超短半径水平井技术特点及应用探究
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。
文10—83井超短半径径向水平井钻井实验
文10—83井超短半径径向水平井钻井实验【摘要】超短半径径向水平井钻井采用连续油管在套管内实现开窗，利用高压水射流进行径向钻进，可在老井油层位置不同井深、方位进行快速钻进，有效改善渗透条件，扩大泄油面积，提高原油采收率。
【关键词】定位定向水平钻进1 前言对于传统射孔工艺沟通油层浅；酸化施工作用半径小，而压裂施工虽能压出较长的裂缝但费用高，且裂缝不易控制。
井眼较远的油层不能有效利用，影响开采效果。
利用超短半径径向水平井钻井在油层内水平钻进，将井眼较远的油层有效使用，达到增产、增注的目的，我厂特引进这项技术在文10-83井试验。
2 文10-83井现状分析及存在的主要问题2.1 基本地质情况文10块油藏为地垒式、封闭型断块构造，地层倾向东南，地层倾角：7-10度。
储层特性以岩屑质长石砂岩为主，粘土含量：9-20%；泥质含量：7-10%；渗透率：118.7毫达西；有效孔隙度：24.5%；含油饱和度：56%；控制地质储量8.3×104t；可采储量：3.6×104t；剩余可采储量：0.54×104t。
2.2 生产情况及历年措施及效果该井在1995年1月18日压裂投产以来，累计产液33689t，目前日产液1.7t，日产油0.9t，含水45.5%。
该井在生产过程中，在1995年1月18日在S3中8-9投产，后进行酸化、补孔、重炮、找堵水和注灰挤堵补孔重炮，效果均不理想。
目前对应水井1口，但该井低产低能，注水不见效。
3 水平定向定位技术及试验情况3.1 定位、定向导向器+油管+Φ73mm油管短节+油管及油管短节至井口，用磁定位+自然伽马测井准确确定导向器的深度，确保导向器的开窗位置；用陀螺仪对导向器的方位进行校正，确保导向器的方位。
3.2 开窗下入割刀+万向轴+马达+加重杆+连续油管。
用喷射液以一定的排量和泵压进行开窗作业。
3.3 径向水力射流钻进下入喷射钻具喷头+喷射软管+连续油管，至开窗位置；进行水力喷射作业施工。
短半径水平井新技术特点和现状
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。
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
超短半径水平井讲稿
工艺特点
优点
缺点
造斜率＞1°/m
1、井眼曲线段最短
1、非常规的井下工具
曲率半径＜57.3m
井眼尺寸： ф95.25mm～ф152.4mm
钻井方式：高造斜率马达方 式或转盘钻柔性组合
钻杆：ф73mm
测斜工具：柔性测斜仪或 MWD 地面设备：动力水龙头或顶 部驱动系统
2、中靶准确度高
3、从一口直井可以 钻多口水平分支井
*薄油气层 水平井可大大增加泄油面积，和同一地层的直井相比， 开采指数可提高4~10倍。
*不规则油气藏 （如互不连通的砂体） 用水平井可以连通互不关 联的、或具有一定高低差的油气藏。
*重油或稠油油藏 水平井可发挥重力泄油的优势，提高产量。 *水锥和气锥的油藏 发生水锥或气锥的油藏可在油层的中上部造斜，
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。
蒸气注入管 MD1,500m
双井连通式水平井
产量比直井提高8倍。
水平井质量和效益的技术关键
合适的油气藏选择 井眼轨迹控制 井壁稳定 油气层保护 固井完井
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（高）曲率水平井。
短半径水平井具有： 1、井眼小 2、造斜率高 3、曲率半径小 4、靶前位移短等特点。
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）。有Φ120.65mm和 Φ171.45mm两种规格，可供Φ177.8mm和 Φ244.5mm套管内侧钻短半径水平井。
超短半径水平井钻井轨迹优化设计及应用
超短半径水平井钻井轨迹优化设计及应用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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超短半径侧钻水平井技术在外围油田的应用
１ 问题的提 出
侧 钻水 平 井是 侧钻 井 与 水平 井 的技术 集 成 ， 要 求 井 眼的方 位 、 斜在 侧 钻 点与 入 靶点 之 间 的有 限 井 垂深 内完 成 ， 短 曲率半径 已小 于 ６ ｍ， 最 ０ 超短 半径 侧 钻水 平 井技 术 是钻 井领 域 最新 发 展 技术 之 一 ， 最 其 短 曲 率半 径 达 到 了 ２８ ～ ． ． ３ ｍ，可 以 达到 较 高 的 中 ７ ２ 靶精 度 ， 效 提高砂 岩钻 遇率 。 ０ ８ ２ １ 有 ２ ０ ～ ０ ０年共 试验 完成 １ １口井 ， 取得 了一定 效 果 ， 现 场试 验也 遇到 但
３ 现场应用情况及效果
３年来 共 应用 油水 井 １ １口 ，其 中稠油 井 ２口， 稀 油井 ８口 ， 水井 ｌ口 ３１ 钻 井情 况 ．
已施工 的 １ １口井 中 ．全 部达 到水 平 段 ２ ｍ 的 ０
设 计要 求 ， 平均 水平 段 长度 达 到 ２ ． 平 均 水平 位 ２３ ｍ，
为 ２８ ．ｍ， 成 由垂 向 到径 向 的转 向 ， ． ３２ 完 ７ 目前 ， 中 国石 油大 庆油 田第 九采油 厂试 验造斜 后钻 出的水平
段 最 长 达 到 ２ ｍ。 ３ ２２ 技 术 特 点 ．
井 放 喷及 转 抽 阶段 产液 及产 油上 升 明显 ，平 均 周期
累积增 液 ６ ３ ， 期增 油 １ １。 ０ ｔ周 ５ ｔ 在稀 油井 上共 应用 ８ 口井 ， 钻 初 期 平 均 １ 液 ４７ 、 侧 ３增 ． 日增 油 １ ｔ 目前 ｔ ．， ９ 日增液 １ ｔ １增油 ０Ｉ， ．、 ９ ３ ． 累计增 油 １ ０ ｔ ｔ ９。 ２
超短半径侧 钻水平井技术在外围油 田的应 用
超短半径水平井喷射钻井机理
超短半径水平井喷射钻井机理嘿，朋友们！今天咱来唠唠超短半径水平井喷射钻井机理这档子事儿。
你说这超短半径水平井喷射钻井啊，就好比是在地下挖地道的超级能手！想象一下，它就像个机灵的小老鼠，能在地下快速又巧妙地打出一条通道来。
这其中的关键呢，就是那股喷射的力量。
就跟咱打喷嚏似的，“噗”的一下，带着强大的冲击力，把岩石啥的都给冲开。
可别小看了这股力量，它可是能让钻井变得又快又好的绝招呢！而且啊，这超短半径水平井喷射钻井还有个厉害的地方，就是它特别灵活。
它能在那些复杂的地下环境里游刃有余，不管是遇到硬石头还是软泥巴，它都能搞定。
就好像一个武林高手，啥场面都能应对自如。
它的工作过程也挺有意思。
就像是一场精彩的表演，先是找准位置，然后“嗖”的一下就开始行动啦。
那速度，那效率，真让人惊叹不已！这可不是随随便便就能做到的，得有高超的技术和精准的控制才行。
咱再想想，如果没有这超短半径水平井喷射钻井，那好多事情可就难办了呀！那些地下的宝藏怎么能快速被发现和开采呢？好多工程不就没法顺利进行了嘛！所以说啊，它可真是个大功臣呢！你说它这么厉害，是不是得好好研究研究它的机理呢？只有把它弄明白了，咱才能更好地利用它呀！就好比你有个厉害的工具，你得知道怎么用才能发挥出它最大的作用，对吧？这超短半径水平井喷射钻井机理就是我们打开地下宝藏大门的钥匙呀！咱们得感谢那些研究这个的科学家和工程师们，是他们让这个神奇的技术不断发展和完善。
让我们能享受到它带来的好处。
总之呢，超短半径水平井喷射钻井机理是个特别重要又特别有趣的东西。
它就像一个隐藏在地下的秘密武器，为我们的生活和发展提供了强大的助力。
咱可得好好了解它，利用它，让它为我们创造更多的价值呀！这就是我对超短半径水平井喷射钻井机理的看法，你们觉得呢？。
6超短半径
由于超短半径侧钻水平井的转向曲率半径很短（只有
0.3m），不能用常规完井方法进行完井，在现有的技术条
件下，只能采用筛管砾石充填完井或裸眼完井。完井难度
高17-16侧平1井，垂深1109.78m，水平段长12.69m和
10.26m ，方位240 和90 ，钻井周期 14.03d。
经济、社会效益分析
据不完全统计，在我国的东部老油田有成千上万口老井，产量极低，甚至
绝产，胜利油田目前有低产井、报废井4000余口。超短半径侧钻水平钻井
技术的发展，无疑给死井复活，老井更新，老油田的稳产增产带来了新的
油3.4t/d，产水4.5t/d，产气68m3/d，含水57%。
辽河油田锦州采油厂钻成两口试验井
锦45-04-19井，油层为7m厚的砂岩稠油油 藏，原井后期产油0.5t/d 左右，于97年用超短 半径侧钻水平井进行改造，水平段长15.86m， 投产后成为高产井，产量提高89倍。 锦45-38-303井，油层中间有3m的泥岩夹层， 原井后期产量很低，于99年用超短半径侧钻水 平井进行改造，在同一油层中钻了三个水平井 眼，水平段长分别为6.7m、2.8m、2.1m，投产 后成为高产井，产油14t/d。
超短半径侧钻 水平井钻井技术
主讲人：王敏生 胜利钻井工艺研究院
目
国内外现状
录
超短半径侧钻水平井概念
超短半径侧钻水平井工艺流程
超短半径侧钻水平井完井方案
超短半径侧钻水平井特点
超短半径侧钻水平井的用途
胜利油田两口井实践
应用前景预测
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。
超短半径水平井讲稿
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。
蒸气注入管 MD1,500m
双井连通式水平井
产量比直井提高8倍。
水平井质量和效益的技术关键
合适的油气藏选择 井眼轨迹控制 井壁稳定 油气层保护 固井完井
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（高）曲率水平井。
短半径水平井具有： 1、井眼小 2、造斜率高 3、曲率半径小 4、靶前位移短等特点。
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。
胜利油田在“九五”期间，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。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。
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。
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。
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。
超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用
Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｕｌ ｔ ｒ ａ － Ｓ ｈｏ ｒ ｔ Ｒａ ｄ ｉ ｕ ｓ Ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎｔ ａ ｌ Ｗ ｅ ｌ ｌ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ
Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｍｏ ｖ ａ ｌ ｉ ｎ ｌ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ
钭 向器、 复合式开修 （ 窗） 系统、 高强度 柔性钻杆 与 常规钻 井设备 相结合 的技 术方 法。 在 设计层 位 实现 曲率半径 为 ３ ． ２ ｉ ｎ的高曲率造斜 ， 完成造斜后运 用柔性钻杆 与多功能导向管进行水 平段 钻进 ， 钻至设计 长度 ， 在 堵塞层形成 了
一
个长度为 ３ ０ ｍ、 直径为 １ １ ７ ． ５ ｍｍ 的 井 眼 ， 为 堵 塞 区域 重新 打 开 注入 通 道 。研 究表 明 ， 利 用 超 短 半 径 水 平 井钻 井
ｗｈ ｉ ｐ ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ， ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ — ｍｅ ｎ ｔ 。 ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｕ ｒ ｖ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｕ ｐ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｃ ｕ ｒ ｖ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｄ ｉ ｕ ｓ ｏ ｆ ｏ ｎ ｌ ｙ ３ ． ２ ｍ ｗａ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｈ ｏ — ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ． Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ — ｕ ｐ， ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｐ ｉ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ １ ｇ ｕ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｐ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉｎ ｆ ｉ ｓ ｈ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｅ ｅ — ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ． Ｓ ｏ ａ ３ Ｏ ｍ ｌ ｏ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ １ １ ７ ． ５ ｍｍ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ
超短半径径向水平井新技术及其在煤层气开采中的应用_张义
超短半径径向水平井新技术及其在煤层气开采中的应用张 义 鲜保安 赵庆波 鲍清英 张继东 高 颖(中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊 065007)摘 要:超短半径径向水平井钻井技术是近几十年来发展起来的一项新型油田增产技术。
利用该技术在早期或老期油气井、压裂效果不好的探井以及近井地带污染/堵塞严重的已开发井中开展试验,取得了较好的增产效果,但由于转向系统、水力破岩钻头等几项关键技术问题,一直没有得到大面积的推广应用。
本文在分析常规径向水平井转向系统、破岩钻头等关键技术优缺点的同时,介绍了这几项关键技术近几年来国内外取得的新进展及其在煤层气钻井中的优势。
关键词:径向水平井 转向系统 水力破岩钻头 煤层气 旋转Study on New Technologies of Ultra -short Radius Radial HorizontalWells and Application in Coal -bed Methane DevelopmentZhang Yi ,Xian Bao 'an ,Zhao Qingbo ,Bao Qingying ,Zhang Jidong and Gao Ying(Langfang B ranc h ,R esearc h Institute of Petroleum E xploration and Development ,Petrochina ,H ebei 065007)A bstract :Ultra -short radius radial horizontal wells technology is a ne w stimulation for oil development in re -cent years .It has got a good stimulation effect in old oil or gas wells ,bad fractured wells ,and near borehole dama ge wells .However ,this technology has not been used widely due to some critical technologies 'pr oblems such as turning system ,hydraulic r ock -breaking bit ,etc .In this paper ,both pr os and cons of the critical technologies of common radial horizontal wells technology are analyzed .Meanwhile ,new progresses and advan -tages in CB M drilling of these critical technologies both home and abroad are also introduced in detail .Keywords :Radial horizontal well ;turning system ;hydraulic rock -breaking bit ;CBM ;revolving 美国的Bechtel 和Petrophsics 两家公司在20世纪80年代联合研制出利用高压水射流钻头通过特制井下转向器进行径向水平钻进的钻井系统。
文南油田超短半径水平井技术试验研究
高动用储量 和采收率 。因此 ，在该油 田区块引进 了超短半径 径向水平井 钻井技 术 ，该项 技术可 在老 井油层 不 同井深 、不 同方位进行 快速水平钻进 ，有效改善渗透条 件 ，扩大泄油 面积 ，从而提高原油采 收率 。
１ 超 短 半 径 水 平 井技 术 原 理 及 特 点
随着 近年 来开 发地 层越来 越 复杂 ，低 渗 和超低 渗油 藏的勘 探开 发 ，中后期 的老 油 田的储层 改造 ，超 短半 径水 平井 技术 得到 了越来 越 广 泛 的应 用 。超 短 半 径水 平 井 技 术是 利 用 水 射 流破 岩 的 方式 进 行 钻 ］ 进 ，在 原直井 中钻 出超 短半径 辐射 分支井 的技术 。超 短半 径 指 曲率 半 径 极小 ，仅 为 ０ ３ ］ ． ｍ。可 以避 免 常规 的 大 曲率 半径 、中曲率半 径 以及短 曲率 半径钻 井技 术钻水 平井 要频 繁造斜 、定 向和 复杂 的井 眼轨迹 控制 等 工艺过 程 ］ ，能够保 证水 平井 准确 地钻入 目的层 ，采用 高压水 射流破 岩形 成水 平井 眼 ，避 免 了靠 钻 头旋 转机械 破 岩需要 钻杆旋 转 和利用 钻杆 给钻 头施加 钻压 ，从 而彻底解 决 了常规 钻水平 井技 术所 遇到 的一系 列 问题 ，减 少 了井下 事故 的发生 ，提 高 了钻 井速 度 。 超 短半径 水平 井钻 井技 术有 以下特 点 ：①新井 投产 取代 常规射 孔： 艺 ；②应用该 技 术解决 油层 污染 ＿ ［
超短半径水平井柔性钻具力学分析与安全评价
超短半径水平井柔性钻具力学分析与安全评价超短半径水平井技术是一种低成本、高效益的剩余油开采技术,目前在国外已得到广泛应用。
超短半径水平井的钻进需要采用柔性较大的钻具进行施工,因此柔性钻具能否满足强度要求,直接影响到超短半径水平井钻进的成功率。
柔性钻具主要包括柔性钻杆和导向筛管,为了保证工具的强度能够满足施工要求,需要对其进行受力计算。
以保证导向筛管和柔性钻杆的有效利用和现场施工的成功率。
由于柔性钻具中导向筛管不仅与柔性钻杆产生随机多向碰撞,还与井壁接触,构成一个复杂的双重接触非线性问题,研究具有一定的难度,因此开展此项研究具有重要的理论意义和工程应用价值。
本文根据超短半径水平井柔性钻具的工作状态,选取柔性钻杆、导向筛管和井壁三者为研究对象,考虑到导向筛管与柔性钻杆、导向筛管与井壁的双重接触,建立造斜井段和水平井段整体柔性钻具非线性有限元模型。
考虑导向筛管缝间接触特性,柔性钻杆中球头连杆和上球座间的接触,分别建立了柔性钻杆和导向筛管的单节局部有限元模型。
考虑柔性钻具的结构、弯曲刚度、井眼曲率、井口钻压等因素,建立超短半径水平井柔性钻具非线性力学方法、分步计算数值方法。
通过数值模拟,得到造斜段和水平段柔性钻具三种曲率半径不同工况下的危险截面受力状态及摩阻力,并对其强度进行评价,结果表明三种曲率不同工况下均能满足强度要求。
为了验证模型方法的正确性及为数值模拟提供基础数据,本文对柔性钻杆进行室内扭转试验,通过仿真模拟、试验和理论计算得到单节柔性钻杆只在扭矩作用下的极限扭矩为2kN.m;对导向筛管进行室内压缩试验,并将试验结果和数值模拟仿真结果进行对比,得到两者割缝闭合时的载荷,割缝的闭合顺序基本吻合。
通过对柔性钻具的室内试验验证了数值模拟所建模型的合理性,并为现场施工提供了合理的参数。
本文的研究成果,能合理描述柔性钻具的受力状态,为超短半径水平井的现场施工提供理论依据。
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
井$工程设计参数%完钻垂深+*)"'"L H#完钻井
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真水平位移 造斜段长 @?'!LY! "#
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水平段长)*'*>H$井眼轨道设计垂直剖面如图+
所示$
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
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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。
1.2技术特点及优势
1.2.1特点
（1）超短半径水平井技术使用的柔性钻杆，当与割缝导向管配合作业时，避免了弯螺杆造斜的方式，实现造斜段高曲率增斜。
（2）割缝导向管进行钻井可实现随钻完井。
（3）使用118ｍｍ直径的钻头可直接在139.7ｍｍ直径套管内，实现曲率半径为3.2ｍ的施工。
（4）可采用割缝导向管完井、裸眼完井、防砂筛管完井等方式满足不同储层的需求。
1.2.2优势
（1）对老区油田剩余油增油效果明显，见效快。
（2）利用老井施工，开窗点在油顶附近，缩短了裸眼进尺，且水平钻进时可不用使用随钻定向仪器，成本低。
（3）可有效避开水层，实现一次性完井，降低作业风险。
（4）施工方便、作业周期短、施工安全高效。
因此，超短半径水平井可以对老区油田进行剩余油挖潜。
2超短半径水平井选井技术
选择超短半径水平井井位需要考虑多方面的因素，包括油藏因素、钻井因素、采油因素、压裂因素等。
2.1油藏要求
油田在经过经过自喷、注水和注聚开采后，老油田已经进入高含水期和特高
含水期，剩余油纵向上集中分布在油层顶部。
在现有开发井网条件下，采油井点
和注水／注聚井点均存在动用差的油层，剩余油相对富集，采用超短半径水平井
开采油层顶部剩余油，可获得较好的经济利润。
可以确定不同井别井点超短半径
水平井的筛选原则。
（1）油井潜力。
油层发育的有效厚度必须在2.5ｍ以上是使用该技术的首要
条件；在油层的顶部发育的稳定泥岩隔层或泥砂互薄层厚度在3ｍ以上；在井点150ｍ范围内无其他采出井点；井点300ｍ范围内注采连通小于等于两向一类连通；单井累积采油达800ｔ以上，含水降幅达到15％以上；潜力层位单井控制地质储
量大于1.3ｘ10、
（2）注水／注聚井潜力。
老井油层的发育厚度在3ｍ以上；在油层的顶部发
育的稳定泥岩隔层或泥砂互薄层厚度在3.2ｍ以上；在井点300ｍ的范围内没有采
出井点射孔，同时采出井点的射孔油层有效厚度在1ｍ以内；老井累计采油达1000ｔ以上，含水降幅达高于20％；潜力层位单井控制地质储量在1.5ｘ104ｔ以上。
2.2其他要求
（1）井筒要求。
预开窗套管尺寸大于等于139.7；可以利用的井段大于同地
区泵挂深度；井口完好，套外无油气水等流体返出。
（2）地面要求。
井场平整，道路畅通，井场上空满足钻机作业所需空间；
井场附近学校、居民等永久设施满足钻井安全距离要求。
3超短半径水平井钻井技术
为了实现油田低产低效井再现高产量，油田自主研发了超短半径水平井钻井
技术配套的工具：能够满足反循环钻井施工条件的旋转自封器、可实现轴向和径
向双重锚定的139.7ｍｍ导向锚系统、可实现117.5ｍｍ井眼机械造斜的多功能导
向管、能自由通过井眼高曲率造斜的高强度柔性钻杆和特制的三牙轮钻头。
利用这些特制的工具能够实现以下功能：①在原井油层内139.7ｍｍ套管内
大角度快速开窗；②在117.5ｍｍ井眼内实现超短半径造斜，在长度仅为5ｍ的
造斜段，井眼曲率为15°？20°／ｍ；③能够在117.5ｍｍ井眼内实现超短半径稳斜，且水平段钻进参数控制合理；④实现117.5＿井眼的全井反循环钻进，最大
程度地保护了油层。
4现场应用情况
超短半径水平井技术目前已经在油田累计应用超过50口井，在A井的应用
最具代表性。
该井完钻井深1130ｍ，139.7ｍｍ油层套管下深1125ｍ，已经开采
25年，产量下降明显，含水率也逐渐增高，为挖潜剩余油，要求在套管内直接开
窗侧钻。
侧钻完钻垂深1030ｍ，造斜井深1027ｍ，造斜段长5ｍ，水平段长20ｍ。
该井施工过程中，首先下人139.7ｍｍ导向描定系统，并下人一体化复式铣锥，先正循环冲洗，然后反循环开窗，完成作业后起出钻具；再下入造斜钻具组合，反循环钻进，实现大区率超短半径造斜段的施工；起出造斜钻具后，下入水
平段钻具组合，完成井深1050ｍ的钻进，达到设计要求，水平段在油层内穿行超
过15ｍ，提高了油层泄油面积，采用防砂筛管进行完井施工，为超短半径水平井的可持续开采以及后期的冲砂等修井作业奠定了良好的完井基础。
5结论
（1）在经过60年的开发之后，油田已进入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。
（2）超短半径水平井钻井技术打破了利用弯螺杆等动力钻具造斜的传统方式，有效增加了原井产量，对油田的剩余油挖潜具有重要的意义。
参考文献：
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［3］赵峰.超短半径侧钻分支水平井曙1－23－0370ＣＨ井设计与施工［Ｊ］.石油钻采工艺，2019，31（6）：37－39.。