完成井数量剧 增，计算机模型的发展，水利压裂和射孔应用，然而在墨 西

3、哥湾的不稳定地层中的筛管完井表明效果不佳。水水 平平 井井 发发 展展 历历 程程Date51 1、水平井经济性：、水平井经济性：产量、效益、增加可采储量、提高采收率产量、效益、增加可采储量、提高采收率2 2、水平井井位确定布井方案研究：地质要素、长度、泄油面积、水平井井位确定布井方案研究：地质要素、长度、泄油面积3 3、水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究、水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究4 4、水平井设计：、水平井设计：剖面设计剖面设计、钻井参数、井身结构、钻柱组合、钻井参数、井身结构、钻柱组合5 5、水平井钻头：钻头漂移、侧面载荷使钻头磨损、水平井钻头：钻头漂移、侧面载荷使钻头磨损6 6、钻具及摩阻力：摩阻、扭矩计算、钻具及摩阻力：摩阻、扭矩计算2.1 2.1 水平井钻井技术内容水平井钻井技术内容Date67 7、井身轨迹控制：随钻三维井眼轨迹的动态设计、旋转导向工具、轨迹控制、井身轨迹控制：随钻三维井眼轨迹的动态设计、旋转导向工具、轨迹控制8 8、侧钻和取心技术：套管内侧钻、水平井段取心、侧钻和取心技术：套管内侧钻、水平井段取心9 9

4、、随钻测量技术：、随钻测量技术：MWDMWD、LWDLWD、SWDSWD，无磁、有磁测量，低压钻井的信息传输无磁、有磁测量，低压钻井的信息传输1010、水平井钻井液：井眼净化、井眼稳定性、水平井钻井液：井眼净化、井眼稳定性1111、水平井固井技术：套管的下入、套管居中、选择性固井、水平井固井技术：套管的下入、套管居中、选择性固井1212、水平井压裂改造增产技术、水平井压裂改造增产技术1313、径向水平井径向水平井钻井系统钻井系统2.1 2.1 水平井钻井技术内容水平井钻井技术内容Date72.2 2.2 水平井钻井井眼类型水平井钻井井眼类型Date8Date9Date102.3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date112.3.2 2.3.2 轨迹剖面的确定轨迹剖面的确定2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计AKRTBO1O2EJI HIHC（1）选择合适的比例，作AB目标垂深，；BT目标位移；并找到造斜点K；（2）过K点作AB的垂线KO1，截KO1R，并以R为半径以O1为圆心划弧KJ；（3）连接O1T，并以O1T为直径划弧交于KJ弧于E点；连接ET即可。Date122.3.2 2

5、.3.2 轨迹剖面的确定轨迹剖面的确定2D2D双增剖面双增剖面( (双增水平井剖面双增水平井剖面) )2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date132.3.2 2.3.2 轨迹剖面的确定轨迹剖面的确定2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计IJTGFBLUCKAER2R1O2O1O3MNDQSVDate14模块一：模块一：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目标点的垂深、南北、东西数据目标点的垂深、南北、东西数据限制条件限制条件：无：无采用剖面形式采用剖面形式：一段斜面圆弧：一段斜面圆弧模块二：模块二：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目标点的垂深、南北、东西数据目标点的垂深、南北、东西数据限制条件限制条件：给定目标点的井斜、方位及工具造斜率三者限其一：给定目标点的井斜、方位及工具造斜率三者限其一采用剖面形式采用剖面形式：斜面圆弧：斜面圆弧+ +直线（也可能是直线直线（也可能是直线+ +斜面圆弧）斜面圆弧）特殊工艺井轨道设计计算

6、模块特殊工艺井轨道设计计算模块Date15特殊工艺井轨道设计计算模块特殊工艺井轨道设计计算模块模块三：模块三：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目标点的垂深、南北、东西数据标点的垂深、南北、东西数据限制条件限制条件：给定目标点的井斜、方位两者限其一，工具造斜率限定：给定目标点的井斜、方位两者限其一，工具造斜率限定采用剖面形式采用剖面形式：直线：直线+ +斜线圆弧斜线圆弧+ +直线直线模块四：模块四：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目标点的垂深、南北、东西数据标点的垂深、南北、东西数据限定条件限定条件：给定目标点的井斜、方位限定：给定目标点的井斜、方位限定采用剖面形式采用剖面形式：斜面圆弧：斜面圆弧+ +斜面圆弧斜面圆弧Date16特殊工艺井轨道设计计算模块特殊工艺井轨道设计计算模块模块五：模块五：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目 标点的垂深、南

7、北、东西数据标点的垂深、南北、东西数据限制条件限制条件：给定目标点的井斜、方位限定，工具造斜率限定：给定目标点的井斜、方位限定，工具造斜率限定采用剖面形式采用剖面形式：斜面圆弧：斜面圆弧+ +直线直线+ +斜面圆弧斜面圆弧模块六：模块六：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目 标点的垂增（垂深增量）和平增（水平位移增量）数据标点的垂增（垂深增量）和平增（水平位移增量）数据限制条件限制条件：无：无采用剖面形式采用剖面形式：（：（1 1）悬链线（该段为二维剖面）悬链线（该段为二维剖面）（2 2）修正悬链线（该段为二维剖面）修正悬链线（该段为二维剖面）（3 3）准悬链线（该段为二维剖面）准悬链线（该段为二维剖面）Date17特殊工艺井轨道设计计算模块特殊工艺井轨道设计计算模块模块七：模块七：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目标：任意点的垂深、南北、东西、井斜、方位数据和给定目标点的垂增（垂深增量）和平增（水平位移增量）数据点的垂增（垂深增量）和平增（水平位移增量）数据限制条件限制条件

8、：给定目标点的井斜角：给定目标点的井斜角采用剖面形式采用剖面形式：（：（1 1）悬链线）悬链线+ +直线（该段为二维剖面）直线（该段为二维剖面）（2 2）修正悬链线）修正悬链线+ +直线（该段为二维剖面）直线（该段为二维剖面）（3 3）准悬链线）准悬链线+ +直线（该段为二维剖面）直线（该段为二维剖面）Date18模块八：模块八：已知条件已知条件：任意点的垂深、南北、东西、井斜方位数据和给定目标：任意点的垂深、南北、东西、井斜方位数据和给定目标点的垂深、南北、东西数据点的垂深、南北、东西数据限制条件限制条件：给定工具造斜率：给定工具造斜率采用剖面形式采用剖面形式：恒工具面角曲线：恒工具面角曲线+ +直线直线模块九：模块九：已知条件已知条件：给定原设计轨道和方位漂移规律（包括恒定漂移、同向：给定原设计轨道和方位漂移规律（包括恒定漂移、同向漂移和异向漂移）漂移和异向漂移）要求要求：对整个轨道进行方位漂移校正：对整个轨道进行方位漂移校正特殊工艺井轨道设计计算模块特殊工艺井轨道设计计算模块Date192.3.3 2.3.3 钻具组合设计钻具组合设计无 磁 钻 铤 长 度 确 定方位角井斜角2.

9、3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date202.3.3 2.3.3 钻具组合设计钻具组合设计2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date212.3.3 2.3.3 钻具组合设计钻具组合设计钻柱力学计算钻柱力学计算（1）不带工具接头的管材在斜井段临界弯曲力的计算：式中：Fc临界弯曲力；lb；E杨氏模量，30 1000000 psi(钢材)；I管材的惯性矩， in4；Wm管材在钻井液中的重量，lb/in；R管材与井眼的径向间隙，in；井斜角，。2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date22（2）带工具接头的管材在斜井段临界弯曲力的计算：式中：Fc临界弯曲力；lb；WA管材在空气中的重量，lb/in；I管材的惯性矩， in4；AS管材的横截面积，in2；MW钻井液密度，lb/gal；DH井眼直径，in；DTJ工具接头外径，in；井斜角，。2.3.3 2.3.3 钻具组合设计钻具组合设计钻柱力学计算钻柱力学计算2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date232.3.3 2.3.3 钻具组合设计钻具组合设计钻柱力学计算钻柱力学计算（3）临界螺旋弯曲载荷2.3 2.3 水平井的设计水平井的设计Date242.3.3 2.3.3 钻具组合设计钻具组合设计钻柱力学计算钻柱力学计算（4）摩擦扭矩的估算：a.钻具在斜直井段的摩擦扭矩：b.钻具在水平段的摩擦扭矩：钻具在90的弯曲井段中，如果钻压11 /m/m）、）、可控井段短等特点。可控井段短等特点。轨道应简化，尽可能设计成双增轨道或单增轨道，用两套或一套钻具组轨道应简化，尽可能设计成双增轨道或单增轨道，用两套或一套钻具组合钻完整个增斜井段。合钻完整个增斜井段。考虑到侧钻点与目标点不可能都在一个平面内，要进行三维轨道设计。考虑到侧钻点与目标点不可能都在一个平面内，要进行三维轨道设计。采用地锚斜向器开窗：采用地锚斜向器开窗：导眼井段导眼井段定向造斜段定向造斜段水平段水平段套管段铣器开窗：套管段铣器开窗：定向侧钻段定向侧钻段定向造斜段定向造斜段水平段水平段Date522.7.5 2.7.5 短半径侧钻水平井钻具组合设计短半径

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