三定向井技术发展现状与对策

五、重大钻井技术现状与趋势
1、定向井、丛式井
胜利油田已完成各类丛式井平台300组，1000余口 定向井,丛式井技术的推广应用节约了大量的投资.
重大钻井技术现状与趋势
油田完成各类丛式井400多组，1500多口， 其中三口 以上的丛式井平台350个，一个平台 钻井数最多42口。
我国最大丛式井组：河５０丛式井组共42口井
水平井类型
1
水平探井
胜利油田第一口水平井——埕科一井，也 是我国第一口水平探井，井深2650.13m，位移 1005m，水平段长505m，钻穿19个油层 ，获 230吨/日高产。
第 一
口
水 平 井
水平2
水平20-1 埕科1
水平4
水平1
20号油层
水 平 油 田 示 意 图
一井双探井
胜利油田完成水平段最长的水平井（1991年 ），也是我国完成的水平段最长的水平井——水 平二井，完成的水平段长901.43m。并在 Φ215.9mm井眼的水平段内下入Φ139.7mm的油层 套管882.02m，这在
四、胜利定向井技术的发展历程
胜利定向井技术的发展历程
四个发展阶段
起步阶段 19731882 年
1973年7月17日，胜利油田第一口定向井辛11-33井开钻，
标志胜利钻井技术的又一进步，从此开始了定向井技术应用、 发展的历程。 辛11-33井：完钻井深2600m（垂深2371m），水平位移 766.5m，最大井斜45 ，沿一45 断层穿过三组油层，即多目 标定向井。 至1982年共完成10口，最大水平位移840m（辛1-4井）。
1000¶ Ö
3~5 ¶ ± 1 200¶ Ö
1.81 ¶ ±
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水平井类型
5
水平井在非石油领域的应用
连 通 水 平 井
江苏省洪泽县的芒硝矿， 原来用直井以水吞吐方式 开采，采用连通式水平井 开采后，产量达到原单井 的 8倍， 现已完成26 口连通水平井
（2）优化钻井、平衡压力钻井，定向井丛式 井，保护油气层。
地层压力检测、钻井与机械参数优选，岩石力学，
地层录井技术，测井技术，提高钻井速度35%。 （国家“六五”、“七五”计划）。 （3）水平井钻井（国家“八五”计划） （4）套管开窗侧钻、负压钻井、大位移钻井（国家 “九五”计划） （5）深井钻井、地质导向钻井、分支井钻井、复杂 地层钻井（国家“十五”计划）
三、国内定向井技术:
50年代开始研究， 70年代扩大试验， 80年代推广应用技术成规模。 90年向深度广度发展大规模应用于全国。
目前已完成定向井、多目标定向井5000多口。 难度向：小靶区、高造斜率发展, 大位移井技术发展
我国自1959年开始，钻定向井， 一开始从理论、实践发展迅速，尤其是理论上： 60年代初，郑基英教授，推出了弯接头装置角的部分计算 公式。 70年代，井身轨迹计算： 圆柱螺线法和校正平均角法，各种定向井剖面设计。石油 大学的韩志勇教授。 井底钻具组合力学分析，白家祉教授 三维定向井的设计方法与计算，宁秀旭教授 这些都是中国人完成的，从目前的情况来看，我们国家的 定向井设计与计算以及技术并不落后于国外，只是在钻井工具 方面（受国家钢铁工业水平的影响）存在较大的差距，如： 国产钻机能力，国产工具，钻具及其附件、施工工具，定 向井测量设备和工具仪器等等。
81倍200吨35倍水平井在非石油领域的应用水平井在非石油领域的应用水平井在非石油领域的应用水平井在非石油领域的应用水平井类型5连通水平井江苏省洪泽县的芒硝矿原来用直井以水吞吐方式开采采用连通式水平井开采后产量达到原单井的8倍的8倍现已完成26口连通水平井短半径水平井短半径水平井河90平1井盘4041侧平1完成12口短半径水平井水平井类型6最高造斜率140度100米欠平衡水平井欠平衡水平井欠平衡水平井欠平衡水平井欠平衡钻井技术是中石化欠平衡钻井技术是中石化十条龙项目之一
单井蒸汽驱重力泄油水平井
井号：草南SWSD-平1 水 平 段 长： 642.72米 垂深/位移比 1：1.014
蒸气注入管 812.52m 823.78m 油管 MD1,500m
水平井类型 10
长裸眼水平井
13 3/8 ”
9 5/8 ” 7” 5 1/2 ”
水平段最长：1635m，裸眼段最长4000多m
重大钻井技术现状与趋势
2 水平井钻井技术
国外水平井技术发展概况 Sperry-Sun公司在卡塔尔海上所钻ALS -8B井， 水平段最长 5004m； Anadrill公司在意大利米兰市西部钻的一口井， 实际井深6330m、垂深5994m； 加拿大Alberta省Athabasca油田的H1、H2、H3 三口丛式水平井，平均井深597m、平均垂深仅162m Mobil公司在德国钻成的R-308井（4 3/4“井 眼），创短半径水平井水平段最长600m的世界记录。
我国内是仅有 的，在世界石 油钻井中也是 少见的。
水平井类型 2
阶梯式水平井
临2-平1井,两套油层落差11米,采用 阶梯式轨迹在第一油层钻进191米, 在第二油层钻进199米。
临2-平1
109m
11m 640.22 m
MD1,956.09m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水平井类型 3
三维多目标水平井
江汉王平1：沿背斜构造顺层延伸的拱形水平井
胜利定向井技术的发展历程
四个发展阶段
19731982 年 起步阶段 定向工艺 涡轮钻具 弯
氟氢酸测斜仪
接头，全部钻杆打印，电 测 氟氢酸测斜仪定向， 钙处理混油泥浆 后发展有罗盘测斜仪，聚 丙烯酰胺泥浆 ，水力喷射 钻头定向
胜利定向井技术的发展历程
四个发展阶段
学习阶段 19831985 年
1983年胜利油田引进了美国单、多点照相测斜仪、无
磁钻铤、单头螺杆钻具，学习了相应的操作技术，是我们 开始向现代定向井技术迈进的重要阶段。 这一阶段共钻成定向井40口井，其中包括21个丛式井 组的28口定向井。
胜利定向井技术的发展历程
四个发展阶段
成熟阶段
19861990 年
1985 1987年与美国帕克公司（包括第三方斯派里森和 白劳德公司）合作钻成两口高难度定向井，培养了一批专 业技术骨干，从设计、计算机应用、控制、测量、泥浆、 取心、完井、事故处理各方面学习掌握了国际上最新的技 术和先进的管理经验，86年引进SST、SRO、BOSS，90年后 引进ESS、MS3，86年3月成立定向井公司，为后来的技术发 展奠定了坚实的基础。 钻成定向井、丛式井、侧钻井共561口：参加国家“七 五”攻关，获国家科技进步一等奖。
但解决了该区钻井中的严重
漏失问题、也做到了对火成 岩油气层的有效保护，试油
初产80吨/日，现控制稳产
70吨/日。 商河油田完成8口
水平井类型 8
海油陆采水平井
孤东７—平１ 井是我国第一口海油 陆采水平井，井深１ ７５０米，垂深１０ ３８米，水平段２０ ０米。
完成16口海油陆采水平井
水平井类型 9
盐间非砂 岩油藏
盐 层
水平井类型 4
超深水平井
胜利油田先后在新疆塔里 木油田钻成136口垂深 4000米 以上的水平井。其中99年10月
完成的 DH-H1井 ：
完钻井深：6452.00 m
垂深 ：
造斜点： 水平段长：
5784.00
5552.11 500.46
m
m m
超深水平井效果
塔里木是我国利用水平井技术进行油田勘探与开发， 水平井所占比例最大、效果最明显的油田。共有300余 口开发井，年产量约400余万吨，完成水平开发井145口， 水平井的产量占总产量的34.3%。水平1井，日产过千吨， 并长期保持高产、低含水，成为我国单井日产最高和单 井出油最多的冠军
重大钻井技术现状与趋势
美国Bechtel公司采用高压水射流技术开发的超 短半径水平井系统，在4“井眼中同一深度半径方向 钻24个辐射状的水平井眼，水平段长3060m，曲率 半径0.3m。
国内从92年先后研究了“径向水平井钻井技术”
（石油大学）、“柔性钻井技术”（中原）、“直 角转向水平钻进系统”（地质大学）等工艺及工具， 并在中原、辽河、吉林、长庆油田应用，可提高产 量2.35~9倍。辽河锦45-04-19井，径向水平井段长
1960—1970年，科学化钻井时代
发展：喷射钻井，平衡压力钻井，优选参数钻井， 定向井钻井，定向井测量技术，低密度固相钻井液、钻 井船，电子计算机辅助设计技术。
国外，喷射钻井，走了三个阶段
100～120大气压的喷射钻井，40～50年代 160～180大气压的喷射钻井，50～60年代 200～250大气压的高压喷射钻井，70年代以后 主要发展了：钻机，大功率机泵，水力能力，设备向大 型化发展。目的是提高钻井速度，井深达到10000多米。
特点是：大钻机，大马力泵。防斜打直技术，大钻压
，高转速、大排量，钻井液技术。钻头、取心工具、钻井 设备改进。
开展了技术上的自力更生，自我创新，加强与国外钻井
技术交往，大规模的技术改造和创新（钻井技术落后国外 15年，甚至更多）。
85年～今，提高期（科学钻井阶段），大批理
论与技术应用于生产。钻机达到1000多台，钻机能力 最大到9000m，泵功率达到1600马力/台，柴油机达到 1200马力/台。 （1）射流理论，高压喷射钻井，经历了三个阶段： 83～85年 100～120的喷射钻井， 85～86年 160～180的喷射钻井， 86～89年 200～250的喷射钻井， 成熟技术、规模技术、设备配套完备，（国家“五 五”计划）。 特点：石大沈忠厚教授的加长喷嘴钻头，钻头改革 ，比水功率，钻井参数优选，计算机设计，喷射钻井 在“七五”推广，提高钻井速度20～ 30%。
1985—至今，向智能化钻井转变时代
发展：欠平衡压力钻井， 水平井钻井，分支井钻井
，大位移井钻井，套管开窗侧钻，MWD、LWD随钻测量，
钻井信息技术，旋转地质导向钻井，深井钻井，开环钻 井、闭环钻井，智能钻井，智能完井，自动化钻井。 特点是：多学科交叉，信息化，智能化，自动化。 水平位移突破10000m。
定向井技术发展现状与对策 (第三部分）
胜 利 定向井公司 2003年7月
一、国外钻井技术发展
中国古代的顿钻钻井方法，主要应用于食盐。
现代石油工业从1859年，美国钻第一口油井“狄拉克” 井，开始至今140多年历史。
三次技术革命：
1920—1930年，大马力内燃机钻机时代
旋转钻井方式，牙轮钻头，钻井液体系、水泥浆体系 特点是：将顿钻方式转成旋转钻井方式、化学处理剂、 效率大大提高。是钻井工艺技术的突破。
水平井类型 11
超薄油层水平井
特点：（1）油层厚度薄，油层厚度2.0米以内 （2）油藏埋藏深，要精确的钻穿1米左右厚度的薄油层， 预报和判断砂、泥岩界面、准确中靶是技术难题
（3）油层超薄（0.9-1.5米）,精度要求极高，设计靶点上下浮动范 围小（1米），如何保证在油层中穿行又是一个技术难题 （4）超长裸眼、阶梯状。
15.86m，曲率半径0.3m 。
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井的关键技术 优化设计
精确高效地控制井眼轨迹
优化完井
重大钻井技术现状与趋势
我国：1963年开始提出水平井的钻井计划 “八五”期间开始攻关研究
80年代末--93年科技攻关， 93年--95完成配套、并推广 95年--97年成规模，全面推广 97年--今向纵深广度发展，全国推广，1999年走 出国门，技术向高难度迈进。 97年成为国家“十大”国民经济效益项目之一
钻井技术是一门综合性学科，是一种系统工程：
机械、水力学、运动学，动力学、材料学、机械制 造、地球物理、自动化、电子通讯、计算机、导航、管 理等等，包罗万象。
二、国内钻井技术发展
51年，新疆甘肃成立钻探大队。从此有专门的钻井机构。
51～70年，钻井组建期，全国钻机319台。苏联罗马钻机
特点是：小钻机，小机泵，小钻压，低转速、小排量 70～85年，钻井发展期，11次会战，940部钻机。
胜利定向井技术的发展历程
四个发展阶段
19912001 年 提高阶段
1990年9月23日，胜利油田第一口水平井埕科1井开钻、 1991年1月13日交井，是胜利定向井技术与国际接轨的重要 标志。1991年7月与国家计委签订“八五”水平井攻关项目， 自此揭开了水平井技术大发展的序幕。92年引进MWD、98年 引进FEWD，技术服务进入国际市场。 钻成定向井、丛式井、侧钻井、水平井共4800多口：参 加的国家“八五”攻关项目，获国家科技进步一等奖。
水平井类型 6
短半径水平井
河９０－平１井、 盘４０－４１－侧平１ 完成12口短半径水平井 最高造斜率140度/100米
水平井类型 7
欠平衡钻井技术是中石化
“十条龙”项目之一。
欠平衡水平井
商741-平1井，在钻至3522米
（垂深3400.44米）进入火成
岩地层后，采用充氮气诱喷 的方法实现欠平衡钻井，不