元坝121H超深水平井轨迹控制技术
元坝121H超深水平井钻井技术
多变 ， 岩 石坚 硬 ， 研磨 性 强 Ｅ ６ ］ 。下 沙 溪庙 一 自流 井组 地
层 坍 塌压 力较 大 ， 且 有 含气层 ， 不 能满 足实 施气 体 钻井 的条 件 ， 可 采用 液相 欠平 衡钻 井技 术 。 若 液相欠 平 衡钻 井 出现井 下垮 塌严 重 时 ， 可 立 即终止欠 平 衡钻 井 ， 改为
图 １ 元坝 １ ２ 仆 ｛井 身 结 构 示 意
对 稳定 ， 没 有油 、 气、 水层 ， 比较 适 合空气 钻井 ］ 。
３ ） 三 开陆 相地层 选 用液相 欠平 衡钻 井 。三 开 陆相 地层 为沙溪 庙 组 、 千 佛崖 组 、 自流 井组 、 须 家河组 ， 岩性
２ 钻 井 技 术 难 点 分析
１ ） 一开 选用 泡沫 钻井 。一 开地层 为 白垩 系剑 门关
组 及侏 罗 系 蓬莱 镇 组 ， 以砂 泥岩 互 层 为 主 ， 可钻 性 差 ，
地 层较稳 定 。 但本 段地 层普 遍含 水 ， 空气 钻井 和雾 化钻 井 难 以应 付 地层 出水 ， 而 常 规钻 井 液 钻进 。 钻速缓慢 。 该 层段 比较 适合 采用 泡沫 钻井 提速 。
３ 钻 井 工 艺 技 术
３ ． １ 钻 井方 式 、 钻 进参 数 、 钻具 组合 、 钻头优 选
３ ． １ ． １ 钻 井 方 式
二开 ： ４ ４ ４ ５ ｍ ｍ 钻头 × ３ ０ ６ ６ ． ７ ０， ｍ
西３ ４ ６ ． １ ｈ ｉ ｍ 套管 × ３ ０ ６ ４ ７ ３ ｉ ｎ 水泥返深至地面
悬挂器位置 ：
／
２ ８ ９ ３ ０ ３— ２ ８ ９ ８ ８ ９ｍ
水平井井眼轨迹
水平井井眼轨迹控制技术水平井井眼轨迹控制工艺技术是水平井钻井中的关键，是将水平井钻井理论、钻井工具仪器和施工作业紧密结合在一起的综合技术，是水平井钻井技术中的难点，原因是影响井眼轨迹因素很多，水平井井眼轨迹的主要难点是：1．工具造斜能力的不确定性，不同的区块、不同的地层，工具造斜能力相差较大2．江苏油田为小断块油藏，油层薄，区块小，一方面对靶区要求高，另一方面增加了目的层垂深的不确定性。
3．测量系统信息滞后，井底预测困难。
根据以上技术难点，需要解决三个技术关键：1、提高工具造斜率的预测精度。
2、必须准确探明油层顶层深度，为入窗和轨迹控制提供可靠依据。
3、做好已钻井眼和待钻井眼的预测，提高井眼轨迹预测精度。
动力钻具选择一、影响弯壳体动力钻具造斜能力的主要因素影响弯壳体动力钻具的造斜能力的主要因素有造斜能力钻具结构因素和地层因素及操作因素三大类。
其中主要的是结构因素，其次是地层因素。
（一）动力钻具结构因素影响1．弯壳体角度对工具造斜率的影响单双弯体弯角是影响造斜工具造斜能力的主要因素。
在井径一定情况下，弯壳体的弯角对造斜率的影响很大，随着弯壳体角度的增大，造斜率呈非线性急剧增大。
2．弯壳体近钻头稳定器对工具造斜率的影响。
弯壳体近钻头稳定器的有无，对工具造斜率影响很大。
如Φ165mm1°15′有近钻头稳定器平均造斜率达到30°/100米，无近钻头稳定器平均造斜率仅为20°/100米左右，相差近50%。
如陈3平3井使1°30′Φ172mm不带稳定器单弯螺杆平均造斜率为25°/100米，井身轨迹控制要求，复合钻进后，滑动钻进，造斜率仅为16-20°/100米。
3．改变近钻头稳定器到下弯肘点之距离对工具造斜率的影响通过移动下稳定器位置可以改变近钻头稳定器至下肘点之距离。
上移近钻头稳定器可大大提高工具的造斜能力，并且在井径扩大程度较大的情况下，造斜能力的上升幅度比井径扩大较小时要大。
水平井井眼轨迹控制技术
水平井井眼轨迹控制技术（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）无论是定向井，还是水平井，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。
但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同，在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。
在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中，针对不断出现的轨迹控制问题，建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。
一、水平井的中靶概念地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。
可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，因此，控制水平井井眼轨迹中靶，与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念，主要体现是:井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面（也称目标窗口），但中靶的靶区不是一个平面，而是一个柱状体，因此，不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内，而且要求点的矢量方向符合设计，使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。
也就是说，控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位（即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内），也就是我们所讲的矢量中靶。
二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。
水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。
但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。
元坝气田超深水平井随钻测量与控制技术
第37卷第2期2015年3 月石 油 钻 采 工 艺OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGYVol. 37 No. 2Mar. 2015文章编号：1000 – 7393（2015 ） 02 – 0054 – 04 doi:10.13639/j.odpt.2015.02.015元坝气田超深水平井随钻测量与控制技术唐志军1 周金柱2 赵洪山1 李琳涛1 施斌全1 曾 敏3（1.胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营 257017；2.胜利石油工程有限公司技术装备处，山东东营 257000；3.胜利石油管理局石油开发中心，山东东营 257092）引用格式：唐志军，周金柱，赵洪山，等.元坝气田超深水平井随钻测量与控制技术［J］.石油钻采工艺，2015，37（2）：54-57.摘要：元坝地区海相气藏埋藏较深，主力储层垂深超过6 500 m。
该地区超深水平井钻井过程中存在着高温高压、地层岩性复杂、测量仪器稳定性差以及井眼轨迹控制难度大等难题，对水平井钻井技术提出了更高要求。
首先分析了元坝气田的钻井施工技术难点，通过开展直井段防斜打快技术、超深硬地层侧钻施工技术、增斜段和水平段井眼轨迹高效控制技术研究，以及耐高温高压SLBF HT175型随钻测量MWD仪器的研制，形成了元坝气田超深水平井随钻测量与控制技术，大幅提高了元坝气田超深水平井施工能力。
SLBF HT175型随钻MWD仪器经在元坝4口超深水平井中应用，MWD耐温性能、抗压性能、测量精度和整体可靠性等经过现场验证，能够满足国内油气田超深水平井的随钻测量需要。
关键词：元坝气田；超深水平井；井眼轨迹控制；仪器研制；高温高压中图分类号：TE249 文献标识码：AMeasurement and control technology while drillingfor ultra-deep horizontal wells in Yuanba GasfieldTANG Zhijun1, ZHOU Jinzhu2, ZHAO Hongshan1, LI Lintao1, SHI Binquan1, ZENG Min3（1. Drilling Technology Research Institute, Shengli Petroleum Engineering Co. Ltd., Dongying 257017, China;2. Technology and Equipment Department of Shengli Petroleum Engineering Co. Ltd., Dongying 257000, China;3. Oil Development Center of Shengli Petroleum Administration, Dongying 257092, China）Abstract: The marine gas pools in Yuanba region are buried deeply, and the major reservoirs have a vertical depth of over 6 500 m. During drilling of ultra-deep horizontal wells in this region, there are difficulties like high temperature and high pressure, complex formation lithologies, poor stability of measuring tools and difficulty in wellbore trajectory control, etc., so higher requirement is set for drilling technology for horizontal wells. First, analysis was performed to the difficulties in drilling operation in Yuanba Gasfield; through implementing the anti-deviation and fast drilling technology used in vertical wells, sidetracking technique for ultra-deep hard formations, efficient control technology for wellbore trajectory in building-up section and horizontal section, as well as the development of HTHP SLBF HT175 MWD tool, the MWD and control technology has been developed for ultra-deep horizontal wells in Yuanba Gas Field, which has greatly improved the capability of drilling of ultra-deep horizontal wells in Yuanba Gasfield. After SLBF HT175 MWD tool was used in four ultra-deep horizontal wells in Yuanba Gasfield, it was validated on site in terms of temperature resistance performance, pressure resistance performance, measuring accuracy and overal reliability, capable of meeting the requirement of MWD in ultra-deep horizontal wells in domestic oil/gas fields.Key words: Yuanba Gasfield; ultra-deep horizontal well; control of wellbore trajectory; instrument development; high temperature and high pressure作者简介：唐志军，1961年生。
水平井井眼轨迹控制技术
水平井井眼轨迹控制技术水平井钻井的技术关键是确立一个既能经济、安全钻成水平井，又能高精度控制井眼轨迹的水平井钻井模式，形成适应不同钻井方式的水平井钻井工艺技术。
不同类型的水平井，其井身结构和设计轨道不同，所选择的钻井方式不同。
而水平井钻井方式的确立又要受到钻井设备、钻井工具的装备情况，钻井工艺技术水平，测量仪器装备等诸多因素的制约。
水平井钻井基本上为两种方式：一是与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制方式和钻井模式。
二是与导向钻井系统比较接近的以动力钻具为主的水平井井眼轨迹控制方式和钻井模式。
一、以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制采用与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井钻井模式，在长半径水平井中通过调整钻具组合和钻井参数，可以有效地实现对强增斜、微增斜、水平段稳平钻进的井眼轨迹进行控制，但在大斜度井段和水平段必须利用水平井的摩阻计算程序进行钻具组合的倒装设计；通过使用高聚物水包油钻井液体系和正电胶钻井液体系，配合强化的四级钻井液净化系统，采用大排量循环、交叉接力式短起下钻等技术措施，可以满足水平井安全钻井的需要。
对中半径水平井，在增斜率大于6°／30m之后，尤其在Φ444．5mm大尺寸井眼中，用柔性的转盘钻钻具组合来实现比较稳定的增斜率是比较困难的，而且不利于井下安全。
因此，这种模式在中半径水平井中的应用是有条件的，一般适用于中半径水平井的造斜率低限，并采用动力钻具组合进行造斜能力和井段的调整。
1、以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制主要思路采用两层技术套管的井身结构，虽然有利于井下安全，但是不经济。
通过总结实践经验，逐渐认识到：采用这种井眼轨迹控制模式应当简化井身结构，整个增斜井段采用单一的Φ311mm井眼尺寸。
在此基础上，将这种模式定型为：（1）充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术，严格的将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之内，快速优质地钻完该井段。
（2）定向造斜段的施工用常规动力钻具、弯接头或弯套动力钻具的方式进行。
水平井井眼轨迹控制技术.doc
我就水平井井眼轨迹控制技术说一点：1、水平井井身剖面的优化设计（1）、井身剖面设计原则：.1）满足地质要求，实现地质目的；2)保证钻进和起下钻摩阻扭矩尽可能小；3)其形状有利于地质导向工作和现场实际井眼轨迹控制；4)能克服油层深度预测和工具（含地层）造斜率的不确定问题等等。
（2）、井身剖面类型的选择水平井井身剖面根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选择不同的剖面类型。
油田施工的水平井，从曲率半径来分，选择长曲率半径水平井和中曲率半径水平井。
剖面选用了具有两个稳斜井段的直－增－稳－增－稳（探油顶）－增（着陆段）－水平段三增剖面、直－增－稳（探油顶）－增（着陆段）－水平段双增剖面、直－增－水平段单增剖面。
设计造斜率选为2～10o/30m。
（3）水平井防碰绕障技术受地面条件限制，油田多为丛式定向井，防碰绕障问题突出，水平井又需要一定的靶前位移，许多井往往从一个平台打到另一个平台下面，即要考虑本平台邻井的防碰，又要考虑下部斜井段和水平段的防碰，通过现场水平井钻井实践，形成了油田特有的水平井防碰绕障技术：1）、井身剖面的优化设计。
在设计时，充分考虑邻井情况，通过剖面类型、造斜点、造斜率等的优化设计，尽量避开老井，必要时进行绕障设计。
2）、利用软件进行防碰扫描和防碰距离计算。
3）、现场井眼轨迹的监控和防碰绕障施工。
4）、地质导向技术在防碰绕障中的应用。
2、井眼轨迹控制技术随着水平井在不同区块的施工，不同区块每口井的地质情况不同，井眼轨迹控制过程中遇到的问题也不一样。
突出表现在以下几个方面：(1)、实钻地质情况复杂多变，油层深度与设计变化较大，井眼轨迹需要随地质情况变化进行调整。
(2) 、水平段油层深度在横向上变化不一，有从低部位到高部位的，也有从高部位到低部位的，还有先从低部位到高部位再下降的。
(3) 、不同区块工具造斜能力和地层对井眼轨迹的影响不同。
(4) 、测量数据的相对滞后对地质导向和井眼轨迹的预测和调整带来困难。
元坝地区超深井钻井提速难点与技术对策
元坝地区超深井钻井提速难点与技术对策张金成;张东清;张新军【摘要】元坝地区是中国石化天然气增储上产的一个重要勘探开发区域.前期钻探实践表明,元坝地区超深井钻井机械钻速低、钻井周期长,为了加快该地区的勘探开发进程,开展了钻井提速技术研究.对前期完钻的12口井进行了统计分析,指出元坝地区钻进过程中,有3个重点井段存在提速难点,重点介绍了针对该难点所采取的技术对策,以及应用这些技术对策所取得的提速效果.采用泡沫钻井技术后,上部大尺寸井眼的机械钻速提高4倍以上；采用控压钻井、孕镶金刚石钻头+高速涡轮、扭力冲击发生器等钻井新技术后,提高了下部陆相地层的机械钻速；采用优化井身结构以及“PDC钻头+螺杆”复合钻井技术后,解决了超深小井眼机械钻速低的难题.%Yuanba Area is one of key exploration areas to increase natural gas reserves for Sinopec. The previous drilling practices showed that the ROP was low and the drilling cycle was long,therefore the research to improve drilling speed was conducted to accelerate the exploration and development in Yuanba Area. On the basis of statistical analysis of 12 previous drilled wells in this area,three sections in Yuanba Area restricting the rate of penetration were identified. This paper introduced the technical solutions and applications results. The application of foam drilling technology improved the large-size hole ROP by 4 times in upper formation. The ROP in deeper continental strata was improved by using the manage pressure drilling technique,impregnated diamond bit with high speed turbine,torsion and percussion generator,etc. The low ROP inthe ultra-deep and slim hole was solved by using the optimized casing program and PDM with PDC bit compound drilling technology.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2011(039)006【总页数】5页(P6-10)【关键词】小眼井;深井钻井;机械钻速;井身结构;元坝地区【作者】张金成;张东清;张新军【作者单位】中国石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;渤海石油职业学院,河北任丘062552【正文语种】中文【中图分类】TE2421 概述元坝地区是继普光气田之后中国石化天然气增储上产的又一重点区域，也是川气东送工程资源接替的重要阵地［1－2］。
水平井水平段轨迹控制课件
应用范围扩大
随着技术的进步和应用的不断扩 大，水平井的应用范围越来越广 泛，已经成为石油、天然气和矿 产开发中的重要技术手段之一。
02 水平井轨迹控制技术
CHAPTER
水平井轨迹控制的基本原理
01
水平井轨迹控制的基本原理是通 过钻具组合的设计和钻进参数的 优化，实现对井眼轨迹的精确控 制。
产数据等。
控制优化
03
根据预测模型，优化控制参数如水平段位置、钻井液排量等，
实现水平段轨迹的精确控制。
基于优化算法的智能控制策略
优化算法控制策略
利用遗传算法、粒子群算法等优 化算法，寻找最优的控制参数组
合。
遗传算法
通过模拟生物进化过程，寻找最优 解。在水平井轨迹控制中，可应用 于寻找最优的钻井液排量、水平段 位置等参数组合。
基于人工智能的自适应控制的水平井轨迹控制实例
基于人工智能的自适应控制是一种新兴的控制方法，通过机器学习等技术对系统进行学习和 自适应。在水平井轨迹控制中，可以使用人工智能技术对地下井眼模型进行学习和自适应， 并制定相应的控制策略。
基于人工智能的自适应控制的优势在于能够自适应地处理复杂的非线性系统，并具有较好的 泛化性能。此外，人工智能技术可以处理大量的数据，并通过数据挖掘等技术提取出有用的 信息。
要点三
测量与导向系统
测量与导向系统是实现水平井轨迹控 制的关键技术之一。目前，该领域仍 存在一些技术瓶颈，如测量精度不高 、导向稳定性不足等。这些问题的解 决需要进一步研究和改进测量与导向 系统技术。
06 结论与展望
CHAPTER
主要结论
水平井水平段轨迹控制技术的发 展趋势是高效、精准、智能化。
• 水平井轨迹控制需要解决防斜打直问题，确保井眼 轨迹的垂直性和稳定性。
水平井井轨迹精准控制技术分析
具有相同地质意义。
而且现场对这四种模型形态有进行了精细化剖析，找出每种模型与岩性组合的对应关系，如陡升型对应的岩性组合为泥岩+细砂岩组合、台阶型对应岩性组合为泥岩+粉砂岩+细砂岩组合、缓升型对应的岩性组合为泥岩+泥质粉砂岩+粉砂岩+细砂岩组合及夹层对应的岩性组合为泥岩+粉砂岩(夹层)+泥岩+细砂岩组合。
图1 水平井着陆目的层精细划分及认识模型图(2)在渤海首次提出建立现场快速精细对比方法及预测技术。
以现场岩性识别为手段及优势，快速建立目的层岩性组合，然后与邻井目的层岩性组合及模型形态进行精细对比(图2)，提高储层预测精度，该方法与传统标志层对比相比，距目的层更接近，预测控制精度高。
同时丰富了现场地层对比手段及方法。
图2 现场快速精细对比及预测1 水平井着陆过程中存在的问题渤海地区断层发育，深切生油岩的大断层是油气运移至中浅层通道，在形成圈闭时，断层与储层的耦合关系决定着油气聚集成藏，故油藏油气水系统复杂。
目的层中浅层明化镇组沉积相上属于极浅水三角洲沉积，储盖组合条件好，泥岩较发育，砂体厚度一般为5～15m，呈“泥包砂”特征。
基于储层特点，海上高效开发此类油气藏，必须以水平井为主，相比于定向井，水平井能有效扩大泄油面积，降低生产压差，提高单井产量和最终采收率，真正做到少井高产。
(1)水平井着陆目的层预测精度有限。
首先，中浅层明化镇组储层特征上看，受河控作用影响强，分流河道分叉，改道频繁，横向和垂向上变化快，储层夹层泥岩发育，储层厚度薄等特点，这使得传统标志对比与预测效果差。
其次，基于该类油藏成藏规律，断层发育，使得原有断续分布储层变得更加复杂，对比预测及地震跟踪难度大。
最后，目前该类油气藏储层地质信息预测，主要技术手段为地震反演解释，但受其自身技术局限，分辨率达不到精细油藏描述对单砂体的要求，故预测精度有限，对现场控制水平井成功着陆带来极大困难和隐患。
(2)着陆时带随钻测井曲线在井底处存在盲区。
受随钻测井仪器工艺决定，井底大约15m井段存在盲区，无法依据测井对其含油性及物性进行判别，故对于薄层油层水平井着陆影响较大。
水平井井轨迹精准控制技术研究
水平井井轨迹精准控制技术研究摘要：在开展水平钻井施工作业时，其工施工难度相对较大，风险比较高，为了能够保证水平井施工质量，需要加强井眼轨迹控制工作。
这是水平井钻井施工过程中的关键环节。
在对水平井井轨迹精准控制技术进行深入分析的过程中，需要掌握水平井井轨迹精准控制的主要意义，同时探讨在水平井井轨迹精准控制过程中的关键技术。
这样才能够从具体的施工技术要求出发，对水平井井眼轨迹控制技术进行全面掌握，提高水平井钻井施工质量。
关键词：水平井施工；井轨迹控制；精准策略前言水平井井轨精准控制是水平井钻井施工过程中的关键环节，在实际施工过程中必须以水平井井眼轨迹精准控制的主要特点为基础，准确掌握水平井着重中存在的各种问题。
同时需要对现场快速对比和预测技术、测检盲区导向技术和科学平滑轨迹控制技术等进行综合探讨，从而提高水平井井轨精准控制水平。
1.水平井井轨迹精准控制的特点与常规定向井相比，水平井的井眼轨迹控制具有一定的特殊性，主要表现在以下方面：第一，中靶要求相对较高。
水平井的靶体一般是以三维靶体，将矩形窗口作为前端，使其呈成水平或者近水平的长方体。
因此，对三维中靶要求比较高，井眼轨迹除了水平投影进入到靶窗范围内，垂深也要控制在靶框范围内，就是通常说的着陆。
此外，在水平段钻进过程中，也要防止钻头穿出靶体而产生脱靶问题。
第二，在水平井井眼轨迹迹定向过程中，对摆放工具面，也存在一定难度。
主要是因为随着井斜不断增大，钻柱摩阻扭矩不断增加，会导致工具面角摆放难度加大并且工具面较难稳定。
第三，在对水平井井眼轨迹进行控制的过程中，因为地层的影响，螺杆造斜能力也具有一定的不确定性。
再加上测量仪器距离钻头位置还有一定的距离，会直接影响水平井着陆与水平井段控制质量[1]。
1.水平井着陆中存在的问题（以甘肃庆阳地区为例）在甘肃庆阳地区区域上属陕北斜坡西南段，局部构造位于庆阳鼻褶带，构造性形态为一个西倾单斜。
长8层顶构造对油气没有明显的控制作用，坡度平缓，地层倾角约0.5-0.7°。
元坝地区超深井钻井提速难点与技术对策
关键词： 小眼 井 深 井 钻 井 机 械 钻 速 井 身 结构 元 坝地 区
中 图 分 类 号 ： Ｅ ４ Ｔ ２２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ 卜０ ９ （ ０ １ ０ — ０ ６ ０ １０ ８０ ２ １） ６０ ０ — ５
Ｄｉｆｃ ｌｉ ｓ ｏ ｍ ｐ ｏ ｉ ｇ Ｒａ ｅ ｏ ｎｅ ｒ ｔｏ ｎ ｔ ｃ ｎｉ ａ ｆ ｉ ｕ ｔｅ ｆＩ ｒ ｖ ｎ ｔ ｆＰｅ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｉ ｓ Ｔｅ ｈ ｃ ｌ Ｓ ｌ ｔｏ ｎ Ｙｕ ｎ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎｓ ｉ ａ ｂａ Ａｒ ａ
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元坝超深水平井钻井液技术
元坝超深水平井钻井液技术摘要：川东北元坝构造是国内少见的三高地区，存在储层埋藏深、易漏、井温高、井眼净化难度大、易发生阻卡等复杂情况。
通过室内研究，优选出针对超深水平井钻进的金属离子聚磺混油钻井液体系，该体系具有良好的抗高温稳定性、流变性能、润滑性能、抗污染性能，在现场使用中较好的解决了元坝构造超深水平井施工的技术难题。
关键词：元坝构造超深井水平井井眼净化润滑防卡元坝构造位于四川盆地东北部的巴中、南充及广元地区，地层产状平缓，构造变形弱，储层整体埋藏较深。
区域构造位置位于南秦岭米仓山推覆构造带南缘、大巴山弧形冲断构造带的西南侧。
元坝构造主要以海相长兴组储层为主要目的层，埋藏井深平均在7000m左右。
根据前期对元坝地区长兴组储层敏感性结果表明，长兴组储层具无水敏、弱碱性、强应力敏特征，并且长兴组为常压地层，压力系数1.01～1.17。
一、钻井液处理剂优选1.抗高温保护剂优选[基浆]：4%膨润土+0.3%增粘剂+4～6%抗盐钙降滤失剂+1～2%稀释剂+1～3%井壁封固剂+1%流型调节剂+0.1～0.3%乳化剂+0.5～0.8%pH调节剂对3种抗高温处理剂（分别为A1、A2、A3）进行实验评价。
备注：钻井液密度为1.30g/cm3，老化条件170℃×16h，测试温度70℃。
从表中的数据可知，A2与金属离子聚磺体系配伍性较好，在高温条件下，钻井液的流变性能和失水造壁性更优良。
2.润滑剂的优选元坝地区深井水平段钻井施工进入造斜段和水平井段之后，为了防止起下钻、下套管、电测等施工出现卡钻、电测遇阻等复杂工程事故，需要混入一种或多种润滑剂，达到水平井钻进、起下钻、下套管、电测等施工的要求。
在基浆中加入不同种类润滑剂对钻井液进行润滑性评价，老化条件170℃×16h。
备注：钻井液密度1.30g/cm3，测试温度70℃。
通过对不用类型相同加量的润滑剂进行分别评价，B1和B2引入体系后对基浆流变性能无较大影响，但实际施工中考虑到井下条件，需要加入多种润滑剂复配使用，达到水平井钻进、起下钻、电测、下套管等施工要求。
元坝地区超深含硫气井安全快速钻井难点及对策(最新版)
( 安全论文 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改元坝地区超深含硫气井安全快速钻井难点及对策(最新版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.元坝地区超深含硫气井安全快速钻井难点及对策(最新版)摘要：川北元坝地区是中国石化南方海相重点勘探区域，其钻井完钻井深超过7000m，属于超深含硫气井。
针对该区陆相地层研磨性强、可钻性差，井身质量控制难度大、海相地层盐膏层发育、井漏和井控安全问题突出等施工难点，提出了安全快速钻井技术对策：①运用气体钻井技术提高机械钻速，减少井漏复杂事故；②结合邻井资料，优选钻头类型，优化钻井参数；③制订井下安全钻井技术措施，预防地层掉块和键槽卡钻、缩径和压差卡钻、断钻具和钻头等井下复杂情况的发生。
关键词：元坝地区；气体钻井；钻头优选；钻井参数；技术；四川；北0前言川北元坝地区是中国石化南方海相重点勘探区域，位于九龙山构造南翼、通南巴背斜西南侧，属于川中低缓构造带的一部分。
从邻井钻探结果表明，飞仙关组飞三段鲕滩储层、嘉陵江组嘉二段粒屑滩储层、三叠系须家河组砂岩储层、下侏罗统自流井组、大安寨组介壳灰岩储层在该区亦可能发育，成藏条件优越，是川东北地区寻找大型气藏的有利区带。
从区域沉积特征及邻井钻井资料、露头资料综合分析，该区陆相层系可能发育有须家河组砂岩、千佛崖组砂岩、自流井组砂岩及介壳灰岩储集层。
海相碳酸盐岩储层可能发育有中三叠统雷口坡组中上部白云岩储层、下三叠统嘉陵江组嘉二段砂屑云岩储层、下三叠统飞仙关组飞三段鲕粒石灰岩储层、长兴组-飞仙关组飞二段礁滩相白云岩储层。
浅谈水平井井眼轨迹控制技术
１以转 盘钻 为主 的水平 井 井 眼轨迹 控 轨迹的有效控制 。
段。
一
该井段 。 二 是定 向造斜 段 的施 工用 常规 动力 钻
具、 弯接头 或弯套动力 钻具 的方 式进行 。应 选择合 适的弯接头 或弯壳体度 数 ， 使实 际造 斜率尽 可能地 接近设 计造 斜率。 井斜 角应 达 到１ ０ － ． １ ５ ￣ ￣ 转盘钻进 ， 以利 于待钻井段增 斜
一
制
三是对 地质 设计 靶区垂 深误 差要 求在 ５ － ｌ Ｏ ｍ、而平 面误 差大于 ５ ｍ的水 平探 井和 水平开发井 ， 以转 盘钻钻具组 合为 主要 钻进 方式 ， 可采 用大排 量来 提高携 岩能 力 ， 以两 套 转盘钻钻具组 合用二至 三趟钻钻完 ５ ０ ０ ｍ 左 右的水平井段 。 四是对地 质设 计靶 区垂 深误 差要求 在 ５ ｍ之 内 、而平面误差也小 于 ５ ｍ的水平井 ， 采用 １ 。 左右 的单 弯动力钻具 或 Ｄ Ｔ Ｕ导 向钻 具与 转盘钻 钻具 组合 相结合 的方 式钻水 平
是长 半径水 平井 使用 常规 定 向井工 １ ． １以转盘钻为 主的水平井井 眼轨迹 控 具 ， 用 转盘钻方式进 行增斜井 段 的井 眼轨迹 制 主要 思路 控制， 通过精 心设 计钻 具组合 ， 合理 调整 钻 在 以转盘 钻为 主 的水 平井 井 眼轨迹 控 井 参数 ， 可 以实现 有控 制地 强增斜 、 微增 斜 制中， 采 用两层 技术 套管 的井 身结构 ， 对 于 以及 比较稳定 的增斜 率 ， 调整 钻井参数 的核 井下 的安全有 了充 分的保 障 ， 但是 在经济 上 心是钻压 。 却处 到劣势 。通过 总结实践经 验 ， 逐渐认 识 二 是在 ￣ ５ ４ ４ ４ ． ５ ｍ ｍ 井 眼 中 ， 采 用 到： 采用 这种井眼轨迹 控制模 式应 当简化 井 ｄ ￣ ２ ２ ８ ． ６ ｍ ｍ和 ￣ ２ ０ ３ ． ２ ｍ ｍ钻铤组成 的增斜钻 身结 构 ， 整个增 斜井段 采用单 一的 中３ １ １ ａ ｒ ｍ 具 组合 ，能够 获得 ４ ． ５ ￣０ ｍ的 比较稳 定 的 井 眼尺寸。在此基础上 ， 将 这种模式定型为 ： 增 斜率。 但若用柔性更 强的组 合来实现更高 是充分 利用 成功 的高压 打直 技术 ， 严格 的将造 斜点前 的直井段井 眼 斜 率 曾达到 １ １ ． ３ ￣ ／ ３ ０ ｍ，而 且 因转盘 扭矩 过 轨迹 控制在允许范 围之 内 ， 快速 优质地钻 完 大 ， 极易造成钻具事 故。
2-水平井轨迹设计和控制技术(课件版)
第二部分水平井轨迹设计和控制技术⏹水平井的井眼轨道的基础知识水平井的基本术语水平井的井眼轨道类型⏹水平井设计的基本内容水平井的设计思路和基本方法水平井轨迹设计的主要内容水平井井眼轨迹设计的原则和有关因素水平井的剖面设计⏹水平井井眼轨迹的控制技术水平井井眼轨迹控制的实现方法水平井井眼轨迹控制工具和定向方法水平井井眼轨迹的控制技术(一)水平井的基本术语井深：又称斜深或测深，指井口至测点的井眼长度；垂深：指轨迹上某点至井口水平面的垂直距离；井斜角：井眼轴线上某测点的井眼方向线（切线）和重力线之间的夹角，称为井斜角；方位角：某测点处井眼方向线投影到水平面上（井眼方位线）与正北方向的夹角（顺时针向），即方位角；水平位移：指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离。
井斜变化率：单位井段内，井斜角的变化值；方位变化率: 单位井段内，井斜方位角的变化值；全角变化率：单位井段内，井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。
（也称“狗腿严重度”、“井眼曲率”）磁偏角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方向线之间的夹角。
靶区：根据地质和钻井工艺的要求,规定井眼轨迹穿行的区域范围。
(一)水平井的基本术语●入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。
●终止点：是指地质设计规定的目标结束点。
●靶前位移：是指入靶点的水平位移。
●水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。
●圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为R 米的圆柱。
●矩形靶：即纵向为a 米,横向为b 的长方体。
(一)水平井的基本术语（二）井眼轨道的类型二维井眼轨道井眼轨道的类型三维井眼轨道◆二维井眼轨道由垂直井段、增斜井段、稳斜井段和降斜井段组合而成。
◆在设计井眼轴线上，既有井斜角变化又有方位角变化的井眼轨道。
◆三维井眼轨道设计用于绕障井和现场待钻修正井眼轨道设计。
二维井眼轨道◆设计的井眼轴线仅在设计方位所在的铅垂平面上变化的井眼轨道。
井身剖面基本类型◆水平井多为长曲率半径和中曲率半径水平井◆根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选择单增、双增、三增等不同的剖面类型KAFSEHO 1R1R2CBI hNO2O3R3三增剖面KA FT S EHJO1O 2R 1R2CBII hN双增剖面KA DS2OR1BS1C单增剖面水平井设计是一个“先地下后地面，自下而上，综合考虑，反复寻优”的过程。
水平井钻井的轨迹控制技术
水平井钻井的轨迹控制技术作者：范明哲来源：《环球市场信息导报》2014年第11期水平井是近年来钻井技术的一个新突破，它具有在油层内穿行的距离长、泄油面积增大、单井产量高等一系列优点。
在水平井钻井过程，水平井钻井的轨迹控制技术是关键，该文主要是对如何精确地控制水平井轨迹进行研究，并提出了建设性的意见。
一、我国当前钻井中的水平井分类短半径水平井。
造斜率：1～10/m应用范围：水平位移不大的水平井钻具组合：特殊钻具组合（铰接马达、挠性钻杆等）测量工具：特殊的测量工具水平段长度：60～120m完井：多数裸眼中半径水平井。
造斜率：6/30～20/30m；应用范围：水平位移较大的水平井；钻具组合：常规钻具（弯外壳，导向钻具组合）；测量工具：常规测量工具（单点、多点、有线和无线MWD）水平段长度：300～900m完井：常规完井技术，完井方式取决于油藏条件长半径水平井造斜率：2/30～6/30m；应用范围：水平位移较大的水平井钻具组合：常规的钻具组合（弯接头，弯外壳，多稳定器钻具组合）测量工具：常规测量工具水平段长度：取决于可用的工艺技术水平完井：常规完井技术，完井方式取决于油葳条件中靶概念提出。
水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。
可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，也就是我们所讲的矢量中靶，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。
二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。
但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。
实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中或滞后。
实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响是：实钻轨迹点的位置超前，相当于缩短了靶前位移。
元坝超深水平井轨迹控制技术
元坝超深水平井轨迹控制技术
王旭东;罗朝东;贺阳;向燕;李波罗
【期刊名称】《石油地质与工程》
【年(卷),期】2014(28)2
【摘要】川东北元坝区块是中国石化南方海相重点勘探开发区域,元坝地区海相储层埋深超深,具有高温、高压和高舍H2S等特点,水平井钻井存在测量仪器和定向工具选择难、轨迹控制难度大等技术难点.通过应用高温高压旋转导向和高温螺杆+ MWD对比,优选了定向钻井的工具组合;结合理论和实钻经验,形成了适合元坝地区的超深水平井轨迹控制技术,为元坝地区海相储层的高效开发提供了技术支撑.【总页数】3页(P107-109)
【作者】王旭东;罗朝东;贺阳;向燕;李波罗
【作者单位】中国石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院,四川德阳618000;中国石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院,四川德阳618000;中国石化西南石油工程有限公司四川钻井分公司;中国石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院,四川德阳618000;中国石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院,四川德阳618000
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
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元坝121H超深水平井轨迹控制技术李增浩;李林;夏学涛;王良佳【摘要】Yuanba 121H well marine gas reservoir is buried deep, the depth of horizontal wells is above 7000m, the temperature in bottom is high, and the pressure is high, which have very high requirements on horizontal drilling. In order to efficiently develop marine reservoir in Yuanba and complete "Twelve-Five" planning strategic objectives, Sinopec conducted pilot research on Yuanba 121H well. This article focused on analysis of the difficulty in oblique section and horizontal section of Yuanba 121H well, explored to use high temperature resistance screw drilling tool and high temperature resistance MWD control trajectory, and summed up a set of trajectory control technology of exceeding horizontal well in Yuanba district.%元坝121H井海相气藏埋藏深,水平井垂深超过7000m、井底温度高、压力高,对水平井钻井提出了极高要求.为了高效开发元坝海相储层,完成“十二五”规划战略目标,中石化在元坝121H井进行先导攻关.文章重点分析了元坝121H并造斜段及水平段施工难点,探索采用耐高温螺杆钻具配合耐高温MWD控制井眼轨迹,总结了一套针对元坝区块超深水平井轨迹控制技术.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)010【总页数】2页(P67-68)【关键词】元坝121H井;超深水平井;耐高温螺杆钻具;耐高温MWD;轨迹控制技术【作者】李增浩;李林;夏学涛;王良佳【作者单位】中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000;中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000;中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000;中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TE2421 元坝121H井基本情况元坝121H井位于四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝12井构造高点西北斜坡，其勘探目的是进一步评价元坝Ⅰ区块长兴组～飞仙关组礁滩异常体南翼滩相储层含气性及气藏规模，为开发长兴组气藏提供技术储备；验证长兴组滩相气藏地震预测模式，为进一步评价长兴组滩相气藏提供依据。
1.1 基本数据（表1）表1 元坝121H井基本数据井号元坝121H井钻井性质开发评价井井型水平井目的层长兴组井口坐标 X=3512787 Y=18606175 靶点坐标 A靶：X=3513151，Y=18606274 B 靶：X=3513736，Y=18606471轨道类型直-增-稳-增-平靶点垂深 A靶：6970m；B靶：7005m造斜点 6680 靶心距 A靶点：20m×100m B 靶点：20m×100m造斜率15°/100m；18°/100m 最大井斜角87.40°方位18.61° 井底闭合距 1007.241.2 井身剖面设计（表2、表3）表2 斜导眼轨迹设计数据简表井深m井斜deg方位deg垂深m水平位移m狗腿度deg/100m造斜率deg/100m扭方位率deg/100m 备注6680.00 6924.65 7082.57 7253.93 7303.93 0.00 41.59 41.59 41.59 41.59 0.00 41.29 41.29 41.29 41.29 6680.00 6903.72 7021.83 7150.00 7187.40 0.00 84.96 189.78 303.53 336.72 0.00 17.00 0.00 0.00 0.00 0.00 17.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00稳斜揭穿砂体测井口袋表3 第二造斜点后轨迹设计数据简表井深m井斜deg方位deg垂深m水平位移m狗腿度deg/100m造斜率deg/100m扭方位率deg/100m 备注0.00 6515.00 6748.11 6904.36 7177.58 7783.63 7833.63 0.00 0.74 38.96 38.96 86.6986.69 86.69 0.00 192.74 14.77 14.77 0.66 0.66 0.66 0.00 6497.04 6726.83 6848.32 6970.00 7005.00 7007.89 0.00-54.82 22.49 117.92 352.29 957.32 1007.24 0.00 0.00 16.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 15.40 0.00 17.47 0.00 0.00 0.00 0.00-71.73 0.00-5.16 0.00 0.00直增稳A(6970.00)增B(7005.00)平2 元坝121H井施工难点分析2.1 工具面不稳、托压严重、轨迹控制难元坝121H井造斜点深6680 m，填井后侧钻点深6515m，造斜点深，钻具柔性大，工具面难以摆到位；裸眼斜井段长、摩阻大、托压严重，钻压不能有效传递到钻头上，定向钻进轨迹控制困难。
2.2 高温高压条件下定向工具失效该井垂深超过6800m后，地层温度超过150℃，井底压力超过130MPa。
高温高压易导致MWD探管不工作。
地层压力高，所需泥浆比重大，致使正常钻进时泵压过高，且对MWD仪器抗压筒冲蚀严重。
为了降低泵压，只能牺牲排量，则螺杆输出扭矩大大降低，影响螺杆钻具正常工作。
2.3 高温高密度条件下钻井液性能调控难度大元坝121H井井底温度超过155℃，并且钻遇大段盐膏层，对该井来说钻井液的抗盐膏污染能力、高温高密度条件下钻井液的润滑性、稳定性控制难度大。
2.4 堵漏与轨迹控制矛盾突出海相地层钻进时易漏失。
在地层出现漏失进行堵漏时，堵漏材料容易堵塞动力钻具和MWD的循环通道，使其不能正常工作；同时井下动力钻具及仪器也影响堵漏的正常施工。
堵漏与轨迹控制、轨迹监测之间的矛盾，增大了出现井喷、卡钻等井下复杂情况和事故的风险。
2.5 钻具负荷问题进入海相钻井施工不允许使用S135钻杆，G105钻杆强度低；容易发生钻具疲劳损坏；一旦出现复杂情况，钻具拉力余量明显偏小。
3 导向设备应用技术3.1 导向设备的选择旋转导向系统与螺杆钻具的破岩机理都是机械破碎地层。
但相比传统的滑动导向，旋转导向可以在旋转钻井方式下实现井斜和方位的调整，从根本上消除定向井滑动导向工具面不易控制、易托压、粘卡的困难，使井眼轨迹更加平滑。
因此，元坝121H井斜导眼选择使用旋转导向设备。
3.2 旋转导向使用情况旋转导向在元坝121H井导眼段下入5趟钻。
具体应用情况如表4所示。
表4 元坝121H井导眼段旋转导向入井施工情况统计入井趟数械钻速入井工具起钻原因1—————旋转导向（含模块马达）+HCD506ZXPDC施工井段（m）循环时间（h）纯钻时间（h）平均机MWD密封失效，泥浆侵入2—————旋转导向（含模块马达）+HCD506ZXPDC BCPM和ATK失去通讯3 6680-6726.53 28.85 25.85 1.8 旋转导向（含模块马达）+HCD506ZXPDC 发电短节出现故障4 6726.53～6840.73 59.36 53.36 2.14 旋转导向+HCD506ZXPDC ATK肋板压力不足，增斜效果不理想5 6840.73～6986.32 68.86 63.86 2.28 旋转导向+HCD506ZXPDC仪器无信号，BCPM工作异常在元坝121H井施工中，旋转导向因仪器故障，其中2趟钻无进尺，而剩下3趟钻纯钻时间均小于70h，使用成功率较低。
虽然使用旋转导向井眼轨迹圆滑，但因为仪器自身不能完全适应元坝地区特殊的高温高压环境，而反复的起下钻检查仪器，大量浪费了钻井时效，整体提速优势并不明显，后更换滑动导向系统完成该井施工。
4 轨迹控制应用技术轨迹控制要严格按设计执行，保证全井轨迹平滑，控制好工具造斜率，为下一步施工打下良好基础。
4.1 直井段施工由于元坝121H井定向井段都在6500m以下，因此上部直井段防斜打直必须得到保证，一旦上部井段出现井斜，到定向点都会产生较大位移，给定向施工带来极大的困难。
元坝121H井上部井段采用了钟摆钻具组合，一旦发现位移偏大，及时采用纠偏技术措施，控制了井眼狗腿度，确保井身质量。
4.2 侧钻施工在侧钻施工前分析斜导眼实钻井斜数据，选择井斜方位变化有较大的拐点处为侧钻点。
针对元坝地区特点，侧钻设计钻具组合为：牙轮钻头+直螺杆+2.75°弯头+扶正器+单流阀+无磁钻铤+MWD+无磁钻铤+加重钻杆+挠性接头+随钻震击器+加重钻杆+钻杆。
下钻到井深至侧钻井深15m处，开泵达正常排量，固定工具面在侧钻点和以上15m井段上下反复划眼1h；之后将工具面固定井底，定点循环30 min后，开始侧钻，侧钻井段严禁划眼和倒划眼。
侧钻要控制钻时如下：前面5m，控制钻时0.15m/h；紧接10m，控制钻时0.5m/h；后续的15m，控制钻时0.8m/h。
在侧钻钻进中，一定要保证送钻均匀。
钻进过程中要密切注意返出的岩屑，确保新岩屑的含量达到85%以上才可正常钻进。
通过以上措施保证了元坝121H井一次侧钻成功。
4.3 斜井段轨迹控制施工为保证井眼轨迹规则平滑，便于下步水平段施工，应及时调整钻具组合，按照设计严格控制造斜率。
定向段井斜在20°以下为保证工具面稳定，选用牙轮钻头，滑动钻进为主。
井斜超过20°以后，采用滑动钻进和复合钻进交替进行的方式，保证井眼规则畅通。
进入稳斜段后，采用双扶钻具组合控制井眼轨迹，稳斜效果明显，机械钻速较定向段平均机械钻速有大幅提高。