定向井水平井钻井完井工艺技术进展课件

定向井、水平井

钻井完井工艺技术进展长庆油田公司油气工艺研究院二○○九年六月提纲定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井基础知识水平井基础知识完井基础知识钻井井控要求钻井、完井工艺技术新进展一、概述（一）、定向井的定义

使井眼沿预先设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。（井眼控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程）。苏14区块加密区山1有效厚度图一、概述（二）定向井的引入1、定向井引入石油钻井界约在19世纪后期，当时的定向井是在落鱼周围侧钻。2、世界上第一口真正有记录的定向井是1932年美国人在加利福尼亚亨延滩油田完成，当时浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架钻井。美国一位有创新精神的钻井承包商改变了这种做法，他在陆地上竖井架，使井眼延伸到海床下，开创了钻井新纪元。落鱼苏14区块加密区山1有效厚度图一、概述3、1934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向救援井。4、我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为C2—15井。1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m，是世界上第二个钻成水平井的国家。5、四川油田的草16井，1987年钻成，是一口过长江定向井。6、1988年胜利油田完成河50丛式井组，一个陆地平台钻成35口定向井。（二）定向井的引入苏14区块加密区山1有效厚度图（三）、为什么钻定向井一、概述1、地面限制油田所处地面不利于或不充许设置井场钻井或搬家安装受到极大障碍。如：1）英国的北海油田；2）中国的长庆、胜利、大港、塔里木油田等。苏14区块加密区山1有效厚度图（三）、为什么钻定向井一、概述2、海上生产集输需要（三）、为什么钻定向井一、概述3、打救援井黄土塬（四）长庆油田钻定向井的主要原因受地形、地貌的限制：地处黄土高原，千沟万壑一、概述沙漠漠一、、概概述述一、、概概述述苏14区区块块加加密密区区盒盒8有有效效厚厚度度图图苏14区区块块加加密密区区山山1有有效效厚厚度度图图节省省投投资资，，降降低低开开发发成成本本丛式式井井可可以以节节约约大大量量的的道道路路建建设设、、井井场场建建设设投投资资，，节节省省地地面面空空间间，，便便于于采采油油集集中中建建站站、、集集中中管管理理，，从从而而降降低低整整个个油油田田的的开开发发成成本本。。有利于于保护护环境境有些油油气藏藏在环环保要要求高高的地地区，，若采采用丛丛式井井钻井井技术术，可可防止止环境境的大大面积积污染染，以以满足足环保保要求求。一、概概述述小斜度度定向向井：：井斜小小于15°°，钻钻井时时井斜斜、方方位不不易控控制，，钻钻井井难度度大。。中斜度度定向向井（（常规规定向向井））：井斜在在15-45°°之间间，钻钻井时时井斜斜、方方位易易控制制，钻钻井难难度相相对较较小，，是使使用最最多的的一种种。大斜度度定向向井：：井斜在在46-85度度之间间，其其斜度度大，，水平平位移移大，，增加加了钻钻井难难度和和成本本。丛式井井：在一个个井场场或平平台上上，钻钻出几几口或或几十十口定定向井井和一一口直直井。。多底井井（分分支井井）：一个个井口口下面面有两两个或或两个个以上上井底底的定定向井井。定向井井二、定定向井井分类类分支井

水平井直井定向井二、定定向井井分类类α造斜点稳斜井段实钻井眼轨迹设计井眼轨道靶区水平位移垂深三、定定向井井井眼眼轨迹迹基本本概念念主要参参数：：测点的的井深深，用用L表示；；测点的的井斜斜角，，用α；测点的的方位位角，，用φ。通过测测深、、井斜斜角、、方位位角然然后利利用公公式逐逐段递递推出出整个个轨迹迹情况况。三、定定向井井井眼眼轨迹迹基本本概念念测深：：井口至至测点点处的的井眼眼实际际长，，单位位是米米；Measureddepth（（MD)井斜角角：：测点处处井眼眼方向向线（（切线线，指指前））与重重力线线间间的夹夹角，，度。。Inclination（Inc））.方位角角：测点处处正北北方向向至井井眼方方向线线在水水平面面投影影线间间夹角角，度度azimuth（一））、定定向井井的基基本要要素三、定定向井井井眼眼轨迹迹基本本概念念（一））、定定向井井的基基本要要素井斜变变化率率：井斜角角对井井深的的变化化率，，度/30米；；(buildrate,droprate)方位变变化率率：方位角角对井井深的的变化化率，，度/30米；；walkrate狗腿严严重度度（DLS）：：“全角角变化化率””、““狗腿腿严重重度””“井井眼曲曲率””，都都是相相同的的意义义，指指的是是在单单位井井段内内三维维空间间的角角度变变化。。它既既包含含了井井斜角角的变变化，，又包包含着着方位位角的的变化化。其其常用用单位位为：：º/30m。。垂深（（VerticaldepthorTrueverticaldepth）:测点的的垂直直深度度，是是指井井身上上任一一点至至井口口所在在水平平面的的距离离。其其测量量单位位为米米。水平位位移（（DisplacementorClosuredistance））：即井眼眼轴线线某点点在水水平面面上的的投影影至井井口的的距离离，也也称闭闭合距距。其其测量量单位位为米米。三、定定向井井井眼眼轨迹迹基本本概念念造斜点点(Kickoffpoint):在定向向井中中开始始定向向造斜斜的位位置叫叫造斜斜点。。通常常以开开始定定向造造斜的的井深深来表表示，，其测测量单单位为为米。。造斜率率：造斜率率表示示了造造斜工工具的的造斜斜能力力，其其值等等于用用该造造斜工工具所所钻出出的井井段的的井眼眼曲率率。增（降降）斜斜率：：指的是是增（（降））斜井段的的井斜斜变化化率。。其井井斜变变化为为正值时时为增增斜率率，负负值为为降斜斜率。。三、定定向井井井眼眼轨迹迹基本本概念念三、定定向井井井眼眼轨迹迹基本本概念念直井段段:井斜角角为0度：OA段造斜点点：开始定定向造造斜的的位置置:A点增斜段段：井斜角角随井井深增增加的的井段段：AB段段稳斜段段：井斜不不变的的井段段：BC段段降斜段段：井斜角角随井井深增增加而而减小小的井井段：：CD段段OABCDE目标点点（Target））：设计规规定的的，必必须钻钻达的的地层层位置置，称称为目目标点点，也也就是是靶点点，通通常是是以地地面井井口为为坐标标原点点的空空间坐坐标系系的坐坐标值值来表表示；；靶区半径径：允许实钻钻井眼轨轨迹偏离离设计目目标点的的水平距距离，称称为靶区区半径；；靶心距：：在靶区平平面上，，实钻井井眼轴线线与目标标点之间间的距离离，称为为靶心距距。三、定向向井井眼眼轨迹基基本概念念四、定向向井轨迹迹设计设计条件件：一般要给给定的有有：目标点垂垂深、水平位移移、设计方位位等；给定进入入目标的的要求(例如：：目标点点或目标标段的井井斜角)；设计内容容：根据设计计条件，，设计出出合适的轨迹。轨迹设计的关关键：造斜点、、增斜率率和降斜斜率的选选择（需要经经验）；；轨迹关键键参数的的求得（需要先先进的计计算公式式）。（一）主主要内容容：（二）井井眼轨迹的类型井眼轨迹的类型二维井眼轨道三维井眼轨道设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的井眼轨迹。二维井眼轨迹由垂直井段、增斜井段、稳斜井段和降斜井段组合而成。在设计井眼轴线上，既有井斜角变化又有方位角变化的井眼轨迹。三维井眼轨迹设计用于绕障井和现场待钻修正井眼轨迹设计。二维井眼轨道四、定向向井轨迹迹设计1)根根据油气气田勘探探开发要要求，保保证实现现钻井目目的；2)根根据油气气田的构构造特征征、油气气产状，，有利于于提高油油气产量量和采收收率，改善善投资效效益；3)在在选择造造斜点、、井眼曲曲率、最最大井斜斜角等参参数时，，有利于于钻井、、采油和修井井作业；；4)在在满足钻钻井目的的的前提提下，应应尽可能能选择比比较简单单的剖面面类型，，力求使设计计的斜井井段最短短，以减减小井眼眼轨道控控制的难难度和钻钻井工作作量，有利利于安全全、快速速钻井、、降低钻钻井成本本。（三）设设计井眼眼轨迹的的原则四、定向向井轨迹迹设计（四）井井眼轨道道设计中中有关因因素的选选择造斜点的的选择原原则造斜点的的选择在在比较稳稳定的地地层，避避免在岩岩石破碎碎带、漏漏失地层；；2）地层层可钻性性均匀，，不应有有硬夹层层；3）要满满足采油油工艺要要求；4)垂垂深大、、水平位位移小的的井，造造斜点应应深，以以简化井井身结构、加快快钻速；；5)垂垂深小、、水平位位移大的的井，造造斜点应应浅，以以减少定定向施工工的工作量量；6)在在方位漂漂移地区区，应使使斜井段段避开方方位漂移移大的地地层。四、定向向井轨迹迹设计最大井斜斜角：直井在规规定井斜斜角内；；常规定定向井和和水平井井井斜角角小于15°时时，方位位不稳定定，因此此，最大大井斜角角应大于于15°°，一般15°－45°。。井眼曲率率：过小，造造斜井段段过长，，增加轨轨迹控制制工作量量；过过大，造造成钻具具偏磨、、摩阻过过大、键键槽、其其它井下下作业（（如测井井、固井井、射孔孔、采油油等）的的困难，，因此，，应根据据具体情情况，适适当选择择井眼曲曲率，应应控制其其最大值值5-12°/100m，最大不超超过16°/100m。井眼轨迹迹类型的的选择：：设计井眼眼轨迹时时，一般般选择简简单的二二维轨迹迹。二维维轨迹由由垂直井井段、造造斜井段段、稳斜斜井段组组合而成成，最常常用的有有四种类类型。（四）井井眼轨迹迹设计中中有关因因素的选选择四、定向向井轨迹迹设计四、定向向井轨迹迹设计（五）、、井身剖剖面类型型的选择择1、常规规二维剖剖面二维定向向井剖面面指设计计井眼轴轴线仅在在设计方方位线所所在铅垂垂平面上上变化的的定向井井剖面。。四、定向向井轨迹迹设计（五）、、井身剖剖面类型型的选择择2、直直-增-稳三段段制剖面面最常用和和最简单单的井身身剖面。特点：造斜点较较浅（可减少少最大井井斜角））使用范围围：靶点较浅浅、水平平位移较较大时常常采用。。因造斜段完成成后井斜角和和方位角变化化不大，轨迹迹容易控制，，一般井斜角角为15-55°。长庆油田丛式式井施工主要要采用三段制制剖面四、定向井轨轨迹设计（五）、井身身剖面类型的的选择应用范围：常用于靶点较较深，水平位位移较小的定定向井、多目目标井等。特点：难度较三段制制剖面大，主主要原因是有有降斜段。降降斜段会增大大扭矩、摩阻阻（如小水平平位移深定向向井采用三段段制剖面轨迹迹难控制）。。3、直-增-稳-降-稳稳五段制剖面面四、定向井轨轨迹设计（五）、井身身剖面类型的的选择4、三维定向向井剖面三维定向井剖剖面指在设计计的井身剖面面上既有井斜斜角的变化又又有方位角的的变化。常用于在地面面井口位置与与设计目标点点之间的铅垂垂平面内，存存在井眼难以以通过的障碍碍物（如：已已钻的井眼、、盐丘等），，设计井需要要绕过障碍钻钻达目标点。。如：三维绕障障设计、纠偏偏三维设计等等五、定向钻井井的实现方法法井眼轨迹控制制的实质，就就是不断地控制井眼前进的方方向，设法使实钻钻的井眼轨迹尽可能符合设设计的井眼轨迹。井眼方向的控控制可通过调整造造斜工具的造斜率和装置角来实现。造斜率的调整整目前主要通过过更换钻具组合合来实现，较先先进的方法是是可变径稳定器器和可调弯角的动动力钻具，最先进的旋转导向钻井井系统。定向井的实现现方法---井眼轨轨迹的控制技技术钻杆钻铤等钻钻具带弯外壳的井井下马达钻头（一）定向基基本原理在常规钻进过过程中，上部部钻具和井下下马达一起旋旋转钻进。当当需要定向时时，调整弯外外壳或弯接头头到一定的角角度（通过调调整工具面来来实现），锁锁定转盘使井井下马达及钻钻头始终保持持一定的角度度，通过井下下马达驱动钻钻头旋转钻进进，从而保持持钻头沿特定定方向钻进。。五、定向钻井井的实现方法法（二）、造斜斜工具造斜钻具用于于从直井段沿沿一定方位钻钻出斜井段。。常用的造斜钻钻具组合：弯接头+井下下动力钻具、、各种弯外壳壳井下动力钻钻具（包括导导向钻井系统统）。所有的的造斜钻具都都可作为增斜斜钻具使用。。目前，由于弯弯接头+井下下动力钻具定定向效率不高高，大多数定定向井采用带弯外壳井下下动力钻具定定向。五、定向钻井井的实现方法法30'40'50'70'60'90'80'2000'年代斜向器弯接头井下马达弯外壳马达旋转导向滑动导向革命性进步造斜工具从最最初的斜向器器发展到现在在的最先进的的旋转导向，，大大减少了了定向的工作作量。目前，，被广泛采用用的是弯外壳壳马达造斜工工具。（二）、造斜斜工具五、定向钻井井的实现方法法（三）常用的的造斜工具井下马达单弯、双弯、、铰链马达、、加长马达、、非磁性马达达等。其中单弯螺杆杆钻具应用最最多单弯螺杆钻具具的设计是根根据弯接头配配接普通直马马达钻具组合合用于造斜的的基本原理，，按照动力钻钻具在水平井井中的工作要要求，在现有有直螺杆钻具具结构基础上上改制而成的的。它可以获获得较高的造造斜率，为达达到更好的稳稳定效果，使使用中通常配配以上下两个个稳定器。五、定向钻井井的实现方法法常规单弯螺杆杆图（三）常用的的造斜工具五、定向钻井井的实现方法法（四）常用的的测斜工具测斜仪器的主主要测斜参数数有井斜角、方位位角、造斜工工具的工具面面。磁性单点照相相测斜仪：磁性单点测测斜仪由电池池筒、计时器器、照像机和和罗盘四部分分组成，通通过拍摄，在在胶片上能同同时记录井眼眼某一深度的的井斜、方位位和工具面角角。磁性多点照相相测斜仪：在设定的时时间间隔内，，在井下定时时照相，记录录不同时间和和井深的井斜斜、方位数值值。五、定向钻井井的实现方法法电子单多点测测斜仪：探管安装有三三个相互垂直直的重力加速速度计分别测测Gx、Gy、Gz三个个矢量，而三三个相互垂直直的磁通门则则是分别测量量Bx、By、Bz三个个矢量，通过过矢量合成及及有关的计算算，从而得到到每一个测点点的所需参数数。随钻测量仪：：有线随钻测斜斜仪、无线随随钻测斜仪可可实时地监测测井下井斜、、方位、工具具面等参数的的变化情况。。陀螺测斜仪：：是一种不受磁磁干扰的测量量仪器，适用用于有磁干扰扰或磁屏蔽环环境条件下的的井眼测量。。一般的磁干干扰物有井下下套管、钻杆杆、邻井管柱柱和其它铁矿矿物质。（四）常用的的测斜工具五、定向钻井井的实现方法法无线随钻钻具具常用组合有有线随钻钻具具常用组合采用单芯铠装装电缆传输数数据五、定向钻井井的实现方法法MWD由井下下仪器和地面面设备两大部部分组成。井井下仪器包括括探管、锂电电池短节、MWD控制器器、脉冲发生生器驱动器、、脉冲发生器器等；地面设设备包括控制制箱MSI、、编程电源、、深度显示器器、司钻阅读读器、压力传传感器、泵传传感器等。无线随钻测量量仪五、定向钻井井的实现方法法无线随钻MWD图片五、定向钻井井的实现方法法有线随钻、无无线随钻施工工效果对比仪器类型有线无线信号传输方式电缆泥浆或地层介质优点费用低、数据传输快、信号受钻井操作影响小、对钻井液没有特殊要求。操作简单、占用有效钻机时间少、施工安全、效率高。缺点施工工艺复杂、占用有效钻机时间过多、井下安全得不到有效保障、施工效率低下。数据传输速度较SST慢，信号受钻井操作及介质的影响较大，成本高。应用情况国外已经淘汰，我国在浅定向井、水平井中还在使用。国外是必须使用的仪器，国内在定向井、水平井和大位移井的施工中广泛使用。五、定向钻井井的实现方法法水平井基础知知识水平井技术于于1928年年提出，40年代开始小小规模现场试试验。到了80年代相继继在美国、加加拿大、法国国等国家得到到广泛工业化化应用，并由由此形成一股股研究应用水水平井技术的的高潮。目前前，水平井钻钻井技术已趋趋于成熟，并并以此为基础础发展了水平平井各项配套套技术。53%16%33%一、水平井技技术的发展现现状水平井技术的的发展主要有有两大特点：：一是水平井井技术由单单一水平井井向整体井井组开发、、多底井、、多分支水水平井转变变；二是应用欠欠平衡钻井井技术，减减少钻井液液对油层的的浸泡和伤伤害；同时时，加快机机械钻速，，提高钻井井速度，缩缩短钻井周周期；近年来，随随着现代高高新钻井技技术如随钻钻测井技术术（LWD）、旋转转导向钻井井系统（SRD）等等技术的集集成应用，，水平井的的钻井钻井井成功率大大幅提高，，促进了水水平井技术术的发展。。一、水平井井技术的发发展现状（1）套管管侧钻水平平井：一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状（2））大大位位移移井井技技术术：：一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状（3））薄薄层层水水平平井井：：一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状（4））阶阶梯梯水水平平井井：：一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状（5））多多目目标标水水平平井井：：一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状（6））分分支支水水平平井井一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状（7））多多分分支支技技术术：：表层层套套管管筛管管或或裸裸眼眼完完井井导管技术术套套管管一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状水平平井井的的应应用用范范围围a、、开开发发薄薄油油层层或或低低渗渗透透油油藏藏，，可可提提高高单单井井产产量量水平平井井可可较较直直井井和和常常规规定定向向井井大大大大增增加加泄泄油油面面积积，，从从而而显显著著提提高高薄薄油油层层和和低低渗渗透透油油藏藏的的产产能能，，使使其其具具有有开开采采价价值值或或增增加加经经济济效效益益。。一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状b、、开开发发以以垂垂直直裂裂缝缝为为主主的的油油藏藏水平平井井钻钻遇遇垂垂直直裂裂缝缝的的机机会会要要远远大大于于直直井井，，可可以以获获得得更更高高的的产产能能和和采采收收率率，，例例如如：：Rospo-Mare油油藏藏。。一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状c、、开开发发底底水水或或气气顶顶活活跃跃的的油油藏藏水平平井井可可以以延延缓缓水水锥锥、、气气锥锥的的推推进进速速度度，，延延长长油油井井寿寿命命，，提提高高采采收收率率；；一、、水水平平井井技技术术的的发发展展现现状状d、、开开发发常常规规稠稠油油油油藏藏水平井井可以以增加加稠油油油藏藏的产产液量量，从从而保保持井井筒及及井口口油流流温度度，有有利于于稠油油的开开采；；一、水水平井井技术术的发发展现现状e、水水平井井勘探探用一口口水平平井可可钻穿穿多层层陡峭峭的产产层，，相当当于多多口直直井的的勘探探效果果。一、水水平井井技术术的发发展现现状f、开开采剩剩余油油侧钻水水平井井可使使一批批老井井复活活荷兰的的Helder油田田，底底水油油藏，，后期期生产产含水水率平平均达达到94%，基基本没没有效效益。。在11口口老井井上，，通过过侧钻钻水平平井，，二次次完井井，老老井复复活，，含水水率降降到10-20%，，40天收收回侧侧钻井井成本本，效效益很很好。。88年天天津会会上，，很受受赞扬扬和启启发90年年代初初估计计，美美国9万口口枯竭竭油井井，其其中有有6-7万万口可可以利利用侧侧钻水水平井井复活活。美美国人人70年年代预预言，，美国国石油油将在在2000年枯枯竭。。水平平井技技术出出现后后，认认为该该时间间至少少可以以推迟迟100年年。侧钻水平井一、水水平井井技术术的发发展现现状g、平平注平平采“平注注平采采”有有利于于水线线的均均匀推推进，，有利利于提提高采采收率率。一、水水平井井技术术的发发展现现状h、保保护环环境一口水水平井井可以以替代代多口口直井井，大大量减减少钻钻井过过程中中的排排污量量，有利于保护护环境。丛式水平井阶梯式水平井一、水平井井技术的发发展现状北部沙漠（一）水平平井的概念念水平井，是是指一种井井斜角大于于或等于86°，并并保持这种种角度钻完完一定长度度水平段的的定向井（（延伸的长长度一般大大于油层厚厚度的六倍倍）。靶前位移水平段水平井的靶：垂深水平位移二、水平井井定义及分分类北部沙漠（二）水平平井开发油油气藏的优优点：水平井可以以增加储层裸裸露面积，横穿多个个裂缝，也也能有效地地开发死油油区，不仅仅能增加单井产产量而且能增加可采储储量；水平井改变了渗流流机理，减小了油油气渗流阻阻力；在注水开发发中有利于于均匀推进，注水见效效早，效果果好；水平平井可以在在地表复杂杂的情况下下完成油气气田的开发发。二、水平井井定义及分分类北部沙漠按曲率半径径分：长半径水平平井：主要用于常常规工具钻钻大位移井井的施工。。中半径水平平井：需要使用较较大度数弯弯壳螺杆钻钻具钻弯曲曲井段。短半径水平平井：须采用专门门的柔性钻钻具系统或或铰接式马马达系统钻进，由由于井眼曲曲率半径小小，完井和和测井均受到限限制，水平平位移也不不可能钻的的很长。二、水平井井定义及分分类（三）水平平井的分类类阶梯式水平井三维水平井连通水平井成对水平井“拱”型水平井多靶点水平井分枝水平井ABABBAH0.7侧钻井水平井常规水平井水平平井井类类型型二、水平井井定义及分分类三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制井深：：又称斜深或或测深，指指井口至测测点的井眼眼长度；垂深：：指轨迹上某某点至井口口水平面的的垂直距离离；井斜角：井眼轴线上上某测点的的井眼方向向线（切线线）和重力力线之间的的夹角称为井井斜角；方位角：某测点处井井眼方向线线投影到水水平面上（（井眼方位位线）与正正北方向的夹夹角（顺时时针向），，即方位角角；水平位移：：指轨迹上某某点至井口口所在铅垂垂线的距离离。三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制井斜变化率率：单位井段内内，井斜角角的变化值值；方位变化率率:单位井段内内，井斜角角的变化值值；全角变化率率：单位井段内内，井眼前前进的方向向在三维空空间内的角角度变化。（也称称“狗腿严严重度”、、“井眼曲曲率”）磁偏偏角角：在某一地区区内，其磁磁北极方向向线与地理理北极方向向线之间的夹角。。靶区区：根据地质和和钻井工艺艺的要求,规定井井眼轨迹穿穿行的区域范围。井身剖面类类型KAFSEHO1R1R2CBIhNO2O3R3KAFTSEHJO1O2R1R2CBIIhNKADS2OR1BS1C水平井多为为长曲率半半径和中曲曲率半径水水平井根据地质目目标、油层层情况、地地质要求、、靶前位移移，选择三三增、双增、单增等等不同的剖剖面类型三增剖面双增剖面单增剖面三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制五段制剖面面①满足地质质对轨迹控控制的要求求；②②现有的的轨迹控制制技术能够够实现；③现有的完完井工具和和技术能够够实现；④④有有利于快速速钻进。三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制七段制剖面面薄油层或油油层不确定定时，推荐荐采用七段段制剖面。。三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制井眼轨迹控控制技术造斜点以下下定向井段段使用MWD+导导向钻具进行井眼轨轨迹监测与控制探油顶段以以下井段使使用LWD+导导向钻具进行井眼轨轨迹监测控制和地质质导向三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制Halliburton公司司的LWD产品-FEWD系系统功能1、随钻地地质参数：：双向自然咖咖玛、电阻阻率（4种种探测深度度）、补偿偿中子孔隙隙度、岩石石密度2、定向工工程参数：：井斜角、方方位角、磁磁性工具具面、高边边工具面角角3、井下仪仪器工况诊诊断：震动传感器器、温度度传感器4、磁参数数：地磁场强度度，地磁倾倾角三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制仪器系统组组成地面系统井下仪器微机系统软件++泵冲传感器司钻阅读器压力传感器地面接口箱计算机井下仪器串电源系统短节电子控制短节脉冲发生器MWD电子测量短节打印机伽玛接口箱伽玛测量短节电阻率短接接电阻率、三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制随钻测量随钻测量井井底信息地质参数钻井工程参参数轨迹空间位位置钻井参数钻压扭矩压力自然伽玛电阻率密度声波倾角井斜方位工具面LWD/FEWDMWDPWT孔隙度三、水平井井基本参数数、剖面及及轨迹控制制完井基础知知识一、完井基基本概念完井(WellCompletion)，即根据据油气层的的地质特性性和开发开开采的技术术要求，在在井底建立立油气层与与油气井井井筒之间的的合理连通通渠道或连连通方式。。一口井钻成成之后，主主要的工作作就是在井井底建立油油气层与油油气井井筒筒之间的合合理连通渠渠道。在井底建立立的油气层层与油气井井井筒之间间的连通渠渠道不同，，也就构成成了不同的的完井方法法。（一）完井井方式选择择的原则1、根据井井眼稳定性性判断，从从大的方面面选择是否否采用能支撑井壁的的完井方法法；2、根据地地层出砂判判断，从大大的方面选选择是否采采用防砂型的完井方方法；3、根据油油气藏类型型、油气层层特性和工工程技术及及措施要求等几方面面的因素，，从流程图图初步选择择完井方法法；选出的完井井方法可能能有几种。。二、水平井井完井方式式4、针对初选的的几种完井井方法，对对每一种完完井方法的的完井产能进行预预测；5、根据每一种种完井方法法的完井产产能预测结结果，再进进行单井动态分析析；6、根据单井动动态分析，，结合钻井井、完井投投入与生产产的收益进行经济济效益评价价，最终优优选出经济济效益最佳佳的完井方法。二、水平井井完井方式式完井方式优优选流程储层类型裂缝性油气层孔隙性油气层是否需要水力压裂需要不需要钻过单一油层钻过多油层无气顶、底水横向均质无底水、有气顶横向均质无气顶有底水横向非均质有气顶、底水横向非均质井眼稳定井眼不稳满足分段要求满足分段要求裸眼完井注水泥尾管射孔完井裸眼封隔器筛管完井带注水泥的ECP筛管完井筛管完井胶结牢固胶结疏松无气顶无底水横向均质有气顶底水横向非均质满足分段要求裸眼预充填砾石双层筛管或滤砂管或星孔筛管完井套管或尾管射孔管内预充填砾石筛或滤砂管或星孔筛管完井abd否是ce否是带注水泥ECP的裸眼封隔器筛管完井edfgh否是二、水平井井完井方式式二、水平井井完井方式式目前水平井井主要完井井方式有：：射孔完井裸眼完井筛管完井带管外封隔隔器的完井井固井射孔完完井砾石充填完完井二、水平井井完井方式式1、射孔完完井优点：有效分隔层层段，可避避免层段之之间窜通和和干扰；可可以实施生生产控制、、生产检测测和包括水水力压裂在在内的任何何选择性增增产增注作作业。缺点：相对较高高的成本本；储层层受水泥泥浆的污污染；要要求较高高的射孔孔操作技技术。固井射孔孔完井包包括：套管固井井射孔完完井；尾管固井井射孔完完井表层套管管油层套管管有利于避避开夹层层水、底底水、气气顶，可可实施水水平段分分段射孔孔、试油油、注采采和进行行选择性性增产措措施。套管固井井射孔完完井二、水平平井完井井方式有利于提提高固井井质量和和保护油油气层，，最大限限度地降降低对油油层的污污染，保保持油井井产能。。尾管固井井射孔完完井二、水平平井完井井方式技术套管管裸眼油层技术套管管下至预预计的水水平段顶顶部，注注水泥固固井封隔隔。然后后换小一一级钻头头钻水平平井段至至设计长长度完井井。主要用于于碳酸盐盐岩等坚坚硬不坍坍塌储层层，短或或极短曲曲率半径径的水平平井。2.裸眼眼完井工工艺二、水平平井完井井方式优点：成本最低低；储层层不受水水泥浆污污染和损损害；油油流导流流能力最最高，产产量损失失最少；；使用裸裸眼封隔隔器可以以实施生生产控制制和分隔隔层段作作业。缺点：疏松砂岩岩，井壁壁可能坍坍塌；难难以避免免层段之之间窜通通和干扰扰；可选选择性的的增产措措施有限限，如不不能进行行水力压压裂作业业。二、水平平井完井井方式技术套管管筛管将筛管悬悬挂在技技术套管管上，依依靠悬挂挂封隔器器封隔管管外的环环形空间间。主要用于于碳酸盐盐岩或硬硬质砂岩岩储层。。悬挂器3.筛管完完井工艺二、水平井完完井方式优点：成本相对较低低；储层不受受固井水泥浆浆污染；防止止井眼坍塌和和油层出砂。。缺点：不能实施层段段分隔，因而而不可避免层层段之间窜通通和干扰；无无法实施选择择性增产、增增注措施。技术关键：解除钻井泥饼饼对地层油流流通道及筛管管的堵塞。通通过替浆和酸酸洗，彻底清清洗裸眼井壁壁，然后再充充以完井保护护液。筛管完井二、水平井完完井方式优点：相对中等的成成本；储层不不受水泥浆污污染；依靠管管外封隔器实实施层段分隔隔，可在一定定程度上避免免层段之间窜窜通和干扰；；可以实施生生产控制、生生产检测和选选择性增产增增注作业。缺点：管外封隔器分分隔层段的有有效程度，取取决于水平井井井眼的规则则程度、封隔隔器的坐封和和密封件的耐耐压、耐温等等因素。完井方法分为四种形式式：带管外封隔器器的滑套完井井工艺；带管外封隔器器的筛管完井井工艺；造斜段注水泥泥、带管外封隔器器的筛管完井井工艺；造斜段注水泥泥、水泥充填封隔隔器分段完井井工艺。3.带管外封封隔器的完井井工艺二、水平井完完井方式2.管外封隔器+CMD滑套完井SAB悬挂封隔器滑套管外封隔器滑套引鞋式球座管外封隔器依靠管外封隔隔器实现层段段的分隔，用用滑套沟通井井筒和地层。。这两种工具具的多重组合合，可将地层层分隔为多段段，实现选择择性完井。主主要用于非均均质、岩性多多变油层及多多个生产层井井段。二、水平井完完井方式带管外封隔器器的滑套完井井将管外封隔器器技术与筛管管完井及井眼眼清洗技术结结合在一起。。为保护油层层，提高水平平井产能，对对水平井井身身结构进行修修改。钻井程程序由二开改改为三开，二二开钻到油层层顶部，下技技术套管固井井，三开专打打油层。相应应的完井技术术采用水平井井尾管悬挂、、裸眼封隔器器分段筛管完完井。技术套管尾管悬挂器套管外封隔器筛管砂岩泥岩二、水平井完完井方式带管外封隔器器的筛管完井井分级箍管外封隔器固井盲板管外封隔器割缝筛管洗井回压阀泥岩泥岩完井时，首先先对造斜段注注水泥固井，，然后钻固井井盲板，最后后下入洗井酸酸化胀封管柱柱，对油层进进行洗井和酸酸化，解除油油层污染，沟沟通油流通道道，胀封水平平段封隔器，，实现水平井井造斜段注水水泥加筛管完完井。造斜段注水泥泥、带管外封封隔器的筛管管完井二、水平井完完井方式分级箍管外封隔器固井盲板管外封隔器套管引鞋造斜段注水泥泥、带管外封封隔器的套管管完井二、水平井完完井方式完井后，对油油层段进行选选择性射孔，，实现分层生生产，由于油油层段套管没没有水泥环，，射孔参数数需进行优化化，以保护套套管。技术特点：与常规水力胀胀封裸眼封隔隔器比较，该该完井技术变变橡胶密封为为长效的实体体密封。可避避免因压力、、温度、化学学腐蚀造成的的任何密封失失效，使用寿寿命大于15年，密封体体的封隔能力力可达120MPa。与固井比较，，水泥浆充填填封隔器完井井技术能更有有效地实现层层间隔离，避避免油层污染染。封隔器长度有有限，如果层层间压差大或或压裂作业，，容易形成井井壁一侧旁通通。为此，要要求封隔器下下入位置在致致密、稳定的的井段。二、水平井完完井方式充填工具光管扶正器砾石绕丝筛管丝堵炮眼将绕丝筛管下下至油层段，，用充填液循循环将地面选选好的砾石携携带至绕丝筛筛管与井眼的的环形空间或或绕丝筛管与与套管的环形形空间，形成成一个砾石充充填层，阻挡挡砂粒流入井井筒，起到保保护井壁，防防止油层砂粒粒进入井内。。该完井适于于胶结疏松严严重出砂的地地层。4.砾石充充填防砂完井井工艺二、水平井完完井方式三、不同完井井方式适用条条件注：表中筛管管包括割缝筛筛管、复合滤滤砂管和星孔孔滤砂管完井方式适用的地质条件裸眼完井（1）岩石坚硬致密，井壁稳定不坍塌的储层（2）不要求层段分隔的储层（3）天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩（4）短或极短曲率半径的水平井筛管完井（1）井壁不稳定，有可能发生坍塌的储层（2）不要求层段分隔的储层（3）天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩带ECP的筛管完井（1）要求不用注水泥实施层段分隔的注水开发储层（2）要求实施层段分隔，但不要求水力压裂的储层（3）井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层（4）天然裂缝性或横向非均质的碳酸盐岩或硬质砂岩三、不同完井井方式适用条条件完井方式适用的地质条件射孔完井（1）要求实施高度层段分隔的注水开发储层（2）要求实施水力压裂作业的储层（3）裂缝性砂岩储层裸眼预充填砾石筛管完井（1）岩性胶结疏松，出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层（2）不要求分隔层段的储层（3）热采稠油油藏套管预充填砾石筛管完井（1）岩性胶结疏松，出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层（2）裂缝性砂岩储层（3）热采稠油油藏提纲定向井及水平平井钻井、完完井基础知识识定向井基础知知识水平井基础知知识完井基础知识识钻井井控要求求钻井、完井工工艺技术新进进展井控（WellControl））：也叫井涌控制（KickControl）或者压压力控制（PressureControl）：指采取一定定的方法控制制住地层孔隙隙压力，基本本上保持井内内压力平衡，，保证井内施施工顺利进行行。井控要要点：：（1））合理理的钻钻井、、压井井液密密度，，保持持压力力平衡衡（2））合乎乎要求求的井井口防防喷器器井控基基本指指导思思想一、井井控基基本概概念常规井井控法法：（1））合理理的压压井液液密度度（2））合乎乎要求求的井井口防防喷器器井内压压力平平衡：：P井底底=P地层层基本上上保持持井内内压力力平衡衡：P井底底-P地层层=ΔPΔP取取值对于油油井取取：1.5～3.5MPa对于气气井取取：3.0～5.0MPa一、井井控基基本概概念一、井井控基基本概概念人们根根据井井口油油气流流出的的规模模和采采取的的控制制方法法之不不同，，把井井控分分为三三级，，即初级井井控、、二级级井控控和三三级井井控。井控初级井控二级井控三级井控一、井井控基基本概概念一级井井控技技术：：通过调调整压压井液液密度度，保保持井井筒内内压井井液液液柱压压力大大于地地层孔孔隙压压力，，避免免发生生井喷喷。压压井液液静液液柱压压力是是第一一级屏屏障；；核心：：确定一一个合合理的的压井井液密密度。。二级井井控技技术：：当发生生溢流流时，，进行行关井井作业业，避避免发发生井井喷。。井口口防喷喷器组组提供供第二级级屏障障。三级井井控技技术：：井喷发发生后后正确确使用用设备备和技技术重重新恢恢复对对井的的控制制。井井喷可可能是是地面面或是是地下下井喷喷。有有时需需要重重新安安装井井口，，进行行关井井和压压井作作业。。具体的的讲：：三级井井控技技术指指二级井井控失失败，，井涌涌量大大，终终于失失去控控制，，发生生了井井喷(地面面或地地下)，这这时使使用适适当的的技术术与设设备重重新恢恢复对对井的的控制制，达达到初初级井井控状状态。。这是是平常常说的的井喷喷抢险险，可可能需需要灭灭火、、打救救援井井等各各种具具体技技术措措施。。一、井井控基基本概概念一、井井控基基本概概念被划分分为““三高高”的的油气气井：：高压油油气井井是指指以地地质设设计提提供的的地层层压力力为依依据，，当地地层流流体充充满井井筒时时，预预测井井口关关井压压力可可能达达到或或超过过35MPa的井。。含硫油油气井井是指指地层层天然然气中中硫化化氢含含量高高于150mg／m3(100ppm)的井。。高危地地区油油气井井是指指在井井口周周围500m范围内内有村村庄、、学校校、医医院、、工厂厂、集集市等等人员员集聚聚场所所，油油库、、炸药药库等等易燃燃易爆爆物品品存放放点，，地面面水资资源及及工业业、农农业、、国防防设施施(包包括开开采地地下资资源源的作作业坑坑道)，或或位于于江河河、湖湖泊、、滩海海和海海上的的含有有硫化化氢(地层层天然然气中中硫化化氢含含量高高于15mg／／m3(10ppm))一一氧化化碳等等有毒毒有害害气体体的井井。一、井井控基基本概概念长庆油油田搞搞好井井控工工作的的原则则是：：立足于于一次次井控控、搞搞好二二级井井控，，杜绝绝三次次井控控。确确保各各种施施工顺顺利进进行。。日常常井控控工作作的重重点在在钻井井队、、关键键在班班组、、要害害在岗岗位。。长庆油油田搞搞好井井控工工作的的方针针是：：安全第第一、、预防防为主主，环环保优优先、、综合合治理理。长庆油油田搞搞好井井控工工作的的理念念是：：以人为为本、、井喷喷就是是事故故、井井喷是是可防防可控控的长庆油油田搞搞好井井控工工作的的重点点是天然气气井、、超前前注水水开发发区块块的油油井、、地层层压力力梯度度大于于0.95MPa/100m和气气油比比大于于100m3/t井井的作作业。。二、与与井控控有关关的概概念是指在在钻井井过程程中，，地层层孔隙隙压力力大于于井底底压力力，地地层孔孔隙中中的流流体将将侵入入井内内，在在循环环过程程中上上返，，钻井井液池池面上上有气气泡、、油花花现象象。最常常见见的的井井侵侵为为气气侵侵和和盐盐水水侵侵。。（一一））井井侵侵（（油油气气侵侵））二、、与与井井控控有有关关的的概概念念（二二））溢溢流流当井井侵侵发发生生后后，，井井口口返返出出的的压压井井液液的的量量比比泵泵入入的的压压井井液液量量多多，，停停泵泵后后压压井井液液自自动动外外溢溢。。特点点：：返出出流流体体不不会会到到达达转转盘盘面面上上。。二、、与与井井控控有有关关的的概概念念（三三））井井涌涌（（Kick））国内内定定义义：：井涌涌是是溢溢流流的的进进一一步步发发展，，井井口口返返出出流流体体超超过过转转盘盘面面，，但但低于于二二层层平平台台。。国外外定定义义：：当地地层层压压力力大大于于井井底底压压力时时，，在在其其压压差差作作用用下下，，地地层层流流体体进入入井井眼眼，，这这种种流流体体流流动动称称为为井井涌涌二、、与与井井控控有有关关的的概概念念（四四））井井喷喷国内内定定义义：：井涌涌进进一一步步发发展展，，当当井井口口返返出出流流体体超超过过二二层层平平台台时时称称为为井井喷喷。国外外定定义义：：井涌涌失失控控称称为为井井喷喷。。二、、与与井井控控有有关关的的概概念念（五五））井井喷喷失失控控井喷喷发发生生后后，，无无法法用用常常规规方方法法控控制制井井口口而而出出现现敞敞喷喷的的现现象象称称为为井喷喷失失控控。。井喷喷的的原原因因工程程方方面面人人为为因因素素设备方面面人为因因素地质或其其它方面面因素起钻抽吸吸起钻不罐罐压井液液井口无人人座岗，，不能及及时发现现溢流发现溢流流后处理理措施不不当井口不安安装防喷喷器或封封井器井口防喷喷设备试试压不合合格井身结构构不合理理对浅气层层缺乏认认识地层压力力掌握不不准空井时间间过长相临注水水井不停停注或未未减压压井液混混油思想麻痹痹，违章章操作二、与井井控有关关的概念念三、井喷喷的危害害井喷是损损失巨大大的灾难难性事故故，常造造成机毁毁人亡，，还会造造成恶劣劣的社会会影响。。这一点点必须铭铭刻在心心。井喷喷失控的的危害是是多方面面的。(一)损损坏设备备如大庆油油田的喇喇83井井、杏5井都是是因井喷喷失控将将整套设设备陷入入地下，，四川气气田从1957年到1981年发生生井喷着着火31井次、、烧毁钻钻机18台，全全国从1950年至1997年，发发生井喷喷失控井井319口，失失控后着着火井78口，，因井喷喷失控着着火烧毁毁钻机以以及因井井喷地层层塌陷埋埋掉钻机机共59台。造造成的损损失是相相当惊人人的。三、井喷喷的危害害(二)死死伤人员员这类事件件在四川川、华北北，胜利利、中原原等各个个油田都都发生过过，仅四四川局的的32111钻钻井队在在1966年的的一次井井喷事故故中就死死亡6人人。2003年年12月月23日日重庆开开县罗16H井井天然气气(含硫硫化氢)井喷，，死243人，，中毒住住院2142人人，紧急急疏散65000人，，直接经经济损失失6432万元元人民币币，教训训是惨痛痛的。(三)浪浪费油气气资源无控制的的井喷、、不仅喷喷出了大大量的油油气，而而且对油油气藏能能量的损损失是难难以计算算的，可可以说是是对油气气藏的灾灾难性的的破坏。。仅四川川合4井井等8口口井的统统计，因因井喷放放空天然然气6.98×lO8m3，为储量量的11％，损损失惊人人。三、井喷的危危害1983年2月,伊朗海海岸外的瑙鲁鲁滋油田发生生井喷，每天天7000桶桶(111.7万升)原原油白白地流流入海里；四川长原大气气田长1井井井喷日喷气量量超过1千万万方,累计损损失天然气达达4.6亿方方致使该井所所在气田几乎乎失去开采价价值。(四)污染环环境喷出的油气随随风飘扬，对对周围环境造造成严重的污污染，特别是是喷出物含有有硫化氢的时时候，搅得四四邻不安，人人心惶惶，影影响极大。重重庆开县12.23井喷喷事故造成234人死亡亡，900多多人受伤，事发地方圆圆5公里内的的4.1万多多名群众被疏疏散，近1000名民警警、武警和消消防官兵投入入事发现场进进行战斗。初初步估计经济济损失在6000万元，，但是由此造造成的人员伤伤亡却是无法法用金钱来衡衡量的（无价价的）。事故故过后，造成成当地大面积积饮用水污染染。三、井喷的危危害(五)污染油油气层。据四川石油管管理局多年对对多口井的统统计资料分析析，凡是钻井井液喷空后压压井或反复测测试后压井，，都会对产层层造成严重伤伤害，其产量量将下降30％一50％％，甚至有的的井不经酸化化则见不到产产量，可以说说井喷后压井井才是油气产产层污染的罪罪魁。(六)报废井井。井喷失控到了了无法处理的的时候，最后后不得不把井井眼报废，如如新疆柯克亚亚地区的几口口高产深井，，胜利油田的的罗5井、新新罗5井等。。(七)造成大大量资金损失失。在处理井喷喷事故时，要要消耗大量资资金，还要赔赔偿因井喷而而造成的其他他一切经济损损失。三、井喷的危危害四、做好井控控工作的对策策搞好井控工作作，必须全面面系统抓好五五个环节：（1）思想重重视：各级领领导必须高度度重视井控工工作。（2）措施正正确：三早。。（3）严格管管理：认真贯贯彻井控规定定和细则。（4）技术培培训：五个方方面的人员（（生产管理人人员、现场操操作人员、现现场服务人员员、相关技术术人员、专业业技术人员））必须培训，，取得现场井井控操作证。。（5）装备配配套：配齐各各种压力等级级的防喷器及及管汇、控制制系统。五、常用井控控设备什么叫井控装装备？井控装备是指指实施油气井井压力控制技技术所需的专专用设备、仪仪表和工具的的统称。五、常用井控控设备井

口

防喷喷

器组组五、常用井控控设备环形防喷器五、常用井控控设备闸板防喷器五、常用井控控设备控制装置提纲定向井及水平平井钻井、完完井基础知识识定向井基础知知识水平井基础知知识完井基础知识识钻井井控要求求钻井、完井工工艺技术新进进展地震技术电测技术水平井钻井技技术牙轮钻头技术术高压喷射钻井井技术顶部驱动技术术连续软管钻井井技术水力压裂技术术海洋钻井技术术欠平衡钻井技技术20-21世世纪石油工业10项顶尖技术术提高钻速；缩短钻井周期期；降低钻井成本本；提高单井产量量；加快勘探开发发速度连续油管亦称称挠性油管、盘管。连续油管钻井井技术是90年代国外大大力研究和发发展的热门钻钻井技术之一一。世界上现有连连续油管作业业机的数量已已达600多多台，连续油油管的年耗量量近500万万米，连续油油管的最大作作业井深已超超过9000m。国外外连续油管作作业技术已能能对陆地和海海上油气井进进行20多种种作业。利利用连续油管管修井已代表表着当今世界界修井技术的的发展方向，并将作为一种种常规、高效的作业技技术在世界范范围内普及。近年来连续油油管钻井技术术亦成为世界界钻井技术的的热点。一、连续油管管钻井技术一、连续油管管钻井技术一、连续油管管钻井技术连续管钻井纪纪录最大水平位移移2532m，英英国北海连续续管所钻最深深的井4758m测量深深度，阿拉斯斯加州探井1586m垂垂直井，法国国最大的井眼眼尺寸3in；最长的复合连连续管钻井2001年6月20日，，哈里伯顿公公司使用液压压修井机配以以复合连续管管和43/4in钻头，为为BP公司在在得克萨斯州州Alvin的ChocolateBayou油气田钻钻GWCralg1号井。该井井井斜角为78°，钻进827m，测量深度度达到1645m，真垂垂直深度为822m。①

连续油管管作业机组成成连续油管（CT）是一种连续的的高强度、高高韧性的钢管管，缠绕在滚滚筒上。在连连续油管钻井井作业中，适适合采用外径径大于44.45mm（（13/4in）连续油油管。1、地面设备备地面设备主要要包括连续油油管作业机及及有关设备、、循环系统和和井控系统。。一、连续油管管钻井技术滚筒液压马达使连连续油管保持持一定的拉力力紧紧地缠绕绕在滚筒上，，或将连续油油管送入井下下。滚筒上的的匀绕机构和和计数装置，，可以使连续续油管均匀地地缠绕并测量量出管子的长长度。一、连续油管管钻井技术连续油管注入入头连续油管注入入头主要用来来为连续油管管下入井内提提供推力，并并控制连续油油管下入速度度，承载悬空空连续油管的的全部重量。。一、连续油管管钻井技术液压动力系统统：液压动力系统统的功能是，，为连续油管管作业提提供液压控制和操作动动力。控制台：由各种开关和和仪表组成，，用