短半径水平井新技术特点和现状
短半径超短半径水平井技术详解
4、泥浆密度窗口小，易出现井漏、井塌
地层的破裂压力和坍塌压力随井斜角和井斜方位角而变 化。 在原地应力的三个主应力中，垂直主应力不是中间主应 力的情况下，随着井斜角的增大，地层破裂压力将减小 ，坍塌压力将增大，所以泥浆密度选择范围变小，容易 出现井漏和井塌。 在水平井段，地层破裂压力不变；随着水平井段长的增 长，井内泥浆液柱的激动压力和抽吸压力将增大，也将 导致井漏和井塌。 要求精心设计井身结构和泥浆参数，并减小起下管柱的
钻柱尺寸的影响：钻柱尺寸大，环空间隙小，相 同排量条件下返速高，有利于携岩。
6、保证固井质量难度大
水平井固井存在的主要问题：
•顺利将套管下入井内问题； •套管在井内的居中及顶替效率问题； •井眼高边的自由水通道问题；
提高注水泥质量措施
使用扶正器使套管居中：在弯曲段和水平段，至 少一根套管一个扶正器，或两根套管三个扶正器 ； 在保证不压裂地层的条件下，使用大排量紊流注 水泥 注水泥过程中，尽量采用上下提放或旋转套管 从循环泥浆转换到注水泥浆，最好不要停泵，尽 量减少井内泥浆的静止时间（触变性问题）； 使用长段隔离液（200m~300m长），充分清除泥
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是中间主应 力
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力相等
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力不相 等
地层破裂压力随井斜角的变化规律
垂直主应力是最小主应力。
地层破裂压力随方位角的变化规律
二、水平井的主要技术问题
1、水平井目标区的设计 2、井眼轨迹控制要求高、难度大 3、管柱受力复杂 4、泥浆密度窗口小，易出现井漏、井塌
水平井采油工艺的现状与发展趋势
水平井采油工艺的现状与发展趋势水平井采油工艺是一种在油田开发中被广泛应用的高效采油技术，它是指油井井眼在地层中保持水平或接近水平的一种生产采油方式。
相比传统的垂直井，水平井采油工艺能够更加充分地开采油藏，提高油井产量，减少储油压力，降低成本，对油田的开发效率和经济效益都有着显著的提高作用。
目前，随着石油勘探和开发技术的不断发展，水平井采油工艺也在不断创新和完善。
本文将从水平井采油工艺的现状和发展趋势两方面进行阐述，以期对相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
一、水平井采油工艺的现状1. 研究热点目前，国内外学术界和产业界在水平井采油领域的研究热点主要包括：水平井油藏物性研究、水平井井筒完整性和井下作业技术、水平井多相流动数值模拟、水平井油井智能化监测与管理技术、水平井油藏表征与评价、水平井水平段技术与装备。
2. 技术应用水平井采油工艺目前已经在许多油田得到了广泛应用。
特别是对于低渗透、致密、高含水油田的开发，水平井技术更是发挥了巨大的作用。
中国石油大庆油田利用水平井技术大幅度提高了原油产量和采收率；美国新墨西哥州的佩科斯盆地利用水平井技术实现了致密油气田的高效开发等。
3. 技术装备水平井采油工艺需要依靠一系列的技术装备来实现。
目前，国内外已经有多家企业生产了各种水平井钻采装备，包括水平井钻机、水平段测井工具、水平井压裂设备等。
这些装备的不断更新和改进为水平井采油工艺的应用提供了有力的支撑。
1. 多井复合开发随着水平井技术的不断成熟和完善，未来的发展趋势之一是多井复合开发。
传统的水平井开采方式是单井单层，随着水平井钻井技术的发展，将实现多井叠加开采，提高单井的产量，提高油井的采收率。
2. 智能化监测和管理未来水平井采油工艺的发展将逐步向智能化监测和管理方向发展。
通过传感器和数据采集技术，实现对水平井井下情况的实时监测和数据分析，从而指导生产决策。
3. 加强油藏表征和评价技术要想更好地应用水平井采油工艺，就需要不断加强对油藏的表征和评价技术。
超短半径水平井技术特点及应用探究
超短半径水平井技术特点及应用探究摘要：超短半径水平井技术具有成本低、周期短、地层污染小等特点，还能大幅度提高油井产量和原油产量。
油田在开发之后，已经进入开发中后期，部分老油田面临着老井改造、薄差油层剩余油挖潜和稳产增产的技术压力：针对这一技术难题，油田通过使用超短半径水平井钻井技术，在老井眼油层中的油层套管内部开窗侧钻，同时使用旋转自封器等工具，解决了薄差油层增产的技术难题，在水平段施工过程中，解决了大曲率造斜段钻进过程中的高摩阻等难题，能够完成了水平段超过16ｍ的长水平段施工，在油层内穿行超过15ｍ，提高了该油层的泄油面积：该项技术为油田薄差油层剩余油挖潜、降本增效、提高采收率提供新技术途径：关键词：超短半径水平井技术；薄差油层；长水平段施工；技术特点油田在经过开发之后，已经进入开发中后期，很多区块均属于陆相多油层砂岩油田，目前已进人高含水和特高含水期，剩余油分布零散，整体动用较差，面临着老井改造、薄差油层剩余油挖潜和稳产增产的技术压力。
超短半径水平井剩余油挖潜技术是提高老区油田采收率的技术，具有中靶率高、施工周期短、产量高、钻井成本低等特点。
所以，油田针对这一技术难题，也采用了超短半径水平井技术，解决了薄差油层增产的技术难题，克服了水平段钻进中大曲率造斜段的高摩阻等难题，提高了该油层的泄油面积，为油田薄差油层剩余油挖潜、降本增效、提高采收率提供了一条新的技术途径。
1超短半径水平井钻井技术简介1.1技术原理超短半径水平井技术，就是不用打新的井眼，在原井套管内部油层的位置进行开窗作业。
这种技术为了解决常规弯螺杆造斜方式不能实现造斜段高曲率增斜的难题，必须使用柔性钻杆在造斜段和水平段进行钻进。
这种柔性钻具每在油层中钻进5ｍ长的距离后，钻具就能够弯曲成90％而曲率半径只在3.2ｍ，当钻具在完成造斜后，可以继续在水平段钻进一定距离，从而达到剩余油挖潜的目的。
可以采用多功能导向管、筛管、裸眼等不同方式完井来适应不同储层的特点。
国内水平井技术现状
国内水平井技术现状最近几年，水平井技术在石油工业，特别是在油气藏开发中已经成为一个主要的手段，这是因为水平井的单井产能常常高于直井。
据报道这项技术在上个世纪30年代在国外就已经用于油藏，但是直到1978年加拿大ESSO能源公司在冷湖油田钻成第一口水平井时，它才得到目前广泛的应用。
在国内四川油田60年代用常规方法钻成了第一口水平井，当时国内对于水平井用于油藏开发的认识不足。
直到80年代末随着MWD无线随钻测量仪器的引进和井下工具的成熟，水平井技术的研究才列入国家85科技攻关项目，由国家投资采取油田和石油院校联合攻关方式，在1988和1989年胜利油田、大港油田先后完成了6口大、中、短半径水平井。
水平井的快速发展以促使国内各定向井公司进行深入细致的研究和开发工作并且取得了长足的进步。
1．超深短半径水平井所谓的短半径水平井是指造斜率在1°/1米以上形成井眼曲率的水平井，该类型水平井能够用常规的井下工具和仪器完成，并且钻具在井下可以旋转钻进，该项技术在国内非常成熟，每年施工的井数在几十口以上各项指标在国际上也是非常先进的，其中大部分指标是我们公司创建的。
短半径水平井有如下特点：一是应用常规单弯螺杆钻具实现造斜率1°/1米以上。
二是深井水平井作业形成了一整套完整的钻井技术。
三是完井作业不需特株工艺。
四是引进和国内自行开发的仪器工具基本上能够满足作业要求。
2．小井眼超短半径水平井随着老油田的勘探和开发油藏的开采以进入中后期，报废老井增多，产能递减非常突出，通过套管开窗侧钻钻短半径水平井恢复报废井生产是解决老油田产量递减的一种手段。
但对于大多数油田水平井钻井成本难以接受，特别是东部油田。
因此，小井眼超短半径套管开窗侧钻水平井是恢复报废井生产的另一种手段。
即：利用老井套管开窗侧钻，使用专用的造斜工具在30米左右的井段内井斜角增至90°，水平段长度不大于100米。
小井眼超短半径水平井有如下特点：一是造斜井段短节约钻井时间和成本。
超短半径径向水平井技术介绍
径向水平井技术简介长城钻探工程技术研究院一、技术概要径向水平井技术是近年发展起来的一项新技术；技术原理在油层部位钻孔，利用高压水力破岩作用在油层中的不同方向上钻出多个径向水平井眼，从而增大泄油面积，有效提高储层动用程度及最终采收率。
长城钻探工程技术研究院经过三年研究攻关，突破了套管钻孔和喷射钻进等核心技术，采用全部自主研发的工具，成功进行了三口井试验。
形成了自主知识产权超短半径径向水平井工具系统。
试验井产液量平均增加2倍以上，显示了该套技术良好的应用前景。
超短半径径向水平井示意图二、技术需求大部分老油田已进入开发的中后期，面临以下问题：1）单井产量逐年下降；2）大量的剩余储量不能被有效开采；3）低品位油气藏达50%以上。
三、技术优势径向水平井是低成本提高单井产量有效的一种技术手段，具有以下几方面优势：1）直井改造，节省建井成本；2）小修作业机配合施工，成本低；3）直井管理，生产、配套、维护成本低。
四、技术特点1、增大采油半径，提高采收率各分支径向喷射长度达50～100m。
单井的采油半径大大增加，油井的采油速度及最终采收率都将得到提高。
国外应用效果表明，该技术增油效果明显，增加产量一般在50%～500%。
主要应用于以下几方面：1）可增大生产层供油面积2）可穿透井眼污染区域3）可改善地层渗透性4）可改善注水效果5）可降低底水锥进速度2、施工成本低，周期短1）地面设备体积小，运行成本低需小修作业机即可满足施工作业2）对套管无破坏套管不需要段铣、不需完井五、适用范围1、主要适用井况1）新井完井2）老井二次完井3）油井解堵4）注水井解堵2、适应油层1）适应的地层主要是中高压中低渗油层，如砂岩、泥质粉砂岩、泥页岩等具有一定孔隙及层理的沉积地层，同时也适用于灰岩油层、煤层。
2）油层应具有一定的厚度，一般有效厚度应大于2米，且油层平面较为发育，均质性较好3）油层油水分布情况清楚4）油层上下隔层发育良好5）井筒状况良好6）油层不存在严重的出砂现象六、施工需要的主要地面设备及井下专用工具1、作业机1台（21米）2、400型水泥车1台3、Φ73mm油管(建议使用外加厚油管)4、供水罐车1台5、高压泵等6、井下专用工具：钻孔工具系统、喷射工具系统等七、主要技术指标1、套管钻孔孔径：φ25mm2、地层水平井眼孔径：φ30mm～φ50mm3、水平距离：30～50m八、目前能够施工井型1、油层套管尺寸：5 1/2″2、井深3000米3、套管内通径≥118mm4、井斜不大于30度。
水平井采油工艺的现状与发展趋势
水平井采油工艺的现状与发展趋势水平井采油工艺是一种先进的油田开发技术, 相对于传统的垂直井开采方式具有明显的优势。
本文将对水平井采油工艺的现状和发展趋势进行分析和探讨。
1. 开发难度逐步降低：随着技术的不断发展，水平井开采技术已经逐渐成熟，开发难度相对降低。
此技术适用于多种地质条件，可以有效地从油藏中提取油藏，提高油田的开采效率。
2. 技术瓶颈逐步突破：水平井开采技术的关键是井筒钻进及井身筑造，随着技术的突破，解决了水平井钻井过程中的技术难题，如井身构造、环空清洗、定向控制等。
这使得水平井的钻井成功率和井身构造质量得到了显著的提高。
3. 生产效率大幅提升：水平井采油工艺可以在目标层段内开设数百至上千米以上的井身，有效地提高了油田的导流能力，增加了开采面积。
其开发的水平段井具有大储量、高井网密度等特点，使得油田的生产效率大幅提升。
4. 节约资源，保护环境：相比传统的垂直井开采方式，水平井开采技术可以减少油田的钻井井数，并减少了井网总长度，从而减少了井岸工程量和资源消耗。
水平井采油还可以减少采油废水排放量，降低对环境的污染。
1. 提高油田的开发效率和经济效益：水平井技术将继续在油田开发中发挥重要作用，提高油田的开发效率和经济效益。
通过多级压裂技术，进一步提高水平井油藏的采收率。
2. 精细化管理和智能化开采：随着信息技术的不断发展，水平井采油工艺将逐渐实现精细化管理和智能化开采。
通过实时监测和数据分析，可以对油井运行状态进行实时监控和预测，实现远程操作和智能控制。
3. 跨井段和交错井网开采：为了提高油藏的开采效率，水平井开采技术将进一步研究和应用跨井段和交错井网开采技术。
通过交错井网布置水平井，可以有效地增加井网密度，提高油田的开采效率。
4. 研究和应用新型改造技术：为了更好地提高水平井的效果，研究新型改造技术是发展的重要方向。
通过油藏压力维持、油藏起动技术、人工提升技术等改造技术，提高水平井的开采效率和产量。
水平井完井技术现状及发展趋势
水平井完井技术现状及发展趋势摘要：社会经济快速发展，水平井技术也取得长足的进步，有了跨越式的发展。
水平井完井技术被广泛应用于多种岩性的油藏、气藏之中。
现阶段的水平井完井技术，发展和改进了过去功能单一的固井射孔完井技术，逐渐发展成了一种综合性完井技术，具备了保护油气层，适合多种类型的油藏、气藏，提高采收率和产能等功能。
但不可忽视的是，现阶段的水平井完井技术存在着一定的不足，需要研究更好的水平井完井技术，进一步提升水平井采收率。
关键词：水平井完井技术；现状；发展趋势引言经过多年的发展，我国水平井钻完井技术不断取得进步，但在如何控制水平井均衡排液及致密油气藏水平井多段压裂改造方面还存在不足。
文中对水平井割缝衬管完井方式、射孔完井方式、管外封隔器完井方式、可膨胀完井方式等技术优缺点进行了介绍，对水平井完井技术发展趋势进行了探讨，为合理选择完井技术、提高开发效益提供参考。
1水平井完井主要技术概述1.1具有管外封隔功能的衬管完井技术这项技术是割缝衬管完井技术与管外封隔器有机的融合，更加适用于小井眼侧钻水平井。
借助于管外分离器对不同层段开展分隔作业，然后再在相应的层段上开展与之对应的操作和生产管控工作。
在分支水平井中，衬管完井套管主要应用的是膨胀式封隔器，可以对水、气层进行有效的隔绝，并为油层的分段开采和处理提供助力。
除此之外，该技术在井眼直径小的项目中更为适用，在注水泥固井射孔完井中的应用相对较少。
1.2水平井筛管完井技术与套管射孔技术相比，水平井筛管完井技术具有更高的完善性和系统性，并且水平井能够有效的提升产量，借助于管外封隔器，可以有效实施对水平段的封隔，为后续相关工作的开展提供便利条件。
完井、砂井一体化完成，工艺更具可操作性，经济效益明显。
常规水平井筛管完井技术可以分为三种不同类型：第一，经由顶部进行水泥注入的一体化技术；第二、悬挂筛管处理，水平井完井技术；第三、悬挂滤筛管顶部处理的完井一体化技术。
2水平井完井技术发展现状水平井完井技术的形式多种多样，根据常用度可划分为：砾石充填完井手段、尾管射孔完井手段、裸眼完井和管外封隔器完井手段等多种多样的形式。
超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用
超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用章节一：引言-介绍超短半径水平井钻井技术及其优点-介绍注入井解堵的背景和意义-阐述超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用前景章节二：超短半径水平井钻井技术的特点和优势-超短半径水平井钻井技术的定义和原理-阐述超短半径水平井的构造和特点-介绍超短半径水平井钻井技术的优势章节三：注入井解堵技术-注入井解堵技术的定义和原理-介绍注入井堵塞的成因和机制-介绍注入井解堵的解决方案章节四：超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用-阐述超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的原理和方法-介绍超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的优势和应用效果章节五：结论-总结超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用价值-展望超短半径水平井钻井技术在注入井解堵领域的发展前景-为推广应用超短半径水平井钻井技术提供建议第一章：引言近年来，随着油气勘探领域的不断发展，钻井技术也在不断创新和进步。
超短半径水平井钻井技术是一种新兴的钻井技术，具有钻孔路径短、钻井速度快、生产效率高等显著优势。
注入井解堵作为一项解决注气油藏堵塞难题的技术，也一直是油气勘探和采集领域的研究热点之一。
本文旨在探讨超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用，旨在为油气勘探和采集领域提供思路与方法。
第二章：超短半径水平井钻井技术的特点和优势超短半径水平井钻井技术是一种新型的钻井技术，是在传统的垂直井和水平井的基础上发展而来。
它采用高精度导向技术，将钻头定向到水平井段，以实现高效开采油气。
超短半径水平井钻井技术的主要特点如下：1. 钻孔路径短：超短半径水平井相对于传统水平井，其钻孔路径更短，更精准，钻井半径通常小于50米。
2. 钻井速度快：超短半径水平井钻井速度通常在每天1000米以上，大大提高了油田的生产效率。
3. 生产效率高：超短半径水平井钻井技术具有强大的产能，其申请地开采效果好，大大提高了油气生产产量。
4. 节约成本：与传统水平井相比，超短半径水平井钻井过程中需要的钻杆和钻头等工具更少，可以有效减少成本。
短半径侧钻水平井技术
由保护接头、壳体、切断报知装置、活塞总成、 弹簧、刀 片、下稳定器等组成。
结构设计特点
•段铣器有六个刀片，可同时伸出切割或磨铣 •采用水力活塞结构，设计有切断报知装置 •段铣器下部增设稳定器，保证工作平稳 •切削元件为新型合金，设计有断屑槽和刃前角 •刀片钢体设计独特，焊接可靠
开窗工具
包括套管开窗地锚斜向器和铣锥。 （1）一体式地锚斜向器 由护送器、斜向器体、地锚总成等部分组成， 地锚总成由悬挂系统、液控系统组成。
马龙 磁定 电源 微机 陀螺电 陀螺 减震及 头 位 仓 仓 路仓 仓 引斜
（2）性能参数
• 可测参数：井斜角、方位角、工具面角、工作温 度、磁定位。
• 测量范围与精度： 方位角：0～360，误差≤3 井斜角：0～90，误差≤0.5 工具面角: 0～360，误差≤1
• 工作温度: -20℃～125℃ • 抗冲击: 50g • 每≤1米设一个挠性接头，每接头弹性变化角 度0～3 • 电缆通讯采用曼彻斯特半双工方式，由单芯电 缆完成。
（4）铰接总成设计
•铰接动力钻具的显著特点，是一种可以在通过轴线的任一 平面上弯曲活动，又能传递周向扭矩的机械结构 •预载结构设计，密封油脂润滑
速率陀螺测斜仪
速率陀螺是通过测量地 球自转角速度来直接测量 方位，优点是：
•测量精度高、不漂移 •体积小 •抗震性能好
系统框图
便携机 打印机
接口箱
井下仪
（2）铣锥 由接头、柱状体、锥 体三部分组成。特点是 左旋形状，磨铣平稳， 不挂窗口，不卡斜向器。 一次下钻即可完成全部 开窗作业
造斜、稳斜钻头研制
（1）造斜钻头结构的特点 a)采用浅内锥冠部形状 b)短冠部、短保径 c)加强了外边缘部位切削 齿的密度及出露高度
小井眼侧钻短半径水平井钻井技术
小井眼侧钻短半径水平井钻井技术
小井眼侧钻短半径水平井是一种新兴的钻井技术，它主要是应用于石油勘探、开发和生产过程中，特别是在油气储层中无法进行常规开采或生产的情况下。
小井眼侧钻短半径水平井采用侧钻技术，在原有钻孔的基础上向侧面扩展钻孔，使井筒能够在短距离内穿过厚储层，提高生产效率和采选率。
小井眼侧钻短半径水平井的核心是钻头的设计和控制技术，这是确保钻井效果和生产效率的关键。
它不仅需要有足够强的钻头，而且还需要使用先进的电子技术、控制系统和联机分析等技术来实现井筒追踪、、控制、数据采集和分析，以便更快、更准确地控制方向和位置。
相较于常规单井钻井技术，小井眼侧钻短半径水平井在产能和效益上显然更高。
但也存在着一些潜在的技术和环境问题，例如稳定性、环境污染、数据保存等难题。
因此，在使用该技术时需要全面考虑各种因素，最大限度地减少风险，同时不断技术创新提高钻井技术的效率和成功率。
总之，小井眼侧钻短半径水平井是一种新型的钻井技术，在石油生产领域中具有广泛应用前景。
在保障钻井质量的前提下，高效、精确、安全的钻井技术将为油气储量的开采和生产带来新机遇，为我国的能源供应提供有力支撑。
水平井采油工艺的现状与发展趋势
水平井采油工艺的现状与发展趋势水平井采油工艺是一种先进的油田开发技术，近年来在国内外取得了飞速的发展。
本文将从水平井采油工艺的现状、优势和存在的问题以及未来的发展趋势等方面进行详细阐述。
一、水平井采油工艺的现状目前，国内外许多大型油田都已经广泛采用水平井采油工艺，比如日本的西梅油田、美国的巴肯斯和奥马哈油田等。
而且，在中国境内，水平井开发技术已经在胜利油田和大庆油田等地得到了广泛应用。
水平井采油工艺相对于传统的垂直钻井有许多明显的优势，主要包括以下几点：1. 提高采油效率。
水平井能够有效地利用地层的裂隙和孔隙进行采油，提高了采油效率。
2. 压裂作业更方便。
水平井的压裂作业可以更加精确地针对特定地层进行，从而达到更好的地层改造效果。
3. 减少地面占地。
水平井可以在地面占用更少的空间，节省了资源和环境。
4. 有效避免环境污染。
水平井采油工艺可以有效避免对地表环境的影响，降低了对周边环境的污染。
5. 增加产量。
水平井可以更加高效地开采地下资源，从而增加了产量。
虽然水平井采油工艺有着诸多优势，但也存在一些问题亟待解决，主要包括以下几点：1. 技术研发不足。
国内对于水平井采油工艺的科研力量相对薄弱，在技术方面与国外还存在一定的差距。
2. 钻井成本高昂。
相比于垂直钻井，水平井的钻井成本较高，且技术难度也较大。
3. 地层破坏。
水平井的开采可能对地层造成一定的破坏，导致地层压力下降、孔隙度减小等问题。
4. 环保压力增大。
随着环保意识的增强，水平井采油工艺在环保方面也受到了越来越大的压力。
面对水平井采油工艺存在的问题，未来的发展趋势主要将围绕以下几个方面展开：1. 技术研发与创新。
国内外的石油公司应该加大对水平井采油技术的研发力度，提高科研投入，争取在技术研发上取得更大突破。
2. 降低成本。
针对水平井钻井成本高的问题，应该采取有效措施降低成本，提高开采效率。
3. 环保升级。
面对环保压力的增大，水平井采油工艺应该做好环保升级，减少对环境的影响。
大庆油田超短半径水平井钻井技术
年 月 )*++ "
曲率+*Y&H 的高曲率造斜段#水平段如何进行后续 现造斜段的高曲率增斜和水平段的稳斜施工$
施工)!"如何实现筛管完井#防止井壁坍塌#并为后 续的冲砂等修井作业提供便利$
FBF!主要施工工艺
大庆油田针对该技术难点#研制了专用的井下 +"!+!"'LHH 套管内大角度快速开窗$利用
杆特制 * !++L'#HH三牙轮钻头等工具!形成了一套较为完善的超短半径水平井钻井技术#该技术采用纯机械造斜
原理!不需弯螺杆等动力钻具即可完成!')H 曲率半径的造斜段施工!造斜能力达到$+#Y)*Y&+H"高强度柔性钻杆
的应用确保了井下钻具组合顺利通过大曲率造斜段及水平段的稳斜钻进"并实现!++L'# HH 井眼防砂筛管完井!满
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出送斜钻具#下入特制开修!窗"一体化复式铣锥#先 正循环冲洗#后反循环开窗#铣至井深+*)?'"L H# 完成开窗施工#起出钻具$
+"曲率半径小#造斜段长#H 即可钻入储层# 缩短了施工周期)同时#可有效避免穿透水层#不用 固井堵水#避免了井下故障的发生$
超短半径水平井介绍
旋转射流破岩过程示意图
凸锥井底流场UV矢量放大图
轴向速度
切向速度
径向速度
旋转射度的钻头 （3）--旋流强度为零的钻头
破碎坑直径随泵压的关系 • 泵压相同，旋转射流比普通射流的钻孔直径高多倍。
（1）、（2）--不同旋流强度的钻头 （3）--旋流强度为零的钻头
径向水平井技术概念
径向水平井是指沿井眼的不同半径方向钻出的
多个水平井眼，其曲率半径只有 0.3 米左右，
正是由于其曲率半径远比短半径水平井更短，
有时也称“超短半径水平井”，英文名称 “Ultrashort Radius Radial Well”。
目前所有的超短半径水平井技术都配有特殊的
工具系统。
主要内容
一、径向水平井技术的特点和现状
二、国内工艺技术水平（石大） 三、地面及现场试验 四、超短半径水平钻井技术的发展前景 五、径向水平井钻井系统配套
一、技术特点和现状
水平钻井方法分类
方 法 超短半径 短半径 中半径 长半径 曲 率 半 径 米 0.23～0.3 6～12,10～60 90～150,60～280 180～600,280～860 井 眼长 度 米 10～60 15～210 150～450 300～900 完 井 裸眼、割缝管或砾石填充 裸眼或割缝衬管 裸眼或割缝衬管 割缝衬管或选择性完井
破碎坑深度随泵压的关系
（1) 门限压力降低40％以上；（2)破岩深度大; （3) 破岩体积高几十到上百倍。
旋转射流的扩散形状
试验后的钻头
钻井液中 含有压裂砂
钻杆
钻杆曲率单调 钻杆弯曲轨迹图
变化段受力分析图
ASME606 与国产 20#低碳合金钢的性能参数对比表 材料 ASME606-Ⅳ 20#碳素结构钢 屈服强度 483Mpa 245Mpa 断裂强度 640MPa 410MPa 延伸率 30% 25%
水平井钻井技术现状及发展方向
水平井钻井技术是现如今油田开发中较常应用到的技术手段，适用于各个阶段的采油工程中。
虽然，近几年水平井钻井技术应用已经相对完善，且生产效率有了明显提升，采油质量也逐步提高，而在今后这一技术的应用将会更加完善，对于行业发展有着较好的促进作用。
因此，从实际角度出发对石油水平井钻井技术应用现状与发展方向进行详细分析，是十分必要的。
一、油田水平井钻井技术现状分析水平钻井技术是现如今石油开采过程中最长应用到的一种技术手段，在实际应用过程中，最大井斜角大约为90度，可以算是常规定向井钻井技术的延伸，且在目标层会维持一定长度的水平井段。
目前，水平井钻井技术应用主要有以下四种：第一，超薄油层水平井钻井技术，这一技术主要是针对薄油层水平井缺陷开发出来的，能够有效避开超薄油层进行开采，且随着石油开采工程的发展，且愈发完善；第二，大位移井钻井技术，主要是针对海底石油开采，是一种高精尖的钻井技术，被常常应用于轨道设计中，有效实现对轨道的有效控制，保证各项工作都能够顺利完成；第三，分支井钻井技术，这一技术产生时间相对久远，为石油开采带来了较大经济效益，在经过多次实践改良后，这一技术已经十分成熟，解决了以往在采油过程中所面对的重大难题；第四，丛式水平井钻井技术，这一技术可以简化采油钻井，有效提取石油，是现阶段我国石油开采过程中所应用的主要方式，成本相对较低，且经济效益相对较高，有助于减少企业成本支出，提高企业的核心竞争力。
除此之外，目前我国油田水平井钻井技术还有其他类型，但是无法完全满足现代油田石油开采需求，只能够作为上述几项技术的辅助操作技术，处于一个相对平稳、发展的时期，随着科技的快速发展，这些技术的有关研究将持续深入，有助于进一步提高水平井钻井技术应用效果。
二、油田水平井钻井技术的发展方向基于上述分析，现阶段我国油田水平井钻井技术已经得到了初步完善，且呈现出良好的发展态势，技术应用愈发成熟，但在实际应用的过程中仍然会存在一些不足之处，会在今后有所发展。
水平井钻井技术现状与发展
现阶段，随着我国经济社会的发展，推动了各行各业的发展速度，与此同时，各个行业对石油的需求量也随着不断增加，这在一定程度上促进了油田钻井技术的进步和完善，水平井是实现油田高效开发的关键技术之一，在钻井技术水平大幅度提高的同时，水平井的数量和类型也越来越多，应用范围也越来越广，有必要对我国水平井的技术现状进行分析，展望水平井钻井技术的发展方向。
一、我国水平井钻井技术发展现状1.水平井钻井技术的发展现状.在全球范围内，我国的水平井钻井技术起步比较早，最初的水平井钻井技术的应用是在六十年代中期的四川省，但是因为当时的经济原因和有限的技术水平，使用水平井钻井技术打下的两口水平井所获得的效益并不理想。
随着经济和技术的发展，我国开始对水平井技术进行深入的研究并在多个类型和规模不同的油藏进行试用，得到了良好的效果，由此开始了大范围的推广了应用。
在我国著名的塔里木油田、胜利油田都开始了水平井钻井技术的应用。
每年应用水平井技术开发的各类油气藏水平井数量都在两百口以上，并且有较高的产量，获得了良好的经济效益，得到油气藏开发领域得认可和关注。
在我国著名的塔里木油田，水平井数量居全国之首，已然成为油田中的核心技术，占据着重要的地位。
到上世纪末，钻井技术得到飞速的发展，从最初的基础水平井技术逐渐细化呈多种钻井技术，同国外发达国家的先进水平井技术相较而言，我国的水平井钻井技术虽然应用时间较长、过程较长，而且应用范围也比较广泛，但是在很多方面还与国外有一定的差距，如硬件设备上、仪器和攻击的开发使用上的水平都低于国外，特别是在钻井的自动化和智能化集成方面，与国外的技术水平相比还有很大的距离。
2.水平井钻井技术的应用效果.与其它钻井技术相比，水平井的独特优势体现在特殊油藏的开发上，如：薄油层、裂缝油藏、低渗透油藏等的钻井开发，对于诸如此类难度较大的油藏开发应用水平井钻井技术取得了良好的效果，对单井生产产量的提高有显著效果，使油田的石油采收率得到了明显的提高。
超短半径径向水平井技术介绍
技术特点1、增大采油半径，提高采收率各分支径向喷射长度达50～100m。
单井的采油半径大大增加，油井的采油速度及最终采收率都将得到提高。
国外应用效果表明，该技术增油效果明显，增加产量一般在50%～500%。
主要应用于以下几方面：1）可增大生产层供油面积2）可穿透井眼污染区域3）可改善地层渗透性4）可改善注水效果5）可降低底水锥进速度2、施工成本低，周期短1）地面设备体积小，运行成本低需小修作业机即可满足施工作业2）对套管无破坏套管不需要段铣、不需完井五、适用范围1、主要适用井况1）新井完井2）老井二次完井3）油井解堵4）注水井解堵2、适应油层1）适应的地层主要是中高压中低渗油层，如砂岩、泥质粉砂岩、泥页岩等具有一定孔隙及层理的沉积地层，同时也适用于灰岩油层、煤层。
2）油层应具有一定的厚度，一般有效厚度应大于2米，且油层平面较为发育，均质性较好3）油层油水分布情况清楚4）油层上下隔层发育良好5）井筒状况良好6）油层不存在严重的出砂现象六、施工需要的主要地面设备及井下专用工具1、作业机1台（21米）2、400型水泥车1台3、Φ73mm油管(建议使用外加厚油管)4、供水罐车1台5、高压泵等6、井下专用工具：钻孔工具系统、喷射工具系统等七、主要技术指标1、套管钻孔孔径：φ25mm2、地层水平井眼孔径：φ30mm～φ50mm3、水平距离：30～50m八、目前能够施工井型1、油层套管尺寸：5 1/2″2、井深3000米3、套管内通径≥118mm4、井斜不大于30度。
超短半径水平钻井技术
二、超短半径水平井钻井技术的发展历史与现状
三、超短半径水平井钻井工艺技术及设备 四、地面及现场试验 五、超短半径水平钻井技术的发展前景 六、目前存在的技术难点
水平钻井方法分类
方 法 超短曲率半径 短曲率半径 中等曲率半径 长曲率半径 曲 率 半 径 米 0.23～0.3 6～12,10～60 90～150,60～280 180～600,280～860 井 眼长 度 米 30～60 15～210 150～450 300～900 完 井 射开油管或砾石填充 裸眼或割缝衬管 裸眼或割缝衬管 割缝衬管或选择性完井
转向器及锚定装置
转向器规格：3 m ×Ø 110 mm 转 向 半 径 ：0.3 m
锚定器规格：1.2 m ×Ø 110 mm
水力破岩钻头
以较小的射流压力和排量高速破岩；
形成一个较大截面积的规则井眼； 具有足够长的使用寿命。 多喷嘴组合钻头。 单喷嘴旋转射流钻头。
导向元件 钻杆
旋转射流
喷头 喷嘴
回流 井底圆锥
多喷嘴
锥形射流喷嘴
凸锥井底流场UV矢量放大图
轴向速度
切向速度
径向速度
射流扩展角随旋流强度的变化规律
（1）、（2）--不同旋流强度的钻头 （3）--旋流强度为零的钻头
破碎坑直径随泵压的关系
•泵压相同时，旋转射流的钻孔直径比普通射流的钻孔直径高出许多倍。
•随泵压升高，旋转射流的钻孔直径增加幅度要比普通射流明显的多。
沿水平井段的生产管进行电化学射孔；
下入柔性割缝衬管或滤网；
割断生产管。
或将钻杆拉回，裸眼完井或砾石充填完
井。
二、发展历史与现状
美国、苏联、法国、罗马尼亚、日本、加拿大
超短半径钻井技术调研报告
第一部分水平井及超短半径水平井钻井技术应用现状1.1国外水平井应用现状及发展趋势最近20多年来，水平井钻井技术已经发展为普遍应用的成熟技术，不仅在海上钻新井开发新油田方面发挥着重大作用，而且在陆上重入老井改造老油田方面也显示出惊人的效果。
水平井钻井技术的迅速发展，同时带动了相关新工具和新技术的发展。
高油价时代促使世界范围内加大油气勘探开发投入，水平井已成为高效开发油气的重要技术支撑。
当今世界各种水平井完成总数已达45000口，分布在69个国家和地区。
美国、加拿大和前苏联是早期钻水平井较多的国家，美国应用水平钻井技术的速度一直很高，每年约钻1000口左右的水平井。
过去的十年中，由于取得了很好的效果，水平井技术在美国、加拿大及俄罗斯等国的应用大幅度增加。
据费舍尔（Fisher）预计，水平井将使美国石油储量增加13.7亿吨，即占原油储量的2%。
加拿大国家能委会计算了阿尔伯达省和萨斯喀彻省大部分碎屑岩和碳酸岩油田储量的增加，估计平均总开采量可增加1%，储量增加9.8%。
1.1.1美国水平井钻井技术应用现状自1990年以来，美国水平井的钻井速度一直高达600-1000口/年。
所钻井大致位于三个层系：得克萨斯州的Austin白垩地层占79%，美国北部与加拿大之间的Bakken页岩地层占5%，科罗拉多和怀俄明洲的里奥布拉瓦层系占2%，其它层系的井大约有14%。
大多数井的开发方案都是以水平井为主的，其中包括钻井、完井、修井等。
美国许多井已投产多年，全部水平井的90%是在碳酸岩地层中钻成的。
水平井岩性的分布与美国的石油资源形成了鲜明的对比，美国仅有20%的油藏为碳酸岩油藏，30%的储量是在碳酸岩地层中。
水平井技术在美国最常见的用途是穿越裂缝和减少水锥。
水平井能穿过地层几百米，井筒与许多裂缝和断块相连通。
水平井还用于水驱、强化采油和避免目的层地表的限制等作业。
美国水平井的平均产量与直井的产量比为3.2，而成本比为2.0。
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短半径水平井新技术特点和现状短半径水平井是在中长半径水平井技术基础上发展起来的一项钻井新技术，该技术能成倍的提高油井产量和提高采收率，改善井网布置，合理有效的开发各类油藏，不但可以节约钻井及油田开发综合成本，尤其是对难以开发的薄油气层，极大地提高了采收率和经济效益。
一、短半径水平井的特点短半径水平井的定义一般是指造斜井段的造斜率大于1°/m的水平井，即曲率半径小于57.3m，又称大曲率水平井。
短半径水平井具有井眼小、造斜率高、曲率半径和靶前位移短等特点。
短半径水平井的主要特点和优缺点见表1。
二、短半径水平井的发展现状短半径水平井在国外各大公司中，美国贝克•修斯是具有代表性的一家公司。
七十年代中期，美国的Eastman Whipstock公司通过八年的研究试验，研制出了短半径造斜钻井系统，经改进完善，在美国南部一些油田和加拿大北坡的Knparnk油田广泛应用提高产量4倍以上。
1983年以来设在西德的Eastman Christenden公司又作了进一步改进并完型生产，九十年代初期经过一次较大的兼并，将与钻井技术有关的数家服务公司从资金、人才和技术方面进步了择优调整，组建了能从事钻井“一条龙”服务的Baker Hughes Intep公司，在技术研究和工具仪器方面都有很强的竞争能力，近年来已侧钻段半径水平井300余口。
Sperrg-Sum公司在以发展仪器为主的基础上，已能为提供定向井与水平井钻井的全面服务。
该公司短半径水平井技术也处于领先地位，它的无线随钻MWD和ESS电子多点采用了柔性连接方式，广泛用于短半径侧钻水平井。
目前，短半径水平井的最大水平位移和最长水平段已分别达到953m和600m；开窗侧钻点最大井深已达到7751m。
水平段最长的短半径水平井是美国的Mobil Erdgas-Erdoel Gmbh公司在德国钻成的Reitbrook 308井（120.7mm井眼），水平段长600m，水平位移953m。
进入80年代以来，国外许多公司在常规水平井钻井技术基础上，开展了超短半径侧钻水平井的研究试验。
超短半径侧钻水平井是指在垂直井眼的半径方向上用高压水射流钻出曲率半径为0.3m左右的水平井眼的井（ulleshont Radius Radial well）美国比契特尔（Bechtel）投资公司和石油物理（Petvophysics）有限公司独树一帜，经过六年多的探索试验，Bechtell 公司发明的以特殊井下斜向器和高压射流破岩钻头为主要技术的超短半径侧钻水平井系统（Ultnashort Radius Radial system，简称URRS）。
该技术采用了特殊的井下斜向器和高压射流破岩钻头，利用高压水射流进行全面破岩钻进，完全摆脱了机械方法破岩的束缚，从而可在垂直井眼的半径方位上用高压水射流钻出曲率半径为0.3m左右的水平井眼，并能使在油层中钻进的速度达到3～30m/h，整个钻井过程比常规水平井更简单、更经济，到1985年上半年在加利福尼亚和洛杉矾油田钻出了450多口井径向水平井，1986年经改进又推出了更科学更完善的第二代Becwell水平井钻井系统，到1987年己钻成的经向水平井超过了600口，其中水平井眼直径为101.6mm(4")，水平段长度为30-60m，并能在一口垂直井的同一深度上向四周外出24口幅射状的水平井眼，在浅的未胶结的地层中钻24口水平井，实际钻井时间一般不超过60小时。
国外短半径侧钻水平井起步较早，工艺技术日趋完善，应用规模不断扩大。
我国经过“九五”攻关已较好地掌握了这项技术，但在开窗侧钻效率、经济技术指标、工具仪器配套、新技术新工具的开发应用方面与先进水平相比尚有较大差距。
近年我国开展了柔性短半径水平井钻井工具的攻关研究，并取得了多项可喜的成果。
石油勘探开发科学研究院机械所自行研制的铰接螺杆马达系统采用两节螺杆马达接头所需要的动力，其间用铰接头连接。
最大刚性长度为1.5m，造斜率3°-5°/m，曲率半径≤18m，能在28m曲线井眼长度内将井眼由垂直变为水平，样机室内试验和现场中间试验达到设计要求，并通过有关专家的验收和评定，有ф120.65mm和ф89.9mm两种规格，供套管内侧钻短半径水平井使用。
另外，石油大学和大港油田联合开发了适用转盘和动力水龙头钻短半径水平井的柔性钻井系统。
该系统由柔性钻杆和造斜短节两部分组成。
钻杆用薄壁无缝管切割蘑茹口，可随钻柱旋转。
造斜短节外壳切有单向弯曲的割缝，在钻压的作用下可单向弯曲，施工中不旋转，其内有铠接的胶管，用以循环钻井液，并有一传动轴，将上部钻的旋转动力传柱给钻头，样机通过了室内台架试验，未下井进行现场实钻试验。
短半径水平井钻井工具的研制成功，必将促进我国套管内侧钻短水平井的发展。
胜利油田在“九五”期间，作为承担国家重点科研项目的主要单位之一，开展了短半径侧钻水平井项目的科研攻关，使短半径侧钻水平井技术有了新的突破，形成了系列配套技术。
几年来，共在不同类型油藏区块上完成侧钻水平井18口，其中139.7mm套管内短半径侧钻水平井10口。
短半径水平井平均造斜率为1.1°/m，最高造斜率3.6°/m，目的层垂深误差小于2m，侧钻点最深达4515.5m。
我国“九五”期间，在对长、中半径水平井钻井技术及配套装备、工具、仪器等不断进行改进、完善和更新的基础上，对套管内短半径侧钻水平井配套工艺技术进行了系统的试验研究，引进或开发出适用的井下工具和测量仪器，取得突破性进展。
此外，在此基础上进行的超短半径侧钻水平井技术的试验研究也取得了实质性的进展。
石油大学（华东）和中原油田钻井院从1992年开始合作进行了“径向水平井钻井技术研究”，1994年完成了可行性研究并研制出了用高压水射流钻径向水平井的特殊斜向器和水力破岩钻头。
“九五”期间进行配套技术的实质性研究，形成了与国外第二代Becwell水平井系统相类似的径向水平井钻井系统，该系统主要设备为一台耐压80MPa以上的压裂泵和一台修井作业机，目前已进行了3口井的现场试验。
其中1997年对辽河油田锦45-04-19井进行改造，侧钻点井深1020m，段铣长度5m，地面水力压力50～60MPa，排量10L/s，曲率半径0.3m，孔径120mm，水平段长15.86m，平均机械钻速9.55m/h。
水平段采用裸眼完井，扩眼段采用砾石充填。
产量为原来的8-9倍。
中原油田钻井工艺研究所也进行了“柔性钻井技术”的研究，采用特殊斜向器、铰接柔性钻杆配合铰接马达或转盘钻进行水平钻进，、下柔性筛管完井。
目前已在中原油田和陕北油田现场试验6口井，其中3口水平段长6m左右（最长8.05m），曲率半径均小于1m，孔径116mm。
辽河油田钻井院研制了水力扩孔工具并已钻了2口试验井，均获高产。
吉林油田钻井院研制了水力开窗工具，钻成3口试验井。
江汉油田矿机所研制了液缸式转向器，2000年地面试验获得成功。
中国地质大学于1998年研制出“直角转向水平钻进井下处理系统”。
该系统主要由钻头总成、可单向弯曲的柔性钻杆、传递动力的柔性软管、转换连接器、折叠式导向器、定向器、护管、导管及辅助接头等组成。
并进行了地面试验，钻孔深度达6m，孔径80mm，曲率半径小于0.5m。
2000年6月、9月江汉油田矿机所、吉林油田钻井院、辽河油田钻井院和石油大学（华东）在江汉油田矿机所联合进行了两次地面试验，对各自研制的工具和配套设施进行检验，试验获得圆满成功，必将对我国超短半径侧钻水平井钻井技术水平的提高起到积极的推动作用。
实践表明，采用超短半径侧钻水平井进行老井改造可提高产量2.35-9倍，国内己钻超短半径侧钻水平井情况见表2。
表2 国内己钻超短半径侧钻水平井情况目前，由于该技术的定向准确可靠、钻速高、设备简单、操作方便、钻井成本低。
这一新技术越来越受到世界范围内的石油生产公司的青睐，显示了强大的生命力和远大的发展前景，并己形成了逐步取代用常规钻水平井方法钻短曲率半径水平井的趋势，展现了现代钻井技术发展的新方向。
三、短半径水平井装备及工具1、钻机和钻杆目前，有两类钻机用于短半径水平井施工。
一类是修井机和小型钻机，一类是连续管作业装置。
在4 1/2英寸井眼中侧钻水平井可使用改装的修井机，并配备一套动力水龙头；另外还需要带有固控设备的泥浆循环系统，但容量和处理能力相对较小。
选择的泵应能满足锻铣作业中清洗和冷却的要求。
在裸眼井段，常采用带有CS-Hydril或PH-6工具接头的2 3/8英寸油管作为钻柱。
PH-6接头比CS-Hydril接头抗扭强度高，这在磨铣阶段中有好处，但它的内径较小，大多数仪器不能通过。
为此，可使用变径钻杆，在曲线段和水平段用 2 2/3英寸并带有CS-Hydril接头的钻柱，在直井段使用2 7/8英寸的钻杆。
在较大尺寸井眼或深井中钻短半径水平井，可使用常规钻机或配套钻具。
2、井下马达短半径水平井的造斜率一般都很高，需要采用特殊结构的井下马达才能满足设计要求。
常用的井下马达有大角度的单弯或双弯马达以及铰接马达。
进入80年代，短半径水平井受到世界各国的广泛重视，相继开发了新的钻井系统，普遍的做法是将用于中、长半径水平井的螺杆马达引入了短半径水平系统的研究之中。
典型的公司有Eastman christenson公司、Preussag公司、Anadrill schlumberger公司。
并相继研制出了与之配套使用的柔性有线随钻和柔性MWD,使得水平段长度达到400m，在薄油层、复杂断块和小区块油藏中发挥了积极的作用，促进了套管开窗侧钻钻短水平井的发展。
Eastman christenson公司的铰接螺杆马达系统，可以钻曲率半径为12-15m的短半径水平井。
其工具特点是把在中半径水平井内使用很有效的容积式钻井液马达长度缩短到1m，并用专利的万向接头铰接起来，造斜段用一节马达，稳斜段用两节马达，钻头、近钻头稳定器和成向接头稳定器构成决定曲率半径的三个接触点，配单弯或双弯的外壳，造斜率可达4.8°/m。
有Φ120.65mm和Φ95.25mm、两种规格，可供Φ177.8mm和Φ139.7mm套管内侧钻短水平井使用。
Pneussag公司的铰接马达系统。
该系统与Eastnman christenson公司铰接马达系统主要不同点在于造斜段总成的结构。
它主要由旋转的内驱动管和不旋转的外铰接管两部分组成。
旋转内驱动管内铠装有胶管，既可在一定角度内弯曲，又可循环钻井液。
不旋转的铰接外管可单向弯曲一定角度而不发生方位变化，既可按井眼轨迹弯曲，不可向钻头传递转压。
钻头、近钻头稳定器垫块及单身弯曲铰接接头稳定器构成决定曲率半径的3个接触点，不配备弯外壳（或弯接头）。