钻具在转动时，将下落 的钻屑，抛进高速液流 区
Drill pipe rotation throws cuttings into high flow area
AREA OF HIGHEST FLOW
DRILL PIPE
DEA D ZON E
携岩机理及影响因素分析
影响岩屑运移因素分析
井眼尺寸：由于环空返速更低大的井眼尺寸会更难清洁，这在小尺寸清洗面 积中也必须考虑到。 大小井眼的定义
4.钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿； 5.完井管柱下入困难，甚至下不到底，完井工艺复杂。
L EG END Torque Limit Rotate On Bottom 0 Rotate Off Bottom Tripping Out 0 Tripping In Slide Drilling
Torque (kN-m)
形状以及岩屑尺寸。
泥浆流变性：对大位移井理想的泥浆流变性非常复杂。建议使用φ6的读 数。
钻头和井底钻具组合选择：这可能是最重要也最不起眼的要素，通过影响
流速、允许转速，钻井操作和钻井参数，从而影响井眼清洁。 井壁稳定：井壁不稳定会产生井壁掉块，或者缩径等问题从而影响清洁。
携岩机理及影响因素分析
Cuttings Delivery vs Pipe Rotation
Cuttings returned/Hole cleaning
0
钻进时保持井眼清洁，比清洗 脏的井眼更安全，容易，有效
钻具转速与井眼清洗实验曲线
50
100
150
200
Pipe Rotation, rpm
Hole Size
Desirable Range (RPM)
基本概念
定向井：按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻井的井。 水平井属于定向井家族的分支，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。其最大井斜度达到85°以上、且在目的层内维持一定长度的水平 或近水平井段。 大位移井主要是指位垂比大于2的定向井或水平井。
常规水平井目前已经形成配套的工艺技术，为油田的勘探、开发提供了技术
携岩机理及影响因素分析
岩屑运移分析
岩屑运动
65 ° ~90°
出现了一个完全不同的作业环境。此时钻屑落到井眼低端形成了一个长 的连续的岩屑床，钻井液在钻柱上部运移，此时需要通过人工搅动来移动 钻屑（不管泥浆的粘度和流速）。尽管岩屑床崩塌的难题消失了，这个环 境下井眼清洁更困难（即时间的消耗）。
携岩机理及影响因素分析
优快钻井的思路及关键环节
井场面积优化 例
（1）井眼轨迹相碰趋势研究 分四扇区钻井，提高运行效率 （2）井眼轨道类型优选 （3）建立大位移井井眼轨迹误差模型 优化井槽位置，利于钻机整拖 （4）丛式井组防碰扫描设计技术
优化钻井顺序，满足防碰要求
优快钻井的思路及关键环节
例
非常规油藏的储层特征、低产量和长生产周期的特点，决定了非
D KD 12-X 12-X 61 35
K
KD
KD KD 2-X 12-X 121 -X KD 67 12-X 50 42 11
KD12
K KD D12 12-X -X KD 8 3012-X17
12 12-X
4 214 -X -X21 2-X 12 1 D D K KD12 K
07-K D1 2-2 5
优快钻井的思路及关键环节
油田总体效益最高 若地面建设成本高，或采油操作成本高，应采用丛式井
钻井成本
组。 油藏工程 钻井工程
储量、产量
地面工程
地面建设成本
采油工程
采油作业成本
优快钻井的思路及关键环节
丛式井整体优化
优化丛式井组数量 井场位置 井场面积、井排数量，优化排距、井距
单台控制井数、井距，优化单台钻井顺序。
常规油藏开发钻井、压裂工程技术集成与发展应用必须遵循“低成
本、高质量”原则。
优快钻井的思路及关键环节
例
长水平段水平井：施工困
难，速度慢
分段压裂：井眼质量要求 高
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优快钻井的思路及关键环节
“井工厂”的概念
加拿大能源公司（EnCana）最先提出
“井工厂”开发的理念。
例
“井工厂”的核心是在一个井场钻多口
塑性粘度对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
屈服值对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
动塑比对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
岩屑尺寸对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
岩屑浓度对于岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
环空返速对于岩屑清除的影响
0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 2000 4000 t/s
空返速分别是vt=0.6m/s（较
低环空返速 高环空返速
低环空返速）和vt=1.2m/s（较
h/D
高环空返速）情况下，岩屑床
高度随时间的变化情况。
6000 8000
从图中可以看出，如果环空返速较低，只有部分岩屑被除去。随着钻井液流速的增 加至一定程度，岩屑床可以完全被除去。在高流速时在5000s后，井段的大部分岩
120 – 180 150 - 180 120 - 150 70 - 100
Minimum to Clean Hole (RPM)
120 120 100 60
推荐的钻具最低转动速度
171/2” 121/4” 97/8” 81/2”
携岩机理及影响因素分析
表观粘度对岩屑清除的影响
携岩机理及影响因素分析
KD
0
KD
12 83 -X1 12-X
5
02-KD12-23
175
350
525
700
875
01-KD12-P2
1225
-X43 -X 2-X13 KD12-X16 KD12 KD1
44
KD12-X1 0
KD KD12-X19
-27 05-KD12-X102 -KD12 08-KD12-53 10
1400
间无缝衔接
作业流程与设备标准化：钻井、完井、压裂作业流程与设备 地面工程和生产管理系统化（基础设施集中在“中心区”，天
然气自发电，生产工厂化管理）
优快钻井的思路及关键环节
“井工厂”的钻井模式
例
• •
采用底部滑动悬臂梁井架钻丛式井组
利用单套设备对数十口井依次进行一开、下套管、测井、固井、
二开等作业
Phar dh dp
2 2
PHAR>3.25属大井眼；PHAR<3.25属小井眼 钻柱设计：钻柱设计直接影响流速，钻柱设计可以改变而提高井眼清洁， 通过改进水力学特性并有效的激起岩屑。 井眼轨迹：控制在岩屑运移出井筒的过程中遇到各种流型的类型和位置。
携岩机理及影响因素分析
影响岩屑运移因素分析
复杂结构井钻完井设计
邵长明;Email:shaochangming.slyt@ Tel:0546-8782475
二○一三年八月
前言
在多年的石油开发实践中，人们一直在探秘高效开发油
气藏的有效途径。于是，定向井、水平井等复杂结构井及旋 转导向、地质导向等先进钻井技术相继得到开发应用，并在 生产实践中发挥了巨大的作用，为进一步丰富油气藏开发手 段、提高油气藏开发利用率和采收率创造了条件。
前言
前言
定向井、水平井、大位移井等复杂结构井的实施除涵盖 直井的项目外，还要进行以下专项设计及控制技术
总体优化技术 轨道优化设计控制技术 实现轨道的相关工艺技术 完井技术
内容
一、复杂结构井的概念及特点
二、携岩机理及影响因素分析 三、优快钻井的思路及关键环节 四、关键项目的设计方法
一、复杂结构井的概念及特点
5 10 15 20 25 30 35 40 45
1000
Measured Depth (m)
2000
3000
4000
一、复杂结构井的概念及特点
原因：井眼不易清洁
造成井眼清洁问题的因素主要包括：
1.水平井井斜角大，岩屑在自重作用下下沉，很容易形成岩屑床；
2.长水平段水平井岩屑上返过程中，路程长。
直井及普通定向井相关的工艺措施对水平井及大斜度定向井不适用，为什 么？需从携岩机理予以探讨！
-29 5 12 2-8 D1 -KD 14 09-K
D 12 -8 7
12 -X 7
1050
2450
2625
2800
2975
15-K D12 -91
3150
Vertical Section at 90.00°(350 m/in)
700
61
KD12-X79
17 -K 18 D1 -K 2-3 D1 1 259
支持。 水平井特别是长水平段水平井、大位移定向井与常规的直井、普通定向井无 论在设计技术还是施工工艺上都有很大的差异。
一、复杂结构井的概念及特点
特点
管柱在井内的摩阻、扭矩问题
1.钻柱起钻负荷大，下钻阻力大 2.滑动钻进时加不上钻压，轨迹控制难度大，钻井施工困难，钻速低；
3.旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏；
优快钻井的思路及关键环节
“井工厂”的压裂模式

例
采用单套压裂 车组、供水系 统、配液系 统、供砂系 统、返排设备
对数十口井依
次进行压裂作 业。

压裂液在线连
续混配、循环
利用。

平均一天压数 段。
过粘性钻井液悬浮，同时一些岩屑会沉淀。
0~45°
携岩机理及影响因素分析