第8章 新型钻井技术

1、第八章第八章 新型钻井技术新型钻井技术一、平衡压力钻井1. 平衡压力钻井含义平衡压力钻井含义钻井用泥浆密度钻井用泥浆密度 m正好等于正好等于平衡地层压力平衡地层压力所需泥所需泥浆密度浆密度 p，称为平衡压力钻井。，称为平衡压力钻井。平衡压力：平衡压力：保持保持井内钻井液井内钻井液动压力动压力与地层孔隙压与地层孔隙压力相等力相等，即，即 u式中，式中，pfp 地层孔隙压力（地层压力）；地层孔隙压力（地层压力）；u pf钻井液柱静压力；钻井液柱静压力；u pa钻井液循环时的环空压降。钻井液循环时的环空压降。affpppp2. 平衡压力钻井目的平衡压力钻井目的u降低岩石强度降低岩石强度、岩屑的压持效

2、应岩屑的压持效应，提高钻速提高钻速；u可有效地保护地层，可有效地保护地层，防止地层污染、井漏防止地层污染、井漏。3. 实现平衡钻井的关键实现平衡钻井的关键u是选择合理的钻井液密度是选择合理的钻井液密度，使钻井液动压力同，使钻井液动压力同地层孔隙压力始终保持平衡。地层孔隙压力始终保持平衡。4. 平衡钻井技术保证平衡钻井技术保证u安安井控设备井控设备，防止井涌、井喷；，防止井涌、井喷；u配先进配先进固控设备固控设备，适时调、控钻井液性能。，适时调、控钻井液性能。二、二、 欠平衡钻井欠平衡钻井钻井钻井用泥浆密度用泥浆密度 m 285m 285m K K 6 6/30m/30m中半径：中半径： R=

3、28586mR= 28586m K K= 620= 620/30m/30m短半径：短半径： R= 5712mR= 5712m K K= 15= 15/m/m 6 6、大位移井、大位移井水平位移水平位移悬链线水平位移水平位移/ /垂深垂深2 2垂垂深深造斜点造斜点 大位移井或大位移延伸井大位移井或大位移延伸井(Extended reach well)(Extended reach well)， 早期早期，国外将大位移井定义为：水平位移与垂深之比大于或等于，国外将大位移井定义为：水平位移与垂深之比大于或等于1 1的井。的井。 随着钻井的技术进步，通常将水平位移超过随着钻井的技术进步，通常将水平位移

4、超过30003000米、米、水平位移与垂深之比大于或等于水平位移与垂深之比大于或等于2 2的井称之为大位移井。的井称之为大位移井。为什么要钻大位移井为什么要钻大位移井 （1 1）寻找更大储量，扩大油气资源。）寻找更大储量，扩大油气资源。 （2 2）减少投资，节约成本。）减少投资，节约成本。海上丛式大位移井可减少海洋钻井平台的数量海上丛式大位移井可减少海洋钻井平台的数量3km5km1km位移位移10001000米控制米控制范围范围3.143.14平方公平方公里里位移位移30003000米，控米，控制范围为制范围为28.2628.26平方公里平方公里位移位移50005000米，米，控制范围为控制范

5、围为78.578.5平方公里平方公里 在在5 5公里的潮汐和滩涂地带，用修海堤或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。海上修公路建人工岛等方法开发。5 5公里公里缺点：修堤、筑路、建人工岛费用高缺点：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建造海底管线、铺设电缆施工困难且费用高 后期维护不方便且投资巨大后期维护不方便且投资巨大用于开发浅海滩涂油田 我国有广阔的海岸线和丰富的浅海滩涂油气藏我国有广阔的海岸线和丰富的浅海滩涂油气藏对于沿岸极浅海域，钻大位移井可以实现海油陆采、对于沿岸极浅海域，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。节

6、省建平台或人工岛的投资。 7、分支井技术1 1）多底井）多底井 一个主井眼中钻出两个以上的井眼一个主井眼中钻出两个以上的井眼2 2）分支井）分支井 一个主井眼中侧钻出多个小井眼，大部一个主井眼中侧钻出多个小井眼，大部分是指分支水平井，分是指分支水平井，水平井技术水平井技术水平井是从定向斜井发展起来的。目前，水平井是从定向斜井发展起来的。目前，胜利油田打水平井的技术水平较高。胜利油田打水平井的技术水平较高。（1）水平井优化设计技术）水平井优化设计技术u借助于计算机模拟技术借助于计算机模拟技术，对油藏研究、地质分析、钻对油藏研究、地质分析、钻井、测井、完井、采油等进行井、测井、完井、采油等进行优化

7、设计优化设计。（2）井眼轨迹检测技术）井眼轨迹检测技术u根据优化设计的井眼轨迹，配备先进的根据优化设计的井眼轨迹，配备先进的导向钻进系统导向钻进系统，采用先进的采用先进的随钻测量（随钻测量（MWD：Measure While Drilling ）仪器和技术）仪器和技术，实现，实现井眼轨迹的连续控制井眼轨迹的连续控制。（3）优化完井技术）优化完井技术u水平井完井难度大，需研究专用的完井技术和工具。水平井完井难度大，需研究专用的完井技术和工具。五、小井眼钻井五、小井眼钻井定义：定义：对于小井眼的提法有各种各样，不尽相同，到目前为止没有统一的定义。u1、美国Amoco公司，90%以上的井眼用小于6的

8、钻头钻成u2、法国Elf公司，完钻井眼小于常规完钻井眼（81/2） 的井统称为小井眼。 u3有的认为， 70%以上的井眼小于6。u4还有的认为，环空间隙小于1的井眼。u5. Bp 公司，套管层数少于常规井的井眼。u对直井来讲，全井对直井来讲，全井90以上井眼的直径小于以上井眼的直径小于7in，或，或70的的井眼直径小于井眼直径小于5in的井称为小井眼井。的井称为小井眼井。u对于水平井来说，水平段井眼直径小于对于水平井来说，水平段井眼直径小于6in的井称为小井眼的井称为小井眼井。井。小井眼钻井技术发展的原因小井眼钻井技术发展的原因经济因素经济因素u小井眼可节省钻井费用25-50%。在个别边远地区

9、甚至使钻井费用降低75%。技术进步技术进步u 80年代，钻头，泥浆和井下动力钻具，井控等钻井技术与设备均取得重大发展，使安全经济地进行小井眼钻井成为可能环境保护的压力小环境保护的压力小u小井眼钻机占地面积小,小井眼比常规井眼井径缩小一半，钻井液用量及岩屑量减少75%，施工机具用量大幅度下降，对环保有利。勘探开发的需要勘探开发的需要u 在边远地区，地面条件恶劣，运输困难，勘探工作风险大，地震工作在短时间内不能获得精确的地下资料，在这些地区打一些连续取芯的探井，可及早搞清地下情况，及早作出决策，减小勘探的风险。特点特点井径小井径小材料、人工成本低、钻速高：由于井眼小，可减少钻井液、钻头、钻杆、材料

10、、人工成本低、钻速高：由于井眼小，可减少钻井液、钻头、钻杆、套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和钻井作业人员套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和钻井作业人员的经费支出；可减的经费支出；可减少钻屑和场地；可提高钻井和起下钻速度。少钻屑和场地；可提高钻井和起下钻速度。 钻机和操作成本低：可大大减少常规钻机的体积和重量，可大大节约钢钻机和操作成本低：可大大减少常规钻机的体积和重量，可大大节约钢材，减少拆装、修路、运输等费用。井场占地面积小材，减少拆装、修路、运输等费用。井场占地面积小75，节省，节省30的的费用和大量的时间。费用和大量的时间。 减少资金投入，提高可采储量：在条件十分恶劣的边远地区进行勘探

11、，减少资金投入，提高可采储量：在条件十分恶劣的边远地区进行勘探，可大大减少在高风险、高成本作业情况下的资金投入；在老油气田利用可大大减少在高风险、高成本作业情况下的资金投入；在老油气田利用常规钻机只能开采出大约常规钻机只能开采出大约40的原始地质储量，而用小井眼钻机打加密的原始地质储量，而用小井眼钻机打加密井可采储量将提高井可采储量将提高50；在旧开发井内用小井眼钻机继续向深部钻探，；在旧开发井内用小井眼钻机继续向深部钻探，可发现老油层下面的新油藏；用小井眼钻机进行老井再钻比用常规钻机可发现老油层下面的新油藏；用小井眼钻机进行老井再钻比用常规钻机可大大降低投资成本。可大大降低投资成本。 节能环

12、保：小井眼钻机的装机功率和钻井泵功率比常规钻机的小，所以节能环保：小井眼钻机的装机功率和钻井泵功率比常规钻机的小，所以燃油消耗和排放的废气少，对空气的污染和噪声级别小。由于井眼尺寸燃油消耗和排放的废气少，对空气的污染和噪声级别小。由于井眼尺寸小，所用的钻井液、产生的钻屑和废物少小，所用的钻井液、产生的钻屑和废物少(比常规井减少约比常规井减少约70)。 六、连续柔管钻井特点六、连续柔管钻井特点 占地少占地少，适合于地面条件受限制的地区和海上平台作业。，适合于地面条件受限制的地区和海上平台作业。 适用于适用于小井眼小井眼钻井，减少了设备和人力的投入，降低钻井成本。钻井，减少了设备和人力的投入，降低

13、钻井成本。在在老井重钻老井重钻(加深钻井或侧钻井加深钻井或侧钻井)作业中，因连续管直径小可进行过油管作业中，因连续管直径小可进行过油管作业，无需取出老井中现有的生产设备，从而实现边钻边采的目的，可作业，无需取出老井中现有的生产设备，从而实现边钻边采的目的，可显著节约成本，适应老井重钻的这一潜在的大市场。显著节约成本，适应老井重钻的这一潜在的大市场。 进行进行欠平衡欠平衡钻井作业，注入头下安装水力封隔进行边喷边钻，不仅可钻井作业，注入头下安装水力封隔进行边喷边钻，不仅可确保安全、提高机械钻速，而且可减少泥浆漏失、防止地层伤害和增加确保安全、提高机械钻速，而且可减少泥浆漏失、防止地层伤害和增加产量

14、。产量。 其他优点：由于连续管其他优点：由于连续管不需接单根不需接单根，因而在起下钻过程中能够连续循，因而在起下钻过程中能够连续循环泥浆，减少起下钻时间，缩短作业周期，提高起下钻速度和作业的安环泥浆，减少起下钻时间，缩短作业周期，提高起下钻速度和作业的安全性，避免因接单根可能引起的井喷和卡钻事故；连续管可以全性，避免因接单根可能引起的井喷和卡钻事故；连续管可以内置电缆内置电缆，改善信号的随钻传输，实现随钻测井，并且有利于实现闭环钻井；地面改善信号的随钻传输，实现随钻测井，并且有利于实现闭环钻井；地面设备少，岩屑废料少，井场占地少，噪音低，减少环境污染；实现软地设备少，岩屑废料少，井场占地少，噪

15、音低，减少环境污染；实现软地层快速钻进层快速钻进(不需要接单根不需要接单根)；快速搬运和组装；作业人员少。；快速搬运和组装；作业人员少。七、套管钻井七、套管钻井套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头钻具。减少升降，即实现不提钻更换钻头钻具。减少了起下钻，减少了井喷、卡钻等意外事故，了起下钻，减少了井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。提高了钻井安全性，降低了钻井成本。特点特点钻机钻井可大大降低钻井成本钻机钻井可大大降低钻井成本,据估计据估计,一口井深一口井深3000m的井的井,与常规钻机钻井相比与常规钻机钻井相比,所需费用可节省所需费用可节省30以上以上,其经济效益其经济效益十分十分明显；明显； 节省了大量的钻井管材节省了大量的钻井管材,节约了大量与钻杆、节约了大量与钻杆、钻铤钻铤采用钢丝绳采用钢丝绳起下钻起下钻,减少了起下钻减少了起下钻时间，比时间，比传统的钻杆起钻快传统的钻杆起钻快510倍；倍；在起下钻更