第8章新型钻井技术

第八章新型钻井技术一、平衡压力钻井1.平衡压力钻井含义钻井用泥浆密度m正好等于平衡地层压力所需泥浆密度p，称为平衡压力钻井。平衡压力：保持井内钻井液动压力与地层孔隙压力相等，即式中，pfp—地层孔隙压力（地层压力）；

pf—钻井液柱静压力；

pa—钻井液循环时的环空压降。2.平衡压力钻井目的降低岩石强度、岩屑的压持效应，提高钻速；可有效地保护地层，防止地层污染、井漏。3.实现平衡钻井的关键是选择合理的钻井液密度，使钻井液动压力同地层孔隙压力始终保持平衡。4.

平衡钻井技术保证安井控设备，防止井涌、井喷；配先进固控设备，适时调、控钻井液性能。二、欠平衡钻井钻井用泥浆密度m

<p平衡地层压力所需泥浆密度时称为欠平衡钻井，是当今钻井新技术之一。1.欠平衡钻井原理井底液柱压力低于地层孔隙压力。允许地层流体进入井内，循环出井，在地面处理和控制。2.优点利于发现低压储层；避免对油层的损害；减少清堵费用；减少钻井液的漏失；提高钻速，降低钻井成本。3.适用于地层条件存在井漏（泥浆漏走）的地层；液敏地层，（如对钻井液敏感的地层）低渗透油层、硬地层；大裂缝地层。4.

保持欠平衡钻井方法配注气设备：向井液中注空气或氮气，降低液柱静水头。配井控设备流体地面处理设备随钻测量仪。

三、深、超深井钻井技术目的：开发西部资源。如四川盆地、塔里木盆地、准葛尔盆地。深井：4500～6000m；超深井：6000~9000m；特深井：9000m以上1.要研究和掌握的关键技术井眼稳定技术、井斜控制技术、高效破岩与洗井技术、固井技术、钻井液技术和管柱优化设计技术等。2.特点深井、超深井钻井中，机械钻速低、钻头寿命短、起下作业频繁，建井周期长，费用很高。3.对钻井设备和钻具要求（1）加速研制先进的深井、超深井钻机。国产已有ZJ60级深井钻机，兰石厂04年ZJ70LDB，宝石9000m、12000m钻机，加拿大DRECO、原苏联15000m深井、超深井钻机采用电驱动，配备顶驱钻井装置，提高机械化水平（2）深井、超深井钻机应配备三台大功率钻井泵。井段上部大直径需双泵打钻（一台泵检修），以满足破岩与洗井的排量要求，提高机械钻速。（3000）（3）研制、配置高效先进的固控系统。有效控制钻井液密度和性能，保证稳定井眼技术、钻井与完井技术的顺利实施。（4）研制适于不同岩层的大尺寸（171/2″）钻头（5）开发中速大扭矩井下动力钻具。（200～250r/min）如涡轮钻具、螺杆钻具。目的是提高钻速。四、定向井钻井定向井技术发展定向井首先是从美国发展起来的，最早采用定向井技术主要是处理井下落物无法处理的侧钻。早在1895年，美国开始使用这一技术。1897年，世界上完成第一口定向井。1923年，苏联涡轮钻具问世，导致了定向井迅速发展

1959年，我国开始，钻定向井。井的概念

直井斜井定向井特殊工艺井（救援）普通定向井丛式井（组）多目标井开窗侧钻井水平井分支井大位移井井水平探井阶梯水平井三维多目标水平井开窗侧钻水平井连通水平井超薄油层水平井深层水平井短半径水平井穿漏水平井1、定向井

英国的科学家给定向井这样定义：使井筒按特定的方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。我国的学者给它的定义是：按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的（斜）井。α造斜点稳斜井段实际井筒计划井筒靶区水平位移α-井斜角

定向井垂直投影图垂深β北东靶点NEβ-方位角定向井水平投影图井口设计轨迹实际轨迹1、条件限制建筑物河流、湖泊海洋山地为什么要钻定向井用于开发城市、古建筑、湖泊、

障碍物的油藏

用于山丘、沙漠、河流等油田开发2、地下油藏的需要

2、丛式井

丛式井就是一个平台上钻多口井（两口或两口以上），可能有直井、定向井、水平井或其它井。丛式井可分为：陆地平台丛式井海洋钻井平台丛式井丛式井垂直剖面图丛式井水平投影图

3、多目标井

多目标井就是靶点在两个或两个以上，可以是定向井、水平井或其它井。4、套管开窗侧钻井

套管开窗井是指在原套管内开窗侧钻的井，它包括套管内开窗侧钻直井、定向井和水平井。目的使老井复活,

使老油田恢复产能。充分利用原井场和原井的上部井眼，利用原来的输油输气管线，节省投资。利用侧钻技术，在事故井、报废井中侧钻成定向井、水平井，可节省钻井周期。利用侧钻井技术，可以钻成多底井、分支井。解决水锥问题

水平井属于定向井家族的个分支，它的最基本特点是设计的井眼轨迹同油层的走向基本一致。水平段的井斜角达到86度以上。

5、水平井造斜点水平位移

水平井垂直投影图垂深靶前位移水平段水平井的靶型状圆柱型矩形

钻水平井的目的

1、水平井增加井筒与油层的接触面积

2、从而可大大提高单井产量

油层直井水平井水平井类别长半径：R>285m

K<6°/30m中半径：R=285~86mK=6~20°/30m短半径：R=57~12m

K=1~5°/m

6、大位移井水平位移水平位移/垂深≥2垂深造斜点

大位移井或大位移延伸井(Extendedreachwell)，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1的井。随着钻井的技术进步，通常将水平位移超过3000米、水平位移与垂深之比大于或等于2的井称之为大位移井。为什么要钻大位移井

（1）寻找更大储量，扩大油气资源。（2）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3km5km1km位移1000米控制范围3.14平方公里位移3000米，控制范围为28.26平方公里位移5000米，控制范围为78.5平方公里

在5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。5公里缺点：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。

7、分支井技术1）多底井一个主井眼中钻出两个以上的井眼2）分支井一个主井眼中侧钻出多个小井眼，大部分是指分支水平井，水平井技术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。（1）水平井优化设计技术借助于计算机模拟技术，对油藏研究、地质分析、钻井、测井、完井、采油等进行优化设计。（2）井眼轨迹检测技术根据优化设计的井眼轨迹，配备先进的导向钻进系统，采用先进的随钻测量（MWD：MeasureWhileDrilling）仪器和技术，实现井眼轨迹的连续控制。（3）优化完井技术水平井完井难度大，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。1、美国Amoco公司，90%以上的井眼用小于6″的钻头钻成2、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。3．有的认为，70%以上的井眼小于6″。4．还有的认为，环空间隙小于1″的井眼。5.Bp公司，套管层数少于常规井的井眼。对直井来讲，全井90％以上井眼的直径小于7in，或70％的井眼直径小于5in的井称为小井眼井。对于水平井来说，水平段井眼直径小于6in的井称为小井眼井。小井眼钻井技术发展的原因经济因素小井眼可节省钻井费用25-50%。在个别边远地区甚至使钻井费用降低75%。技术进步

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、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，可大大节约钢材，减少拆装、修路、运输等费用。井场占地面积小75％，节省30％的费用和大量的时间。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，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40％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50％；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大大降低投资成本。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。由于井眼尺寸小，所用的钻井液、产生的钻屑和废物少(比常规井减少约70％)。六、连续柔管钻井特点①占地少，适合于地面条件受限制的地区和海上平台作业。②适用于小井眼钻井，减少了设备和人力的投入，降低钻井成本。③在老井重钻(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，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。④进行欠平衡钻井作业，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。⑤其他优点：由于连续管不需接单根，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，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；实现软地层快速钻进(不需要接单根)；快速搬运和组装；作业人员少。七、套管钻井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。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，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。特点钻机钻井可大大降低钻井成本,据估计,一口井深3