辽河油田套管开窗侧钻技术

1、confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石油汇 报 提 纲侧钻井工艺技术侧钻井工艺技术confidentialconfidential中国石油世界侧钻井的发展：世界侧钻井的发展：最早记载最早记载1895年（美国）年（美国）国内侧钻井的发展：国内侧钻井的发展：最早记载最早记载1957年（玉门）年（玉门）老井套管老井套管开窗工具开窗工具侧钻井眼侧钻井眼完井管柱完井管柱confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石

2、油 施工关键工艺施工关键工艺原井开窗前处理原井开窗前处理：主要包括通井、封堵射孔段、钻塞、主要包括通井、封堵射孔段、钻塞、洗井、刮管、如套管存在套损还需要进行相关的修套处理洗井、刮管、如套管存在套损还需要进行相关的修套处理开窗开窗：下入专用开窗工具进行套管磨铣，形成与地层连接下入专用开窗工具进行套管磨铣，形成与地层连接 通道通道裸眼钻进裸眼钻进：包括自由钻进、定向钻进、稳降斜钻进和井包括自由钻进、定向钻进、稳降斜钻进和井下安全工艺技术下安全工艺技术电测电测：包括裸眼电测和完井电测包括裸眼电测和完井电测下尾管固井下尾管固井：主要包括（扩孔）下尾管和固井等相关后主要包括（扩孔）下尾管和固井等相关后

3、续作业。续作业。 confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石油 汇汇 报报 内内 容容confidentialconfidential中国石油设计概述设计概述confidentialconfidential中国石油 井身结构设计井身结构设计 侧钻井井身结构设计侧钻井井身结构设计是侧钻井工程的基础设计。是侧钻井工程的基础设计。它的主要任务是确定尾管它的主要任务是确定尾管的下入尺寸、下入深度、的下入尺寸、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度、水泥浆返深、水泥环厚度、尾管重复段长度、钻头尺尾管重复段长度、钻头尺寸。选择井身结构的客观寸。

4、选择井身结构的客观依据是地层岩性特征、地依据是地层岩性特征、地层压力、地层破裂压力。层压力、地层破裂压力。主观条件是钻头、钻井工主观条件是钻头、钻井工艺技术水平等。艺技术水平等。 油层套管尺寸下深悬挂器规格下深窗口位置尾管尺寸长度及井段阻流环位置井眼尺寸井深导向器尺寸井深常规侧钻井井身结构示意图常规侧钻井井身结构示意图confidentialconfidential中国石油套管尺寸与井眼尺寸选择及配合套管尺寸与井眼尺寸选择及配合confidentialconfidential中国石油 井身剖面设计井身剖面设计 侧钻井施工前必须按专门侧钻井施工前必须按专门的钻井目的及要求设计进行对的钻井目的及要

5、求设计进行对应的井眼轨迹设计。设计时要应的井眼轨迹设计。设计时要考虑能经济地钻达目标的路径考虑能经济地钻达目标的路径或剖面，同时也要考虑地质因或剖面，同时也要考虑地质因素对使用的井底钻具组合影响素对使用的井底钻具组合影响以及可能影响井眼轨迹的其它以及可能影响井眼轨迹的其它因素。侧钻井施工是使井眼能因素。侧钻井施工是使井眼能沿预先设计井眼轨迹钻达预定沿预先设计井眼轨迹钻达预定目标的过程，所以设计的侧钻目标的过程，所以设计的侧钻井剖面是施工的依据和检验的井剖面是施工的依据和检验的标准。标准。 设计原则设计原则1 1保证实现侧钻井的目的保证实现侧钻井的目的2 2、考虑地面条件限制、考虑地面条件限制3

6、 3、正确选择造斜点、井眼曲率、正确选择造斜点、井眼曲率、和最大井斜角和最大井斜角4 4剖面设计应有利于安全、快速剖面设计应有利于安全、快速钻进，降低钻井成本钻进，降低钻井成本定向剖面类型选择定向剖面类型选择1 1二维定向井井眼剖面二维定向井井眼剖面常用的有两种：三段制和五段制常用的有两种：三段制和五段制2 2三维定向井井眼剖面三维定向井井眼剖面confidentialconfidential中国石油井斜角与方位角井斜角与方位角井眼曲率井眼曲率主主 要要 概概 念念 图图 示示confidentialconfidential中国石油双靶双靶1 1、 掌握原始资料，包括掌握原始资料，包括地质要求

7、、地面限制、地质地质要求、地面限制、地质剖面、地层造斜规律、工具剖面、地层造斜规律、工具能力，钻井技术、故障提示、能力，钻井技术、故障提示、井口及井底坐标井口及井底坐标2 2、 确定井眼剖面类型确定井眼剖面类型3 3、 确定造斜点、造斜率确定造斜点、造斜率4 4、计算最大井斜角、计算最大井斜角5 5、计算剖面上各井段井、计算剖面上各井段井斜角、方位角、垂深、水平斜角、方位角、垂深、水平位移、段长位移、段长 6 6、校核曲率、校核曲率设计内容与步骤设计内容与步骤confidentialconfidential中国石油 钻具组合是从钻头到地面全钻具组合是从钻头到地面全部管柱的总称，是优质快速侧钻的

8、部管柱的总称，是优质快速侧钻的重要手段和工具，是连通地面与地重要手段和工具，是连通地面与地下的枢纽。优化钻具组合同时配合下的枢纽。优化钻具组合同时配合不同的工艺措施，可以控制井眼轨不同的工艺措施，可以控制井眼轨迹变化，改善钻头工作状态，减少迹变化，改善钻头工作状态，减少卡钻事故的发生，进而获得多方面卡钻事故的发生，进而获得多方面的综合效益。的综合效益。钻具组合的主要作用有：钻具组合的主要作用有： （1 1）起下钻头；）起下钻头； （2 2）施加钻压；）施加钻压； （3 3）传递动力；）传递动力； （4 4）输送钻井液。）输送钻井液。 钻具组合设计钻具组合设计(a)定向造斜组合定向造斜组合(b)

9、转盘钻增斜组合转盘钻增斜组合(c)微增斜组合微增斜组合(d)稳斜组合稳斜组合(e)降斜组合降斜组合confidentialconfidential中国石油 水力参数设计水力参数设计 水力参数是指泵压、排量、水力参数是指泵压、排量、喷嘴直径等与钻井液循环系喷嘴直径等与钻井液循环系统有关的参数。统有关的参数。主要作用是：主要作用是： （1 1）水力破岩）水力破岩 （2 2）水力清洗）水力清洗 水力参数设计的合理与否水力参数设计的合理与否与机泵条件、钻井液性能、与机泵条件、钻井液性能、钻具结构、井眼尺寸、井深钻具结构、井眼尺寸、井深大小等因素有关。水力参数大小等因素有关。水力参数的设计对侧钻井的钻井

10、速度、的设计对侧钻井的钻井速度、井下事故预防等有着直接的井下事故预防等有着直接的作用。作用。设计步骤设计步骤1、根据理论计算法或实测法，求得循环压耗系数m和n2、根据工程实际情况，选定最小排量3、根据机泵实际条件，选择缸套直径，确定额定泵压和额定排量4、计算最优排量和最优喷嘴直径5、根据最优喷嘴直径，配置喷嘴组合confidentialconfidential中国石油 钻井液完井液设计钻井液完井液设计 钻井液的功能是在整个钻进过程钻井液的功能是在整个钻进过程中，保持安全优质快速低成本钻井；中，保持安全优质快速低成本钻井；同时在进入油气层时，要具有保护储同时在进入油气层时，要具有保护储层的作用。

11、层的作用。 在钻井方面，钻井液的主要功能有在钻井方面，钻井液的主要功能有 清洗井底，携带岩屑。清洗井底，携带岩屑。 冷却、润滑钻头和钻柱。冷却、润滑钻头和钻柱。 形成泥饼，保护井壁。形成泥饼，保护井壁。 控制和平衡地层压力。控制和平衡地层压力。 传递水功率。传递水功率。 在保护油气储集层方面，钻井液在保护油气储集层方面，钻井液（此时称完井液）的主要功用有：（此时称完井液）的主要功用有： 控制固相粒子含量及级配，防止控制固相粒子含量及级配，防止对油气层的损害。对油气层的损害。 保持液相与地层的相容性。保持液相与地层的相容性。设计主要内容设计主要内容1、根据钻完井及地质情况优选钻井液体系2、分段进

12、行钻井液及性能维护设计3、井下复杂情况预防措施4、储层保护措施5、循环系统及固控要求 维护要点维护要点confidentialconfidential中国石油 完井设计完井设计 侧钻井完井设计侧钻井完井设计中要考虑产层是否出中要考虑产层是否出砂、地质和油藏工程砂、地质和油藏工程特性、完井产能大小、特性、完井产能大小、钻完井的经济效益、钻完井的经济效益、采油工程要求等。合采油工程要求等。合适的完井设计可有效适的完井设计可有效地延长侧钻寿命、提地延长侧钻寿命、提高采收率及油气田开高采收率及油气田开发的总体经济效益发的总体经济效益 设计要点设计要点1、完井方式优选2、完井管串设计和强度校核3、尾管下

13、入措施4、固井注水泥设计5、提高固井质量措施 投产前准备和替液 固井质量检查和评价 完井及井口要求confidentialconfidential中国石油 主要主要工艺技术工艺技术confidentialconfidential中国石油 开窗前井眼准备开窗前井眼准备(打捞)起出原井套管必要时套损部位修整封堵开窗以下段老井眼通井刮管上部套管开窗前试压原井套管技术状况检测confidentialconfidential中国石油 套管开窗工艺技术套管开窗工艺技术 套管开窗是利用专用工具在预定套管某一位置磨铣套管开窗是利用专用工具在预定套管某一位置磨铣出一与地层连接通道。侧钻井的套管开窗工具从发展过出

14、一与地层连接通道。侧钻井的套管开窗工具从发展过程来看，大体经历了四个阶段：即水泥固定式、机械固程来看，大体经历了四个阶段：即水泥固定式、机械固定式、分体液压锚定式、液压一体式开窗工具。定式、分体液压锚定式、液压一体式开窗工具。 confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石油 下入工具下入工具投球憋压投球憋压 工具坐封工具坐封 同时实现密封同时实现密封 第二次投球憋压第二次投球憋压铣锥与斜向器分离铣锥与斜向器分离 直接开修窗直接开修窗 一体化开窗工艺一体化开窗工艺专利号：专利号：2004200306165， 一体化开窗工具结构一体

15、化开窗工具结构一体化开窗技术优点一体化开窗技术优点实现了一趟钻完成对原井眼的密封、斜向器坐封、开实现了一趟钻完成对原井眼的密封、斜向器坐封、开修窗工作，一体化操作，程序简单修窗工作，一体化操作，程序简单缩短周期，降低成本缩短周期，降低成本多折面斜面，多折面斜面， 窗口全宽比例加大，事故隐患降低窗口全宽比例加大，事故隐患降低能满足油田中后期利用老井进行各种套管侧钻井的施能满足油田中后期利用老井进行各种套管侧钻井的施工，应用范围广工，应用范围广confidentialconfidential中国石油 开窗点开窗点稳斜井段稳斜井段实钻井眼轨迹实钻井眼轨迹设计井眼轨道设计井眼轨道靶区靶区水水 平平 位

16、位 移移垂垂深深 轨迹控制技术轨迹控制技术侧钻井轨迹基本概念侧钻井轨迹基本概念confidentialconfidential中国石油 轨迹控制工艺流程轨迹控制工艺流程侧钻中若存在绕障防碰，则要进行轨迹控制的三维防碰处理侧钻中若存在绕障防碰，则要进行轨迹控制的三维防碰处理在满足轨迹控制同时，优选钻进方式和钻具组合以减少起下钻在满足轨迹控制同时，优选钻进方式和钻具组合以减少起下钻confidentialconfidential中国石油 轨迹控制工艺技术轨迹控制工艺技术绘图跟踪处理绘图跟踪处理confidentialconfidential中国石油 轨迹控制主要防碰措施轨迹控制主要防碰措施conf

17、identialconfidential中国石油 随钻测量工艺随钻测量工艺有线随钻测量示意图有线随钻测量示意图 侧钻井钻井常用的侧钻井钻井常用的测量仪器有两种：有线测量仪器有两种：有线随钻和无线随钻测量。随钻和无线随钻测量。有线随钻测量有高压循有线随钻测量有高压循环头和侧偏接头两种方环头和侧偏接头两种方式。随钻测量在实钻中式。随钻测量在实钻中可以随时进行工具面、可以随时进行工具面、井斜、方位等主要轨迹井斜、方位等主要轨迹参数测量，以便及时调参数测量，以便及时调整轨迹走向。整轨迹走向。confidentialconfidential中国石油钻完井关钻完井关 键键 技技 术术confidentia

18、lconfidential中国石油 主要技术难点主要技术难点confidentialconfidential中国石油 辽河油田是国内从事套管开窗侧钻技术研究应用最早、也是辽河油田是国内从事套管开窗侧钻技术研究应用最早、也是本油区实施各类套管开窗侧钻井类最多的油田。自本油区实施各类套管开窗侧钻井类最多的油田。自1992年实施年实施第一口开窗侧钻井以来，截止第一口开窗侧钻井以来，截止06年累计共实施各类套管开窗侧年累计共实施各类套管开窗侧钻井钻井2538口，并且以每年口，并且以每年200口左右的梯度在运行。自进行套管口左右的梯度在运行。自进行套管开窗侧钻技术研究以来，先后荣获集团公司及辽宁省以上奖

19、项开窗侧钻技术研究以来，先后荣获集团公司及辽宁省以上奖项13项，获得套管开窗侧钻井相关专利项，获得套管开窗侧钻井相关专利147项。经过项。经过15年多的套管年多的套管开窗侧钻技术不断的完善、配套、创新，形成了具有辽河特色开窗侧钻技术不断的完善、配套、创新，形成了具有辽河特色的套管开窗侧钻技术，在缩短周期、提高成功率、降低成本、的套管开窗侧钻技术，在缩短周期、提高成功率、降低成本、提高侧钻井寿命等方面取得了丰硕成果，先后在国内和国外油提高侧钻井寿命等方面取得了丰硕成果，先后在国内和国外油田进行多次技术服务。辽河套管开窗侧钻井技术的应用，为油田进行多次技术服务。辽河套管开窗侧钻井技术的应用，为油田

20、的发展创造了巨大的经济和社会效益。田的发展创造了巨大的经济和社会效益。 辽河侧钻情况简介辽河侧钻情况简介confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石油年度年度井数井数( (口口) )当年增产原油当年增产原油( (10104 4t)t)历年累增油历年累增油( (10104 4t)t)年度年度井数井数( (口口) )当年增产原油当年增产原油( (10104 4t)t)历年累增历年累增油油( (10104 4t)t)19921992 4444 3.83.8 3.83.819991999119119 9.69.6370.6370.619

21、931993 5454 5.65.6 11.311.32000200019619622.222.2492.5492.519941994104104 8.78.7 25.625.62001200121821832.732.7585.1585.11995199519919913.013.0 54.354.32002200222522533.233.2718.7718.71996199622022020.020.0103.6103.62003200322322330.330.3768.6768.61997199710410412.212.2155.2155.22004200420820829.229

22、.2815.3815.319981998 9999 8.28.2254.0254.02005200522622631.331.3865.6865.62006200620920930.530.5832.1832.1辽河历年来完钻侧钻井情况辽河历年来完钻侧钻井情况confidentialconfidential中国石油侧钻中造斜段、稳斜段与邻井的侧钻中造斜段、稳斜段与邻井的绕障绕障防碰以及同平防碰以及同平台井、邻平台井的防碰绕障同时存在。台井、邻平台井的防碰绕障同时存在。confidentialconfidential中国石油辽河侧钻井轨迹控制与常用钻具组合辽河侧钻井轨迹控制与常用钻具组合conf

23、identialconfidential中国石油1234防塌、防漏措施防塌、防漏措施防喷、防卡措施防喷、防卡措施防掉措施防掉措施岩屑床的预防和处理岩屑床的预防和处理辽河侧钻井常见事故预防与处理辽河侧钻井常见事故预防与处理confidentialconfidential中国石油辽河侧钻井专用工具与仪器辽河侧钻井专用工具与仪器 有线随钻与有线随钻与MWD螺杆螺杆扩孔工具扩孔工具牙轮钻头牙轮钻头PDC钻头钻头扶正器扶正器开窗工具开窗工具confidentialconfidential中国石油类型队伍井场条件主要处理应用的地层油层保护剂施工比例水基低固相不分散体系净化设备齐全的钻井队有大规模排污能力或

24、回收装置聚丙烯酸钾铵盐低压油溶性树脂单项压力封闭剂30%水基分散体系净化设备不齐全的大修队排污规模小高温无毒稀释剂普通稀释剂较高压、高压沥青类单项压力封闭剂聚合醇70%辽河侧钻井钻井液技术辽河侧钻井钻井液技术辽河油田侧钻井钻井液主要类型辽河油田侧钻井钻井液主要类型类型结构剂稀释剂降滤失剂造壁剂油层保护剂名称聚丙烯酸钾，CMC，PAC141无毒稀释剂，FCLS，NH4PANFT-881，SMP，SMT低软化点沥青油溶性树脂，聚合醇辽河油田侧钻井钻井液性能维护主要处理剂辽河油田侧钻井钻井液性能维护主要处理剂confidentialconfidential中国石油辽河侧钻井常用固井技术辽河侧钻井常用

25、固井技术内管柱插入式固井工艺内管柱插入式固井工艺 在尾管底部安装一个双向阻流板，内管柱随尾管下入井底，固井替水泥前将一钢球投入坐在双向阻流板上，然后循环替出尾管内水泥浆。该项技术尾管内不留水泥塞，节省钻水泥塞时间和费用，同时避免了因钻水泥塞对水泥环造成破坏。固井工艺原理固井工艺原理confidentialconfidential中国石油复合胶塞碰压式固井工艺复合胶塞碰压式固井工艺 将尾管串与钻杆相连,下到设计深度后倒开悬挂器中心管，然后加压使其密封，注完水泥后，将小胶塞投入钻杆内，开泵将小胶塞推入到悬挂器中大胶塞处，堵塞住大胶塞的孔道，使二胶塞合二为一，然后在泵压作用下继续下行，直至接触阻流板

26、，完成固井作业，上提中心管反洗井，洗出喇叭口以上多余的水泥浆。该项固井工艺的特点是固完井后免去钻多余水泥的工序。辽河侧钻井常用固井技术辽河侧钻井常用固井技术固井工艺原理固井工艺原理confidentialconfidential中国石油辽河侧钻井固井其它应用技术辽河侧钻井固井其它应用技术上固下不固尾管完井技术上固下不固尾管完井技术管外封尾管完井技术管外封尾管完井技术confidentialconfidential中国石油影响套管开窗侧钻井固井质量主要因素影响套管开窗侧钻井固井质量主要因素 侧钻井井身结构示意图118 mm102 mm48 mm152.4 mm127 mm512 mm1.1.尾管

27、和井眼之间的环空间隙小尾管和井眼之间的环空间隙小2. 2. 尾管不居中尾管不居中3. 3. 尾管裸眼段较长，水泥浆顶替效率差、窜槽等尾管裸眼段较长，水泥浆顶替效率差、窜槽等4. 4. 窗口不规则，密封困难窗口不规则，密封困难5. 5. 深部井段高温、高压等深部井段高温、高压等confidentialconfidential中国石油研究内容研究内容主要成就主要成就confidentialconfidential中国石油塑性水泥浆体系塑性水泥浆体系微膨胀水泥浆体系微膨胀水泥浆体系微台阶扩孔工具微台阶扩孔工具液压式套管扶正器液压式套管扶正器封隔式尾管悬挂器封隔式尾管悬挂器小间隙紊流器小间隙紊流器孕镶

28、孕镶PDCPDC扩孔刀片扩孔刀片弓形弹性扶正器弓形弹性扶正器 六种专有工具两套水泥浆体系六六项项实实用用技技术术微台阶扩孔技术微台阶扩孔技术套管居中技术套管居中技术合理环空间隙优选技术合理环空间隙优选技术抗高温粘砂套管技术抗高温粘砂套管技术侧钻井油藏筛选技术侧钻井油藏筛选技术尾管碰压固井技术尾管碰压固井技术confidentialconfidential中国石油confidentialconfidential中国石油人 工 井 底 ： 1479m阻 位 ： 1485m完 钻 井 深1456.01m水 泥 返 高 ： 932.53m932.53 935.61m （ 内 径 ： 160mm）9 /

29、8 套 管5995 999m5 /2 套 管935.61 1490m(554.84m)窗 口 位 置 ：管 外 封 隔 器 ：1悬 挂 器1492m 最大完钻井深最大完钻井深3536m3536m，最小完钻井深，最小完钻井深687m687m，平均井深，平均井深1236m1236m, ,最长钻井周最长钻井周期期78d78d，最短钻井周期，最短钻井周期6d6d，平均钻井周期，平均钻井周期15d15d，最大裸眼段长，最大裸眼段长1129m1129m，最大水，最大水平位移平位移453m453m，最大井斜角，最大井斜角5656，最大造斜率，最大造斜率0.750.75/m/m，轨迹漂移控制，轨迹漂移控制5m

30、5m, ,累累计计0606年底完成侧钻井年底完成侧钻井25382538口口。 confidentialconfidential中国石油汇 报 提 纲侧钻水平井井工艺技术侧钻水平井井工艺技术confidentialconfidential中国石油老井套管老井套管造斜段造斜段水平段水平段confidentialconfidential中国石油发展综述发展综述 侧钻水平井是伴随着水平井而发展起来的一项套管侧侧钻水平井是伴随着水平井而发展起来的一项套管侧钻技术。早在钻技术。早在200200年前，英国在煤层中钻了一口水平井，以年前，英国在煤层中钻了一口水平井，以求从其中找油，随后于求从其中找油，随后于1

31、7801780年和年和18401840年间进行生产。年间进行生产。2020世世纪初，美国和德国开始采用这种技术，纪初，美国和德国开始采用这种技术，19291929年，美国在得年，美国在得克萨斯州钻了第一口真正的水平井。该井仅于克萨斯州钻了第一口真正的水平井。该井仅于10001000米深处米深处从井筒横向向外延伸了从井筒横向向外延伸了8 8米。米。 由于工业上采用了水力压裂作为油层增产的有效技由于工业上采用了水力压裂作为油层增产的有效技术措施，使水平井钻井停滞不前。例如，苏联和中国在术措施，使水平井钻井停滞不前。例如，苏联和中国在5050年代和年代和6060年代就已开始钻水平井，但直到年代就已开

32、始钻水平井，但直到19791979年才又重新年才又重新起。起。confidentialconfidential中国石油发展综述发展综述水平井、侧钻水平井的发展历史可分为两个阶段：水平井、侧钻水平井的发展历史可分为两个阶段：第一阶段：第一阶段：7070年代前，从技术上证实了钻水平井的可行性。年代前，从技术上证实了钻水平井的可行性。 结论：结论：水平井技术上可行，经济上不行。水平井技术上可行，经济上不行。 原因：原因：地点选择不对，而不是技术上不过关。地点选择不对，而不是技术上不过关。第二阶段：第二阶段：7070年代后，水平井钻井技术取得显著进行，水平井在一定范围年代后，水平井钻井技术取得显著进行

33、，水平井在一定范围内进入生产应用阶段。内进入生产应用阶段。 8080年代初试验，年代初试验，9090年代大规模推广，目前在美国已列为常规技术，年代大规模推广，目前在美国已列为常规技术，用于各类油藏。中国油田进行水平井、侧钻水平井主要是用于各类油藏。中国油田进行水平井、侧钻水平井主要是从从“八五八五”和和“九五九五”期间开展攻关研究和大面积推广应用的期间开展攻关研究和大面积推广应用的 。成本：已降至直井成本：已降至直井1.5-2.01.5-2.0倍，最小为直井的倍，最小为直井的1.21.2倍。倍。产量：为直井产量：为直井2.0-8.02.0-8.0倍倍confidentialconfidenti

34、al中国石油特点特点从几何角度看从几何角度看1 1、与常规侧钻、与常规侧钻井相比井相比, ,造斜率造斜率要高要高2 2、在产层内有、在产层内有水平段或近水水平段或近水平段平段从钻井角度看从钻井角度看1 1、钻具组合不同、钻具组合不同2 2、井眼轨迹控制难、井眼轨迹控制难度大度大3 3、井眼净化比较困、井眼净化比较困难难4 4、测井、完井工艺、测井、完井工艺与工具有所不同与工具有所不同从开发与采油角度看从开发与采油角度看1 1、钻穿沟通多垂直裂缝发、钻穿沟通多垂直裂缝发育带育带2 2、减少水锥和气锥现象、减少水锥和气锥现象3 3、增加油气藏泻油面积、增加油气藏泻油面积4 4、钻遇薄油层，提高开发

35、、钻遇薄油层，提高开发效果效果5 5、井筒内流态是直线流动，、井筒内流态是直线流动，阻力小、流动平稳、压降阻力小、流动平稳、压降低低confidentialconfidential中国石油主要优势主要优势(1)(1)提高单井产能提高单井产能 计算结果表明：在相同计算结果表明：在相同泄油面积情况下，泄油面积情况下，300m300m以上以上的水平井的采油指数是垂直的水平井的采油指数是垂直井的井的3 3倍以上倍以上 提高单井产能的主要原提高单井产能的主要原因：水平井提高了油井与油因：水平井提高了油井与油藏的接触面积，另外水平井藏的接触面积，另外水平井相当于一条长的准确定向裂相当于一条长的准确定向裂缝

36、缝(2)(2)减缓水气脊进减缓水气脊进(water or gas (water or gas cresting)cresting) 水平井尽量远离油气或油水界水平井尽量远离油气或油水界面，同时在保持与垂直井相同产面，同时在保持与垂直井相同产量的情况下，大大降低了井筒附量的情况下，大大降低了井筒附近的生产压差和流体流动速度，近的生产压差和流体流动速度，减缓了油井生产对油水或油气界减缓了油井生产对油水或油气界面变形的影响。水平井段长面变形的影响。水平井段长600m600m的水平井，其计算临界速比垂直的水平井，其计算临界速比垂直井高约井高约4 4倍倍confidentialconfidential中

37、国石油主要优势主要优势裂缝性油藏裂缝性油藏层状油藏层状油藏倾斜的层状油藏倾斜的层状油藏稠油油藏稠油油藏薄油层薄油层低渗透油藏低渗透油藏高含水后期正韵律厚油层高含水后期正韵律厚油层断块油藏断块油藏(3)(3)开发一些特殊类型的油藏开发一些特殊类型的油藏confidentialconfidential中国石油应用普遍性应用普遍性confidentialconfidential中国石油分类分类按曲率半径划分按曲率半径划分1 1、长曲率侧钻水平井、长曲率侧钻水平井2 2、中曲率侧钻水平井、中曲率侧钻水平井3 3、短曲率侧钻水平井、短曲率侧钻水平井4 4、超短曲率侧钻水平井、超短曲率侧钻水平井按其他原则

38、划分按其他原则划分1 1、大位移侧钻水平井、大位移侧钻水平井2 2、阶梯侧钻水平井、阶梯侧钻水平井3 3、多底、多底/ /分支侧钻水平井分支侧钻水平井4 4、直井侧钻水平井、直井侧钻水平井5 5、定向井开窗侧钻水平井、定向井开窗侧钻水平井6 6、水平井开窗侧钻水平井、水平井开窗侧钻水平井confidentialconfidential中国石油 适宜的井位适宜的井位施工设计施工设计实施实施 完井后的完井后的经济分析经济分析选择选择 初始设计初始设计 油藏优化油藏优化 钻井和完井要求钻井和完井要求 预期产量预期产量 风险分析风险分析 最后规划最后规划部署程序部署程序confidentialconf

39、idential中国石油confidentialconfidential中国石油 汇汇 报报 内内 容容confidentialconfidential中国石油设计概述设计概述 侧钻水平井设计侧钻水平井设计涉及的范围很广，主涉及的范围很广，主要包括油藏工程、地要包括油藏工程、地质构造、井身结构、质构造、井身结构、井身剖面、钻具组合、井身剖面、钻具组合、钻井参数、钻井液、钻井参数、钻井液、完井液、固井与完井、完井液、固井与完井、测井和钻井成本分析测井和钻井成本分析等等 设计主要基本特点设计主要基本特点1 1）钻井参数以井眼轨迹控制为设计准则）钻井参数以井眼轨迹控制为设计准则2 2）水力参数设计以

40、发挥工具能力和井眼净）水力参数设计以发挥工具能力和井眼净化为依据，排量还需满足动力钻具和要化为依据，排量还需满足动力钻具和要求求3 3）钻柱设计一则要满足强度要求，二则要）钻柱设计一则要满足强度要求，二则要采用倒装钻具采用倒装钻具4 4）钻井液设计主要考虑良好的携砂性和井）钻井液设计主要考虑良好的携砂性和井眼稳定，以及油层保护和轨迹控制的需要眼稳定，以及油层保护和轨迹控制的需要5 5）井身结构设计要有利于安全施工、轨迹）井身结构设计要有利于安全施工、轨迹控制和保护油层控制和保护油层6 6）井身剖面设计要以现有工具和技术为条）井身剖面设计要以现有工具和技术为条件，要以经济施工为重点件，要以经济施

41、工为重点7 7）要选择大钩负荷能力、钻井液净化能力）要选择大钩负荷能力、钻井液净化能力和泵排量、泵压能力能满足侧钻水平井施工要和泵排量、泵压能力能满足侧钻水平井施工要求的钻井设备求的钻井设备confidentialconfidential中国石油地质设计地质设计confidentialconfidential中国石油剖面设计剖面设计 设计原则设计原则剖面设计时首先要根据油剖面设计时首先要根据油藏特性及地质要求，计算、确藏特性及地质要求，计算、确定水平段的基本数据，结合区定水平段的基本数据，结合区域地质资料、工程资料进行综域地质资料、工程资料进行综合分析，确定井身剖面类型合分析，确定井身剖面类型

42、在地层岩性、工具造斜能在地层岩性、工具造斜能力都确定的条件下，增斜段应力都确定的条件下，增斜段应选择单增轨道剖面选择单增轨道剖面侧钻点应选择在可钻性较侧钻点应选择在可钻性较好、无坍塌、无缩径的地层好、无坍塌、无缩径的地层对确定的井眼轨道进行扭对确定的井眼轨道进行扭矩计算分析，并依此进行钻机矩计算分析，并依此进行钻机选型和钻具强度校核选型和钻具强度校核几点要求几点要求1 1）设计剖面应避开可能的复杂地层；）设计剖面应避开可能的复杂地层；2 2）尽量缩短增斜井段末端的水平位移）尽量缩短增斜井段末端的水平位移及井段长度及井段长度3 3）尽量减少增斜及水平段扭距和摩阻；）尽量减少增斜及水平段扭距和摩阻

43、；4 4）尽量减少钻柱承受的弯曲载荷；）尽量减少钻柱承受的弯曲载荷；5 5）利用造斜段地质标准层来调整最低）利用造斜段地质标准层来调整最低中靶井深；中靶井深；6 6）为了解决增斜率不够理想的问题，）为了解决增斜率不够理想的问题，设计一个可调节的稳斜段设计一个可调节的稳斜段7 7）优选井下动力马达组合以实现设计）优选井下动力马达组合以实现设计增斜率增斜率8 8）满足靶区容限）满足靶区容限9 9）所提供的曲线可以钻出足够长度的）所提供的曲线可以钻出足够长度的水平井眼水平井眼confidentialconfidential中国石油 目前普遍应用的的设目前普遍应用的的设计方法为最小曲率法。计方法为最小

44、曲率法。靶区靶区 由油藏条件决定由油藏条件决定 越大越好越大越好 越简单越好越简单越好 要求快速安全钻达要求快速安全钻达油水界面油水界面设计方法设计方法靶区设计靶区设计剖面设计方法与参数剖面设计方法与参数confidentialconfidential中国石油钻具组合设计钻具组合设计钻具组合设计原则：钻具组合设计原则： 钻柱摩阻最佳钻柱摩阻最佳优先选用成熟钻具组合优先选用成熟钻具组合 满足强度要求满足强度要求 有利于减少起下钻次数有利于减少起下钻次数 必须有较大的可靠性及实必须有较大的可靠性及实用性用性 根据井身剖面选择钻具组根据井身剖面选择钻具组合合confidentialconfident

45、ial中国石油钻井液设计维护难点钻井液设计维护难点钻井液设计钻井液设计confidentialconfidential中国石油第一洗井区：井斜第一洗井区：井斜角角00450(0300)第二洗井区：井斜角第二洗井区：井斜角450550(30600)第三洗井区：井斜角第三洗井区：井斜角550900(60900)confidentialconfidential中国石油完井设计完井设计confidentialconfidential中国石油主要主要工艺技术工艺技术confidentialconfidential中国石油开窗工艺技术开窗工艺技术 侧钻水平井开窗主要有两种方式：套管锻铣和斜向器开窗。前者由

46、于程侧钻水平井开窗主要有两种方式：套管锻铣和斜向器开窗。前者由于程序较多，成本较高和周期长，多在短半径侧钻水平井中应用；而目前斜向器序较多，成本较高和周期长，多在短半径侧钻水平井中应用；而目前斜向器开窗主要分为分体式和一体式两种开窗工具，由于作业成本底和程序简单，开窗主要分为分体式和一体式两种开窗工具，由于作业成本底和程序简单，应用范围较普遍。应用范围较普遍。套管段铣工具 斜向器confidentialconfidential中国石油轨迹控制工艺技术轨迹控制工艺技术轨迹控制轨迹控制设计设计 & 钻钻进设计进设计井下钻具组井下钻具组合的评价合的评价 & 预测预测井眼轨迹井眼轨迹描

47、述及计描述及计算算井下钻具组井下钻具组合力学分析合力学分析钻头与岩石的钻头与岩石的力学作用分析力学作用分析 轨迹控制系统轨迹控制系统200 x 螺杆的弯角螺杆的弯角弯角弯角钻头钻头弯角弯角钻头钻头上稳定器上稳定器上钻头稳定器上钻头稳定器狗腿度狗腿度/30m 近钻头稳定器近钻头稳定器近钻头稳定器近钻头稳定器 螺杆造斜能力计算螺杆造斜能力计算confidentialconfidential中国石油轨迹控制工艺技术轨迹控制工艺技术l井斜容易控制井斜容易控制l方位易于控制方位易于控制l 钻具不旋转钻具不旋转l 与常规钻具钻与常规钻具钻进机理相似进机理相似 l井眼更光滑井眼更光滑l钻速高钻速高confi

48、dentialconfidential中国石油轨迹控制特点轨迹控制特点常规侧钻水平井目标区常规侧钻水平井目标区confidentialconfidential中国石油无线随钻测量工艺无线随钻测量工艺工作原理工作原理: : 由井下部分由井下部分( (包括加速度计和磁包括加速度计和磁通门磁力计传感部件通门磁力计传感部件) )将采集的脉将采集的脉冲由传感器转换到信号、脉冲发生冲由传感器转换到信号、脉冲发生器和动力部件，在地面由压力传惑器和动力部件，在地面由压力传惑器接收信号后并传输到计算机，把器接收信号后并传输到计算机，把这些信息转换成钻井需要的井斜角，这些信息转换成钻井需要的井斜角，方位角和工具面

49、角等，并传输到钻方位角和工具面角等，并传输到钻台进行显示。台进行显示。主要功能：主要功能： 为钻井工程师提供钻井中井眼轨为钻井工程师提供钻井中井眼轨迹控制依据。迹控制依据。confidentialconfidential中国石油测井工艺技术测井工艺技术 由于侧钻水平井井斜大，常规的电缆测井已由于侧钻水平井井斜大，常规的电缆测井已不能满足该类测井要求，故对于侧钻水平井而不能满足该类测井要求，故对于侧钻水平井而言，主要依靠电缆自由下放和钻具送入法相结言，主要依靠电缆自由下放和钻具送入法相结合进行测量。常用测井对接方法主要有湿接头合进行测量。常用测井对接方法主要有湿接头和泵冲法两种。可以成功地在和泵

50、冲法两种。可以成功地在9 95 5/ /8 8 、7 7 、5 51 1/ /2 2 套管侧钻水平井应用。套管侧钻水平井应用。confidentialconfidential中国石油完井工艺技术完井工艺技术 侧钻水平井由于侧钻水平井由于曲率较大、井眼环空曲率较大、井眼环空间隙较小等缘故，目间隙较小等缘故，目前常用的尾管完井方前常用的尾管完井方式主要为光管（造斜式主要为光管（造斜段）段）+ +筛管（水平段）筛管（水平段）的组合方式，根据井的组合方式，根据井下情况，可分为不固下情况，可分为不固井完井和上固下不固井完井和上固下不固完井。完井。侧钻水平井完井示意图侧钻水平井完井示意图confident

51、ialconfidential中国石油辽河侧钻水平井情况简介辽河侧钻水平井情况简介 辽河油田是继实施水平井以后，从辽河油田是继实施水平井以后，从“九五九五”攻关课题攻关课题短半径侧钻水平井开始，自短半径侧钻水平井开始，自1996年实施第一口开窗侧钻水平年实施第一口开窗侧钻水平井井静静33-71CP以来，先后经历了研究、试验、完善、推广四以来，先后经历了研究、试验、完善、推广四个阶段，截止目前累计共实施各类套管开窗侧钻水平井个阶段，截止目前累计共实施各类套管开窗侧钻水平井54口。口。先后先后。经过经过10多年的技术多年的技术发展，在开窗、钻井、钻井液、完井、录测井等方面形成了发展，在开窗、钻井、

52、钻井液、完井、录测井等方面形成了配套的不同油藏类型、剖面类型、完井技术的辽河特色侧钻配套的不同油藏类型、剖面类型、完井技术的辽河特色侧钻水平井技术，先后在国内多家油田进行技术服务和指导。水平井技术，先后在国内多家油田进行技术服务和指导。confidentialconfidential中国石油辽河常规侧钻水平井钻井技术辽河常规侧钻水平井钻井技术confidentialconfidential中国石油辽河三维绕障侧钻水平井钻井技术辽河三维绕障侧钻水平井钻井技术 辽河油田地处辽河油田地处“三田三田”之中，地面条件受限之中，地面条件受限 新部署施工的侧钻水平新部署施工的侧钻水平井多是在老区开发的定向井

53、、井多是在老区开发的定向井、丛式定向井井网中进行丛式定向井井网中进行 井口位置与靶区之间存井口位置与靶区之间存在障碍在障碍 三维绕障方位变化最大三维绕障方位变化最大达到达到92.792.7 confidentialconfidential中国石油辽河侧钻水平井防碰绕障技术辽河侧钻水平井防碰绕障技术LANDMARKLANDMARK软软件防碰监控件防碰监控confidentialconfidential中国石油辽河辽河“L”型侧钻水平井钻井技术侧钻水平井钻井技术受井网条件的限制，靶前位移受井网条件的限制，靶前位移较小较小完井管柱的顺利下入相对困难完井管柱的顺利下入相对困难剖面设计剖面设计: : 反

54、向开窗反向开窗增斜增斜降斜降斜正向正向造斜造斜水平段水平段confidentialconfidential中国石油杜杜84-84-馆馆H53chH53ch井井辽河辽河水平井中二次水平井中二次侧钻水平井钻井技术侧钻水平井钻井技术confidentialconfidential中国石油辽河侧钻水平井扩孔技术辽河侧钻水平井扩孔技术 2007年杜84-馆H53ch井于10月3日在1014m开窗后，钻至设计井深1447m，由于该井在井斜99开窗，同时侧钻后方位变化较大，为保证电测及完井管柱顺利下入，10月7日下入了侧钻水平井裸眼扩孔工具组合，从1027m扩孔至完钻井深，井径从钻头的215.9 mm扩至2

55、40250mm,在提高固井质量的同时，由于井眼扩大降低了入井管柱遇阻几率，最后测井和完井一次成功。 侧钻水平井裸眼扩孔器侧钻水平井裸眼扩孔器confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井专用工具水平井专用工具套管段铣工具套管段铣工具套管开窗工具套管开窗工具抗压无磁钻杆抗压无磁钻杆机械座封悬挂器机械座封悬挂器热应力补偿器热应力补偿器confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井专用工具水平井专用工具172mm172mm、165mm165mm、120mm120mm、95mm 95mm 各种侧钻水平井螺杆各种侧钻水平井螺杆短半径侧钻水平

56、井螺杆短半径侧钻水平井螺杆 侧钻水平井裸眼扩孔器侧钻水平井裸眼扩孔器confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井随钻测量仪器水平井随钻测量仪器测量参数测量参数井斜角方位角工具面角温度磁倾角磁场强度重力和井深钻压立管压力QDT-MWDQDT-MWD技术规范技术规范排量：75-165gpm 3.5-in O.D.钻铤100-425gpm 4.75-in O.D.钻铤150-600gpm 6.5-in O.D.钻铤400-1100gpm 8.5-in O.D.钻铤压降：400gpm-100psi抗温：125C抗压：140Mpa工具外径：1.88in工具长度：7.26

57、m9.75m11.89m 测量精度测量精度井斜：0.1 工具面角：0.5方位：0.15 磁倾角： 0.1MWDMWD随钻测量技术随钻测量技术confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井随钻测量仪器水平井随钻测量仪器confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井多点测量仪器水平井多点测量仪器EMS测斜仪测斜仪 EMS 是电子单、多点测斜系统，是电子单、多点测斜系统，用于替代照相式单多点测斜仪进用于替代照相式单多点测斜仪进行侧钻水平井井眼轨迹的复测。行侧钻水平井井眼轨迹的复测。它具有数据处理快捷、方便、精它具有数据处理快捷、方便、精

58、度高等特点，可以采用投测或吊度高等特点，可以采用投测或吊测方式测量，数据存储在探管中，测方式测量，数据存储在探管中，待探管提到地面后与计算机联接待探管提到地面后与计算机联接通讯，由计算机处理得到井斜、通讯，由计算机处理得到井斜、方位、工具面等数据方位、工具面等数据confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井随钻地质导向技术水平井随钻地质导向技术confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井综合录井地质跟踪应用技术水平井综合录井地质跟踪应用技术 综合录井地质导向系统综合录井地质导向系统 实现油藏数据信息资料与综合录井实时录取的数据

59、资料自动比对 实时跟踪钻井井眼轨迹 自动报警系统confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井钻井液技术水平井钻井液技术 侧钻水平井钻井液体系侧钻水平井钻井液体系 卤水水包油完井液卤水水包油完井液 组分：盐水组分：盐水+ +生物聚合物生物聚合物+ +预胶化淀粉预胶化淀粉+ +矿物油矿物油+ +乳化剂乳化剂+ +暂堵剂暂堵剂 根据多年研究与结合辽河的实际情况，在辽河油田区块稠油根据多年研究与结合辽河的实际情况，在辽河油田区块稠油油藏侧钻水平井、古潜山侧钻水平井及其它水平井均使用该钻井油藏侧钻水平井、古潜山侧钻水平井及其它水平井均使用该钻井液体系，满足了侧钻水平井稳

60、定井壁、携带岩屑、润滑防卡和保液体系，满足了侧钻水平井稳定井壁、携带岩屑、润滑防卡和保护油层等的要求，已成功应用护油层等的要求，已成功应用5454口侧钻水平井口侧钻水平井 侧钻水平井钻井液性能维护要点：侧钻水平井钻井液性能维护要点：1 1、高抑制性、低滤失量、井眼稳定、高抑制性、低滤失量、井眼稳定 2 2、大井斜段的井眼净化、大井斜段的井眼净化3 3、润滑性好防止卡钻、润滑性好防止卡钻 4 4、低动塑比、低动塑比 5 5、油气层的保护性、油气层的保护性 confidentialconfidential中国石油辽河侧钻辽河侧钻水平井钻井液技术应用水平井钻井液技术应用confidentialconfidentia