水平井钻井技术

在水平井专用工具方面：大扭矩、低转速多级马达、可控弯接头， 可控稳定器、水力加压器、随钻扩孔工具、以及高效PDC钻头等 广泛在水平井中的应用。用连续油管钻水平井也应用的比较广泛。 大扭矩、低转速多级马达较普通动力马达的输出扭矩高出2倍以 上，提高了机械钻速。其中闭式轴承的动力马达工作在300个小 时以内不用检修，降低了工具成本和钻井成本。可控弯接头、可 控稳定器和水力加压器等实现了随机控制，确保井眼轨迹达到设 计要求，减少了起下钻次数，同时也实现了安全钻井。在水平井 仪器方面：随钻测量内容越来越丰富，现有的MWD仪器不仅能 够 测量井斜、方位及工具面等参数，而且对钻头处钻压、扭矩、 井底温度及井下振动等力学参数进行测量，同时还能够对地层的 自然伽玛、密度、电阻率及孔隙度等地质参数进行测量，已发展 成为具有随钻测量(简称LWD)和随钻地震(简称SWD)的功能。测 量传感器的位置也越来越靠近钻头，传感器从原来距离钻头12～ 20m缩短到距离钻头只有1～2m的距离。在水平井完井方面：能 够根据不同油藏地质特点和采油作业要求，水平井完井具有多样 化和可选性，既能够满足前期生产要求，又能适应今后修井作业 和增产措施的需要，其技术较为成熟配套。
1工艺技术配套性差 2缺乏专业的技术人员和施工队伍 3设备不配套，性能差、不稳定 4工具、仪器不配套、性能不稳定

水平井钻井技术应用效果及存在的问题


水平井对于低丰度、薄油层、稠油油藏、裂缝油藏、 低渗透油藏、薄油层和井间剩余油的开发具有非常好 的效果，能够大大提高单井产量，提高油田的采收率。 由于水平井钻井技术的成熟与配套，国内外各油田广 泛应用水平井开发各类油气藏。国外每年钻水平井在 2000口以上，国内每年钻水平井也在200口以上，其 产值也是直井的4-8倍。水平井在各类油藏开发中都见 到了明显的效果。 水平井在辽河油田的地水油藏、稠油油藏、低渗透油 藏、薄油层好井间剩余油的开发都见到了明显的效果。 特别是应用井眼轨迹控制技术，解决了又地面条件影 响制约而造成靶前位移不够的“L”型井身剖面，为 了提高固井技术，防止顶水下窜的双靶点“S”型井 身剖面，以及各种三维井眼轨迹和防碰绕障问题。


按造斜曲率大小区分的水平井剖面：
长半径：造斜曲率≤6°/30 m(286.62 m) ＞300m
中半径：造斜曲率＞6°/30 m 水平段长
水平段长
250-350 水平段长
短半径：造斜曲率＞1°/ m（57.32 m) 50-200m 超短半径：造斜曲率＞1°/ft
国内水平井钻井技术现状和趋势

存在的问题 1.针对各类油藏类型的工艺技术不配套； 2.工具仪器不配套，技术性落后； 3.绕障防碰手段不多，防碰问题突出； 4.完井方法单一，后期改造困难； 5.提高钻井速度的办法不多。

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井喷
提下钻杆

截止2003年12月底，塔里木油田共完成各类 水平井133口，占全油田总井数的34%，日产 油6582.76t，占全油田产量的45.4%，平均单 井日产油86t，是直井的3.5倍，已累计生产原 油1297.84万吨。截止2005年10月，塔里木油 田共钻各类水平井160口，平均井深5000米。 水平井已经成为塔里木油田开发的有效手段。
摘要

经济的快速发展使人们对石油的需求急剧增 加，水平井钻井技术的发展对油井产量提高 以及油田采收率提高都起到了至关重要的作 用，水平井钻井技术的出现是石油钻井技术 方面重大的突破。本文围绕水平井钻井技术 的基本原理、基本概念进行了详细的介绍， 对水平井钻井技术详细的了解，然后对国内 外水平井钻井技术的现状做了细致的分析， 并在此基础上通过查资料总结出了现在国内 外水平井钻井技术存在的差异，使我们充分 了解到国内技术的差距，以便我们在今后技 术改进方面有一个方向。

以上事例说明了水平井钻井技术在运用 方面取得了巨大成功，以及发展水平井的 正确性，我国水平钻井技术目前处于快速 发展阶段其钻井技术水平已处于国际先进 地位，但与美国、加拿大等发达国家相比， 仍有一定的差距。特别是在水平井钻井专 用工具、仪器方面的研发与应用上存在较 大差距。
国内与国外水平井钻井技术存在的差距
关键词

水平井钻井技术水平井钻井技术差异的问 题

攻关目标水平井钻井技术存在的问题
水平井的基本概念
水平井是井斜角保持在90o左右，并在目的 层中维持一定长度的水平段的特殊井。水平 井钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和 发展。 井斜角：井眼轴线上任意一点的井眼方向线 与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点 处井斜角。 方位角：表示井眼偏斜的方向，它是指井眼 轴线的切线在水平面投影的方向与正北方向 之间的夹角。它以正北方向开始，按顺时针 方向计算。
截止至2002年，我国水平井数量统计表
类型 数量（口） 水平井 705 侧钻水平井 372 分支井 32 成对分支井 6 大位移井 698
表3-2国内水平井仪器数量统计表井仪器数量统计表
仪器类型
LWD
MWD
有线随钻仪
陀螺仪
数量（套）
21
65
127
85



目前，国内有为水平井施工提供服务的各种仪器有 近900套，基本能够满足国内水平井施工的需要，但 适应薄油层、边部断块油藏的LWD和SWD仪器数量有 较大的缺口需要引进。 中石油、中石化、胜利油田水平井数量对比20世纪90 年代以来，钻井技术逐步细化为具有代表意义的水平 井、多分支水平井、大位移井、深井钻井、连续管钻 井等钻井技术，并相继开发了许多新工具、新装备， 增加和完善了钻井测试和控制手段、过程分析和控制 软件。要我国目前的水平井技术基本能适应我国油田 开发的需求。但是我国的水平井技术主要是以跟殊、 引进、消化和吸收国外的先进技术为主,没有在国际上 独到的先进技术,在硬件和软件上还受制于人
国外水平井钻井技术发展状况


水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、 加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成一股研究、应用 水平井技术的高潮。石油行业对钻井技术低成本、低污染、精确轨迹、 高产量的技术需求，促使水平井数量逐年增长。近年来，水平井钻完井 总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为4.5万口左右，主要分布在 美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国 内，水平井钻井技术日益受到重视，在多个油田得以迅速发展，其油藏 有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂 岩油藏等多种类型。石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊 经济边际油藏开发的低本高效，是水平井技术发展的直接动力。 目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1.5至2倍，甚至有的水平井 成本只是直井的1.2倍，而水平井产量是直井的4至8倍。美国水平井占总 数的6%，加拿大水平井占总井数的10%，而中国水平井占总井数0.62%。 国外水平井主要技术指标：全世界已完成各类水平井近4万口，最大水平 位移为10668m，最大水平井段长6118m，双分支水平井总水平井段长度 达到4550m，多分支水平井总水平井段长度达到8318.9m，可实现在1m 以内的薄油层中进行轨迹控制而不脱靶。国外水平井钻井技术正向着集 成系统应用和综合应用发展，既以提高成功率和综合经济效益为目的。 就总体而言，目前国外水平井钻井技术的井身结构设计、钻具配置、钻 头、井下动力钻具、轨迹控制、随钻测试、泥浆技术等都有了很大程度 的提高，大大降低了水平井的技术风险。
中国是发展水平井钻井技术较早的国家之一， 60年代中期在四川打成磨3井和巴24井，限于 当时的技术水平，这2口水平井未取得应有的效 益。“八五”和“九五”期间开展了对水平井 各项技术的研究和应用，并在不同类型油藏进 行了先导试验或推广应用，取得了很多成果。 国内以胜利油田，塔里木油田等为代表的一些 油田也广泛应用水平井技术开发各种油气藏， 每年钻各类水平井200余口，并都见到较好的效 果，取得较好的经济效益。塔里木油田是中石 油应用水平井最多的油田,水平井技术已经成为 塔里木油田“少井高产”重要的技术支撑，在 原油上产中发挥着越来越重要的作用。
稳定器
目前，国外常用的完井方法有：裸眼完井、筛管完井、套管固井完井、砾 石充填完井和组合完井

图3-5水平井裸眼完井示意图
水平井钻井技术国内外几个成功实例




事件一：最大井斜记录——在Zuata油田， PrecisionDrilling732钻机在DE24-8井的分支井中，创造了 139°井斜的世界纪录。在1280m测量深度和520m的垂直 深度，井斜达到153.18°，方位角为269.11 事件二：水平井钻井速度纪录－2001年5月29日， Ptrozuata公司在委内瑞拉Zuata油田打破了自己保持的记 录，在FG25-4井，钻完1895m长的水平井井眼，仅用20.5 小时 事件三：2000年HughesChristensen公司在委内瑞拉重油 产区，应用121/4″MX－C1Vltramax钻头实现单只钻头累积 钻井最长水平段5130m(钻了9个侧向水平井段)的纪录 事件四：阶梯水平井（TZ406）的 事件五：1996年完成了国内第一组成对水平井—杜84块 成对水平井。