对钻水平井的一些认识.docx
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对钻水平井的一些认识
对水平井的探索
九十年代以来，国内外水平井技术发展迅速，随着钻井技术的发展，先进的测量仪器和井下动力钻具以及软件技术的不断应用，近几年来，在越来越多的地区成功打出水平井，提高了产量，避免了地理条件的限制，同时节约了土地的资源。
在这里主要介绍塔里木水平井的钻井水平，在塔里木的钻井市场，几乎各钻井公司依靠自身的技术和装备或凭借技术服务公司的协助，在许多区块成功钻完水平井。
鉴于水平井能在油气层横向穿越、达达延长了产油井段、提高采收率，可以使在直井中日产几十吨产能变成日产几百吨的产能，以极小经济投入产生极大的经济效益，这是直井无法比优越性，可以展望水平井在各油田具有广阔的发展前景。
塔里木的水平井聚国内外水平井的先进技术精华，又根据塔指的实际，有自身的独到之处。
下面所述的对塔里木水平井的一些认识，由于我所钻的水平井仅有几口井，难免对水平井的认识有所浮浅和片面，但期望在越来越多的水平井实践中逐步提高和深化，对川局钻井水平的提高做出自己的一点贡献。
一、塔里木水平井的一些常规作法
1、导眼和回填
为了获得更好的经济效益，定向造斜前，先钻一口直井，经电测后，确定产层的厚度与井深，视情况再校正A点与B点的深度。
对油气层预测有足够把握的水平井，也可不打导眼。
钻导眼一般采用81/2″钻头。
后打悬空水泥塞回填至造斜点。
2、水平井井身结构
塔指水平井的井身结构一般为：
（1）表层用171/2″钻头，下133/8″套管（有的区块也取消此层套管）。
（2）用121/4″钻头至A点，下95/8″套管。
（3）用81/2″钻头钻完水平井段，下7″套管+51/2″套管+51/2″筛管。
3、水平井一般采用三段制的井身剖面
所谓三段制的水平井剖面即是“直—增—稳（水平）”剖面，采用这种剖面是由于：
（1）井下动力钻具可以满足深部井眼造斜的要求。
（2）对于水平井来说是最简单的井深剖面，而简单的井深剖面往往可以使得施工程序简化。
（3）可以避免因造斜点过高所发生的各种不利因素或事故（如造成斜井段无谓的延长；因造斜点以下斜井段太长易使造斜点处拉出键槽；斜井段的增长会随之使得钻具的磨擦阻力增加，等等）。
如在TZ401水平1井的大半径钻井中由于设计剖面不合理，造成十几次的卡钻事故的发生。
有些水平井设计的增斜段在其中间插一稳斜段，这样水平井也就成了所谓的设计五段制，即“直—增—稳—增——稳（水平）”。
但实际上，中间的稳斜段往往是为了调节施工中因造斜率的不尽人意而造成的偏差，所以，这个稳斜段可以认为是个缓冲区，施工中可长可短，有时完全消失。
比如说，在造斜过程中，用钻盘造斜有时难以达到预期的造斜率（较少出现造斜过快的现象），这样，所留的造斜段会因转盘造斜的缓慢而补偿贻尽。
尽管一些水平井设计了这样的稳斜段，很少会实际动用稳斜钻具打这段。
（3）水平井的靶区
塔指水平井的规定靶区一般为“矩形盒子”或“扇形盒子”。
这区别于一般定向井所规定的具有一定靶区半径的圆形靶区。
这种“盒子”靶区是以AB为盒子的长，并以AB为中线，规定了上下、左右的移动范围，从而形成了盒子状的靶区。
塔指水平井的水平段一般规定为300米左右（400米以上的水平段到最后往往打不下去而失败，主要是钻压加不到钻头上去或频繁发生卡钻事故）；一般矩形方盒高度不超过2米（最多有3米，最少有1米）；左右摆动不超过10米（矩形靶区），或A点摆动不超过10米、B点摆动不超过15米（扇形靶区）。
可见，由于油气层的限制，塔指对靶区的要求是比较严格的，尤其是上下摆动范围需谨慎控制。
4、水平井的工具
（1）、215.9mm井段一般采用工具有1~1.175度单弯螺杆，有的也采用双弯螺杆，定向接头，无磁钻杆，MWD短节（进口或国产的），脉冲接收传感器，跟踪计算的计算机。
（2）、小井眼短半径水平井采用的工具有：
2.5~3.5度单弯螺杆、定向接头，无磁钻杆、无磁钻杆，有线测斜绞车加计算机。
6、MWD的工作原理
测斜探管与MWD连接一起，MWD仪器里有一个转子，在泥浆动能的冲击下，产生脉冲信号通过泥浆传递上来，经过脉冲接收器传递给计算机处，就能随时了解井斜、方位的变化，及时了解轨迹情况。
7、水平井的钻具组合
水平井的各施工段的钻具组合一般是：
（1）上部直井段采用钟摆钻具（以大钟摆效果较佳）。
（2）造斜段与水平段用：
钻头+单弯（1.5或1.75度有的采用双弯）（水平井段1~1.25度）+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻杆+斜坡加重钻杆+随钻震击器+斜钻杆
（3）用单扶正器增斜（扶正器加在距钻头位置1米左右）。
（4）用刚性满眼钻具稳斜。
造斜点以下斜坡钻杆加加重钻杆，除无磁钻铤以外不用普通钻铤。
8、水平井的完井
（1）、完井电测采用钻杆传输电测
（2）、砂岩产油层水平井完井与直井完井的一个不同之处在于测油层套管声幅后还应打通51/2″筛管与上部51/2″套管之间的附件阻隔，并通井到底。
（3）、灰岩地层中钻水平井采用裸眼完井
二、对塔里木水平井的钻井技术措施：
以上已对塔里木水平井的常规作法做了描述，现在将以我在塔里木地区所钻水平井的实践，谈下自已所运用的钻井技术措施：
1、钻头的选择
水平井一般在上部直井段牙轮钻头，，有些水平井在上部直井段采用PDC钻头以完成大部分进尺。
在造斜段及水平段多采用牙轮钻头，有的在水平段也可下PDC钻头。
2、水平井的钻井参数
在上部直井段，用121/4″钻头和钟摆钻具组合，根据井斜和位移情况。
需要适当调节钻压，一般控制在18—24吨；转盘增斜的钻压根据增斜的要求灵活掌握，可控制在14—20吨左右。
井下动力钻具的加压应主要视泵压的变化进行增减，以能使动力钻具钻速最快为宜。
全井应用大排量，保证较高的环空返速以有效地清理岩屑床和满足井下动力钻具的驱动力。
3、注意摩阻对钻压的影响
定向造斜后，随着斜井眼的增长，井壁摩阻对钻压的影响将越来越显著地表现在指重表所显示的钻压并不真正是加到钻头上的实际钻压，这就要求司钻在加压时看地面显示的工具面角，有时加压到20~30吨工具面角才不能跑。
特别是到了水平井段长了时钻压被摩阻抵消无法钻进，这时只能通过起下钻通井来消除摩阻，再恢复钻进。
4、水平井对泥浆的要求
水平井施工条件复杂，为保证安全、优质、快速的目标，泥浆至关重要，所以，打好水平井，泥浆是关键：
（1）泥浆摩擦系数应在0.01以下，具有良好的润滑性，含油要求在5~20%，为顺利起下钻创造良好的条件，同时也克服影响钻压真正传至钻头的摩阻。
（2）泥浆应低含砂、低失水、形成优质泥饼，从而保证井壁稳定，井眼规则，并能减小井壁对井下动力钻具的摩阻。
为此，应使用适当的降失水剂并同时加强泥浆的四级净化，最大限度地清除泥浆中的有害固相。
（3）泥浆要有较高的切力、粘度和较好流变性，提高泥浆的悬浮携屑能力，避免在斜井段形成岩屑床，造成井下复杂。
（4）泥浆比重应满足平衡地层压力，同时加入油层保护剂保护油气层。
（5）泥浆性能要保持稳定，处理前要做好小型试验，对水平井的不同井段应具有相应的泥浆性能和应付措施，但应平稳过渡，尽量避免大幅度的调整，以免引起井下复杂。
5、水平井安全技术措施
（1）根据设计和井下情况优选钻井参数和简化钻具结构，保证井眼曲线平滑流畅。
（2）优化泥浆性能，达到低摩阻、低失水和良好的润滑性能和泥饼质量，并具有足够的携屑能力。
（3）满足排量和泵压的要求，有效清理井底和扫除下井壁的岩屑床。
（4）加强四级净化，消除有害固相，维护井下动力钻具的使用寿命，加快下部井段的钻井速度。
（5）要求每钻进30~50米及时短起下钻和通井划眼，保证起下钻畅通无阻。
（6）水平井各井段的钻具要带随钻震击器，但不能进入造斜点以下。
（7）要及时倒换斜井段的钻具，防止钻具疲劳折断。
（8）每次起下钻应认真检查钻具，并应及时进行探伤，发现有缺陷者，要甩出换新，并作好标记，不再下井。
6、水平井安全操作注意事项
（1）送钻要均匀，严禁溜钻、顿钻，以免造成井下动力钻具的损坏或导致其它事故和复杂。
（2）起下钻要平稳，按有关指令控制起下钻速度，严禁猛提猛放，以免造成抽吸或压力激动而导致井塌、井漏等后果。
（3）循环时要大幅度活动钻具，防止定点冲刷井壁。
（4）接单根要快，测斜要利索，严禁钻具在井下长时间静止造成粘附卡钻。
（5）井下动力钻具下井前在井口要试运转正常，否则不得入井。
（6）密切关注各种仪表显示，发现异常，分析井下情况，采取果断措施。
（7）对入井的特殊工具，作好记录并划出草图。
（8）划眼一般采用加压点划后再提起来连续划眼，避免划出新井眼。
7、水平井技术资料的收集和整理
水平井难度大，施工程序复杂，按有关要求收集和整理技术资料也就更加重要，这主要是因为：
（1）有利于全面掌握水平井的施工过程和设计的运行情况。
（2）有利于对井下情况的正确分析和判断。
（3）有利于分析和比较各种工具和技术参数的实际效果，取得实验室所不能得到的第一手资料。
（4）有利于总结经验教训，明是非，知得失，提高水平井的技术水平。
附：
T501CH小井眼侧钻水平井
T501CH是一口今年在塔河油田老井侧钻水平井的典型成功井，它的顺利完成标志着小井眼水平井技术的进一步提高，同时提高老井产能或复活指明了方向，也给我们四川打短半径小曲率水平井带来了希望。
一、基本情况
T501CH是我队承钻的一口侧钻水平井，回填老井后扫水泥塞至造斜点井深5450.00m，于4月12日7：
20下入3º单弯定向组合，开始定向钻进。
于4月30日2:
00钻进至A点井深5573.85m，于5月10日13:
00钻进至设计B点井深5777.00m（用28天），到2003年5月19日钻完加深进尺至井深5931.00m，于2003年5月19日23:
00完钻，5月31日23:
00完井。
节约钻井周期7.87天，钻机月1.68台月，钻机月率286.31米/台月，平均机械钻速1.74米/小时。
序号
项目
内容
1
井位坐标
（X）：
4582974.179米（Y）：
15256856.938米
2
地面海拔
935.838米
3
地理位置
位于S90井东南约130º方位，平距2.42Km，S70井北北东约9º29ˊ方位，平距3.27Km
4
构造位置
位于艾协克北鼻状构造上
5
设计井深
5774.33米
6
实际井深
5931.00米
7
B点设计垂深
5527.50米
8
B点实际垂深
5529.17米
9
设计造斜井深
5450.00米
10
设计A点（位移）
5571.74米（77.50米）
11
实际A点（位移）
5573.85米（77.49米）
12
设计B点（位移）
5774.33米（280.09米）
13
实际B点（位移）
5776.52（280.07米）
14
最大井斜/闭合方位
90.81º/127.16º
15
靶半高х靶半宽х靶半长
5х10х202.59米
16
开工时间
2003年3月15日0:
00
17
开钻时间
2003年4月12日7:
20
18
完钻井深
5931.00米
19
完钻层位
奥陶系
20
完钻时间
2003年5月19日23:
00
21
完井时间
2003年5月24日16:
00
22
完井方法
裸眼完井
23
钻井周期
37.55天
24
完井周期
62.55天
25
建井周期
97.55天
26
钻机台月
1.68台月
27
钻机月率
286.31米/台月
28
平均机械钻速
1.74米/小时
地层：
奥陶系/岩性：
灰岩
产油层：
为裂缝
二、水平井数据基本情况
造
斜
点
数据
项目
设计
实际
备注
井深（m）
5450.00
5450
井斜（°）
0
0
方位（°）
/
/
水平位移（m）
0
0
A
点
井深（m）
5571.74
5573.85
A点数据
采用插入
法计算。
垂深（m）
5527.50
5526.87
井斜（°）
90.00
89.8
方位（°）
125.13
124.91
靶心距（m）
/
1.21
横距（m）
/
1.04
纵距（m）
/
0.63
B
点
井深（m）
5774.33
5776.52
B点数据
采用插入
法计算。
垂深（m）
5527.50
5529.17
井斜（°）
90.00
87.97
方位（°）
125.13
127.16
靶心距（m）
/
1.69
横距（m）
/
0.26
纵距（m）
/
-1.67
C
点
井深（m）
5857.00
5856.56
第一次
加深80m
垂深（m）
5527.50
5530.44
井斜（°）
90.00
89.02
方位（°）
125.13
126.23
靶心距（m）
/
3.52
横距（m）
/
2.94
纵距（m）
/
1.93
D
点
井深（m）
5881.00
5880.56
第二次
加深24m
垂深（m）
5527.50
5530.69
井斜（°）
90.00
89.57
方位（°）
125.13
125.72
靶心距（m）
/
3.90
横距（m）
/
3.19
纵距（m）
/
2.25
E
点
井深（m）
5881.00
5931.00
第三次
加深50m
垂深（m）
5527.50
5531.03
井斜（°）
90.00
89.76
方位（°）
125.13
125.68
靶心距（m）
/
4.40
横距（m）
/
3.53
纵距（m）
/
2.62
斜
井
段
井段（m）
5450—5571.74
5450—5573.85
段长（m）
121.74
123.85
全角变化率（°/30m）
22.20
21.80
最大造斜率（°/30m）
22.20
51.30
剖面类型
直—增—稳
直—增—稳
水
平
段
井段（m）
5571.74—5774.33
5573.85—5931.00
段长（m）
202.59
357.15
靶前位移（m）
77.5
77.49
全井水平位移（m）
280.09
434.53
最大横距（m）
/
/
最大纵距（m）
/
/
出靶点
无
无
1．2井身垂直剖面图
1.3水平投影图
三、井身结构
开钻次序
井段
（m）
钻头尺寸（mm）
套管外径（mm）
套管下深（m）
水泥
返高（m）
一开
0~500.00
444.5
339.7
498.00
井口
二开
~3900.00
311.15
244.5
3898.00
井口
三开
~5437.10
215.9
177.8
3741.76~5433.90
4335433.9
3741.76
四开
5433~5931
149.2
裸眼
四、侧钻造斜至A点（5450~5573.85m）基本情况
1钻井参数
钻压
KN
转速
rpm
排量
l/s
泵压
MPa
10~50
螺杆
15
17~19
2泥浆性能
比重
粘度
失水
动切
塑粘
PH
含砂
1.08~1.10
46~51
6
6~8
15~18
10.5
0.2
3基本情况
2003年4月12日7:
20用3º单弯从5450.00m钻进至井深5462.50m，发现螺杆定子损坏。
起钻换3º螺杆又钻进至井深5488.38m，在测深5480m、井斜达26.47º、方位119.9º，造斜率为1.1º/m，估计井底井斜34º且井斜超前；于是起钻下入Ø145mm双母扶正器通井划眼到井底,再用4吨钻压钻进到井深5498m起钻。
下入2.5º单弯螺杆用40KN钻压钻进至井深5506.42m,在连续测斜至井深5498m、井斜只有29.87º、方位130.51º。
前面用的3º单弯螺杆造的斜根本不是所预计的井斜那么大，比设计的井斜还滞后8º~10º,不得不起钻下入3.5º的螺杆全力造斜。
在造成斜中使用钻压20~40KN、控制每米钻时在50分钟左右，当钻进到井深5519.85m,泵压突然升高1MPa起钻检查,结果是螺杆损坏。
为考虑到下一步起下钻顺利,又下入双母扶正器通井清砂划眼，在划眼中，严格控制划眼钻压与转速，避免钻具事故的发生，划眼到底后测多点。
测深5520.00m、井斜46.88º、方位134.5º，还比设计的井斜滞后5º；起钻继续下入3.5º单弯螺杆,用40KN钻压定向钻进至井深5534.00m，在测深5530.00m、井斜60.91º、方位127.9º，已经达到了设计的要求；然后起钻下入3º单弯螺杆定向钻进到井深5566.08m，在测深5558.00m、井斜84.65º、方位123.3º，然后下入0.75º螺杆钻进至A点5573.85m"平稳着陆”。
钻进A点用时17.77天，比设计少用2.23天。
五、水平段钻进（5573.85~5777.00m）基本情况
1钻井参数
钻压
KN
转速
rpm
排量
l/s
泵压
MPa
40~90
螺杆+30
15
19
2泥浆性能
比重
粘度
失水
动切
塑粘
PH
含砂
1.10
53~60
5~6
8~10
15~18
10
0.2
3水平段钻进基本情况
2003年4月30日用0.75螺杆加转盘（30rpm）钻进，参数：
钻压50~60KN、转速螺杆+30rpm、排量15l/s、泵压19MPa钻进至井深5593.5m，岩屑返出很少，通过提粘切岩屑返出还是很少。
为了找出原因起钻下入Ø145mm双母扶正器通井处理泥浆，结果循环调整泥浆性能岩屑返出还是很少，说明地层岩屑较破碎，岩屑细小不易沉定。
故继续下入0.75º螺杆钻进。
在水平段钻进中要转盘加螺杆钻进才能传钻压，加快钻井速度，在钻进中及时了井斜的变化，一但轨迹有偏离或井斜降要及时定向纠过来。
另外每钻进50m要短起下破碎沉砂床的形成，避免造成井下的复杂。
在水平段用0.75º螺杆钻进中（井段5573.85~5657m），用钻压50KN钻进，井斜容易往下降,只好用螺杆定向钻进，这样增加了螺杆定向钻的时间，减少了转盘带螺杆钻进的时间，影响了钻井的速度。
在井段5657~5777m用1º螺杆，钻井参数与0.75º螺杆钻进的参数相同，但井斜变化不大，几乎整过井段都是转盘带螺杆钻进。
于2003年5月10日1:
30顺利钻进到B点井深5777.00m，于10日13:
00起钻完，这样提高了钻井速度，缩短了周期，实际用了10.46天，比设计15天少用4.54天。
在钻到B点后，接到甲方的通知，要求本井加深80m（井深5857m），于是又下入1º螺杆，用参数钻压：
60~90KN、转速：
螺杆+30rpm、排量：
15l/s、泵压19MPa定向钻进15米后又用转盘带螺杆钻进，于5月15日12:
40顺利钻进到井深5857.00m。
5月16日11：
00接到甲方的通知，要求本井加深10~15m盲打，于是下入0.75º螺杆用参数钻压：
70KN、转速：
螺杆+30rpm、排量：
15l/s、泵压19MPa钻进，当钻进到井深5881.70m时油气显示较好，甲方通知在此基础上再加深50m（钻到井深5931.00m），到2003年5月19日9:
00钻进到5931.00m，于5月19日23:
00完钻
六、侧钻水平井技术措施
1、在地面上要全面对入井螺杆进行检查，试运转才能入井。
2、对入井钻具要求丈量准确，全面检查钻具是否完好，在钻进到水平段之前要求对进入造斜段的斜坡钻具探伤，才能避免钻具事故的发生。
3、每一趟下钻至7″悬挂处把泥浆灌满，避免环窒空的砂子堵塞螺杆。
4、造斜段每钻进30~50m（水平段50m）要下扶正器划眼清砂，使其轨迹光滑起下畅通。
5、下钻遇阻不超3T否则转方向试下不得划眼，不行就起钻划眼；起钻上提不超5T。
6、造斜井段要及时测斜，做到每测一点了解造斜工具的造斜率。
7、造斜时要求严格控制送钻速度在每米2小时左右，避免造不出去。
七、钻具组合
井段
（m）
钻具组合
备注
5450.00m
~
5488.38m
149.2mm钻头+Φ121mm3º单弯螺杆1根+331310定向接头+Φ88.9mm无磁1根+Φ88.9mm斜坡钻杆15根+Φ88.9mm斜坡加重35根+Φ88.9mm钻杆150根+311410+127mm斜坡钻杆
定向造成斜组合
5488.38m
~
5498.00m
149.2mm钻头+Φ145mm双母扶正器1只+Φ88.9mm斜坡钻杆15根+Φ88.9mm斜坡加重35根+Φ88.9mm钻杆150根+311410+127mm斜坡钻杆+133mm方钻杆
稳斜组合
5498.00m
~
5566.00m
149.2mm钻头+Φ121mm单弯螺杆1根+331310定向接头+Φ88.9mm无磁1根+Φ88.9mm斜坡钻杆21根+Φ88.9mm斜坡加重35根+Φ88.9mm钻杆150根+311410+127mm斜坡钻杆
5498~5506.42m使用2.5º螺杆5506.42~5534
使用3.5º螺杆
5534~5566.00m
使用3º螺杆
5566.00m
~
5657.00
149.2mm钻头+Φ121mm单弯螺杆1根+331310定向接头+Φ88.9mm无磁1根+Φ88.9mm斜坡钻杆26根+Φ88.9mm斜坡加重44根+Φ88.9mm钻杆150根+311410+127mm斜坡钻杆+133mm方钻杆
5566~5657.00m
使用0.75º螺杆
5657.00m
~
5857.00
149.2mm钻头+Φ121mm单弯螺杆1根+331310定向接头+Φ88.9mm无磁1根+Φ88.9mm斜坡钻杆47根+Φ88.9mm斜坡加重44根+Φ88.9mm钻杆150根+311410+127mm斜坡钻杆+133mm方钻杆
5657~5577.00m
使用1º螺杆
5857.00
~
5931.00m
149.2mm钻头+Φ121mm单弯螺杆1根+331310定向接头+Φ88.9mm无磁1根+Φ88.9mm斜坡钻杆49根+Φ88.9mm斜坡加重43根+Φ88.9mm钻杆149根+311410+127mm斜坡钻杆+133mm方钻杆
5777.00~5931.00m
使用0.75º螺杆
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