四、小井眼钻井设备及工具 （一）小井眼钻机 适用于小井眼的钻机：常规小型石油钻机、连续 取芯钻机、混合钻机、连续软管作业装置。 国外大部分使用小型石油钻机和车装钻修两用钻 机。例如美国生产的65-B型车装钻机 用27/8”- 41/2” 钻杆 ，钻深
为满足小井眼钻井的要求，国外一些公司专门研制了多种型号的 小井眼钻机，例如瑞典Microdrill公司研制的小井眼钻机 钻深能力介于800-1700m之间 钻机总高10.91m（相同钻深能力的常规钻机总高为40m） 外形尺寸 9.50*3.53*10.91 井场占地25*32m，是常规钻机占地面积的1/4。
图 5
国外一些公司用矿业连续取芯钻机钻小井眼探井。
图 6
连续软管钻井装置
图 7
（二）小井眼钻头及钻杆 1、小井眼钻头 80年代中期以来，钻头技术取得重大进展，不再构成小井 眼钻井的障碍。适用于小井眼的钻头有：牙轮钻头. PDC. TSP 钻头和天然金刚石钻头。一般采用PDC.TSP钻头.还有用偏心 PDC钻头。 2、小井眼钻杆 标准尺寸的钻杆 31/2〃 27/8〃有时也用23/8〃 的油管。 连续软管 用一根根长度有限的钢管对焊而成,长度可根 据需要而定。软管的材料用淬火钢、回火钢或钛合金钢。 连续软管的外径有1〃、11/4〃 、11/2〃 、13/4〃 、2〃 、 23/8〃 和37/8〃的，可满足钻井和修井的要求。
2、系统的压力损失大 系统的压力损失包括：地面管汇、钻柱内、钻头 水眼和环空压力损失。 实验表明，小井眼中系统压力损失的分布规律与 常规井中的分布规律正相反。在小井眼中，环空压力 损失占泵压的90%,甚至更多，其它损失占泵压的10%； 在常规井中，钻柱内及钻头的压力损失占泵压的90%， 环空压力损失仅为泵压的10%。 小井眼中钻柱的旋转对环空压降的影响也很大， 随着钻柱的高速旋转，环空压降会显著增加。 例：Amoco公司做过实验： 井深 2438m ，泥浆密度 ρ m =1.028/cm3 ，泵排量 Q=3.15l/s，钻柱不旋转时，环空压降为3.4MPa ,当量 循密度为 1.13g/cm3 ，钻柱以 600 转 / 分（ RPM ）旋转时， 环空压降为7.5MPa,当量循环密度为1.33g/cm3 。
80年代中期以前，小井眼之所以没有引起石油界 足够的重视，原因之一是当时的油价较高。原因之二 是小井眼钻井技术还不完善。 80 年代中期以来，由于油气价格的下跌，世界范 围内石油工业不景气，小井眼又引起广泛重视。 三、小井眼钻井技术发展的原因 1、经济因素 80年代中期油价下跌，迫使各石油公司用更廉价的 勘探方法。小井眼便是其主要途径。据几家石油公司 小规模实验统计，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%。 2、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。
3、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。 4、勘探开发的需要 在边远地区，地面条件恶劣。运输困难的地区，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。 由于小井眼具有可降低钻井成本，减小勘探风险， 有利于环保，所以小井眼成为 90 年代的热门技术之一。
五、小井眼井控技术
（一）小井眼井控与常规井控的差别 1、环空间隙小（小井眼环空体积小）
图 8
与常规井眼相比，小井眼环空间隙小，体积小。 同样的流体侵入量，小井眼比常规井眼：流体在 环空占的体积大，上返速度快，对溢流很敏感。 例：318升的溢流在常规井眼环空中占12m长，使 井底压力降低0.105MPa；在小井眼环空中占114m长， 使井底压力降低0.84MPa。流体在小井眼环空上返的速 度是在常规井眼环空上返速度的数倍。 从井控的观点来看，流体在井筒侵入高度越高， 井控的难度就越大。 小井眼井控要解决的问题： （1）井眼系统的压力分布规律及计算公式； （2）最佳的溢流监测方法； （3）最有效的压井方法。
（1）MD3型小井眼钻机 钻机重13吨，钻深能力1500m 井场布置如下图
图 3
（2）MD5小井眼钻机
安装后 长宽高 9.5 3.53 10.91 最大钻深 1500米 配有先进的仪表
图 4
直升飞机运输式小井眼钻机（Conoco印尼公司生产）
是为在沼泽地区钻井而设计的，一次搬家需运输能力1.8 吨的直升机运100架次。
第五讲 小井眼钻井技术
Slim Hole Drilling
主要内容
• • • • • • • 小井眼的基本概念 小井眼钻井发展概况 发展小井眼钻井技术的原因 小井眼钻井设备及工具 小井眼井控技术 小井眼完井技术 小井眼钻井的应用
一、小井眼的基本概念 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。 二、小井眼钻井发展概况 小井眼钻井早在50年代后期就发展起来。当时美国 的 Carter 公司在犹他州，阿肯色州，路易丝安那州等 地钻了108口小井眼井，得出的结论是钻小井眼井在经 济上是合算的。据统计， 50 年代后期至 60 年代初，世
（二）小井眼井涌检测技术 常规钻井主要通过监测泥浆池液面的增量来控制检测井涌。 这种检测方法的灵魂度主要取决于液面高度仪和操作人员的警 惕性。这种方法一般要等到泥浆池的增量达到2m3 以上才能检 测到井涌，显然小井眼钻井不能单纯依靠池增量来检测井涌， 必须应用新的方法来提高检测精度和灵魂度。国外发展了一些 小井眼井涌检测方法。 1、Amoco公司井涌检测法（出入口流量法） 在泥浆吸入管和返出管线上安装电磁流量计，实时记录入、出 口流量，并打印出，从曲线的变化及发生现井涌或井涌，也可 通过计算机实时判断并报警，这种方法的灵敏度高。 2、Anadrill公司的井涌检测方法 该公司研究了两种井涌检测法 （1）泥浆流量的波测量方法。 （2）泥浆泵压力波的往复传播时间。 由于波在气体中的传播速度比在泥浆中慢，传播时间急剧增 加就说明发生了气涌。