特殊钻井作业介绍(最终).pdf

特殊钻井作业介绍特殊钻井作业介绍20092009年年8 8月月中国石油西部钻探工程有限公司中国石油西部钻探工程有限公司工程技术知识普及讲座之工程技术知识普及讲座之授课人：伊明授课人：伊明1390990822713909908227单单位：克拉玛依钻井工艺研究院位：克拉玛依钻井工艺研究院提提 纲纲三三.钻井新技术展望钻井新技术展望一一.欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术二二.定向井、水平井、分支井钻井技术定向井、水平井、分支井钻井技术一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术1. 1. 欠平衡钻井定义欠平衡钻井定义使钻井流体施加在井底的压力小于地层孔隙压力，有效控制地使钻井流体施加在井底的压力小于地层孔隙压力，有效控制地层流体流入井筒，并对其进行处理的钻井方式层流体流入井筒，并对其进行处理的钻井方式一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术- -发展历程发展历程 1284 1284 在中国第一次顿钻钻井在中国第一次顿钻钻井  1880s 1880s 第一次用空压机钻矿井第一次用空压机钻矿井  1895 1895 用水进行旋转钻井用水进行旋转钻井  1920s 1920s 第一次用空压机钻油气井第一次用空压机钻油气井  1920 1920 第一次用泥浆钻井第一次用泥浆钻井  1928 1928 第一次使用防喷器第一次使用防喷器  1932 1932 第一次应用充气泥浆钻井第一次应用充气泥浆钻井  1955 1955 空气钻井开始被广泛应用空气钻井开始被广泛应用  1960s 1960s 四川油田、新疆油田尝试了欠平衡钻井技术四川油田、新疆油田尝试了欠平衡钻井技术  1970s 1970s 第一次应用稳定泡沫钻井第一次应用稳定泡沫钻井  1988 1988 第一次应用欠平衡技术在第一次应用欠平衡技术在Austin ChalkAustin Chalk钻高压气井钻高压气井  1993 1993 第一次应用连续管钻欠平衡井第一次应用连续管钻欠平衡井, 1995, 1995年开始用于欠平衡水平井年开始用于欠平衡水平井  1997 1997 第一次在海上应用欠平衡钻井第一次在海上应用欠平衡钻井  1980s 1980s 中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验  1990s 1990s 中石油欠平衡钻井技术迅速发展中石油欠平衡钻井技术迅速发展一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术21世纪里程碑石油技术世纪里程碑石油技术上世纪九十年代最受欢迎的钻井技术上世纪九十年代最受欢迎的钻井技术在世界范围内的应用增长迅速在世界范围内的应用增长迅速已成为开发一些压力衰竭油气藏的重要或唯一手段已成为开发一些压力衰竭油气藏的重要或唯一手段一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术2. 欠平衡钻井的主要应用目的欠平衡钻井的主要应用目的6.30%13.39%28.35%51.97%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%1234减小油层损害避免地层漏失提高机械钻速防止压差卡钻一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在 勘探上：勘探上：提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层油气的保护与发现类储层油气的保护与发现 开发上：开发上：通过有效地保护储层，提高单井产量，降通过有效地保护储层，提高单井产量，降低开发综合成本低开发综合成本 钻井工程上：钻井工程上：提高了钻速，减少了井漏提高了钻速，减少了井漏UBD推荐的地层及油藏：推荐的地层及油藏：坚硬低钻速地层坚硬低钻速地层低压易漏地层低压易漏地层污染敏感性地层污染敏感性地层水敏及易水敏及易湿相乳化的湿相乳化的地层地层裂缝及溶洞性灰岩地层裂缝及溶洞性灰岩地层渗透率小于渗透率小于 1mD 的致密性油藏的致密性油藏压力衰竭的油藏压力衰竭的油藏渗透率大于渗透率大于 1000mD 的高渗油藏的高渗油藏容易湿相乳化的油藏容易湿相乳化的油藏裂缝性发育油藏裂缝性发育油藏一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术不适宜进行欠平衡钻井的地层不适宜进行欠平衡钻井的地层（（1 1））. .松散地层松散地层 ( (Highly Unconsolidated FormationsHighly Unconsolidated Formations) )（（2 2））. .具有塑性流动特性的岩盐层具有塑性流动特性的岩盐层（（3 3））. .受强应力作用／非稳定泥岩地层受强应力作用／非稳定泥岩地层（（4 4））. .含高浓度含高浓度H H2 2S S地层地层一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术3.欠平衡钻井分类欠平衡钻井分类根据根据 所使所使 用的用的 循环循环 介质介质 将欠将欠 平衡平衡 井分井分 为：为：空气与天然气钻井空气与天然气钻井 [Air and natural gas [Air and natural gas drilling]drilling]雾化钻井雾化钻井 [Mist drilling][Mist drilling]泡沫钻井泡沫钻井 [Foam drilling][Foam drilling]充气泥浆钻井充气泥浆钻井 [Nitrified Fluid drilling][Nitrified Fluid drilling]液相欠平衡钻井液相欠平衡钻井 [Flow drilling][Flow drilling]一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术以钻井液作为循环介质，以钻井液作为循环介质，人为控制钻井液有效液柱压力低于地人为控制钻井液有效液柱压力低于地层压力，使产层流体进入井筒，循环到地面，并可以得到有效控制层压力，使产层流体进入井筒，循环到地面，并可以得到有效控制的一种钻井工艺技术。

的一种钻井工艺技术3.1 液相欠平衡钻井技术液相欠平衡钻井技术实施液相欠平衡钻井所需的设备实施液相欠平衡钻井所需的设备旋转防喷器、旋转防喷器、专用节流管汇、专用节流管汇、液气分离器、撇油罐、燃烧管线液气分离器、撇油罐、燃烧管线自动点火装置等自动点火装置等一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术3.2 空气钻井技术空气钻井技术空气雾化钻井是以空气或雾化作为空气雾化钻井是以空气或雾化作为循环介质的钻井技术循环介质的钻井技术空气钻井的最大优点是机械钻速高，空气钻井的最大优点是机械钻速高，一般可提高机械钻速一般可提高机械钻速3 3～～4 4倍，最高达到倍，最高达到1010～～1212倍空气、雾化流体的密度低，在钻井空气、雾化流体的密度低，在钻井过程中有利于及时发现油气显示过程中有利于及时发现油气显示R H空压机空压机增压器增压器 旋转控制头旋转控制头一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术3.3 泡沫钻井技术泡沫钻井技术泡沫钻井是利用泡泡沫钻井是利用泡沫流体作为循环介质的沫流体作为循环介质的钻井技术，其密度可在钻井技术，其密度可在0.250.25～～0.6 g/cm0.6 g/cm3 3之间任之间任意调整。

它一般适用于意调整它一般适用于地层压力系数小于地层压力系数小于1.01.0的的油气藏SH空压机空压机增压器增压器雾化泵雾化泵基液罐基液罐泡沫钻井泡沫钻井一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术3.4 充气泥浆钻井技术充气泥浆钻井技术充气泥浆钻井是将一定量的气体充气泥浆钻井是将一定量的气体（空气、氮气、天然气等）连续不断（空气、氮气、天然气等）连续不断注入井内，使其分散于环空泥浆，降注入井内，使其分散于环空泥浆，降低井筒当量泥浆密度，以实现欠平衡低井筒当量泥浆密度，以实现欠平衡钻井的技术钻井的技术充气钻井其主要优点为：减少钻充气钻井其主要优点为：减少钻井液漏失造成对目的层的污染，提高井液漏失造成对目的层的污染，提高机械钻速，成本相对较低机械钻速，成本相对较低一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术注气方式注气方式钻杆注入钻杆注入寄生管寄生管同心套管同心套管气体气体寄 生 管寄 生 管气体气体同 心 管同 心 管气体气体钻 杆钻 杆（（1 1）钻杆注气）钻杆注气一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术典型寄生侧管典型寄生侧管充气液充气液表套鞋表套鞋技套井筒技套井筒水泥水泥钻具钻具钻井液钻井液压缩空气压缩空气寄生管寄生管 (固定于技术套管侧固定于技术套管侧)注入口注入口 套管鞋套管鞋一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术下下 端端上端上端寄生管注入接头寄生管注入接头一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术（（2 2）寄生管注气）寄生管注气一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术同心套管注气井口装置同心套管注气井口装置注入口注入口244.5 mm套管切掉的套管切掉的 长度长度,宽度宽度76.2 mm微环空微环空200.1 mm444.5 mm609.6 mm一、欠平衡钻井技术一、欠平衡钻井技术泥浆入口泥浆入口空气空气旋转头旋转头气液混合物返出气液混合物返出双层旋转双层旋转5“ 同心管同心管注入接头注入接头4 1/2“ 常规钻杆常规钻杆钻铤钻铤（（3 3）同心管注气）同心管注气提提 纲纲三三.钻井新技术展望钻井新技术展望一一.欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术二二.定向井、水平井、分支井钻井技术定向井、水平井、分支井钻井技术二、定向井、水平井、分支井钻井技术二、定向井、水平井、分支井钻井技术 定向井、水平井：通过专用定向工具，有意识地控制井眼轨定向井、水平井：通过专用定向工具，有意识地控制井眼轨迹，使之钻达地质目标的钻井技术迹，使之钻达地质目标的钻井技术分分 类类根据所钻井眼曲率不同，可将根据所钻井眼曲率不同，可将水平井划分为：水平井划分为：长半径长半径≤≤5 5°°/30m/30m中半径中半径≤≤5 5°°- -2020°°/30m/30m短半径短半径＞＞1 1°°/m/m超短半径超短半径＞＞3 3°°/m/m专用工具专用工具螺杆钻具螺杆钻具M W D预 测 软 件二、定向井、水平井、分支井钻井技术二、定向井、水平井、分支井钻井技术以一个主井眼为基础，利用相应的技术，在其主干或底部钻以一个主井眼为基础，利用相应的技术，在其主干或底部钻出出2个个或以上与主井眼贯通的井眼（二级井眼）或以上与主井眼贯通的井眼（二级井眼）, 称为多分支称为多分支井。

井分支井定义分支井定义主井眼主井眼分支井眼分支井眼鱼刺井鱼刺井:二级井眼中钻二级井眼中钻出三级子井眼出三级子井眼双双 向向迭迭 加加三三 叉叉辐辐 射射 形形人人 字字 形形肋肋 骨骨 形形分支井眼之间几何形状多种多样分支井眼之间几何形状多种多样第1级1.主井眼下套管封隔主井眼下套管封隔;2.分支井眼为裸眼完井分支井眼为裸眼完井;3.分支井眼与主井眼没有分支井眼与主井眼没有联接要求联接要求.适用范围适用范围:1.分支井眼钻探的地质目标为同分支井眼钻探的地质目标为同一层系一层系.2.要求地层稳定要求地层稳定,具备裸眼完井的具备裸眼完井的条件条件.特特点点分支井完井难易程度分类（分支井完井难易程度分类（TAMLTAML分级）分级）分支井完井难易程度分类（分支井完井难易程度分类（TAMLTAML分级）分级）第第 2 级级主井眼套管固井，分支眼主井眼套管固井，分支眼裸眼或下筛管裸眼或下筛管主井眼和分井眼主井眼和分井眼 都下套管固井都下套管固井主井眼固井，主井眼固井， 分井眼下套管但不固井分井眼下套管但不固井三级三级四级四级管外封管外封管外封管外封管外封管外封固井固井固井固井固井固井筛管筛管套管套管分支井完井难易程度分类（分支井完井难易程度分类（TAML分级）分级）五级五级六级六级主井眼和分井眼连主井眼和分井眼连接处具有水力密封性接处具有水力密封性主井眼主井眼 和分井和分井 眼通过眼通过 。