科的一些先进技术成果。水平井技术被誉为石油工业
发展过程中的一项重大突破。
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
2、概述
水平井的定义
水平井是最大井斜角保持在 90 °
左右（一般不小于 86 °），并在目的
层中维持一定长度的水平井段的特殊 井。 水平井钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和发展
水平井钻井工程设计
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
1、前言
水平井技术是 20 世纪 80 年代国际石油界迅速发展 并日臻完善的一项综合性配套技术，它包括水平井油 藏工程和优化设计技术，水平井井眼轨道控制技术，
水平井钻井液与油层保护技术，水平井测井技术和水
平井完井技术等一系列重要技术环节，综合了多种学
2、概述
长半径（又称小曲率水平井） 造斜率K﹤6°/30m （曲率关径R﹥286.5m ）
水平井
的分类
中半径（又称中曲率水平井） 造斜率K=(6°～20°)/30m （曲率半径R=286.5～86m ） 短半径（又称大曲率水平井）
分类依据 曲率半径
造斜率K=(3°～10°)/m （曲率半径R=19.1～5.73m ）
变参数、滤失量、润滑性能等主要指标的确定。
3、水平井钻井工程设计介绍
钻 井 液 与 完 井 液 设 计
水平井与钻井液有关的特殊问题 携屑能力降低
井眼稳定性变差
井漏的可能性变大 摩阻增大
3、水平井钻井工程设计介绍
钻 井 液 与 完 井 液 设 计
水平井钻井液的要求
要考虑保护油层 较好的流变性 较好的润滑性 合适的密度 较好的抑制性和较小的滤失量
地质误差
工具造斜能力误差
轨道预测误差
会造成脱靶失控
给水平井尤其是薄油 层水平井的轨道控制 带来较大难度
“导眼法 ”
“应变法 ”
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求
“导眼法”：在水平井着陆控制过程中（距预定 油顶层面有一定高度），先以一定的井斜角直接稳 斜钻入油层，探得油顶和油底深度之后，然后回填 井眼至一定高度，再以单圆弧方式进入着陆点。
3、水平井钻井工程设计介绍
井眼曲率优化设计
井 眼 轨 迹 设 计
根据地层胶结程度及以往钻井经验来选
择合适的造斜率，以实现降低钻井施工难
度及钻井成本的目的；对于井深比较大、
靶前位移比较大的水平井，尽量选择较小
的造斜率。在辽河油田，正常情况下的井
眼曲率一般为6°～7°/30m。
3、水平井钻井工程设计介绍
3、水平井钻井工程设计介绍
二、要介绍的设计内容 中曲率半径水平井的井身结构设计，井
眼轨迹设计与控制技术要求，钻具组合设计、
钻井液与完井液设计，钻井参数设计，完井 工艺设计等内容。
3、水平井钻井工程设计介绍
井 身 结 构 设 计
总的原则是：以经济效益为中心，以实现安全、快速钻井为目的的
原则。具体要求如下：
2、概述
进入油层前的无效井段较短 使用的井下工具接近于常规工具 造斜段多用井下动力钻具钻井，可控性好
水平井的
技术特点 离构造控制点较近
可用常规的套管及完井方法
以中半径 水平井为例
井下扭矩及阻力较小 较高及较稳定的造斜率
2、概述
井眼控制井段较短 穿透油层段长 （可达1000m） 井眼尺寸不受限制
水平井的
技术特点 可以测井和取心
可实现选择性完井方法
以中半径 水平井为例
要求使用MWD（或LWD） 要求使用加重钻杆
2、概述
薄油层油藏 超稠油和稠油油藏
水平井的
使用范围
以垂直裂缝为主的油藏 底水和气顶活跃的油藏 低渗油藏
主要内容
1、前言 2、概述 3、水平井钻井工程设计介绍
3、水平井钻井工程设计介绍
一、钻井工程设计书中包括的内容
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求 水平控制是着陆进靶后在给定靶体内钻 出整个水平段的过程 水平控制技术要点
☀ 钻具稳平 ☀ 上下调整 ☀ 多开转盘 ☀ 注意短起 ☀ 动态监控 ☀ 留有余地 ☀ 少扭方位
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求
般在240～300m之间。
3、水平井钻井工程设计介绍
水平段升降极限值
井
条件：初始井斜
眼 轨 迹 设 计
角为90°，结束 井斜角为90°。 A 100
B
6
当增斜段造斜率为7.5°/30m时，降斜段造斜率 3°/30m，升降极限为6：100。
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求
3、水平井钻井工程设计介绍
常 用 井 身 剖 面
井 眼 轨 迹 设 计
三弧剖面
又称“直—增—稳— 增—稳—增—水平”剖 面，突出特点是在三个 增斜段之间相继设计了 两个稳斜段，第一稳斜 段用于调整由于工具造 斜率的误差造成的轨道 偏差，第二稳斜段则用 于探油顶。适用于目的 层顶界和工具造斜率都 有一定误差的情况，尤 其适用于薄油层水平井 剖面设计。
339.7mm（或273.05 mm） 444.5mm（或346.0 mm）
适用区块：
小22块、
水泥返高
沈625块、
齐131块、
177.8mm 152.4mm 241.3mm
欧31块、 茨13块等
悬挂器位置：技套鞋以上50m
127mm
3、水平井钻井工程设计介绍
井 井眼轨迹设计是轨迹控制的基础和依据， 眼 轨 迹 设 是钻井工程设计的重要内容。 井眼轨迹设计包括轨迹类型选择、曲率优
选、稳斜段长度优选、稳斜角优选等。
计
3、水平井钻井工程设计介绍
常 用 井 身 剖 面
井 眼 轨 迹 设 计
从理论上讲，水平井的井身剖面
可根据实际需要而设计成多种类型， 但实际上应用最多、最有代表性的 有3种类型。
3、水平井钻井工程设计介绍
常 用 井 身 剖 面
井 眼 轨 迹 设 计
单弧剖面 又称“直—增—水 平”剖面，它由直 井段、增斜段和水 平段组成，其突出 特点是用一种造斜 率使井身由0°造至 最大井斜角α H。这 种剖面适用于目的 层顶界与工具造斜 率都十分确定条件 下的水平井。
破 岩 和 清 洁 井 底 要 求
马 达 承 压
MW D 的 工 作 压 力
3、水平井钻井工程设计介绍
☀ 井身结构 ☀ 地质因素 ☀ BHA结构 ☀ 井眼轨迹监测
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求 着陆控制是指从直井段末端的造斜点 （KOP）开始钻至油层内的靶窗这一过程 着陆控制技术要点
☀ 略高勿低 ☀ 先高后底 ☀ 寸高必争 ☀ 早扭方位 ☀ 稳斜探顶 ☀ 矢量进靶 ☀ 动态控制
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求 防碰扫描设计考虑的因素
☣ 平台位置 ☣ 目标位置 ☣ 钻井顺序 ☣ 绕障技术 ☣ 所有邻井
3、水平井钻井工程设计介绍
钻具组合设计是钻井作业的物质基础
钻 具 组 合 设 计
造 斜 率 原 则 钻具组合设计要考虑的几个基本问题
井 底 温 度
靶前位移、稳斜段长度的优选
井 眼 轨 迹 设 计
靶前位移、稳斜段长度是轨迹设计计算
中的优选项，需要综合考虑。当水平井靶 体位置确定后，靶前位移直接决定了井口 位置，它不仅决定了所钻井的井深，而且 与钻前工作量有重要关系。稳斜段长度将
影响井眼曲率的选择、对轨道调整的效果、
钻井速度等。目前辽河油田的靶前位移一
堵漏材料不能影响井下工具和仪器工作
钻井液体系易于调整维护 符合环保要求
3、水平井钻井工程设计介绍
钻 井 液 与 完 井 液 设 计
水平井钻井液体系简介
油基钻井液体系 水包油钻井液体系 阳离子聚合物水基钻井液体系 正电胶钻井液体系 生物聚合物钻井液体系 聚乙二醇钻井液体系
3、水平井钻井工程设计介绍
应用在对油顶垂深无把握，又缺少相应的标准层 可供参考的情况下，采用钻导眼的方案直接消除地 质误差，确切掌握油顶和油底的实际垂深。
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求
导眼法是把单弧法剖面设计改造成“增-稳-增” 的剖面设计实施方案，稳斜角一般不太大，而且要 在探知油中、油顶后回填一部分井段。 I、和导眼法相同，应变法也是以稳斜井段来探 知油顶垂深，但不同之处在于应变法是在探知油顶 后即不再稳斜钻进，而是以设计好的造斜率增斜着 陆进靶。 Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、和导眼法不同，应变法的稳斜角相对较大， 一般在80°左右，井段不需回填。）
水平井钻井配套技术中的关键环节！！！
目的
实钻轨迹≈理论轨迹
准确地钻入靶窗
水平井段符合精度控制
保证钻井成功率、油层钻遇率。
3、水平井钻井工程设计介绍
井 眼 轨 迹 控 制 技 术 要 求 影响井眼轨迹的主要因素：钻井参数、
底部钻具组合（BHA）、已钻井眼几何形状
和待钻地层特点等。
井眼轨迹控制应从哪几方面入手？
339.7mm 444.5mm
冷41块、 冷42块、
水泥返高
冷43块、
高2区、
244.5mm 215.9mm
高3区、
311.1mm
洼38块、
新海27块、 杜84块、
杜32块、
悬挂器位置：技套鞋以上50m 177.8mm
杜813块
3、水平井钻井工程设计介绍
辽河油田主要的井身结构类型
井 身 结 构 设 计
3、水平井钻井工程设计介绍