定向井和水平井钻井技术
一.设计资料要进行一口定向井的轨道设计工作,作业者至少应提供靶点的垂深、水平位移和方位角,或提供井口与靶点的座标位置,通过座标换算,计算出方位角和水平位移。此外,定向井工程师还要收集下列资料: 1.作...
第一节定向井井身参数和测斜计算
一．定向井的剖面类型及其应用
定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。
定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为：
常规定向井井斜角＜55°
大斜度井井斜角55～85°
水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）
二．定向井井身参数
实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。
1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。
2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。
3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：
真方位＝磁方位角十东磁偏角
或真方位＝磁方位角一西磁偏角
公式可概括为“东加西减”四个字。
方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图 9－3所示。
4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。
5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。
6．闭合距和闭合方位
（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。
（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与
井口连线之间的夹角。
7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。
8．方位提前角（或导角）：预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角。
三．狗腿严重度
狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／100英尺表示）。可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k。
1．第一套公式
2．第二套公式
cosγ＝cosa1cosa2＋sina1sina2
cosΔj………………………………………（9－3）
本式是由鲁宾斯基推导出来的，使用非常普遍。美国人按上式计算出不同的a1、a2和Δj值下的狗腿角γ值，并列成表格，形成了查表法。
3．第三套公式
γ——两测点间的狗腿角。
若将三套公式作比较，第一套公式具有普遍性，适合于多种形状的井
眼，第二套只适用于平面曲线的井眼（即二维井型），第三套是近似公式，用于井斜和方位变化较小的情况。
四．测斜计算的主要方法
测斜计算的方法可分为两大类二十多种。一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成，另一类则视其为不同曲率半径的圆弧组成。计算方法多种多样，测段形状不可确定。主要的计算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法和麦库立法。从计算精度来讲，最高的是曲率半径法和最小曲率法，其次是平均角法。以下各图和计算公式中下角符号1、2分别代表上测和下测点。1．平均角法（角平均法）
此法认为两测点间的测段为一条直线，该直线的方向为上下两测点处井眼方向的矢量和方向。
测段计算公式：
2．平衡正切法
此法假定二测点间的井段为两段各等于测段长度一半的直线构成的折线，它们的方向分别与上、下两测点处的井眼方向一致。
如图9－6，计算式为：
3．曲率半径法（圆柱螺线法）
此法假设两测点间的测段是条等变螺旋角的圆柱螺线，螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。
如图9－7，测段的计算公式有三种表达形式。
（1）第一种表达形式
（9－13）～（9－16）式中：
这四个公式是最常用的计算公式：
（3）第三种表达形式
（4）曲率半径法的特殊情况处理
③第三种特殊情况，α1≠α2，且其中之一等于零。此时，按二测点方位角相等来处理，然后代入第二种特殊情况的计算式中。
4．最小曲率法
最小曲率法假设两测点间的井段是一段平面的圆弧，圆弧在两端点处与上下二测点处的井眼方向线相切。测段计算如图9－8。
测段计算公式如下：
令fM＝（2/γ）×tg（γ/2），fM是个大于1但很接近1的值。在狗腿角γ足够小的情况下，可近似认为fM＝1，这时上述四个计算公式就完全变成平衡正切法的公式了，它是对平衡正切法公式的校正。
ΔS′是切线1M和M2在水平面上的投影之和，即ΔS′＝1′M′＋M′2′。ΔS′并不是测段的水平投影长度ΔS。要作出井身垂直剖面图，需要求出ΔS，而最小曲率法却求不出ΔS，这是最小曲率法的缺点。为了作出垂直剖面图，可用下式近似地求出ΔS′：
……………………………………………………（9－39）
第二节定向井剖面设计
在开钻前认真进行设计，可以大大节约定向钻井的成本。影响井眼轨迹的因素很多，其中一些因素很难进行估算（如在某些地层中的方位漂移情况等）。因此，在同一地区得到的钻井经验很重要，这些经验可以在其他井设计过程中起重要的参考作用。
一．设计资料
要进行一口定向井的轨道设计工作，作业者至少应提供靶点的垂深、水平位移和方位角，或提供井口与靶点的座标位置，通过座标换算，计算出方位角和水平位移。此外，定向井工程师还要收集下列资料：1．作业区域和地理位置。通过作业区域，通常可以找到该地区已完井的钻井作业资料（野猫井除外），并对地层情况、方位漂移有一定的了解，根据地理位置，可以计算或查得到地磁偏角。
2．地质设计书和井身结构。了解有关地层压力、地温梯度、地层倾角、走向、岩性、断层，可能遇到的复杂情况，以及油藏工程师的特殊要求等。
3．作业者对造斜点、造斜率、增（降）斜率的要求，以及安全圆柱、最大井斜等井身质量的要求。
4．了解钻井承包商的情况，如泥浆泵性能，井下钻具组合各组件的基本情况等。
二．设计原则
1．能实现钻定向井的目的
定向井设计首先要保证实现钻井目的，这是定向井设计的基本原则。设计人员应根据不同的钻探目的对设计井的井身剖面类型、井身结构、钻井液类型、完井方法等进行合理设计，以利于安全、优质、快速钻井。
如救险井的钻井目的是制服井喷和灭火，保护油、气资源。因此，救险井的设计应充分体现其目的：一是靶点的层位选择合理。二是靶区半径小（小于10米），中靶要求高；三是尽可能选择简单的剖面类型，以减小井眼轨迹控制和施工难度，加快钻井速度。四是井身结构、井控措施等应满足要求。
2．尽可能利用方位的自然漂移规律在使用牙轮钻头钻进时，方位角的变化往往有向右增加的趋势，称为右手漂移规律。如图9－9所示，靶点为T，设计方位角为j′。若按j′定向钻进，则会钻达T′点，只有按照j角方向钻进，才会钻达目标点T。Δj角称为提前角，提前角的大小，要根据地区的实钻资料，统计出方位漂移率来确定，我国海上开发井一般取2～7度。
目前流行的PDC钻头（如RC426型等），对方位右漂具有较好的抑制效果。在地
层倾角小、岩性稳定时，PDC钻头具有方位左漂的趋势，这主要是由于PDC钻头的切削方式造成的。因此，要使用PDC钻头钻进的定向井，提前角要适当地小一点。
3．根据油田的构造特征，有利于提高油气产量，提高投资效益。4．有利于安全、优质和快速钻井，满足采油和修井的作业要求。
三．剖面设计中应考虑的问题
1．选择合适的井眼曲率
井眼曲率不宜过小，这是因为井眼曲率限制太小会增加动力钻具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼长度，从而增大了井眼轨迹控制的工作量，影响钻井速度。
井眼曲率也不宜过大，否则钻具偏磨严重、摩阻力增大和起下钻困难，也容易造成键槽卡钻，还会给其他作业（如电测、固井以及采油和修井等）造成困难。因此，在定向井中应控制井眼曲率的最大值，我国海上定向井一般取7～16°／100米，最大不超过20°／100米。不同的井段要选用不同的井眼曲率，具体如下：
井下动力钻具造斜的井眼曲率取：7～16°／100米。
转盘钻增斜的增斜率取：7～12°／100米。
转盘钻降斜的降斜率取：3～8°／100米。
井下动力钻具扭方位的井眼曲率取：7～14°／100米。
导向马达调方位或增斜的井眼曲率取：5～12°／100米。
说明：随着中曲率大斜度井和水平井的迅速发展，对普通定向井的井眼曲率（或狗腿严重度）的限制越来越少，API标准中已不再规定常规定向井的狗腿严重度。
为了保证起下钻顺利和套管安全，必须对设计剖面的井眼曲率进行校核，以限制最大井眼曲率的数值。井下动力钻具造斜和扭方位井段的井眼曲率Km应满足下式：
Dc――套管外径，厘米。
2．井眼尺寸
目前常规的定向井工具能满足152～445毫米（6～171/2英寸）井眼的定向钻井要求，一般地说，大尺寸井眼比较容易控制轨迹，但由于钻铤的尺寸也较大，形成弯曲所需的钻压较大，小井眼要使用更小、更柔的钻具，而且地层因素对轨迹的影响也较大。因此小井眼的轨迹控制更困难一些。
在常规的井眼尺寸中，大多数定向井可采用直井的套管程序。如果实钻井眼轨迹较光滑，没有较大的狗腿，那么即使在大井斜井段，也能较顺利地进行下套管作业。当然，在斜井段，应在套管上加扶正器以支撑套管，避免在下套管过程中发生压差卡钻，同时提高固井质量。另外，在大斜度井段，可根据井段长度和作业时间，决定是否使用厚壁套管。
3．钻井液设计：
（1）定向井钻井液设计十分重要，钻井液应有足够的携砂能力和润滑性，以减少卡钻的机会；
（2）钻井液性能控制对减少定向井钻柱拉伸与扭矩也很重要；（3）钻井液中应加润滑剂，钻井液密度与粘度必须随时控制。（4）如果用水基钻井液，那么在正常压力井段，应使用高排量和低固相含量的钻井液，这样有利于清洁井眼；
（5）水基钻井液应具有良好的润滑性能，以减少钻具摩阻和压差卡钻；然而在海上钻井，一定要避免污染问题。
（6）如果有异常高压井段要求钻井液密度达到1.45克／厘米3或更高，那么应考虑在钻开该高压地层前下一层保护套管，以封固所有正常压力井段。
4．造斜点的选择
造斜点的选择要适当浅些，但是在极浅的地层中造斜时，容易形成大井眼。同时，由于地层很软，造斜完成后下入稳斜钻具时，要特别小心，以免出现新井眼，尤其是在稳斜钻具刚度大或造斜率较高时。通常地说，浅层造斜比深层造斜容易一些，因为深层地层往往胶结良好，机械钻速低，需花费较长的造斜时间。
另外，造斜点通常选在前一层套管鞋以下30～50米处，以免损坏套管鞋，同时减少水泥掉块产生卡钻的可能性。
在深层地层造斜时，应尽量在大段砂层中造斜，因为砂层的井眼稳定，钻速较快，而页岩段较易受到冲蚀，钻速较低，而且在以后长时间钻井作业，容易在造斜段形成键槽而可能导致卡钻。
5．靶区形状和范围
靶区形状与范围通常由地质构造、产层位置决定，并考虑油田油井的分布情况，靶区大小是由作业者确定的。通常认为，鞍区范围不能定得太小，很小的靶区范围不仅会增加作业成本，同时也会增加调整方位的次数，造成井眼轨迹不平滑，增加转盘扭矩，同时也增加产生健槽卡钻的可能性。
通常，靶区形状为圆形（严格地讲，应该是球形）。浅井和水平位移小的定向井，其靶区范围小一些，一般靶区半径30～50米，而深井
和水平位移大的井，靶区范围可以适当地大一些，一般靶区半径为50～70米。
6．造斜率和降斜率选择
常规定向井的造斜率为7～14°／100米，如果需要在浅层造斜并获得较大的水平位移，造斜率可提高到14～16°／100米。但是，浅层的高造斜率容易出现新井眼，也容易对套管产生较大的磨损。因此，浅层造斜通常选择较低的造斜率，而深层造斜（1000米～2000米）可选择较高的造斜率。
对于“S”型井眼，通常把降斜率选在3～8°／100米，如果降斜后仍然要钻较长的井段，则必须采用较小的降斜率平缓降斜，以避免键槽卡钻，同时，可降低钻进时的摩阻力。
7．最大井斜角
常规定向井的最大井斜角，一般在15～45°，如果井斜太小，则井眼的井斜和方位都较难控制。井斜大于60°时，钻具的摩阻力将大大增加。
8．允许的方位偏移与极限
（1）定向钻进时，初始造斜方向通常在设计方位的左边（即选定导角），然后通过自然漂移钻达靶区，井眼轨迹是一条空间曲线。（2）但是对导角也有一个限制，在井眼密集的井网中，要求定向井轨迹保持在安全圆柱内，以避免与邻井相碰。
（3）同样，由于油藏特性和地质地层条件，也对导角的大小有一定的限制。
9．井身剖面类型
在满足设计和工艺要求的前提下，尽可能缩短井段长度，因为井段短则钻井时间短。在设计井身剖面形状时，要考虑井身结构，造斜点一般选在套管鞋以下30～50米处。目前，我国海上定向井的井身剖面通常由作业者决定，往往选择“J”型剖面。
四．剖面设计
1．设计步骤：
（l）选择剖面类型；
（2）确定增斜率和降斜率，选择造斜点；
（3）计算剖面上的未知参数，主要是最大井斜角；
（4）进行井身计算，包括各井段的井斜角、水平位移、垂深和斜深；（5）绘制垂直剖面图和水平投影图。
井身剖面的设计方法有试算法、作图法、查图法和解析法四种。我国海洋定向井通常采用解析法，并使用计算机完成。剖面设计完成以后，应向作业者提供下列资料：
（1）总体定向钻井方案和技术措施。
（2）剖面设计结果，包括设计条件、计算结果、垂直剖面图和水平投影图。
（3）测斜仪器类型和该地区的磁偏角，以及测斜计算方法；
（4）设备和工具计划。
2．二维定向井设计（解析法）
解析法是根据给出的设计条件，应用解析公式计算出剖面上各井段的
所有井身参数的井身设计方法。在使用计算机的条件下，还可同时给出设计井身的垂直投影图和水平投影图。
解析法进行井身剖面设计所用公式如下（用于三段制J型、五段制S 型和连续增斜型剖面）。
（1）求最大井斜角αmax。
（2）各井段的井身参数计算：
①增斜段
②稳斜段
③降斜段
④稳斜段
⑤总井深L
（3）设计计算中特殊情况的处理
①当Ho2＋So2－2RoSo＝0时，表示该井段设有稳斜段，此时可由下面三个公式中任一个公式来求最大斜角αmax:
②当2Ro－So＝0时，可用下式求最大井斜角αmax:
③当Ho2＋So2－2RoSo＜0，说明此种剖面不存在，此时应该改变设计条件，改变造斜点深度、增斜率和降斜率或改变目标点坐标。
井身剖面设计计算结果应整理列表，并校核井身长度和各井段井身参数是否符合设计要求，还应该校核井上曲率，井身剖面最大曲率应小于动力钻具和下井套管抗弯曲强度允许的最大曲率。
目前，应用计算机程序进行井身剖面设计时，设计结果列表和均可由打印机和绘图仪自动完成。
4．设计方法举例
例某定向井设计全井垂深H=2-000米（靶点），上部地层300米至350米是流砂层，1000米至1050米有一高压水层，作出井身剖面设计。
井口座标 X1：3 246 535.0 Y1：2 054 875.0
井底座标 X2：3 245 972.95 Y2：2 054 665.0
先根据井口与井底座标，计算出水平位移和目标方位。
（1）根据提供的地质资料，在进行剖面设计时，应设法使动力钻具造斜的井段和增斜的井段避开流砂层和高压水层。
（2）对于钻井工艺及其它限制条件，在满足（l）项条件的前提下，应选择较简单的剖面类型。
（3）剖面类型选用“直一增一稳”三段制井身剖面。此种剖面简单，地面井口至目标点的井身长度短，有利于加快钻井速度。
（4）选择造斜点。根据垂直井深和水平位移的关系，造斜点应选在350米至600米间。如选在1050米以下，会使井斜角太大，是不合理的。
因300米至350米是流砂层，在井深结构设计时应用套管封固，以利于定向造斜，防止流砂层漏失、垮塌等复杂情况出现。造斜点应选在套管鞋以下不少于50米的地方为宜。因此，造斜点与井口之间井眼长度不应小于450米。
又因1000米至1050米是高压水层，为了下部井段能顺利钻进，也应考虑下入一层中间套管封住高压水层。为了减少井下复杂情况和有利于定向井井眼轨迹控制，在进行套管设计时，应避免套管鞋下在井眼曲率较大的井段中，中间套管的下入深度应进入稳斜井段150米左右为宜。在考虑上述因素后，造斜点的位置应在高压水层以上不少于400米处，也就是造斜点与井口之间的井眼长度不应大于600米。
经过上述的分析，如果造斜点应在450米至600米之间选择，那么，把造斜点确定在500米处是比较合理的。
（5）选择造斜率K为7°／100米。根据造斜率计算造斜井段的曲率半径R。
（6）计算最大井斜角αmax
R——造斜段曲率半径，米。
把已知条件代入上式得：
αmax=24.4°
（7）分段井眼计算：
增斜段
稳斜段
4．三维定向井
设计的井眼轴线，既有井斜角的变化，又有方位角的变化，这类井段
为三维定向井，实际作业中，有时会碰到三维定向井的问题，大体上分为三种情况。
第一种情况原设计为两维定向井，在实钻中偏离了目标方位，如果偏得不多，只要调整钻具组合或扭一次方位就可以了。严格地说，实钻的定向井轨迹，都有井斜角的变化和方位角的变化，这种三维定向井可以简化为二维的。
第二种情况在地面井位和目标点确定的情况下，在这两点的铅垂平面内，存在着不允许通过或难以穿过的障碍物，不能在铅垂平面上设计轨道，需要绕过障碍，设计绕障三维定向井。在海上丛式井经常碰到这类井。
第三种情况在地面井位确定的情况下，要钻多目标井。地面井位和多目标点不在同一铅垂平面内，只有井斜角和方位角都变化，才能钻达设计的多个目标点。
三维定向井的轨迹设计和测斜计算很复杂，通常使用计算机软件完成这些工作。
水平井钻井技术经验概述
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井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井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
钻井工程技术规范
Q/YCZJ 延长石油油气勘探公司企业标准 钻井工程技术规范 油气勘探公司钻井工程部
目录 前言V 1范围 1 2规范性引用文件 1 3钻前基建工程 2 3.1井位勘定 2 3.2井场布置 2 3.3井场土建工程 3 4公路工程 4 5验收 4 6钻井设备的安装与调试 5 6.1水电安装 5 6.2机械设备安装 5 6.3井架安装与起升7 6.4电气设备的安装及调试8 6.5气控系统安装要求9 6.6顶驱安装、调试、使用9 7钻井环境安全要求1 1 8钻进作业1 2 8.1钻进1 2 8.2井身质量控制1 3 8.3取心1 4 8.4起下钻、接单根1 6 8.5钻头18 8.6钻具19 8.7钻具探伤、试压、倒换、错扣检查制度20 8.8螺杆钻具20 8.9钻井仪表的使用与维护2 1 9固井2 1 9.1固井设计2 1 9.2固井准备2 3 9.3下套管2 6 9.4注水泥施工2 6 9.5尾管固井27 9.6分级固井27 9.7环空蹩回压候凝28 9.8固井后期工作28 9.9套管试压28 9.10固井质量标准28 10钻井液29 10.1井场钻井液实验室29 10.2钻井液材料存放场所3 1 10.3容器、设备3 1 10.4钻井液性能3 1 10.5钻井液的配制及维护处理3 2
10.6钻井液固相控制3 4 10.7井漏的防治措施3 4 10.8储层保护3 4 10.9钻井液材料使用及管理3 5 11井控3 5 11.1井控设计3 5 11.2井控装置安装、试压、使用及管理37 11.3钻开油气层前的准备和检查验收4 2 11.4钻井及完井过程中的井控作业47 11.5溢流的处理和压井作业50 11.6防硫化氢安全措施5 1 11.7井喷失控的处理5 4 12定向井、丛式井、水平井5 4 12.1设计原则5 4 12.2钻具组合5 4 12.3定向钻进5 6 13欠平衡钻井57 13.1适用条件57 13.2设计原则57 13.3井口装置及设备要求57 13.4施工准备57 13.5施工作业58 13.6欠平衡钻井作业终止条件59 14气体钻井59 14.1适用条件60 14.2设计原则60 14.3设备及场地要求60 14.4施工准备60 14.5施工作业6 1 14.6气体钻井作业终止条件6 2 14.7安全注意事项6 2 15中途测试6 3 15.1测试原则6 3 15.2施工设计6 3 15.3施工准备6 4 15.4施工作业6 5 15.5资料录取与处理67 15.6H S E要求67 16井下事故的预防和处理67 16.1卡钻67 16.2防断、防顿69 16.3防掉、防碰天车70 16.4防止人身事故7 1 16.5其它7 1 17完井和交井7 2 17.1完井质量要求7 2 17.2交井程序7 2 17.3交井资料7 3 附录A7 4 （规范性附录）7 4
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用 经济的快速发展使人们对石油的需求急剧增加以及对环境保护意识的日益增强，如何高效，清洁，经济地开采地下能源已经成为目前继续解决的问题。在此情况下，水平井钻井技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油，天然气开发中得到广泛应用的一项综合技术。水平井钻井技术的发展对油井产量提高已经油田采收率提高都起到了只管重要的作用，水平井钻井技术的出现是石油钻井技术方面重大的突破。 水平井技术作为油气田开发的一项成熟，适用技术，在油气田开发中日益得到推广应用，近几年来，随着水平井工艺技术的突破性进展，综合钻井成本逐年下降，经济效益的显著提高，水平井在许多不同油气藏开发中逐步得到广泛应用。本文介绍了水平井的优点及应用范围，论述了水平井的施工技术，并结合钻井工程实例，详细说明了水平井钻井技术在石油开发中的应用，最后点出了水平井钻井技术的应用效果和存在的问题。并得出了相应的结论。 关键词：水平井，钻进工艺，攻关目标水平井钻井技术存在的问题，井眼轨迹控制，随钻测量。
第1章绪论 现在，随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，水平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。在此情况下，水平井钻进技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油、天然气开发中得到广泛应用的一项综合性技术。其目的主要是提高石油的产量，降低采油成本。并且随着MWD (随钻测量仪)、PDC (聚晶金刚石复合片钻头)和高效导向螺杆钻具的应用，水平井技术已日趋完善。 总的来说。21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化，智能化，轻便化和经济化的方向发展。 传统的公关领域，主要是为钻井施工提供实用心情的工艺技术和装备，目的是提高钻井速度，降低钻井成本。水平井是未来钻井队的主要作业方式，对水品经的研究和发展将成为我们今后的最重要的课题之一，一定要重视和完善。
定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)Ｔ.A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井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井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米; 水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的Ｒｙtｃh Ｆａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。 垂深水平位移比最高的是Sｔatoｉl公司钻成的的33/9—Ｃ2达到了１：3.1４； 丛式井口数最多，海上平台:9６口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深16８5米，垂直井深表遗憾350米，水平位移4４4.2米，最大井斜9２°，水平段长１60米；7０年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JＦ128井,井深达到70００米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长３８4米,宽１1５米,该丛式井平台共有钻定向井４2口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井
页岩气水平井钻井技术
页岩气水平井钻井技术 摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。 关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻 美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
定向钻井技术交流
定向钻井技术 在阜康煤层气示范工程中的应用 新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队 2014年11月20日
定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中的应用刘蒙蒙（新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队） 摘要 探讨和总结定向技术在新疆阜康白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程钻井工程中的应用，介绍定向设计，定向仪器工作原理及使用。由于地理条件、排采地面工程、节约成本、增加采收率的需要，示范工程大部分井设计为丛式井，也有两口L型井和一口U型对接井，加上地层倾角大地层造斜严重，所以为了达到设计要求必须引进定向钻井技术。本文主要从井眼轨迹设计、定向仪器、定向工艺、定向实例四方面进行介绍。 关键词：定向技术、钻井工程、定向仪器 阜康煤层气示范工程项目由156队承担施工，其中定向钻井由156队工程技术科参与施工3口，独立施工1口。156队工程技术科已培养出学习和应用掌握定向钻井的技术人员，具有基本的定向设计、定向施工、定向验收能力。 1 定向井眼轨迹设计 定向井眼轨迹的设计涉及的因素很多。为满足地质及生产的要求，设计需要选择合适的造斜点、造斜强度、最大井斜角、稳斜段长度；为了同井台以及相邻井台各井之间的防碰，需要选择合理的大门方向和做防碰设计。此外，造斜强度的选择要考虑钻具及套管的强度、摩阻。造斜点的选择必须深于表层套管一倍仪器另长的深度。根据造斜强度选择合理的钻具组合、不同弯度的螺杆钻具。最大井斜角过小稳斜段方位不易控制，最大井斜角过大对钻进、下套管、排采不利，同时增加造斜段工作量。 1.1 示范区井型简介 示范工程设计的丛式井、L型井以及U型对接井 图1-1 示范工程三段式、五段式、U型井轨迹示意图
水平井工艺技术措施
水平井技术措施 1. 侧钻 1) 直井段要保证钻直，钻进至造斜点测ESS，及时计算出井身轨迹数据，以此为依据计算设计下部施工的井眼轨道； 2) 侧钻井段要选择在井径规则、钻时较快的井段，最好是砂岩段； 3) 水泥塞要保证打实，候凝48小时以上，检查水泥塞质量。检查方法：修水泥面，试钻钻压50~80千牛，钻时不高于5~8分/单根，水泥塞质量达到上述要求后钻至侧钻点井深； 4) 侧钻用直马达加弯接头，使用MWD监测井身轨迹的变化情况，判断是否侧钻成功； 5) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 6) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 7) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 8) 钻井参数服从马达参数，轻压，根据钻进直井段时的钻时选择控制好侧钻钻时； 9) 随时注意钻进时的返砂情况，根据返砂情况及时调整钻井参数，确认新井眼与老井眼偏离2米，新砂样达90%，可确定出新井眼，方可起钻； 10) 起钻前，充分循环至振动筛上无砂子返出； 11) 起钻后采用导向系统钻进。 2. 导向钻进 1) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 2) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 3) 若下钻遇阻，划眼时应保证工具面是钻进该井段时使用的工具面； 4) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 5) 钻井参数参考马达使用参数； 6) 如果造斜率偏高，马达角度在2度以下可考虑采用10－30转/分以下的转速启动转盘导向钻进; 7) 如果造斜率偏低，起钻换高角度马达； 8) 工具造斜率应稍高于设计造斜率，避免因造斜率不足而起钻； 9) 实际施工过程中，应使实钻轨道尽量靠近设计轨道； 10) 根据现场实际情况，分段循环，及时短起下，保证井眼清洁； 11) 钻具倒装，原则是井斜30度以深井段采用18锥度钻杆，加重钻杆
井矿盐钻井技术规范(QBJ20387)
第二章钻机选型、土建工程及设备安装 第一节钻机选型原则 条按钻井目的、矿层埋藏深度、钻采方式、井身结构、技术措施，结合地形地貌、交通条件等因素综合进行钻机选型。注意其公称负荷，不得超载。 条采用涡轮钻进时，所选用的钻机必须满足其泵时和泵压的要求。 条使用喷射钻井时，所选用的钻机应满足喷射条件的要求；钻双筒井和多底井、定向井，应选择能安置双转盘或转盘可移动安装的钻机。 第二节土建工程 井场设计及布置 1、井场设计应根据钻机类型及施工要求确定井场面积和方向。 常用各型钻机的井场面积
2、3000米以内的钻机，宜使用组装式活动基础，其承压能力应能满足施工安全要求。 3、井场内应放坡1～3%，并有排水沟和排污池。 井场公路，应能满足钻井工程车和作业车辆的安全通行。 机泵房、值班房 无钻塔漨布的钻机、建井同期大于三个月或多雨地区，搭临时性棚房。 生活用房 施工期中，就近解决。按定额配备。
第三节安装 2.3.1 水、电、通讯 1.水源要可靠，供水能力应保证生产和生活用水。 2.井场电器设备和线路应合理布置。生产线路与生活线路分开；探照灯与其他灯分开。架线高度应保证汽车和特种车辆的通行。架空电力线与井架绷绳至少相距3米，并不得在绷绳上空交叉穿过。 3.通讯：井场和队（厂）部应有通讯联络。 2.3.2井架 钻机井架的主要部件不得有裂纹及严重锈蚀、变形、弯曲。井架螺栓、螺帽及弹簧垫圈必须安装齐全。井架底座四角高差不大于3毫米，活动基础高差不大于5毫米。井架绷绳数、直径、方向严格按各型井架出厂规定架设，用正反螺丝绷紧，与地面呈45°角。绷绳坑之大小及深度，根据井架负荷及土质差异地行计算后决定。使用基木的井架应安装避雷器。 2.3.3导管、鼠管 1、导管：松软地层埋导管，管坑深度不大于1米，坑底铺一层0.3米厚的混凝土。导管脚焊呈喇叭口，以免陷落及预防钻具碰挂，导管对中后外灌混凝土固定。导管采用套管或壁厚3毫米以上的螺旋
控压钻井技术规程
控压钻井技术规程 一、打开油气层前准备 1、打开油气层前要进行控压技术交底（交底容:地质、工程、钻井液和井控装备、控压措施等方面）；技术交底由钻井监督和地质监督组织，预测地层硫化氢含量高地层压力异常井有有项目部井控专家组织,井队、录井、泥浆、控压、定向井及井控专家等相关人员参加，可以在钻开油气层验收时进行。交底要以本井钻井、地质设计和本井实际情况为依据，全面分析可能存在的井控风险，制定有针对性的技术措施和应急预案，并形成本井控压钻井作业指令书由井队遵照执行。如油田有新的规定,按油田规定执行。 2、由项目经理部依据设计确定钻开油气层的密度。 3、对井控装备、硫化氢检测与防护、泥浆材料、重浆及除硫剂的储备、人员配备、井控专家到井情况、应急预案及演练、钻开油气层提出问题的整改情况等进行全面检查合格后，方可打开油气层。 4、根据邻井实钻情况，预测油气显示层位井深，在钻开显示层前要预先在钻井液中加入2%的除硫剂进行预处理，并维持出口钻井液的PH值为11以上，现场除硫剂储备不少于5吨（以设计为准），新浆补充须符合钻井时的PH值和除硫剂的含量； 5、根据钻井井控实施细则或钻井设计的相关规定，现场确保储备比重1.40g/cm3以上重浆有效量80m3以上，石灰石储备100吨以上（以设计为准）。 6、强化泥浆和录井坐岗监测制度，无论任何作业工况，钻井班
都必须落实专人24小时坐岗，观察钻井液池液面变化和钻井液出口情况，确保第一时间发现溢流，迅速准确关井，并按汇报程序汇报。 7、奥系目的层作业，钻具必须带两只浮阀（MWD接头前和出套管鞋安装），起钻前必须在井底充分循环(一周半以上)进出口钻井液密度差不超过0.02g/cm3正常后方可进行起钻作业，油气层以上300m严格控制起钻速度，起钻必须按起出钻具体积（闭排）的1.5倍挤灌井浆。地质录井队人员和泥浆坐岗人员必须依次记录灌入量，并核对与起出钻具体积是否相符，同时要观察灌钻井液的间隙中出口管是否断流等情况。 8、钻进中若遇到钻速突然加快、放空、气测及油气水显示异常等情况，立即停钻观察，泥浆工和录井队加强液面的监测。如出现井漏失返，立即吊灌起钻(吊灌量是起出钻具体积的1.5～2倍)，起到套管鞋，关井观察，泥浆工和录井核对好灌入量。 二、常规控压钻井技术措施 1、打开油气层关井观察15分钟后，如果套压≤5 MPa，直接进行常规控压作业，井口控压值≤5 MPa；若井口套压＞5MPa，可请示提高钻井液密度，利用工程师法节流循环压井，降低井口压力，最终井口控压值≤5MPa，液面基本稳定，进行常规控压钻进。 2、控压循环或钻进期间在钻井液中及时增加除硫剂含量，保持钻井液的PH值为11以上，维护钻井液性能；井口控压不大于5MPa 以微过平衡方式继续控压钻进，出口点火，专人监测空气中H2S含量。如果钻井液中H2S含量在一个迟到时间大于20PPm时，立即进行关
阶梯水平井钻井技术
阶梯水平井钻井技术 冯志明 颉金玲 (大港油田集团公司定向井技术服务公司,天津大港 300280) 摘要 阶梯水平井是在水平井完成第1水平靶区后,通过降斜、稳斜、增斜段的调整,进入并完成第2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了TZ406井、YX2P1井、LN61-H1井3口阶梯水平井的施工数据。针对TZ406井施工经过、施工要点、施工技术措施,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识,做了全面的论述。现场应用表明:阶梯水平井显著地增加了产量,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益,必将成为油气田开发的重要手段之一。 主题词 水平井 导向钻井 井眼轨迹 工程设计 钻具组合 作者简介 冯志明,1966年生。1987年毕业于重庆石油学校钻井工程专业,工程师。 颉金玲,1945年生。毕业于华东石油学院,现任副经理,高级工程师。 阶梯水平井是指在一个井眼中连续完成具有一定高度差的两个或者多个水平井段,形成具有两个或多个台阶的井眼轨迹,用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。利用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长度,节约了重复钻井的投资,增加了单井产量,可取得最佳的开发效果。 一、施工难点 1口成功的阶梯式水平井,能实现取代2口或多口水平井的开发目的,既节约投资,又能获得好的效益。常用于阶梯式水平井开发的区块具有以下特点:(1)层叠式或不整合薄油藏;(2)断块油藏;(3)上部油层断失或尖灭,存在下部可供开采的油藏。 1.目的层油层薄,区块复杂,井眼轨迹拐点多,不平滑,不利于送钻和钻压传递,控制和调整井眼轨道工作量大。着陆、阶梯过渡段控制困难。 2.对钻井装备、钻井液净化设备要求高,井眼的净化和携砂难度大,大斜度井段易形成岩屑床,造成井下复杂情况发生,需要有足够的动力,配套齐全的净化设备。 3.钻具组合、监测仪器等针对性强,技术含量高,钻柱受力复杂。 二、优化工程设计 1.优化井身剖面设计 阶梯水平井的地质设计,通常只给定AB段、CD段两个阶梯水平段的入窗窗口和目标靶区,工程设计则需要满足以下3个方面的条件。(1)满足地质对轨迹控制的要求:即中靶要求。(2)井下专用钻具、工具、仪器装备能满足设计井眼轨迹控制的要求。(3)完井电测、下套管、固井等完井工艺技术水平须满足开放要求。 阶梯式水平井,与普通水平井不同的是怎样依据地质要求,对第1水平段终点到第2水平段终点间的井身剖面进行设计。 2.优化井身结构 根据TZ406井、YX2P1井和LN61-H1井的施工技术,结合国内外其它地区阶梯水平井的施工经验、油层特点和完井方式,一般认为技套必须封固目的层以上的异常高压以及易垮塌、破碎带等不稳定地层,以保证水平井安全、快速地钻井和完井。 三、井眼轨迹控制技术 1.合理的钻具组合设计 分析近年来完成的数十口水平井资料,总结出几套适合于常规水平井和阶梯水平井施工,目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。 (1)侧钻钻具组合。钻头+螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+钻铤+钻杆。该钻具组合常用于回填导眼后的侧钻井段和第1造斜井段的施工,平均造斜率达10～12(°)/30m。 (2)钻盘微转增斜钻具组合。钻头+稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻挺+稳定器+钻铤+ 22石油钻采工艺 2000年(第22卷)第5期DOI:10.13639/j.od pt.2000.05.006
第一章 定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井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井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
647.2-2013_页岩气水平井钻井作业技术规范_第_2_部分：钻井作业(出版稿)
Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)
前言 《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。 本部分为第 2 部分。 本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。 本标准由川庆钻探工程有限公司提出。 本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司 本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。
页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围 本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。 本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。
苏里格气井水平井快速钻井配套技术
苏里格气井水平井快速钻井配套技术 摘要：随着苏里格气田的不断开发，水平井规模开发已成为苏里格开发的重点。由于苏里格气田水平井钻遇气层多为薄产层，尖灭快，地质构造复杂，地质导向预测不准等原因，钻井过程中遇到许多影响因素，对钻井提速造成很大困难。结合今年水平井现场施工情况，分析了影响钻井提速的因素，提出预防措施及改进和研究方向，达到安全、快速、高效钻进的目的。 关键词:钻井提速预防措施轨迹控制钻井液 随着水平井钻井工艺技术的不断成熟，水平井开发达到了预期的效果。但是近年来的水平井钻井施工，也遇到了各种各样的情况，严重影响了钻井的施工速度，直接影响钻井效益。因此就影响苏里格气田水平井钻井提速的一些因素进行分析，以便找到钻井提速的有效措施。 2.制约提速因素 2.1.地质因素的影响 2.1.1地层稳定性差，增斜井段增斜困难，水平段稳斜困难。 2.1.2气层位置不确定性，增加了轨迹控制难度。 2.1.3地层的特殊性，地层缺失。 2.1.4地层倾角的影响，方位漂移。 2.1.5地层压实程度差，承压能力低，易发生井漏。 2.2钻井因素的影响 2.2.1水力作用的影响
排量大，对井壁冲刷严重，井径扩大率大，影响增斜、稳斜效果。 2.2.2钻井参数的影响 钻井参数不合理达不到单弯螺杆理想的造斜率。通常钻压大，转速低增斜率高，反之，增斜率则低。 2.2.3摩阻和扭矩的影响 由于水平段长、井斜角大，钻具贴于下井壁，重力效应突出，上提、下放钻具的阻力增加，钻进加压困难；钻柱摩擦阻力大、扭矩大，下部钻具易屈曲，传递扭矩困难，机械钻速大为降低。 2.2.4钻井液的影响 钻井液是钻井施工的血液，钻井液性能的好坏与地层的适应情况对钻井施工来说至关重要，甚至说钻井液性能是决定一口井成败的关键。钻井液性能差，水力清除井底岩屑的能力也大大降低，在很多情况下因岩屑不能及时清除而导致重复破碎，甚至泥包，致使钻头的机械钻速下降。严重的易发生堵水眼、缩径、掉块、井塌、油气侵、井漏、长井段的划眼、倒划等复杂情况，引起砂卡、粘卡、键槽卡钻等事故。 2.3钻井工具、仪器的因素 2.3.1钻头寿命以及钻头选型的影响 苏里格气田水平井钻遇地层多、岩性变化大。不同钻头厂家生产的不同钻头地层适应性有所不同，选型不同，寿命不同，钻井速度大为不一样。 三牙轮钻头复合增斜比较容易，返出岩屑有利地质导向辨认地
现场定向井管理制度及操作规范
直井、定向井施工管理规程 一、现场工程技术服务管理规程 一）高边的测量规程： 1、高边的测量钻台上必须有三个以上人各自测量计算，相互核对无误后（正 负没有异议、数值没有异议）方可输入计算机；输入计算机后两个以上 的人进行第二次核对确认，没有异议后把测量的计算结果和原始记录写 到工作笔记上，并写在当日日报表上，两个工程师签字确认（带队工程 师量取高边时必须亲自测量） 2、MWD的内角差和外角差，量内角差的时候，仪器每个扣必须打紧方可测 量，必须两个以上的工程师把关。 3、内角差必须归零：操作规程：海蓝仪器探管一定要预热半个小时以上（特 别是冬天施工）：在测量内角差时，探管一定要远离野营房等强磁的地方。 4、时刻牢记并重视：高边可以从磁性到重力，也可以从重力到磁性。井斜 不同的情况下可以互相转换。 5、定向两根单根后值班工程师要及时对工具面和实际钻出井眼进行核对， 不能确认时可再钻进4-5m，再次测量确认。 6、MWD短节以下的钻具丝扣，用液压大钳5Mpa，紧扣两次，如果用PDC 钻头，必须在用双钳5道锚头绳进行第三次紧扣，最好是用钢丝绳紧扣。 7、上井螺杆的高边，在螺杆上井后两个工程师要进行目测（以防厂家出厂 刻度槽出错）。 8、量高边时：千万要分清高边（槽）和标记号（槽）的区别，切不可错量！！！ 9、小井眼高边测量时，由于钻具外径小，容易粘扣，钻具要按规程的上扣 扭矩紧扣，绝不能超过标准，为保证高边的准确性：要求把大钳在三个 不同的方向上按规定的扭矩紧扣两次（合计六次）从而确保高边的准确 和不会发生偏移。 10、每次起出钻具和下钻前都必须复合高边的角差，且钻具入井后人才 能离开钻台；并一定要检查非螺旋扶正器螺杆钻具扶正块是否发生偏移。 11、带队工程师量取高边时，必须在钻台上，只相信自己测量取得的数据， 而不能听从别人。
羽状水平井钻井工艺
定向羽状水平井钻井工艺 定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气,集钻井、完井与增产措施于一体。其主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道,促进微裂隙的扩展,又能连通微裂隙和裂缝系统,提高单位面积内的气液两相流的导流能力,大幅度提高了井眼波及面积,降低煤层气和游离水的渗流阻力,提高气液两相流的流动速度,进而提高煤层气产量和采出程度。 一、钻井设备： 1.钻机、钻塔、钻铤和钻具。 2.造斜工具 中、长半径造斜工具（包括P5LZ165、PSLZ197、P5LZ120三种尺寸系列、多种结构规格的固定弯壳体造斜马达）和短半径造斜工具。 3.水平井测井仪器。包括钻杆输送式、泵送式两种测井仪器和下井工具,以及湿式接头和锁紧装置等。 4.射孔工具。包括旋转弹架和旋转枪身等2种高强度定向射孔枪和传爆接头。 5.完井工具。包括金属棉筛管、新型套管扶正器及其它9种完井工具 6.铰接式钻具 羽状分支水平井的井眼轨迹是空间弯曲线,既有井斜的变化又有方位的变化,通常需要在钻铤或钻杆连接处加装一个具有柔性连接的铰接式接头。这种接头具有万向节的功能,在一定角锥度范围内可以任意方向转动,同时具有密封功能。此外,采用铰接式钻具组合,最大限度降低扭矩、摩阻和弯曲应力。 7.可回收式裸眼封隔器/斜向器
斜向器是分支井钻井的关键技术工具,对分支井的钻井起着至关重要的作用,它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的,它由斜向器和封隔器两部分组成,斜向器的斜面上开有送入和回收的孔眼,用于施工作业中送入和回收斜向器,可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。 8.井眼轨道控制 由于煤层可钻性好,钻速快,单层厚度薄(3～6m),井眼轨迹控制难度大。为将井眼轨迹控制在煤层内,可采用“LWD+泥浆动力马达”或地质导向钻井技术。实现连续控制,滑动钻进,提高轨迹控制精度,加快钻进速度。同时要避免井眼轨迹出现较大的曲率波动。钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具组合结构、尺寸和钻进参数,并控制机械钻速在一定范围内变化,防止井眼出现小台肩现象。 9.其它工具和装备。例如专用取心工具、无磁钻挺、纺锤形稳定器等多种工具和装备。 二、材料： 钻井液：油基钻井液、水基钻井液、无土相钻井液和气基钻井液。 套管等。 三、工艺流程： 1.煤层气羽状水平井完井方法 分支井作为水平井与定向井的集成与发展，其技术难点不再是钻井工艺技术而是完井技术。同水平井及直井相比，分支井完井要复杂的多，主要是分支井根部的连接密封以及分支井眼能否再次进入的问题。目前，国外分支水平井的完井方法主要有三种：裸眼完井、割缝衬管完井和侧向回接系统完井。裸眼完井较为常见，但易出现井壁坍塌等问题。割缝衬管完井虽然能克服这一缺陷，但安装比较困难。如果水平段的岩性比较硬可用裸眼完井或割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平井回接系统完井。实际操作中，可根据具体情况进行设计对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式，工艺较简单。如要采用裸眼完井，直接投产。2.钻出工艺 目前国外主要采用以下四种方法钻出分支井： 1）开窗侧钻
钻井技术操作规程(08年版)
Q/SYCQZ 川庆钻探工程公司企业标准 川庆钻探工程公司发布
目次 前言................................................................................. IV 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻前基建工程 (2) 3.1 井位勘定 (2) 3.2 井场布置 (2) 3.3 井场土建工程 (3) 3.4 公路工程 (3) 3.5 验收 (3) 4 钻井设备的安装与调试 (4) 4.1 水电安装 (4) 4.2 机械设备安装 (4) 4.3 井架安装与起升 (5) 4.4 电气设备的安装及调试 (7) 4.5 气控系统安装要求 (7) 4.6 顶驱安装、调试、使用 (7) 5 钻井环境安全要求 (8) 6 钻进作业 (9) 6.1 钻进 (9) 6.2 井身质量控制 (10) 6.3 取心 (10) 6.4 起下钻、接单根 (12) 6.5 钻头 (13) 6.6 钻具 (14) 6.7 钻具探伤、试压、倒换、错扣检查制度 (15) 6.8 螺杆钻具 (15) 6.9 钻井仪表的使用与维护 (15) 7 固井 (15) 7.1 固井设计 (15) 7.2 固井准备 (17) 7.3 下套管 (19) 7.4 注水泥施工 (20) 7.5 尾管固井 (20) 7.6 分级固井 (21) 7.7 环空蹩回压候凝 (21) 7.8 套管试压 (21) 7.9 固井后期工作 (22) 7.10 固井质量标准 (22) 8 钻井液 (22)
8.1 井场钻井液实验室 (22) 8.2 钻井液材料存放场所 (24) 8.3 容器、设备 (24) 8.4 钻井液性能 (24) 8.5 钻井液的配制及维护处理 (25) 8.6 钻井液固相控制 (26) 8.7 井漏的防治措施 (26) 8.8 储层保护 (27) 8.9 钻井液材料使用及管理 (27) 9 井控 (27) 9.1 井控设计 (27) 9.2 井控装置安装、试压、使用及管理 (28) 9.3 钻开油气层前的准备和检查验收 (32) 9.4 钻井及完井过程中的井控作业 (39) 9.5 溢流的处理和压井作业 (41) 9.6 防硫化氢安全措施 (42) 9.7 井喷失控的处理 (44) 10 测录井 (44) 10.1 常规测井 (44) 10.2 特殊测井 (45) 10.3 测井事故处理 (46) 10.4 综合录井 (46) 11 定向井、丛式井、水平井 (46) 11.1 设计原则 (46) 11.2 钻具组合 (47) 11.3 定向钻进 (48) 12 欠平衡钻井 (48) 12.1 适用条件 (48) 12.2 设计原则 (49) 12.3 井口装置及设备要求 (49) 12.4 施工准备 (49) 12.5 施工作业 (49) 12.6 欠平衡钻井作业终止条件 (51) 12.7 安全注意事项 (51) 13 气体钻井 (51) 13.1 适用条件 (51) 13.2 设计原则 (51) 13.3 设备及场地要求 (51) 13.4 施工准备 (51) 13.5 施工作业 (52) 13.6 气体钻井作业终止条件 (53) 13.7 安全注意事项 (53) 14 中途测试 (53) 14.1 测试原则 (54)
浅谈水平井钻井工程技术的应用-工程技术论文-工程论文
浅谈水平井钻井工程技术的应用-工程技术论文-工程论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要：油气开发中,水平井钻井工程技术主要应用于较薄油气层、裂缝性油气藏的开发过程中。近年来,我国逐渐将油气开发重点转移到低渗透油气藏、裂缝性油气藏的开发中来,这就需要进一步加大对水平井钻井工程技术的研究力度。本研究主要探讨了油气开采中水平井钻井工程技术的现状及应用情况,并对水平井钻井工程技术的作用进行了分析,以期为我国油气开发效果的提高提供帮助。 关键词：水平井；钻井技术 水平井钻井主要通过增加地上集水建筑物、地下油气资源之间的接触面积,来达到提升石油开采效率的目的。经过几十年来的不断开发与利用,我国油气资源的储量逐渐降低,油气资源的开发难度不断上
升、开发环境日趋恶化。在这样的背景下,必须不断对油气开采技术进行创新,提高油气开采水平,避免不必要的资源浪费,实现石油行业的持续健康发展。 1水平井钻井工程技术的现状及应用情况 我国在水平井钻井方面起步相对较晚,技术水平与国外发达国家相比仍有很大的差距。但是,经过不断研究与实践,近年来,我们已经在水平井钻井方面取得了突破性的进展,技术水平得到明显提高,并在实践过程中不断改进、完善。就我国水平井钻井现阶段的情况来看,针对不同的储层及不同类型的油气藏,已经形成了有针对性的水平井[1]。实践发现,水平井钻井工程技术具有操作简单、效率高、产量高、成本低、污染少等一系列优势。水平井钻井技术在石油开采过程中的有效应用,有利于提高油气采收率、油气开采产量,还为实现不同油气藏之间的转换开发与利用提供了新的方法。随着节能降耗与绿色环保理念的不断深入人心与国家可持续发展战略的持续推进,能源短缺问题、能源供求矛盾问题越来越受关注,提高油田开发效率与质量,是现阶段石油行业面临的首要问题[2]。在这样的背景下,必须进一步加大对水
定向井技术管理细则
定向井技术管理细则 1、直井段的位移控制 1.1 采用钟摆、塔式或满眼钻具结合，合理的钻压，把井斜角控制在2。以内，多目标定向井严格控制偏离设计线位移。 1.2 直井段较长的井，尽量采用单弯螺杆（PDC钻头）加钻盘的复合钻进，或者钟摆钻具加PDC钻头钻进。 1.3 井深超过800m后用单点测斜仪跟踪测斜，1500m以前每100m测斜一次，1500m以后每50m测斜一次，发现井斜超过2。，应及时采取纠斜措施。 2、定向及扭方位 2.1定向前要根据直井轨迹和设计轨迹重新确定定向井方位角及最大井斜角。 2.2认真检查入井弯接头。 2.2.1 检查弯接头实际弯度与名义弯度是否相符。 2.2.2 检查弯接头键是否偏离中心线。 2.2.3用定向杆反复试验，检查弯接头是否卡键。 2.3 认真检查螺杆，并试运转。 2.3.1螺杆（或涡轮）入井前必须认真检查旁通阀是否有堵塞现象，间隙是否符合要求。 2.3.2 螺杆入井前要用清水冲洗干净。
2.3.3 螺杆入井前要试运转，注意观察旁通阀出泥浆是否正常，螺杆动率是否符合要求。 2.4 动力钻具入井（螺杆、涡轮）必须保证井眼畅通无阻，严禁用动力钻具划眼。 2.5一般情况下，定向及扭方位推荐入下钻具组合： 钻头+动力钻具+弯接头+无磁钻铤+钻铤（2柱）+加重钻杆（100~200m）+普通钻杆，特殊情况的钻具组合以设计为准。 2.6 定向及扭方位施工 2.6.1 定向（扭方位）时，井斜角小于10°时用磁性工具面施工，井斜角大于10°时用高边工具面施工。 2.6.2 在无磁干扰情况下使用随钻测斜仪定向，在有磁干扰的情况下使用陀螺仪定向。 2.6.3 定向装置角的计算，采用沙尼金图解法或计算法。 2.6.4 采用平均角法进行数据处理，方位必须校正磁偏角。 2.6.5 定向及扭方位过程中，要及时跟踪计算“狗腿度”，发现“狗腿度”超标或增斜效果达不到设计要求，及时根据现场情况更换弯接头。 2.6.6 定向、扭方位过程中，如出现效果差甚至出现反向效果，应立即停止施工，起出随钻仪器并重新坐键，如坐键没问题应起钻检查弯接头。 2.6.7 定向、扭方位时，井斜角达到15°或扭方位施工50m 以上，必须用单点测斜仪校验随钻仪显示数据，定向、扭方位施