司钻技术员培训教材

1、技术员培训教材主编：谢学明二00八年四月第一章定向井水平井基础知识1第一节基木概念第二节基本参数第二章造斜工具与测量仪器6第一节螺杆钻具第二节单多点测斜仪第三节有线随钻测量仪第四节无线随钻测量仪第三章水平井钻井技术22第一节水平井施工技术第二节水平井安全钻进技术第三节水平井钻井液技术第四节水平井固井技术第一章 定向井水平井基础知识第一节基本概念1. 定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离， 钻达fi标的井。2. 从式井：在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的 定向井(可含一口直井)。3. 救援井：为抢救某一口井喷、着火的井而设计、施工的定向井。4.

2、 多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。5. 大斜度井：最大井斜角在60°86°之间的定向井。6. 水平井：井斜角大于或等于86。，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的 定向井。7入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。8. 终止点：是指地质设计规定的目标结束点。9. 靶前位移：是指入靶点的水平位移。10. 水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。11. 梯形靶：即纵向为土 a米,横向土 b米的夹角内。12. 圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为r米的圆柱。13. 矩形靶：即纵向为士 a米，横向为土b的长方体。14. 调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段。15曲率

3、半径水平井的分类通常按造斜率(或曲率半径)分为三种类型：(1) 长半径水平井:造斜率k6° /30m,曲率半径r>300mo(2) 中半径水平井：造斜率k二6° -20° /30m,曲率半径r=100-300mo(3) 短半径水平井：造斜率k=5° -10° /30m,曲率半径r=6-12mo第二节基本参数1、测深dm：某测点到转盘补心的井眼轴线实际长度2、井深转盘补心到井底的深度。3、垂深d：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面的垂直距离。4、井斜角af :轴线切向方向与垂线的夹角5、方位角/ :正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的投影

4、的夹角。6、井底闭合方位角切：从止北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的 夹角。7、井底水平位移妙：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。8、井斜变化率血：单位长度井段井斜角变化值。lka每100m井斜角变化率，° /100m； a下测点井斜角，减去上测点井斜角的差值，。;al两测点间井段的长度，mo 9、方位变化率k0：单位长度井段方位角变化值。k歼盘xloo lk©方位变化率，° /100m； e两测点间方位角变化值。即下测点减去上测点方位角差值。10、井眼曲率k：单位长度井段井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它即包含了井斜角的变化乂包含方位角的变化

5、。5一井段上端点处井斜角，° ;a 2一井段下端点处井斜角，° ; c（二 a 2 a 1 e该井段内方位角的变化值，° ； al该井段内的长度，m；k全角变化率，°11、直井段:设计井斜角为零度的井段。12、造斜点（刀k o p ）:开始定向造斜的位置称为造斜点。通常以该点的井深 来表示。13、造斜率（7?b ）:造斜工具的造斜能力，即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲 率。14、造（增）斜段:井斜角随井深增加的井段。15、稳斜段:井斜角保持不变的井段。16、降斜段:井斜角随着井深的増加而减小的井段。17、目标点:设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以地面

6、井口为坐标原点的 空间坐标系的坐标值来表示。18、靶区及靶区半径（ft）:包含目标点在内的一个区域称为靶区。在一般油 气井中，靶区半径为允许实钻井眼轨道偏离设计目标点的水平距离，靶区为在目 标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。在大斜 度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。19、靶心距（st）:在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。图3 定向工艺示意图20、工具弯角（b）:在造斜钻具组合中，拐弯处上下两段的轴线间的夹角。21、工具面:在造斜钻具组合屮，由弯曲工具的两个轴线所决定的平面。22、反扭角（0 r ）:在使用井下动力钻具进行定向造斜或扭

7、方位吋，动力钻具启 动前的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角。反扭角总是使工具面 逆时针转动。23、高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平而，称为井底圆；井底圆上的最 高点称为高边；从井底圆心至高边z间的连线所指的方向称为高边方向；从正北 方向线顺时针转至高边方向在水平面上的投影所转过的角度称为高边方位角。24、工具面角（ t ）：造斜工具下到井底以后，工具面所在的角度。它有两种 表示方法：高边工具面角和磁工具面角。高边工具面角是以高边方向线为始边， 顺时针转到工具面与井底圆平而的交线所转过的角度；磁工具而角为以正北方向 线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线在水平面上的投影线

8、所转过的 角度。25、装置角（0）:在启动钻具后且加压钻进时，工具面所处的角度，与工具面角 一样，既可用高边工具面表示，也可用磁性工具面表示。26、安置角（0s）：在启动钻具前，工具而所处的角度。与工具而角一样，既 可用高边工具面表示，也可用磁工具面表示。27、安全控制圆锥（柱）：以设计井眼轴线为中心所限定的圆锥（柱）空间。28、误差椭球：由测量和计算误差引起的井底位置不确定性所构成的以井底为中 心的椭球体。第二章、造斜工具与测量仪器一螺杆钻具螺杆钻具分为直螺杆和弯螺杆两种，弯螺杆又分为单弯螺杆和双弯螺杆，双 弯螺杆乂分为同向双弯螺杆和异向双弯螺杆，如图4所示，而弯角乂分为可调 弯角和固定弯角

9、。单弯螺杆的角度有0.75。, 1° , 1.25° , 1.5° , 1.75° ,2°等 几种，双弯螺杆的角度一般有15。xi0 , 1.75° xl° ,2° xi. 25°等几种。=44. +匚一f图4北京石油机械厂的弯螺杆钻具弯螺杆是带有弯接头的螺杆钻具，是目前国内使用最多的一种造斜工具，其 种类较多。现场根据各地区地层造斜影响的大小和所需曲率半径的大小而选用 不同类型和结构的螺杆钻具。曲率半径小于30m的短半径水平井，需采用较接式螺杆钻具，或柔性钻具;曲率半径大于30m的短半径水平井，既可采用

10、较接式螺杆钻具，也可采用双弯螺图5 baker inteq餃接式短半径水半井螺杆钻具弯螺杆钻具的使用一般与常规直螺杆钻具的使用慕本相同，在使用中要注意 以下事项：（1）根据钻井条件选用合适的螺杆钻具和合理的钻井参数。（2）下井前应认真检查两端连接螺纹和台肩及外壳体有无变形，旁通阀是 否灵敏好用。（3）下井前应进行试运转，工作正常后方可下井。（4）下钻过程屮应控制下钻速度，下钻遇阻不得硬砸硬压。（5）钻进时应保持均匀送钻，防止溜钻，顿钻。钻进中应密切注意泵压表 的压力变化，当发现泵压突然上升时，应及时提起钻具，重新加压钻进。（6）保持钻井液清洁，干净。（7）起出后应认真检查旁通阀总成并把钻具内的

11、钻井液排净。具体见各厂家的操作使用说明书。1. 螺杆钻具工作原理螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置，由旁通阀、 马达、tc轴承、推力轴承、万向轴、传动轴和防掉装置等组成（如图6所示）图6 螺杆钻具当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达） 马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。2. 螺杆钻具优点螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等许多优点：（1）增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率。（2）减少了钻杆和套管的磨损和损坏。（3）可准确地进行定向、造斜、纠偏。（4）广泛应用于直井、水平井、从式井和修井作业。3

12、.螺杆钻具结构3. 1旁通阀总成旁通阀由阀体、阀套、阀芯及弹簧等部件组成（如图7所示）。在压力作用下阀芯在阀套中滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通 阀位于旁通和关闭两个状态:在起、下钻作业过程中，阀套与阀体通孔未闭和， 旁通阀处于旁通状态，使钻柱中泥浆绕过马达进入环空；当泥浆流量和压力达到 标准设定值，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，把压力能转变成机 械能。当泥浆流量值过小或停泵时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔处于开启位置一 处于旁通状态。3. 2马达总成马达由定子、转子组成。定子是在钢管内壁上压注橡胶衬套而成，其内孔是 具有一定几何参数的螺旋;转子是一根有硬层的螺杆（如图8所示

13、）。图8转子与定子相互啮合，用两者的导程差而形成螺旋密封腔，以完成能量 转换。马达转子的螺旋线有单头和多头之分。转子的头数越少，转速越高，扭矩越 小头数越多，转速越低，扭矩越大。仅以转子与定子啮合头数为5:6和9: 10 的截面参考。（如图9,图10所示）图9图103. 3万向轴总成万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。力向轴多采用挠轴式（如图11所示）。图113. 4传动轴总成传动轴的作用是将马达的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。（如图12所示）图12第二节、单多点侧斜仪器一单点测斜仪1、作用：测岀井斜、方位及

14、工具角必不可少的测量仪器。2、组成：由3部分组成： 仪器部分：由计时器、照相机、电池、罗盘组成，它是测斜仪的心脏部分, 数据的采集全部由它来完成。 井下总成：悬挂总成、铜接头、悬挂胶棒、外保护筒、加长杆，底部减震 总成、定向杆总成（作用：装载并保护仪器，辅助测斜仪常完成测斜或定向工作。） 附件：暗袋、显影罐、打片器、读片器、丝扣油、仪器板手、单点胶片、 洗相液等等。3、工作原理：计时器用于控制仪器在预定的位置照像，照像机内装有胶片的暗 室和提供光源的灯泡。工作时，灯泡发光，罗盘上的测角装置的影像通过透镜成 像于胶片上，使胶片感光。胶片感光后，再通过辅助设备冲洗成像。3、罗盘精度：罗盘类型精度0

15、-20°±0.5°±0.2°15-90°±0.5°±0. 25°4、测量范围：方位0-360°倾角0-90°仪器外径：45mm,最高工作温度：105°c 最大耐力：（1）45铝合金：80mpa5、仪器的连接1-电池筒2 计吋器3 照相机4罗盘井下总成:12345678 1 悬挂总成挂钢丝绳2 铜接头3悬挂胶棒4外保护筒（内装仪器 部分）5橡胶保护器6铜接头7加长杆8底部减振器（或换定 向引鞋）6、操作步骤： 地而组装：先组装仪器部分，将罗盘与橡机连接好，用打片器装入

16、胶片， 按顺序将仪器连接以后，开启计时器，准备装入井下总成内。 下井工作： 取出仪器，将胶片打入显影罐，进行显影。 用读片器读出胶片测量结果。7、维护与保养控制器采用了微处理器芯片和密封的结构，可靠性和寿命都大为提高，但正 确的使用和精心的爱护仍是保证仪器寿命的关键，使用中注意以下问题：a、对于仪器的窗口和按钮，不可敲击、摔打、刻划。b、仪器的丝扣处应经常使用一点丝扣油，使之工作良好。c、使用普通电池筒完毕或入库前应取出电池，不能长期放在仪器里，以防 电池漏液，腐蚀仪器。d、使用过程中，电池筒的后盖、照像机的外筒等电气连接部位务必拧紧， 保证接触可靠。e、如果出现不自检，应首先更新电池再试。f

17、、出现故障后，不可自行拆卸仪器，应与我们联系修理。罗盘的保养它与定向部件配合使用，还可测工具面角，它是利用地磁和重力原理，测量 井眼的方位和井斜。罗盘是仪器的关键部件，必须保持清洁，不可触及罗盘的镜 头。由于罗盘属于计量仪器，应每半年进行校验，保证其精度。（检定周期：六 个月）8、阅读胶片oo20度罗盘90度罗盘a二.多点测斜仪多点测量仪是一种静态连续测量井身轨迹参数的磁性屯子测量仪，只能用于 裸眼井段的测量。在井下工作吋，按照预先设置的工作方式将传感器的原始测 量数据存储于探管的存储器中，一般可存储1000个点的数据。当仪器返回地面 后，由计算机等地面设备将存储的数据读岀，计算出钻井所需的井

18、斜、方位、工 具而、温度等参数。井斜测量范围为0°180。,方位角和工具而角的范围为 0°360。,耐温一般为125°co屯子多点测量仪的结构如图13所示。i234dok) i i tun iit678910ii图13 yss电子多点测量仪结构不意图1 -绳帽；2-旋转头；3-扶正器；4-配合接头；5-抗压筒；6-塔头；7-电池筒；8-触点接头；9-电池筒；10-探管；11-内部减振弹簧；12-加长杆；13-扶正短节；14-底部减振弹簧多点测斜仪操作规稈1、先关闭探管电源，再与数据电源线相连。2、打开探管电源，指示灯亮红色，说明探管连接成功。3、启动多点软件。4、

19、进入探管测试、效验、状态检查。5、进入下井准备，先探管清零。6、设置入井参数，确定成功后，关闭电源。7、下井前探管与电池连接后，打开电源开头，指示灯变红，然后按下黑色 启动按钮，指示灯变绿方可入井，做好启动记录时间。8、从井下取出探管后，长按启动键2秒，再关闭电源。9、连接接口电源，读取数据后保存。第三节、有线随钻测量仪有线随钻测量仪是一种实时测量井眼轨迹参数、定向工具方向、井温的磁性 电子测量仪，也只能用于裸眼井段的测量。有线随钻测量仪由井下和地面两大部分组成，如图14所示。井下部分包 括无磁钻铤、定向接头、弯接头、动力钻具等。地面部分包括计算机、司钻阅 读器、接口箱及井口部分。井口部分有两

20、种，一种是高压循环头，另一种是电缆侧入接头。高压循环 头由水龙头总成（电缆密封设备、密封手压泵等组成，如图14和图15所示。电 缆侧入接头由侧入接头短节、电缆密封盒和与之配套的电缆保护器组成。图14有线随钻测量仪的构成有线随钻的使用要注意以下儿个方面：（1）天滑轮（地滑轮的安装位置与电缆滚筒中心在同一平而内。将天滑轮 挂在井架二层平台以上合适位置，固定牢固，并锁住天滑轮保险销。使用侧入接 头时，天滑轮可挂在二层平台的横梁上。（2）循环头与钻杆替根连接紧扣。循环头与水龙带连接，拴牢保险绳套。（3）下井前，安装侧入接头密封盒、内夹板，然后将电缆依次穿过密封盒 螺帽和侧入接头，装配电缆头；侧入接头吊

21、上钻台，电缆头与下井仪器相连；将 侧入接头接于一单根下端，提离转盘面15m,操作电缆滚筒，提起下井仪器，使 仪器下端位于转盘面，将深度计数器调零。将下井仪器下人钻具内，侧入接头 下端与井内钻杆连接好#安装侧入接头的顶紧机构，保证电缆可以上下拉动。（4）仪器下放到底，司钻充分活动钻具后，使循环头液压缸顶面处在二层平台，并让架工方便打电缆卡子。(5) 反复提放仪器，连续三次坐键，若磁性工具面读数误差小于2° ,表 明坐键成功。(6) 接单根吋，先卸下液压缸顶部电缆卡子，释放手压泵压力，以不大于 1.5m/s的速度上提电缆，当仪器离井口 150m左右时逐步减速。在离井口 20m 时，卸开钻

22、杆替根，使仪器全部进入钻杆替根，开始接单根。图15高压循环头1-长螺帽；2-电缆#； 3-屯缆卡；4-液压密封头；5-循环头；6-水龙头总成;7-钻杆异径接头；8-电缆；9-水龙带活接头；10-沙龙带；11-捶击活接头压力獰放嫖钉图16手压泵第四节、无线随钻测量仪有线随钻测量仪只有井斜角小于70°才能使用。在水平井屮，必须使用无 线随钻测量仪，英义简称mwd (measure while drilling)。无线随钻测量仪起 初主要是监测井斜、方位、工具面角和井温等参数，现今随钻测量仪已演变到能 够提供足够详细和准确的地层评价的测井资料，用于井筒定位、完井决策和确定 下套管深度，测量

23、的参数包括井下钻压、井下扭矩、马达转速、井下振动、伽马 射线、地层电阻率、密度、方位屮子密度、中子孔隙度、环空温度。近年來，还 增加了地层压力实时测试。目前最先进的无线随钻测量系统能够探测各种异常地 层压力、预测钻头磨损状况、探测井下异常情况及故障分析，通过井下存储可实 现测井的全井图像分析。无线随钻测量仪的种类有 mwd、emwd、fewd、gmwd、lwd、pmwi、dwd、swd 等，主要由井下仪器总成、信号传输系统、地面系统组成。信号传输方式有钻 井液脉冲(正脉冲、负脉冲)和电磁波的方法。井下动力有用锂电池供电的和涡 轮供电的两种。1. mwd的组成及作用无线随钻测量仪由井下测量工具、

24、信号传输系统、地而系统二大部分组成。 各生产厂家的mwd连接大体相同，图16是北京普利门公司mwd的连接示意图。井 下测量工具包括重力加速度计、磁通门计、伽马测量短节、电阻率测量短节等， 主要完成对井下测量点的井斜角、方位角、工具面角、磁场强度、温度、自然伽 马、电阻率等数据的采集和处理。信号传输系统主耍将测量数据通过钻井液或地 层传输方式传送到地面。图16是北京普利门公司 m 的井下总成。地而系统包 括地面接口箱、计算机、司钻阅读器、信息检测器等，主要是检测来自井下传输 的信号，并完成数据的处理和显示。说钻阅设器泉冲牯毎签上 6.1skjn汁箕机压力传棉器 0打印机脉冲发忙話加马播口垢-*

25、- 卜nwwiwlaoamwb m >! m .lj 0色尹筑誓子彰丽m t紬1一*小222_竺*12/吗伽脚址短苞：图16北京普利门公司的mwd连接示意图2. mwdi作原理采用钻井液正脉冲的mwd的工作原理是:钻井液从孔板与蘑菇头形成的环形 空间内流过，当有信号传输时，蘑菇头升起，停一下，然后回到原位，短时的蘑 菇头伸长就产生了压力脉冲。地面上的钻井液压力传感器检测来自井下的钻井 液脉冲信息，通过计算机处理后得到井斜角、方位角、工具面角及其他信息。电磁波无线随钻测量仪的工作原理是：井下发送带有信息的电磁波，电磁波 通过地层传输到地面，地而通过接收仪器检测来自井下的信息并加以处理，然后

26、 得到井斜角、方位角、工具面角及其他信息。诜虢如节图17北京普利门公司的mwd升下总成3. 技术规范各生产厂家的无线随钻测量仪的技术规范差别不大，下表是北京金地伟业科技公司gmwd的技术规范：测量范围方位：0°360。井斜：-180° 180。工具面：0°360°测量精度方位：土 1. 0°井斜：±0.1°工具面：土 1.0°信号传送速度930s 组数据最大耐压136mpa抗振动性0500hz20g抗冲击性1000g/10ms工作温度-40 125°c地面系统工作电源ac220v, 50hz仪器总长w6.

27、 5m第三章水平井钻井技术第一节水平井施工技术一水平井剖面设计要钻成1 口水平井并使其提高综合经济效益，必须从油藏、地质、钻井、完 井、开发的整个过程进行系统地综合考虑，在这里仅介绍水平井轨迹设计的初步 知识。1. 设计依据以地质设计给定的入靶点、终止点垂深及大地测量坐标为依据。2. 设计原则（1）轨道设计应根据油藏特性，根据区域地质资料和工程资料，选择合适 的造斜工具，满足地质目标要求。（2）力争施工风险最小，力求使设计的井眼轨迹长度最短，成木低。（3）造斜点应选在可钻性较好、无坍塌、无缩径的地层。（4）调整井段的位置应放在最后1个增斜段之前。（5）对确定的井眼轨道，应进行典型钻具组合的摩擦

28、阻力和扭矩计算及钻 具强度校核。二水平井轨迹控制技术水平井轨迹控制技术是能否优质地钻成1口水平井的重要环节。1. 轨迹控制要求作为水平井井眼轨迹控制來说，要满足以下几个要求：（1）到达靶窗吋，实际井眼轨迹要在规定的靶窗范围内，且井斜、方位还 要在满足现有轨迹控制能力范围内确保轨迹在靶体中延伸的要求。（2）水平段轨迹应在设计要求的靶区范围内。2. 水平井施工要点1）直井段的施工要点在直井段中应尽量使井眼打直，为后续的定向造斜井段提供条件，因此，应 采用防斜钻具组合。每钻进50100m用单点测量仪测一次井斜、方位数据，发 现井斜过大，应立即调整钻井参数来控制井斜，必要时甚至使用定向手段进行纠 斜。

29、造斜点以上的裸眼井段较长时，要特别注意井壁的稳定性，严禁该井段岀现 不必要的复杂情况，增加下步造斜井段的作业难度。在丛式井中正钻井与其它的井眼相距太近或者由于地层原因有磁干扰的井 段，要用陀螺测斜仪来测量井斜、方位。丛式井直井段要作局部放大图，计算 每两口井眼之间的距离，发现与其他井的距离变小时，要计算预测下步待钻井段 与其它井眼的距离是否超过安全距离范围，如果存在相碰可能，应在适当的井段 采取防碰措施，严禁与其它井眼相碰。直井段钻完后，要用电子多点测量仪测量全井段的井斜、方位数据，计算造 斜点的轨迹数据，以此为依据再次进行井眼轨迹设计，一般此时的设计为二维设 计。2）定向增斜段施工要点定向施

30、工前，井队一般应做好以下准备工作：（1）首先对钻井设备（井控装置、井架等）各项性能指标进行检测，在含 硫地区作业，还应包扌舌硫化氢设备腐蚀程度的判定等。通过安全检测后，再进 行设备调试，保证稳、正、全、牢、灵、通。特别是天车、转盘、井口三点 垂直成一条线，偏差一般不大于100mm；钻井仪表灵敏、准确，记录清晰、可（2）各种入井钻具到井场后，工程技术人员要亲自逐根检查（丈量，特殊工 具除了有各种尺寸记录外，还要有草图。（3）要保证直井段畅通。（4）如果定向段要穿过储层，还要做好防喷等井控方而的工作，必要时还 应进行防喷演习。上部如果存在井漏等复杂层段，必须进行堵漏，以提高地层 的承压能力，使其能

31、承受下部最高钻井液密度。在做好上述准备工作后，才可开始定向钻进作业。定向造斜施工作业时要 采用无线随钻测量仪或有线随钻测量仪，在有磁干扰的情况下，要采用陀螺测斜 仪进行校正。定向方位参照同地区方位漂移规律合理确定方位提前量。定向钻具组合根据使用的随钻测量仪器不同而不同，采用无线随钻测量方式 时的钻具组合为：钻头+弯外壳井下马达+无磁钻铤+mwd无磁短节+钻铤+加重钻杆（300450m） + 钻杆。采用有线随钻测量方式时的钻具组合为：钻头+弯外壳井下马达+定向接头+无磁钻铤+钻铤+加重钻杆（300450m） + 钻杆。上述钻具组合如果要钻过储层，述应加上有关井控要求的防喷装置，如回压 阀等；弯外

32、壳井下马达的选择应根据设计造斜率大小、地层造斜难易程度选用合 适的井下马达；无磁钻铤的长度根据sy/t5619的相关规定及参照前述方法进行 选择；造斜钻具组合下钻过程中速度要慢，下钻过程中必须把扣旋紧；遇阻不得 猛放、不可划眼，应起钻进行通井，然后再下钻；带弯接头、弯螺杆或稳定辭钻 具起钻，禁止用转盘卸扣。施工中根据测量数据及时计算轨道坐标参数，并作出实钻轨迹图，与设计轨 道进行对比，以指导控制下步轨道。定向造斜钻进1只钻头后，用钻具组合扩划眼。对于便地层或复杂地层的 地区，先采用近钻头稳定器划眼，再接第二只稳定器划眼，扩划眼时要防止蹩钻 和转盘倒转，划眼速度控制在毎5lomin小于ini,钻

33、压控制在030kno3）广义调整井段施工要点广义调整井段主要作用有两方面：一是当实际的造斜率与设计造斜率相差较 大时，调整增斜段的长度，使实际轨迹更好地与设计轨迹相符，以便准确钻达入 靶点。二是用于消耗适当的水平位移或垂深，如靶前位移较大时，需要在较大 井斜角的井段设计一稳斜段，或者是造斜点较高时，就需要在较小井斜角的井段 设计一稳斜段。广义调整井段的钻具组合可使用导向钻具组合或转盘钻进稳斜钻具组合，采 用导向钻进方式时的钻具组合为：钻头+反向双弯外壳井下马达（小角度的单弯井下马达）+稳定器+无磁钻铤 +mwdf无磁短节+钻铤+随钻震击器+加重钻杆（300450m） +钻杆。采用转盘钻进方式时

34、的钻具组合为：钻头+近钻头稳定器+无磁钻铤+mwd无磁短节+钻柱稳定器+钻铤+随钻震击 器+加重钻杆（300450m） +钻杆。在采用转盘钻进时，也可不用mwd测量仪进行测量，可使用其他的测量仪器, 其钻具组合就可采用常规的转盘钻进的钻具组合。施工屮根据测量数据及时计算轨道坐标参数，并作出实钻轨迹图，与设计轨 道进行对比，以指导控制下步轨道。4）靶前增斜段施工要点靶前增斜段相对开始定向造斜段来蜕增斜要困难些，主要是钻压不易加到钻 头上，钻进速度慢，因此，在此段的钻具组合等与前而的定向造斜段的都有些不 同。由于靶前增斜段井斜角都较大，采用有线随钻测量仪测量困难，因此-般不 用有线随钻测量仪测量轨

35、道参数。采用无线随钻测量仪测量时的钻具组合为：钻头+弯外壳井下马达+回压阀+无磁钻铤+mwd无磁短节+斜台肩钻杆+加重 钻杆（300450m） +钻杆。5）水平段施工要点在水平段的施工中，与造斜段和靶前增斜段最大的不同是，在采用定向方式 钻进时钻压更不易加到钻头上，一般情况下应尽量避免在水平段进行扭方位等定 向作业。为了使加钻压容易，水平段要使用倒装钻具组合，钻进方式可使用导向 钻进或转盘钻进的方式，采用导向钻进方式时的钻具组合为：钻头+反向双弯外売井下马达（小角度的单弯井下马达）+无磁钻铤+mwd无 磁短节+无磁承压钻杆+斜台肩钻杆+加重钻杆（300450m） +随钻震击器+钻杆。釆用转盘钻

36、进方式时的钻具组合为：钻头+近钻头稳定器+无磁钻铤+fq9无磁短节+钻柱稳定器+无磁承压钻杆+ 斜台肩钻杆+加重钻杆（300450m） +随钻震击器+钻杆。斜台肩钻杆长度确定原则是：加重钻杆以下的斜台肩钻杆的长度等于或大于 45°井斜以下井段和准备钻进井段之总和，也就是说加重钻杆或钻铤始终位于井 斜小于45°以上的井段内。第二节水平井安全钻进技术水平井与直井相比，井下情况比直井要复杂得多，不仅要稳定井斜角和井眼 方位，还由于重力作用、摩擦力、岩屑沉降等诸因素而涉及到其他一系列问题， 从而使水平井的安全钻进与直井相比也有所不同。在水平井中，由于重力的作用，井斜角超过30

37、76;以后的井段内，岩屑就会 逐渐沉降到下井壁，形成岩屑床，钻井液携砂性能好、悬浮能力强，则形成岩屑 床所需时间长，反z,则形成岩屑床所需时间就短。现场实践发现，岩屑床在 井斜角为30°到60°之间的井段内是不稳定的，也是较危险的，当沉积到一定 厚度后，岩屑床会整体下滑从而造成沉砂卡钻。因此，在钻进中发现扭矩增加 不止常，就要查明原因，如无其他原因，说明己经形成岩屑床；在每次接单根或 每次起下钻时，都要记录钻柱的摩擦阻力，发现摩擦阻力增加，说明井下已经存 在岩屑床，就要采用短程起下钻和分段循环的办法清除岩屑床。发生沉砂卡钻后, 忌讳硬提解卡，最好的处理方法是接上方钻杆，大排

38、量循环，进行倒划眼。预防和清除岩屑床是水平井安全钻井与直井安全钻井相比显著的不同之处， 此外，为了减小水平井钻井的作业风险，述要采取以下的安全钻井技术措施：（1）下金刚石钻头前应确保井底干净，必要时应专程打捞。（2）动力钻具入井前应检查旁通阀是否灵活可靠，并在井口试运转，工作 正常后方可入井。（3）弯外壳井下马达下井扣必须上紧，不允许用动力钻具划眼。（4）带井底动力钻具或稳定器钻具下钻，均应控速、匀放。（5）带弯接头、弯外壳井下马达或稳定器钻具起钻，禁止用转盘卸扣。（6）搞好井眼的净化工作，钻井液的含砂量低于0. 30%,提高动力的使用 寿命。（7）定向钻井过程中，应实测摩阻力，除去摩阻力外，

39、下钻遇阻不能超过 50kn,起钻遇卡不能超过lookno（8）每次起钻检查扶正器外径，并按要求更换。更换扶正器后，严格控制 下钻速度，遇阻划眼，且划眼要精心操作，不急于求成，防止卡钻或转盘倒钻， 预防钻具事故发生。（9）维护好钻井液性能，滤饼摩阻尽可能小，钻柱在井内静止时间不能超 过3min,否则，必须大范围上下活动钻具，防止卡钻。（10）严格控制起下钻速度，防止压力激动压漏地层和抽汲井喷。（11）进入气层后坚持短程起下钻。（12）含硫化氢地区钻井，应注意防止硫化氢对钻井液的污染和对钻井测 井等工具的腐蚀，应加强硫化氢监测，钻井液中加入除硫剂，并注意人身安全, 防硫化氧中毒。（13）按井控相关

40、标准搞好井控上作，严禁井喷失控事故的发生。第三节水平井钻井液技术钻井液性能好坏直接关系到钻井施工的安全，水平井钻井液与直井钻井液相 比，除了要求具有良好的常规性能外，还应具有良好的润滑性抑制性和携砂性。一润滑性在水平井屮，随着井斜角的增大，钻具作用于井壁的侧压力也随z增大，水 平井本身的特点就决定了在水平井钻进中易发生粘附卡钻，加钻压难。如果钻 井液润滑性不好，就会使这些情况更加复杂化，因此，搞好钻井液的润滑性十分 重要。1 加入润滑剂降低滤饼摩擦系数降低滤饼摩擦系数的方法是通过添加润滑剂。润滑剂有液体和固体两类。 为了搞好钻井液润滑性，通常是加入液体和固体组合的润滑剂，也可只加入单一 的液体

41、润滑剂。不论采取哪种方式，都要保持润滑剂在钻井液中的含量,才能有效降低摩阻。 水平井要求钻井液滤饼摩擦系数0. 1。2.严格控制滤失量及滤饼厚度粘附卡钻与钻具和滤饼的接触面积有关，而接触面积又与滤失量和滤饼厚度 有关。一般说来，水平井中应控制api滤失量在5ml以内，高温高压滤失量在 15ml以内。加强固控上作，保持钻井液中含砂量低于0.5%,低密度固相含量小 于12%,同时应控制滤饼薄而坚韧。二抑制性水平井的稳定性比直井的井眼稳定性更为突出，因而搞好钻井液的抑制性， 维持井眼稳定就显得重要。主要从以下几方面做工作：（1）提高钻井液抗温能力，严格控制高温高压滤失量，改善滤饼质量。（2）使用防塌

42、处理剂，提高防塌效果。（3）保持钻井液性能相对稳定，采用合理的钻井液密度。三携砂性钻井液的携砂性是保持井眼净化，预防沉砂卡钻的重要措施之一。在水平井 中，为了更好地满足携砂的需要，要求钻井液必须有最低的屈服值，同时，钻井 液塑性粘度和动切力的比值不少于2:lo控制钻井液的触变性，避免过高的触 变性所导致的在斜井底边处不动区范圉内形成的沉砂床。钻井液的切力只要能 够满足停止循环时悬浮岩屑即可。要搞好井眼净化，只靠良好的钻井液性能是不 够的，还必须配合工程措施，这些措施主要有：(1) 采用适当大的排量。环空返速是影响井眼净化的主要因素之一。为 了井眼净化，必须加大排量。但过大的环空返速不利于井眼稳

43、定，因此，应兼 顾到井眼净化和井眼稳定，采用适当的排量。(2) 控制合理的钻井液流态。井斜角住0。45。的井段，层流净化效果 好；井斜角在45°55°的井段，层流和紊流没有明显的区别；因此，井斜角 在55°以内的井段应选择平板层流，尤其是易塌井段更应如此;但井斜角在55° 以上的井段，则应选择紊流，以提高携砂能力。第四节水平井固井技术水平井固井作业是油气井钻井工程中的最重要的环节之一，其主要目的是封 隔井眼中的油层、气层和水层，保护油气井套管，增加油气井寿命以及提高油气 产量。而水平井固井与直井有很大的不同，受水平井客观条件的影响，水平段 的套管扶正问题

44、，水平井的水泥浆体系设计问题，都是水平井固井的最大难点， 也是影响水平井同井的关键因素。水平井既要求顶替效率高，又要求水泥浆体 系稳定，滤失量低，自由水小或无自由水，不形成水槽水带，这就给施工者们带 来诸多技术难题。一水平井固井的关键技术1. 水平井套管设计长半径水平井和某些中半径水平井可以下套管固井。在水平井套管设计中 的主要问题是套管是否安全地穿越弯曲井段。1）套管强度设计特点水平井套管受力情况复杂，在套管下入过程中，承受轴向弯曲载荷、超正常 的上提和下压载荷。因此，水平井套管设计较常规直井（或定向井）套管设计强 度要高一等级，如直井用钢级j55壁厚7. 72mm套管，水平井则用钢级n80

45、壁厚 7. 72n）m套管，抗拉强度设计，除计算正常轴向载荷外，还应计算弯曲附加轴向 载荷，上提最大吨位时的套管抗拉安全系数不低于1.5o2）套管下入过程中各种阻力计算在套管柱设计屮还必须考虑下入过程屮的阻力，套管下入过程屮的阻力主要 由两部分组成，其一是通过全角变化率较大地方的局部阻力，由井眼条件决定。 其二是套管与井壁的摩阻力，由套管在斜井段和水平段对井壁的正压力和套管与 井壁的摩擦系数决定。2. 套管居中1）水平井套管扶正器的选择水平段的套管居中，全靠扶正器支撑，因此，套管居中度的设计即扶正器的 设计非常关键。从理论上讲，多加扶正器可以达到套管完全居中，但扶正器太 多，套管串的刚性增大，

46、套管下入困难，有效的办法是，选择扶止力较大的扶止 器，扶止器数量的适中，保证套管居中度大于67%,并且套管能顺利下入。目前国内使用的套管扶正器主要有刚性扶正器、双弧弹性扶正器、单弧弹性 扶正器三种。刚性扶正器，扶正力为最大，有导流功能，可提高顶替效率，但 刚性也最大，双弧弹性扶正器，其扶正力为单弧扶正器的两倍，单弧弹性扶正器, 其扶正力比双弧弹性扶正器小。在水平井的水平段多选用刚性扶正器和双弧弹性扶正器间隔加入的方法，毎 20m加1只刚性扶正器和1只弹性扶正器，其扶正力足以支撑平趟套管的重力， 从理论计算和实际施工结果看可以保证套管居屮度大于水平井固井水泥浆体系 的要求。2)套管居中技术为了有

47、效地驱替钻井液，必须使套管居中。理想的情况当然是套管在井内 全部居中。如果套管偏心度增大，则驱替钻井液的难度增大，此时，再好的注 水泥设备也是没有多大用处的。为了使套管居中，现场使用了以下几项技术：(1) 对弹性扶正器的启动力进行测试检查，达到标准要求后方可入井。(2) 利用套管漂浮法技术，以减少套管下沉力。(3) 使用具有足够扶正力的套管扶正器，安放位置合理。(4) 利用先进的计算机软件，对扶正器安放位置、下入阻力等进行计算。(二)水平井固井的水泥浆技术水平井固井的水泥浆体系与直井有很大的不同，对水平井水泥浆体系的要求 更加苛刻。水平井的水泥浆体系要有良好的体系稳定性，自由水和滤失量控制 极

48、为严格，并且有较高的强度和良好的施工性能。1. 水平井固井对水泥浆性能的要求1)水泥浆自由水及稳定性要求在水平井段，水泥浆注入井内后，由于重力的作用，难以保持原有的稳定性, 水泥颗粒易在套管的下侧聚结沉淀，水泥浆性能受到破坏，自由水析出，易在套 管上侧形成自由水通道。计算表明，若水泥浆自由水含量为1%时，它将会在水 泥环上部形成lnrni左右宽的自由水通道。同时在套管上侧的水泥浆密度下降， 凝固后的水泥石强度低，渗透率升高，很容易形成油气水窜槽，影响固井质量。 因此全面提高水泥浆性能，特别是降低水泥浆自由水是提高水平井固井质量的关 键。水平井固井要求水泥浆自由水0. 5%,水泥石上下密度差小于

49、0. 06kg/lo2）水泥浆流变性要求在常规注水泥过程屮，通常要求降低水泥浆的胶凝强度，屈服值來改善水泥 浆流变性能，降低水泥浆紊流顶替排量，以期获得更高的水泥浆顶替效率。在 水平井中，为了保证水泥浆具有较好的稳定性和驱替能力，一般要求水泥浆具有 一定的屈服值。3）水泥浆失水要求水泥浆对油气层的污染主要是水泥浆向油气层失水引起的。在水平井中，由 于油气层裸眼段长，水泥浆与油层接触面积大，因此更应严格控制水泥浆失水量。 另一方面水泥浆的失水量与水泥浆自由水及稳定性有密切关系，一般来说，水泥 浆失水越小，其自由水析出量也越少，水泥浆越稳定。因此，在水平井同井中, 一般要求水泥浆api失水小于50

50、ml（30min, 6. 9mpa）。4）稠化时间的要求水泥浆自由水析出是造成水平井固井质量差的主要原因之一，因此，在进行 水平井水泥浆设计时，在保证注水泥施工安全的前提下，应减小水泥浆稠化时间, 实现”直角”稠化。2. 提高水平井固井水泥浆综合性能的方法1）水泥浆自由水控制方法影响水泥浆自由水含量的因素主要有3个，即水泥的细度、水灰比、沉降稳 定性。有效地控制水泥浆自由水含量的方法有：（1）控制水泥的细度研究表明，当水泥在比表面积2775cm2/g时，其自由 水含量为4. 5%,当比表面积增加到3434cm2/g时,其自由水含量可降到0. 5%, 若水泥全部通过200目的筛子，自由水含量只有0. 2%o因此，适当提高水泥的 细度有利于降低水泥浆的自由水含量。（2）适当降低水灰比，可降低水泥浆自由水含量。（3）采用降失水剂不仅可降低水泥浆失水量，而且可降低水泥浆自由水含 量。（4）采用降自由水剂来控制水泥浆自由水含量。2）水泥浆稳定性控制方法提高水泥浆的聚集（沉降稳定性方法主要是通过加入增粘剂或具有抗沉降性能的减阻剂来增加液相粘度和动电位，从而增加水泥颗粒的沉降阻力，减缓沉降 速率。然后再加入