讲义五、主要钻井工艺技术

1、五、主要钻井工艺技术5.1 钻井提速技术5.2 欠平衡钻井技术5.3 程度井技术5.4 深井钻井技术钻井速度是影响本钱的主要要素之一。一口典型的油气井中，接近50的费用用于机械钻进，50的费用用于完井(下套管、注水泥、测井等。美国的研讨与实际阐明：假设钻井效率提高一倍，总的钻井费用可以降低约25。因此，钻井提速，是降低钻井本钱、实现效益最大化并实现科学消费的首要追求。向钻井要速度、要效益，对于油气钻井开展和钻井公司中心竞争力的提高都具有重要的意义。 5.1 钻井提速技术通常最好的情况技术极限可以减少的时间实际上最好的情况通常损失时间不可预见损失时间建井周期建井周期的技术极限间接提速直接提速5.

2、1 钻井提速技术1、直接提速技术2 、间接提速技术5.1 钻井提速技术 常规技术：井身构造优化高效PDC钻头PDC+井下动力钻具复合钻井高压放射.zj放射钻井d.avi优选参数钻井优质钻井液技术欠平衡钻井 新技术：空气钻井、空气锤钻井技术垂直钻井技术超高压放射钻井技术清洁钻井液技术VSI技术颗粒冲击钻井技术激光钻井技术 1、直接提速技术VSI虚拟强度指数优化方法岩石虚拟强度指数(VSI)岩石真实强度指数TSI钻头输出功岩石破碎能岩石真实强度岩石虚拟强度各种有关要素各种有关要素虚拟强度指数VSI = f钻压，转速，扭矩，机械钻速，钻头类型和尺寸岩石真实强度指数TSI 地层抗压强度最高效: VSI

3、 TSI低效: VSI TSIVSI虚拟强度指数优化方法ExxonMobil公司运用VSI方法VSI方法在不同国家运用效果原理与特点经过钻头喷嘴给高密度的颗粒加速，利用颗粒作为原始的切削机械，使水力能量能发扬更有效的作用。可以穿过常规钻头喷嘴尺寸的高硬度、高密度的球体被加速到很高的速度，这些微粒的质量速度足够高，当它们接触到岩石外表时，可以破碎并逐出小块岩石。经过破碎如此小体积的岩石能明显提高机械钻速。由于施加的接触应力远高于巩固岩石的强度，经过微粒的猛烈撞击，硬岩石很容易被破碎，每一次撞击压裂都会分别小块的岩石。 颗粒冲击钻井PID技术系统组成PID钻头微粒加工与注射系统PIS微粒回收系统P

4、PS实验情况实验时，颗粒以大约15gpm的流速传送到泥浆排量为450gpm钻井液流中，然后运送这些充溢微粒的泥浆经过立管送到钻头，总流体中含大约3%的微粒。系统进展了四次现场实验，获得了积极效果，同井段钻速提高150-350%。压力预测技术新型钻具套管钻井延续管钻井技术膨胀管单一井径技术NDS技术控压钻井技术 2、间接提速技术ESD: 静态当量泥浆密度 (停泵) ECD: 循环当量泥浆密度 (开泵)ESD=压力g垂直井深ESDECD=+环空摩擦损失NDS技术泥浆密度与地层破裂关系分析 无风险钻井系统No Drilling Surprise，简称NDS由斯伦贝谢公司研发，它是一个综合的效力包，经

5、过风险管理，对油井进展设计和实时处置，从而使井身构造最优化；从而可以及早发现事故复杂发生的预兆，及时采取措施，预防复杂与事故的发生。NDS可以实现井眼稳定性控制孔隙压力控制漏失控制井眼摩阻控制套管柱合理化NDS任务原理图 NDS技术是阅历钻井向科学钻井的艰苦提高，提高了对井下情况的判别DN204井运用NDS技术，提高了对窄泥浆密度窗口的认识，将泥浆密度从过去的2.28g/cm3降低到2.18g/cm3，大大降低了泥浆漏失，该井目的层段仅漏失泥浆86方，而迪那地域第一、二轮井平均漏失达1500方。从而降低了钻井复杂和风险，缩短了钻井周期，提高了钻井平安程度。压裂破坏区 孔隙压力梯度 坍塌压力梯度

6、 (剪切破坏，井壁垮塌掉块)泥浆密度泥浆漏失梯度破裂压力梯度ECD垮塌破坏区运用NDS技术，合理选择钻井液密度是减少井下复杂、控制井漏的最正确手段1616米1478米1503米174天天92天新疆油田在霍003井三开井段运用NDS技术，提高了对井下情况的认识，提高密度不再是防止卡钻的独一措施，泥浆密度由原来的2.6g/cm3降至2.38 g/cm3 ，减少了漏失和由此引发的水化坍塌，井漏次数和漏失量大幅度下降，大幅度减少了井下事故和复杂，缩短了钻井周期。控压钻井MPD可以准确地控制井筒环空压力剖面，有效地实现平安钻井技术。处理高温高压、深水窄密度窗口平安钻井问题用于处理酸性介质环境下的平安钻井

7、问题处理大位移井、长程度段程度井钻井过程中因过高的超平衡压力引发的钻井液对储层损伤问题 各技术之间的关系 控压钻井技术UBDMPDPD旋转控制头气体控制放喷系统内防喷工具常规钻井窄窗口钻井控压钻井技术压力PAF井深环空摩阻静止形状PBH=PHydPBack循环形状PBH=PHydPAFPBack回压控压钻井技术当量循环密度降低工具经过降低环空流体的部分环空压耗和部分静液压力，到达降低当量循环密度的目。当量循环密度降低工具套管钻柱静止PBH=PHyd压力井深循环PBH=PHydPAF-PECDRTPAFPECDRT控压钻井技术2006年俄克荷拉马州东南部油田的一口井实验。不运用当量密度降低工具时

8、，井底压力当量密度为1.221 g/cm3。运用工具钻进过程中，井底ECD 1.1131.g/cm3，约降 0.11g/cm3。控压钻井技术泥浆泵溢流阀旋转控制头泥浆泵进液管线MPD回压泵控压钻井节流管汇分别器钻机井控节流管汇综合压力控制器排气道振动筛泥浆池泥浆补给灌正常钻进流体循环途径接单根压力井深地层孔隙压力地层破裂压力PCH回压DAPC静态压力梯度DAPC循环压力梯度传统工艺静态压力梯度PAF环空摩阻传统工艺循环压力梯度5.1 钻井提速技术5.2 欠平衡钻井技术5.3 程度井技术5.4 深井钻井技术欠平衡钻井技术特点5.2 欠平衡钻井技术 2021年，在各油田与各施工效力企业的共同努力下

9、，欠平衡、气体钻井任务量大幅度增长，较2007年添加了35%，圆满完成了210口井的年度义务。中国石油近年欠平衡钻井运用情况5.2 欠平衡钻井技术油气藏类型储层特征关键技术典型区块应用比例（%）碎屑岩油气藏低压、易漏失水敏性、易污染常规钻井识别难全过程欠平衡不压井装置套管阀、冻胶阀气体钻井四川须家河渤海湾歧口56火山岩油气藏压力系数低裂缝发育易漏失极易污染、伤害不可逆氮气欠平衡水包油欠平衡欠平衡水平井松辽深层三塘湖准噶尔石炭系26古潜山油气藏裂缝发育易漏失、造成伤害伤害不可逆物性变化大安全窗口窄、喷漏同层可能含H2S水包油钻井液充气钻井液油层专打控压钻井井下液面监测仪辽河潜山华北古潜山塔里木碳

10、酸岩18近三年欠平衡钻井主要运用情况5.2 欠平衡钻井技术 邛西3井全过程欠平衡钻井的胜利运用，带动了西南油气田欠平衡钻井的高潮，大大提高了四川盆地须家河储层的地质认识，开创了勘探的新局面。 2021年，在合川安岳地域须家河储层共实施欠平衡钻井28口，有效保证了该区勘探发现的需求。四川盆地欠平衡钻井运用分布图广安构造合川构造邛西构造运用构造：15个运用井数：240口探明储量：05年前600亿方 06年后2300亿方1欠平衡钻井的规模运用翻开了四川盆地须家河勘探的新局面5.2 欠平衡钻井技术2欠平衡钻井技术的运用，提高了火山岩储层维护程度 经过欠平衡技术，2021年又在西峡沟区块的马207井三叠

11、系地层初次发现工业油气流，在马208井二叠系地层初次发现工业油气流。储层特点低压易漏、储层易污染裂痕发育、易恶性井漏应对措施充氮气维护，欠平衡钻井钻井方式井数（口）单井日产（吨）日累产（吨）欠平衡钻井750.26351.8常规钻井2313.6312.8牛东地域欠平衡钻井根底数据表投产井吐哈油田牛东地域不同钻井方式井数所占比例不同钻井方式产量所占比例5.2 欠平衡钻井技术 长深平1井胜利后，为减少污染、解放产能，吉林油田又在长岭气田分别针对营城组、登娄库组实施了两口欠平衡分支程度井：长深平2、长深D平1。长深1井与长深平1井欠平衡钻井效果对比井号钻井方式实施井段(m)钻井液密度(g/cm3)完井

12、方式完井液密度(g/cm3)试油情况长深1欠平衡3550-39000.951.11套管固井1.9(水泥)中途测试：日产气46万方，表皮系数76.3；完井测试：初期日产气6.9万方、表皮系896，经过多次改造32.6万方，表皮系数为427。长深平1欠平衡3823-43661.121.13筛管完井1.3完井测试：日产气75.3万方，无阻流量175万方表皮系数为13.17。长深D平1井井身构造表示图2欠平衡钻井技术的运用，提高了火山岩储层维护程度5.2 欠平衡钻井技术3经过实施欠平衡钻井，潜山勘探获得艰苦突破技术对策地层压力系数:0.991.07目的层段采用0.920.93水包油、充气欠平衡或添加玻

13、璃微珠来控制钻井液密度，优化技套下深，实现油层专打 地质效果 继兴古7井经过欠平衡钻井初次在兴隆台太古界潜山发现油气之后，2021年经过欠平衡又在兴古12 、兴古9、陈古2等井均获得良好的油气发现，兴古12井6mm油嘴自喷日产油44t，气1.22万方，揭开了兴隆台潜山潜山内幕。欠平衡规模运用揭开了兴隆台潜山内幕马古7兴古12兴古9冷127陈古兴隆台潜山带2021年欠平衡井分布图5.2 欠平衡钻井技术3经过实施欠平衡钻井，潜山勘探获得艰苦突破技术措施 针对文古3井目的层孔隙压力为0.971.03，运用0.890.90g/cm3的水包油钻井液，回压控制在2MPa。 地质成果 中途测试获日产油302

14、.64方、气94643方，继长6井之后又一口欠平衡井在潜山获得高产，展现了潜山内幕油气藏的良好勘探前景。华北古潜山勘探再获艰苦发现文古3井三压力剖面文古3霸县凹陷5.1 钻井提速技术5.2 欠平衡钻井技术5.3 程度井技术5.4 深井钻井技术程度定向钻井原理演示5.3 程度井技术中国石油20002021年程度井完成情况 近几年，中石油程度井运用规模、运用领域、运用效果、运用程度均实现了跨越式开展。5.3 程度井技术三 降降低了开发钻井数降低了土地占用总量降低了开发操作本钱 程度井已成为各油气田开发任务的重要抓手，经过几年推行，获得了“三提、“三降的显著效果；同时，规模运用也有力地促进了程度井技

15、术的快速提高。三 提提高了新井单井平均日产量 提高了储量动用程度提高了油藏的采收率程度井、直井与平均单井日产量对比图程度井与直井万吨产能建立井数对比图5.3 程度井技术油藏类型适用程度注意事项构造简单稳定的海相砂岩油藏坚持强力推进较厚层的稠油油藏坚持工业化推广裂缝性复杂储层油藏精细分析后推进地表复杂区较整装油藏精细分析后推进复杂断块油藏加强精细油藏描述低渗透油气藏尽快攻克储层改造关各类油藏程度井适用情况分析5.3 程度井技术程度段最长：广安002-H1井程度段长2021m，国内陆上程度段最长井。完钻井深4055米，垂深1773.8米；程度段长2021米，用时27天；储层厚度13米，钻遇率82.

16、74%；正电胶中空玻璃微珠低密度钻井液。5.3 程度井技术 新疆油田有效处理了浅层疏松地层大尺寸井眼高造斜率、套管柱平安下入、井身质量等技术问题，钻成了国内水垂比最高的超浅程度井，提升了程度井的技术程度，也为高效动用一大批浅层稠油储量提供了技术手段。 斜深：354 m最大垂深：126 m关键技术：可循环加压安装钻具构造优化优质泥浆超浅程度井技术为浅层稠油高效开发提供了有效保证程度分支钻井原理演示5.3 程度井技术 分支程度井技术具有大幅度添加单井油藏泄油面积，从而提高油藏综合效益的作用。近三年的程度井规模推行中，分支程度井技术也获得了长足提高。目前，各油田共完成分支程度井70口，在辽河、新疆、

17、大庆、吉林、大港、西南、冀东、长庆均已得到运用。分支程度井技术继续得到推行中国石油近年分支程度井运用情况5.3 程度井技术2006年完成中石油第一口鱼骨分支井杜84H238 井。2007年累计完成鱼骨分支程度井18口。完成了杜32-兴H101Z六分支程度井。井号生产天数(d)注汽量(t)累计采油(t)油汽比平均日产油(t/d)杜84-兴H232904158.0 1738.0 0.42 19.3 杜84-兴H238737176.0 2606.0 0.36 35.7 杜84-兴H244784000.0 1613.0 0.40 20.7 累计注汽量添加了79.4%，累计采油量添加了61.6%，平均日

18、产量添加了72.5%5.3 程度井技术区块井数 设计单井产能（t/d）累积 产油 （104t）平均 日产油（t）周围水平井日产油（t）周围 直井日产油（t）鱼骨井 /水平井鱼骨井 /直井克浅1092100.225715.315.05.80.972.64六浅1井区18.50.121734.77.13.04.8911.57百重7井区3140.359716.99.783.11.733.15合 计610.840.707117.310.23.91.74.4新疆油田2007年鱼骨程度井实施效果统计完钻6口井，平均日产油17.3t，是邻井程度井的1.7倍，是周围直井产量的4.4倍。5.3 程度井技术 202

19、1年整体部署复杂构造程度井8口，目前完钻6口、投产6口。经过复杂构造程度井的整体实施，边台北潜山区块日产由实施前的42吨上升到218吨，采油速度由0.29提高到1.0%。 边台潜山意义为辽河油田实现潜山难采储量的高效开发开辟了新途径，同时也发明了国内多项分支井新纪录， 关键技术程度悬空侧钻技术减阻降扭技术分支井眼轨迹控制技术分支重入技术边台H3Z井身构造表示图总进尺：6654.92m分支一主井眼：935m，6分支分支二主井眼：735m，5分支油层总进尺：4369.92m。目前该井曾经投产，日产油58t，是相邻直井的14.9倍。5.3 程度井技术辽河油田小35平1双分支程度井，利用两个分支分别开

20、发小33和小35两个断块。两个分支共钻遇含油井段862.9米，控制石油地质储量85万吨，相当于8口直井的效果，投产后获得日产油气当量180吨,产量是同一区块直井的6-8倍。 辽河20分支鱼骨状程度井完钻静52潜山井位部署图静52-H1Z井120分支导向跟踪图针对静52潜山区块由于储层裂痕发育程度低、物性差、直井开发效果差的技术难点，利用悬空侧钻技术、降摩减阻等技术完成了一口20分支程度井，钻井总进尺7587m，主程度段1002m、程度段总进尺4334m。发明了中石油多项程度井钻井纪录，为辽河油田实现潜山难采储量的高效开发开辟了新途径。分支程度井演示动画.zj分支井演示flash.exe长庆油田

21、2006年实施了杏平1鱼骨井，该井是当时中国石油陆上分支数最多、累计程度段最长的一口分支井。主程度井完钻井深2768m，主程度段长1203m。共钻7个分支，程度段总长度3503m，全井累计进尺5068m，分支井段油层钻遇率87.7%。 长北单一分支井的长度普通都在1000-2000米，多口井产量突破了百万方。CB12-1、CB5-1等井产量超越或接近200万方，实现了低渗气田的高效开发。CB12-1井两条程度段长分别为1969m和1946m，试消费初期产量170万方，中期产量200万方。Shell长北天然气井采用分支井技术大位移钻井获得本质性突破，海油陆采得以实现关键技术旋转导向技术漂浮下套管

22、优质泥浆减摩降扭技术大港庄海8段块大位移钻井与油藏关系图庄海4X1断块庄海8断块埕海1号人工岛庄海8断块距1号人工岛直线间隔3-5km，目前已钻成了11口大位移程度井。zh8Es-H5根据大位移井统计图可以看出目前庄海8区块大位移程度井在世界大位移程度井中的位置。5.3 程度井技术技术难点：油层厚度薄、有底水，井身轨迹控制要求精度高关键技术：PeriScope15地质导向地质效果：井眼轨迹一直控制在油层顶面以下0.5m内，陆梁24口井平均油层钻遇率到达了90.7%，有效地避开了底水。 地质导向技术快速开展保证了复杂油藏高效开发的要求 2021年运用地质导向井数占总程度井井数的40.3%，平均油层钻遇率87.4%较2007年又提高了2.8。地质导向技术为保证薄层、特殊油藏油藏程度井开发效果发扬了关键作用