水平井钻井技术概述 (2)
定向井(水平井)钻井技术概述
测量方式
氢氟酸测斜仪，机械式罗盘的电测井方法。
多种引进的有线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统
发展了无线随钻测斜系统,引进了带地质参数的MWＤ系统
定向井钻井水平
简单的单口定向井、水平井位移小，精度低
钻成大量高难度定向井、大组丛式井、多目标井、套管定向开窗井、水平井也从大半径水平井发展到了中半径水平井
定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
钻成位移过万米的大位移井
径向水平井可在0．3米之内完成增斜过程
我国定向井钻井技术发展情况
(表二)
年代
内容
60年代
80年代
90年代
剖面设计及轨
迹计算方法
设计采用查表法、图解法等精度不高的方法
发展了曲率半径法，最小曲率半径法等多种更为精确的轨迹计算和设计方法，编制了能进行轨迹预测和防碰扫描的计算机软件包。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米;
水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的ＲｙtｃhＦａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。
定向井水平井钻井技术-简介
1. 地面定向法(定向下钻法) Nhomakorabea十字打印法：
1) 事先在每根要使用的钻杆公母接头上， 扁錾打上“十”字钢印；要注意两个钢 印必须处在同一条母线上； 2) 下钻过程中测量每两个单根连接处的钢 印偏差角度，上相对于下顺时针为正， 逆时针为负，进行详细记录；
3) 下完钻后，将所有偏差值相加即得到最 上面钢印与造斜工具面的偏差角度，若 为正说明钢印在工具面的顺时针方向某 角度处，若为负说明钢印在工具面的逆 时针方向某角度处， 。
• (2) 计算水平距离的加权平均值JJ：
n 1
1 1 1 J i ( Li 1 Li 1 ) J1 ( L2 L1 ) J n ( Ln Ln 1 ) 2 2 2 JJ i 2 Ln L1
• (3) 轨迹符合率的计算：
实钻井眼轨迹
靶区
水 平 位 移
N
北
β-方位角 实际轨迹 靶点
β
设计轨道
E东
• 测点的井眼方向和测段的段长
L L2 L1
et cos1 eH sin 1 cos1 eN sin 1 sin 1 eE
• 井眼轨迹的其他参数：
– – – – 垂深(H)、N坐标(N)、E坐标(E) 水平长度(S)和水平位移(A) 平移方位角(β)和视平移(V) 井眼曲率(K)
（4）邻井距离扫描图的绘制
原理：
1) 寻找最近测点
• • 两口井都要有测斜资料。 从基准井出发，寻找基准井上每一个测 点与被扫描井距离最近的测点。
•
由于每个测点在空间的坐标位置是已知
的，所以可以计算基准井上某一点（M） 到被扫描井上每一点的距离，然后进行 比较，找出最近测点。
水平钻井技术
第五节水平钻井技术(运志森)概况：我国是进展水平井钻井技术最先的几个国家之一，六十年代中期在四川打成了磨3井和巴24井两口水平井，但限于那时的技术水平，未取得应有的经济效益。
随着科学技术的进展，水平井油藏工程研究和钻井，采油技术渐趋成熟，国外从八十年代开始，从头掀起了水平井的热潮，在生产上取得了重大的经济效益，并把水平井评判为石油工业中的一次技术革命。
中国石油天然气总公司在“八五”期间组织了大规模的集团攻关，取得了重大功效，把我国水平井钻井技术向前推动了一大步。
大港油田在全面普及利用定向井、丛式井和大位移井技术勘探开发的基础上，在国内率先打成了长、中、短半径水平井，那时的“女MH1”井是国内最深的一口长半径水平井，“官H2”井是国内第一口短半径水平井。
大港定向井公司是国内第一家定向井、水平井效劳的专业化公司，截至一九九八年末，累计为国内外各油田完成各类水平井近八十口，其中仅在大港油田完成20口，其各项指标统计见表6－14。
通过几十口井的实践，慢慢完善了水平井井身轨迹操纵技术、钻井工艺技术。
由于中半径水平井具有不受测井、完井工艺的限制；同时具有弯曲操纵井段较短和钻柱摩擦阻力与扭矩较小等特点，因此，所有水平井目前仍以中半径水平井为主。
而短半径水平井由于目前受完井、测井条件的约束，其数量仍较少，可是这项技术是尔后老井开窗侧钻、钻多底井、分枝的基础，具有很广漠的前景，因此，本文将要紧介绍具有代表性的长、中、短半径三口水平井，供参考。
大港油田完成水平井统计表6－14一、“女MH1”长半径水平井的设计与施工摘要：女MH1水平井是大港油田的第一口水平井，该井位于河河北沧县舍女寺村东1．2千米，目的层为低渗透块状砂岩油层，厚度30米左右。
该井的钻探目的是：（1）进行水平井技术攻关；（2）用水平井开发低渗透块状砂岩油藏。
该井由定向井技术效劳公司负责井身轨迹设计和井身轨迹控札由钻井工程公司6065队承担施工任务，钻机为改型的F320型钻机。
水平井钻井技术
xx油田泊松比计算结果
4.大位移井井壁稳定技术研究
计算结果
40
内摩擦角（度）
38 36 34 32 30 900 1000 1100 1200 1300 井深(m) 1400 1500 1600
xx油田内摩擦角计算结果
大位移井井壁稳定技术
计算结果
10 8
粘聚力
6 4 2 0 900
1000
1100
L1和L3由用户根据需要给定， 可以同时为0
空间多点约束设计的理论模型
A点与其切线方向构成的直线为：
AS1 A L S1
在直线AS1上取点M ,在直线DE上取点N后，连接 MN，则MN与AS1构成平面1，MN与DE构成平面2 。 在1与2上分别取点用斜平面法采用圆弧过渡进行 设计。
4.大位移井井壁稳定技术研究
计算结果
XX井安全泥浆密度窗口
轨迹设计技术
轨迹设计方法
常规井身剖面设计
空间斜平面内的直线加园弧
空间斜平面内园弧加直线
空间多点约束轨迹设计
非常规井身剖面设计
悬链线剖面 修正悬链线剖面 拟悬链线剖面
设计方式-空间多点约束轨迹设计
起点
L1:用户给定
大位移井井壁稳定技术
分层地应力的计算模型
垂直应力
H v 0 hgdh
最大、最小主应力(模型A)
s h r ( z Pp ) Pp 1 s
H
s 1 ( z Pp ) Pp s
由于水平井的泻油长度远远大于垂直井的泻油长度因而水平井井泻油长度远远大于垂直井的泻油长度因而水平井井壁附近的流体流速远远小于直井井壁附近的流体流速壁附近的流体流速远远小于直井井壁附近的流体流速大位移井的井周应力分析大位移井的井周应力分析钻井液安全密度窗口计算钻井液安全密度窗口计算分层地应力的计算模型分层地应力的计算模型泥页岩强度和力学参数的确定泥页岩强度和力学参数的确定力学化学耦合计算模式及水化力学化学耦合计算模式及水化对井壁稳定的影响研究对井壁稳定的影响研究大位移井井壁稳定计算结果大位移井井壁稳定计算结果小结小结大位移井的井周应力分析大位移井的井周应力分析井壁处的主应力井壁处的主应力坍塌压力计算岩石剪切破坏坍塌压力计算岩石剪切破坏破裂压力计算拉伸破坏破裂压力计算拉伸破坏分层地应力的计算模型分层地应力的计算模型垂直应力垂直应力最大最小主应力最大最小主应力模型模型a分层地应力的计算模型分层地应力的计算模型最大最小主应力最大最小主应力模型模型b岩石力学参数的确定岩石力学参数的确定内聚力内聚力cc内摩擦角内摩擦角动静态的弹性模量和泊松比动静态的弹性模量和泊松比岩石抗拉强度岩石抗拉强度有效应力系数有效应力系数力学化学耦合计算模式及水化对井壁稳定的影响研力学化学耦合计算模式及水化对井壁稳定的影响研r处时间为处时间为tt时的吸附水重量百分比时的吸附水重量百分比水化耦合计算模型水化耦合计算模型计算结果计算结果259001000110012001300140015001600最小应力上覆应力最大应力xx油田地应力分析结果计算结果计算结果01020304059001000110012001300140015001600静态posion比动态posion比xx油田泊松比计算结果计算结果计算结果3032343638409001000110012001300140015001600计算结果计算结果109001000110012001300140015001600计算结果计算结果xx油田抗拉强度计算结果020406089001000110012001300140015001600计算结果计算结果xx井安全泥浆密度窗口随井斜角地变化102030405060708090井斜角度坍塌压力破裂压力计算结果计算结果xx井安全泥浆密度窗口计算结果计算结果xx油田xx层位泥页岩坍塌压力随钻井时间的变化计算结果计算结果xx井安全泥浆密度窗口常规井身剖面设
胜利油田的水平井钻井技术
胜利油田的水平井钻井技术1、“八五”期间水平井钻井技术取得了突破性的进展胜利油田水平井钻井技术始于1990年。
1990年9月23日胜利油田第一口水平井埕科1井正式开钻，从而拉开了“八五”水平井钻井技术攻关的序幕。
1992年即提前三年全面完成了国家科研计划任务，形成了较为完善的一整套胜利油田长、中半径水平井钻井技术，同时为我国水平井钻井技术的发展提供了大量成功的经验。
经过5年的攻关和推广应用，至1995年6月项目通过国家鉴定时，胜利石油管理局已在六个油区、五种不同类型的油气藏中完成水平井30口，其中包括国内仅有的4口水平探井、稠油砾石油藏长裸眼水平井、“一井双探”水平井、普通水平开发井等各种类型的水平井，累计进尺5429.06米，累计水平段长10429.15米。
所钻探井发现油层673.9米，投产的开发井稳定产量为同区邻井的3 5倍，累积产油32.2万吨，经济效益十分显著。
在科研阶段即已实现了产出大于投入的良性循环。
为此《胜利油田水平井钻井技术研究》被列入国家“八五”攻关重大科技成果，受到国家计委、国家科委和财政部的联合表彰。
2、水平井钻井及配套技术(1)水平井钻井工程设计技术建立了一整套符合胜利油田不同地区、不同类别水平井的工程设计方法和工作网络，并通过钻井实践不断完善，逐步实现了设计工作的规范化、标准化。
其主要内容包括：A．井身轨迹和井身结构设计。
具体作法是：在满足油藏特性和地质条件的前提下，根据工具造斜能力，提高造斜井段造斜率，大幅度缩短靶前位移和造斜井段长度，改善井眼摩阻、扭矩及清洗效果，简化套管程序。
依据这一原则，建立了二维、三维、多段增斜轨道的设计方法。
目前，胜利油田中半径水平井增斜段的轨迹设计已全部由传统的增—稳—增剖面改为三增剖面设计，井身结构简化为最多一层技术套管，乐安油田和其它地质情况相近区域的水平井一般都采取了与普通直井一样的长裸眼井身结构，从而大大降低了钻井周期和钻井综合成本。
胜利油田首口小井眼长水平段水平井钻井技术
胜利油田首口小井眼长水平段水平井钻井技术一、引言介绍论文的背景和意义，阐述该技术的研究意义和应用前景。
二、首口小井眼长水平段水平井概述1.首口小井眼长水平段水平井的定义和特点2.首口小井眼长水平段水平井的分类与应用三、首口小井眼长水平段水平井钻井技术1.首口小井眼长水平段水平井成钻技术概述2.首口小井眼长水平段水平井钻井工艺及钻具组合设计3.首口小井眼长水平段水平井液压学行为研究四、钻井过程中的难点及解决方案1.首口小井眼长水平段水平井钻井过程中的难点2.针对钻井难点的解决方案五、结论与展望1.结论总结2.展望未来首口小井眼长水平段水平井钻井技术的发展前景。
第一章：引言胜利油田地处中国东北地区，是国内最大的陆上油田之一。
胜利油田钻井技术一直处于国内领先地位，但随着油藏逐渐开采深入，储量耗散，提高采收率的技术需求越来越迫切，对新型钻井技术的开发研究也日益重要。
胜利油田通过不断探索和研究，发现首口小井眼长水平段水平井钻井技术可以有效提高油藏储量，改善采油效率。
本文就围绕该技术展开介绍研究。
第二章：首口小井眼长水平段水平井概述1. 首口小井眼长水平段水平井的定义和特点首口小井眼长水平段水平井是一种将井眼钻至油层水平方向并延伸一定长度的油井，这种井型具有井壁面积大、水力阻力小、产出能力强、高效节能等特点。
首口小井眼长水平段水平井经测算，能够提高采收率30%以上，同时减少钻井机械尺寸或水平段的数量、缩短钻井时间，具有明显的经济效益。
2. 首口小井眼长水平段水平井的分类与应用首口小井眼长水平段水平井按照区域分布可分为水平井与斜井，按照水平段长度可分为500m以下和500m以上的水平井。
针对不同的地质条件和勘探对象，可以灵活选择首口小井眼长水平段水平井的类型和长度。
应用于油气储层勘探生产中，该技术可以有效改善油气储量，降低钻井成本，提高效率，提高采收率。
第三章：首口小井眼长水平段水平井钻井技术1. 首口小井眼长水平段水平井成钻技术概述首口小井眼的钻井是一项复杂的工序，包括成钻前的井眼加固和井口整平，完成井眼预加固后，需要在小径段井壁挖掘一定长度，进而将钻头从水平状态转换到扶斜钻进状态，开始钻进水平段。
水平井钻井技术概述完整版
水平井钻井技术概述完整版水平井是一种井底部分或全部在地下水平方向延伸的钻井。
与传统的垂直井相比，水平井具有以下几个主要优点：首先，它可以增加井底与油气储层接触长度，从而扩大产能；其次，水平井可以改善油气的流动性，减少产量损失；此外，水平井还可以降低井底压力，减少地层综合损害，提高采收率。
水平井钻井技术主要包括以下几个步骤：首先，选择合适的位置进行水平井的定位。
选择水平段的位置通常是根据油气储层的特征进行确定，根据地质勘探资料和地质模型，选择对应的位置进行钻井。
其次，进行导向钻井。
导向钻井是将钻铤送到地下指定的位置，通过调整钻井方向控制井眼的走向。
导向钻井可以利用地磁、地震等物理方法，也可以借助于惯性导航系统和全站仪等工具进行。
第三，进行水平段钻井。
在导向钻井的基础上，继续在水平方向进行钻井。
水平段钻井通常使用高转速、低推力的钻机，采用连续循环钻井方法进行。
第四，完成井筒完井和测试。
在完成钻井后，需要进行井筒完井操作，包括套管下入、固井、开除砂器等，最后进行井筒测试，评估井筒和储层的产能。
水平井钻井技术在实际应用中有许多变种。
例如，曲线水平井是一种在导向钻井中添加一个弯曲部分的水平井形式，可以更好地适应地层的特点；多段水平井是在一个井筒中钻探多个水平段，以更好地发挥地层的产能；水平侧向井是一种特殊的水平井形式，可以在地层的侧向进行钻井；而水平井注水技术则是将水平井与注水技术结合起来，用于增强油气储层的压力，提高采收率。
总的来说，水平井钻井技术是一种现代油气开采中非常重要的技术，它可以改善油气的流动性，提高产能，减少开采成本。
随着油气资源的逐渐减少，水平井钻井技术将会得到更广泛的应用，并进一步改进和完善。
水平井技术课件
水平井完井液
钻井液
在钻进过程中使用的液体，具有携带岩屑、平衡 地层压力等功能。
完井液
在钻达目的层后，用于保护油气层的钻井液，具 有低渗透性、稳定性等特点。
油气分离液
用于将钻采出的油气进行分离的液体，具有高效 分离和低伤害性。
水平井完井工艺
钻进工艺
采用定向钻井技术，控制钻头 沿着设计轨迹钻进，形成水平
05
水平井技术案例分析
案例一：某油田的水平井钻井实践
总结词：成功应用
详细描述：某油田在钻井过程中采用了水平井技术，通过精心设计和施工，成功 地完成了钻井作业。该案例展示了水平井技术在提高油田采收率方面的应用效果 。
案例二：某气田的水平井完井实践
总结词：高效益
详细描述：某气田在完井过程中采用了水平井技术，有效提高了单井产能和采收率。该案例证明了水平井技术在气田开发中 的高效益，为类似气田的开发提供了借鉴。
案例三：某油田的水平井增产实践
总结词：显著增产
详细描述：某油田通过采用水平井技术，实现了单井产量的显著提升。该案例进一步证实了水平井技 术在油田增产方面的优势，为其他油田提供了可复制的成功经验。
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完井工艺
钻达目的层后，进行完井作业， 包括固井、射孔、酸化等，以实 现油气资源的有效开发。
03
水平井完井技术
水平井完井设备
水平井钻机
用于钻凿水平井段的钻机，具备大扭矩和稳定性的特 点。
井下测量仪器
用于监测钻进过程中的井斜、方位角等参数，确保井 眼轨迹的准确性。
井口装置
包括防喷器、采油树等设备，用于控制井口压力和油 气流动。
水平井技术的发展历程
水平钻井技术胜利油田应用
经过40多年钻井的实践，胜利钻井队伍不断壮大、装备水平不断提高、管理水平不断迈上新台阶、技术水平保持了国内领先并在一些关键技术方面达到了国际先进水平。在钻井技术不断进步的同时，勘探开发也不断提出新的要求，施工区域不断扩大，钻井难度不断增加，面临的市场竞争和技术挑战形势也越来越严峻，胜利钻井必须不断追求新的技术突破和整体水平的提高，才能发挥应有的作用，巩固应有的地位。
营31断块是胜利油田的薄油层区块，2001年应用MWD+FEWD完成了两口井，营31—平2井油层厚度仅有0.9m。王53区块，目的层沙二段油层厚度1～3m，通过应用FEWD技术钻水平井7口，初产单井达到35t/d以上，是全部应用水平井技术开发的超薄油层区块。
在薄油层水平井施工中创出了多项高指标：卡塔尔国薄层水平井DK—586井，水平段长度1635m；最深的薄层水平井HD1—8井，油层深度5551m；国内第一口阶梯式薄层水平井临2—平1井；国内第一口弧形薄层水平井营93—平3井；国内第一口海油陆采薄油层水平井桩12－平2井，等等。
在外部市场深井钻井中也不断取得新突破，在新疆地区钻井48口，其中超深井5口，YH5井完钻井深6400m。1991年12月17日，60160钻井队用315天13小时30分完成钻井进尺2.27万米，实现了总公司领导提出的5000m深井年五开四完、进尺超过两万米的目标。海洋钻井不断发展，期间钻井68口。
2004年月5日完成的桩139丛式井组，在70.13°扇面内由浅海人工平台向海上深水区钻井27口（其中两口水平井），平均井深2189.93m，平均水平位移1157.69m，实现了海油陆采，取得了显著的开发效益。
水平井钻井技术
石
油
２ ０ ０ ５ 年 ７月
表２
直井段以防斜打直为目的， 每钻进 ５ ０ ｍ用 Ｒ型单 点测斜仪吊测一次。直井段钻完后， 采用 Ｅ Ｓ Ｓ电子多 点测斜仪， 每柱测量一点， 校正实钻轨迹。造斜段、 稳
斜段和水平段采用 ＭＷＤ无线随钻测斜仪进行监测， 每个单根取值一次， 根据测得的井斜、 方位调整下一个 单根的工具面和段长。用 Ｅ Ｓ Ｓ电子多点测量数据校 正 ＭＷＤ的测量偏差。
２ ３ ７ ． ２ ５ ｍ，裸眼段长 １ ９ ８ ３ ． ２ ５ ｍ。下人 争 １ ７ ７ ． ８ ｍｍＮ ８ ０ 油层套管，采用 Ｇ级水泥固井。测声幅，固井质量 合格。 该井设计及实钻数据见表 ｔ ｏ
１ ） 以动力钻具组合为主。造斜段和水平井段全部 由动力钻具完成。侧钻采用直螺杆， 造斜井段和水平 段全部采用单弯螺杆。 ２ ） 动力钻具定向造斜和转盘钻进相结合。采用合 适的工具面定向造斜和转盘钻进交替进行（ 分次定向 技术） 的方式调整井眼轨迹和造斜率， 使实钻井眼轨迹
第３ ３ 卷第 ４ 期 ２ ０ ０ ５年 ７月
石 油
钻
探
技
术
Ｐ Ｅ ＴＲ ＯＬ Ｅ ＵＭ ＤＲ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ ＮＧ ＴＥ ＣＨＮＩ ＱＵＥ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ ， Ｎ ｏ ． Ｊ ｕ ｌ ． ，２００５
叫现场与经验 卜
辽河油田锦 ２ 一 平１ 井水平井钻井技术
王志国 李希霞 苏庆 民 王立波 你永坚
９ １ ． ３
最大井斜／ （“ ）
造斜方法
１ ． ５ ０ ， １ ． ７ ５ ０ 单弯
１ ９ ７ ６ ． ０ ０
９ ０ ． ０
１ ０ ， １ ． ５ ， 单弯
１ ９ ７ ６ ． ５ ０
水平井(平台井)钻井知识及钻井新技术(20140527)
内
容
一、水平井技术简介及工程设计 二、水平井钻井技术
三、水平井测量技术
四、鱼骨水平井钻井技术
五、分支水平井钻井技术
六、超短半径径向水平井技术
七、大位移水平井钻井技术
八、“工厂化”水平井高效钻井技 术
一、水平井技术简介及工程设计 水平井
井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定 长度水平段的定向井
一、水平井技术简介及工程设计
钻 具 组 合 优 选 的 原 则
a. 钻柱摩阻最佳
b. 优先选用成熟的钻具组合
c. 满足强度要求 d. 有利于减少起下钻次数 e. 必须有较大的可靠性及实用性 f. 根据井身剖面选择钻具组合
一、水平井技术简介及工程设计
制定原则 钻 井 液 方 案 的 制 定 润滑防卡 井壁稳定
一、水平井技术简介及工程设计
水平井综合设计 设计步骤: 第一步：提出候选目标油气藏。由作业公司提出候选目 标油气藏。 第二步：地质评价。审查油气藏条件是否适合钻水平井 。是否有法律争议，是否符合公司经营战略。 第三步：初步油气藏筛选初步进行产量递减和现值研究 ，储量分析。 第四步：经济效益分析，初步经济分析和初步成本预测 。是否受土地租赁和规划条例限制。
井口
KOP 第一增斜段 稳斜调整段 第二增斜段 水平段
一、水平井技术简介及工程设计
水平井井身轨迹类型
“L”型剖面 又称“直—增—稳—增—降 —水平”剖面，由直井段、第一 增斜段、稳斜段、第二增斜段、 降斜段和水平段组成，突出特点 是在第二增斜段与水平段之间设 计了一个降斜段，使水平段垂深 比控制点（井段）垂深小。这种 剖面是辽河油田杜84块开发馆陶 组水平井比较普遍采用的一种井 身轨迹类型。
水平井钻井技术
无底水、无气顶油藏，水平段宜于油层中部; 有底水或气
顶油藏，水平段应尽量远离油、气、水界面；重油油藏，水平 段应在油层下部，使密度较大的稠油借助重力流入井眼。
H 90
三、水平井靶区参数设计
4、水平井靶体设计 水平井靶体设计实质：确定水平段位置的允许偏差范围， 允许偏差限制过严会加大井眼控制难度与钻井成本。 靶体垂向允许偏差必须等于或小于油层厚度。靶体上下边 界对称于水平段设计位置，但也可以不对称。 靶体横向允许偏差一般是垂向允许偏差的几倍(多为5倍) 加大靶窗宽度， 有利于降低着陆控 制难度。减少水平 钻进时纠方位的麻 烦。
第一节水平井设计中的几个问题
三、水平井靶区参数设计 水平井的靶区：一般是一个包含水平段的长
方体或拟柱体。
靶区参数：主要包括水平井段井径、方位、 长度，水平段井斜角、水平段的垂向位置，水平 井靶区形状尺寸及允许偏差范围。
H 90
三、水平井靶区参数设计
1、水平段长度设计
设计方法：根据油井产量要求，计算最佳水平段长度，综 合考虑钻柱摩阻、钻机能力、井眼稳定周期等因素的限制。 2、水平段井斜角确定 水平段井斜角应综合考虑地层倾角、地层走向、油层厚 度等因素。我国的石油水平井段的井斜角一般是不小于86º 。 在通常情况下，水平段与油层面平行，其井斜角为：
H 90
四、水平井剖面设计
（1）单弧剖面 又称“直—增—水平” 剖面，由直井段、增斜段 和水平段组成。突出特点 是用一种造斜率使井身由 0º 增至最大井斜角αH 。 这种剖面适用于目的层顶 界与工具造斜率都十分确 定条件下的水平井剖面设 计。常用于短半径水平井。
第二节 水平井的经济效益与应用前景
江汉油田潜江凹陷水平井钻井技术
环境保护与可持续发展要求
减少环境污染
研发环保型钻井液和钻井技术，降低钻井过程中的环境污染。
资源高效利用
优化钻井参数和钻井工艺，降低能源消耗和资源浪费。
废弃物处理与再利用
对钻井废弃物进行无害化处理和资源化再利用，降低对环境的影响。
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油气储层特征
01
潜江凹陷的油气储层具有低孔、低渗、低饱和度的 特点，储层物性较差。
02
油气储层的孔隙类型以粒间孔和溶蚀孔为主，其中 粒间孔是主要的储油空间。
03
油气储层的渗透率一般在1-50毫达西范围内，属于 低渗透储层。
地层压力与温度
潜江凹陷地层压力系统复杂，纵向上 存在多个压力层系，各层系之间的压 力差异较大。
钻井液处理剂
研究和应用适合江汉油田潜江凹陷的钻井液处理剂，以提 高钻井液的稳定性和润滑性，降低钻井过程中的阻力和磨 损。
钻具组合与钻井参数优化
钻具组合设计
钻具维护与管理
根据江汉油田潜江凹陷的地质条件和 钻井工程要求，设计合理的钻具组合， 以提高钻井过程中的稳定性和安全性。
加强钻具的维护和管理工作，定期检 查和维修钻具，确保钻具在良好的状 态下工作，延长钻具使用寿命。
智能化钻井技术的应用前景
自动化钻井系统
集成钻井设备、传感器、控制系统等，实现钻井过程的自动化和 智能化。
远程监控与决策支持
通过实时数据传输和远程监控系统，为钻井工程师提供决策支持， 提高钻井决策的准确性和及时性。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对钻井数据进行处理和分析，预测 钻井风险和优化钻井参数。
钻井过程与难点解析
钻井过程
采用常规钻井技术进行钻进，根据实 际情况调整钻井参数，确保钻井效率 与安全。
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
水平井工艺技术
脉冲发生器
电子控制探管 发射线圈 超声波井径探头
电池桶
接收线圈
中子孔隙度探头
密度探头 发射线圈
定向仪器
电阻率仪器
中子密度仪器
二、水平井测井工艺技术 （ MWD – 随钻测量）
用户图像显示屏 司钻屏 安全屏
远距离通讯
Anadrill钻井制图中心制作的详细钻井图
深度和其它 碎屑和泥浆 地面传感器 气测值分析 (排量、泵压)
二、水平井测井工艺技术
1、随钻测量（MWD）
1）
MWD/LWD 概述
MWD：Measurement While Drilling，随钻测量
LWD：Logging While Drilling，随钻测井
电缆测井—Wireline Logging 在测井行业，应用LWD说法似乎更多一些； 在钻井领域，应用MWD说法似乎更多一些。
二、水平井测井工艺技术
7）随钻测井系统 Halliburton公司
收购以随钻测井技术为主的专业公司Sperry-Sun ，随钻 测井技术处于领先地位。 著名的系统为INTEQ系统和PATHFINDER系统 ，包括 伽马、电阻率、密度中子、声波、核磁共振（2002年推 入市场）、地层测试、井径和部分成像测井等测井方法， 基本具备电缆测井的功能。
一、水平井概述
2、水平井测井状况 大庆油田目前的水平井主要应用于高含 水非均质厚油层剩余油以及外围薄差、低渗 透油层的开发，挖潜非均质厚油层的剩余油、 扩大薄差、低渗油层的采油面积，提高采收 率，水平井在大庆油田剩余油、裂缝、稠油 油藏开采和挖潜方面见到了明显的应用效果。
一、水平井概述
2、水平井测井状况
二、水平井测井工艺技术（钻杆输送水平井测井技术）
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第一章定向井（水平井）钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念1．定向井丛式井发展简史定向井钻井被（英）T ．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。
”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。
定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。
定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。
当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。
并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。
最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。
早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。
有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。
救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米；水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。
垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14；丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。
我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。
2．定向井的分类按定向井的用途分类可以分为以下几种类型：普通定向井多目标定向井定向井丛式定向井救援定向井水平井多分枝井（多底井）国外定向井发展简况我国定向井钻井技术发展情况第二节水平井钻井技术简介所谓水平井，是指一种井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定长度水平段的定向井。
1．水平井钻井技术发展概况1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议；1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井；瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器，1888年俄国也设计出了测斜仪器；1929年，美国国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井筒；30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平井分支井眼；1954年苏联钻成第一口水平位移；1964年—1965年我国钻成两口水平井，磨—3井、巴—24井；自来80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的发展，水平井钻井大规模高速度的发展起来。
我国水平井钻井在90年代以来也取得了很大发展，胜利油田已完成各种类型水平井百余口，水平井钻井水平和速度不断提高。
水平井的类型及各种类型水平井的特点1）．水平井的类型：根据水平井曲率半径的大小分为：长曲率半径水平井（小曲率水平井）；中曲率半径水平井（中曲率水平井）；短曲率半径水平井（大曲率水平井）。
2）．不同曲率水平井的基本特征及优缺点（1）．不同曲率水平井的基本特征表（2）．长曲率半径水平井的优缺点优点缺点1．穿透油层段最长（可以>1000米）1．井眼轨道控制段最长2．使用标准的钻具及套管２．全井斜深增加最多3．“狗腿严重度”最小３．钻井费用增加4．使用常规钻井设备４．各种下部钻具组合较长5．可使用多种完井方法５．不适合薄油层和浅油层6．可采用多种举升采油工艺６．转盘扭矩较大7．测井及取芯方便７．套管用量最大8．井眼及工具尺寸不受限制８．穿过油层长度与总水平位移比最小（３）．中曲率半径水平井的优缺点优点缺点1．进入油层时无效井段较短1．要求使用MWD测量系统2．使用的井下工具接近常规工具２．要求使用加重钻杆或抗压缩钻杆3．使用动力钻具或导向钻井系统4．离构造控制点较近5．可使用常规的套购及完井方法6．井下扭矩及阻力较小7．较高及较稳定的造率8．井眼轨迹控制井段较短9．穿透油层段较长（1000米）10．井眼尺寸不受限制11．可以测井及取芯12．从一口直井可以钻多口水平分枝井13．可实现有选择的完井方案（4）．短曲率半径水平井的优缺点优点缺点1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具2．侧钻容易２．非常规的完井方法3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测第三节定向井的基本术语解释1）井深：指井口（转盘面）至测点的井眼实际长度，人们常称为斜深。
国外称为测量深度（Measure Depth）。
2）测深：测点的井深，是以测量装置（Angle Unit）的中点所在井深为准。
3)井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角（见图1.2）。
•井斜角常以希腊字母α表示，单位为度。
4•）井斜方位角：是指以正比方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度（见图1.3）。
•井斜方位角常以希腊字母Φ表示，单位为度。
实际应用过程中常常简称为方位角。
• A5）磁方位角：磁力测斜仪测得的井斜方位角是以地球磁北方位线为准的，称磁方位角。
井口ΦB图1.2 井斜角示意图图1.3 井斜方位角示意图6）磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。
磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。
•进行磁偏角校正时按以下公式计算：真方位角＝磁方位角＋东偏磁偏角真方位角=磁方位角－西偏磁偏角7•）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以Kα表示，•精确的讲井斜变化率是井斜角度（α）对井深（L•）的一阶导数。
dαKα＝───dL井斜变化率的单位常以每100米度表示。
8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，•是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。
计算公式如下：dΦＫΦ＝───dL井斜方位变化率的单位常以每100米度进行表示。
9）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度（两点处井眼前进方向线之间的夹角），•该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为全角变化值。
•两点间的全角变化值γ相对与两点间井眼长度ΔL变化的快慢及为全角变化率。
用化式表达如下：γＫ＝───ΔL实际钻井中，井眼曲率的计算方法：目前计算井眼曲率的方法有很多。
有公式法、查表法、图解法、查图法和尺算法五种。
后四种办法皆来源于公式法。
计算井眼，曲率的公式计有三套：第一套公式：对于一个测点：K＝SQR（Kα2＋KΦ2sin2α）对于一个测段：K＝SQR（(Δα／ΔL)2＋(ΔΦ／ΔL)2SIN2αc）图1.4第一套公式的图解法第一套公式的图解法（参见图1.4）：（1）．作水平射线OA；（2）．作∠BOA＝αc（两测点平均角）；（3）. 以一定长度代表单位角度，量OB＝ΔΦ（两测点方位角差）；（4）．自B点向OA作垂线，垂足为C点；（5）．按步骤(3)中的比例，量CA＝Δα；（6）．连接A、B，并量AB长度，按步骤(3)比例换算成角度，此角度及狗腿角γ。
第二套公式：（由于误差较大，现场使用少略）第三套公式：γ＝SQR（α12＋α22－2α1α2COSΔΦ）Ba2 γ（1）．选取一定比例，经一定长度代表单位角度，作线段OA，使其长度代表α1；（2）．作OB线段，使∠BOA＝ΔΦ；（3）．按步骤(1)的比例，量OB＝α2；（4）．连接A、B，并量邓AB的长度，按步骤(1)的比例换算成角度，既为γ．10）垂深（垂直井深）：即某测点的垂直深度，以H表示。
•是指井身任意一点至转盘面所在平面的距离。
11）水平投影长度：是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。
以S•表示。
12）水平位移：简称平移，是指测点到井口垂线的距离。
在国外又称为闭合距(Closure Distance）。
13）平移方位角：又称为闭合方位角（Closure Azimuth），常用θ表示，•是指以正北方位线为始边顺针方向转至平移方位线上所转过的角度。
14）视平移：又称为投影位移，井身上的某点在垂直投影面上的水平位移。
在实际定向井钻井过程中，这个投影面选在设计方位线上。
所以视不移也可以定义为水平位移在设计线上的投影。
15）高边：在斜井段用一个垂直于井眼轴线的平面于井眼（这时的井眼不能理解为一条线，而是一个具有一定直径的圆）相交，由于井眼是倾斜的故井眼在该平面上有一个最高点，最高点与井眼圆心所形成的直线及为井眼的高边。
16）工具面：工具面就是造斜工具弯曲方向的平面。
17）磁性工具面角：造斜工具弯曲的平面与正北方位所在平面的夹角。
18）高边工具面角：造斜工具弯曲方向的平面与井斜方位角所在平面的夹角。
19）装置角：造斜工具弯曲方向的平面与原井斜方向所在平面的来夹角，通常用ω•表示。
20）反扭矩：在用井底动力钻具钻进时，都存在一个与钻头转动方向相反的扭矩，该扭矩被称为反扭矩。
21）反扭角：使用井底动力钻具钻进时，都存在一个与钻头转动方向相反的扭矩，由于该扭矩的作用，使得井底钻具外壳向逆时针方向转动一个角度，该角度被称为反扭角。
22) 贮层顶部：水平井段控制油层的顶部23)贮层顶部：水平井段控制油层的底部24)设计入口角度：进入储层顶部的井斜角度25)着陆点：井眼轨迹中井斜角达到90°的点26)入口窗口高度：入靶点垂直方向上下误差之和27)入口窗口宽度：入靶点水平方向左右误差之和28)出口窗口高度：出靶点垂直方向上下误差之和29)出口窗口宽度：出靶点水平方向左右误差之和30)着陆点允许水平偏差：着陆点允许水平方向前后的误差31)单弯动力钻具：动力钻具壳体上具有一个弯曲角度的动力钻具，特点是造斜率较弯接头组合高，钻头偏移较小32)双弯动力钻具：同向双弯，动力钻具壳体上具有两个弯曲方向相同的弯曲角度的动力钻具，具有比单弯动力钻具更高的造斜率33) DTU动力钻具（异向双弯）：动力钻具壳体上具有两个弯曲方向相反的弯曲角度的动力钻具，钻头偏移最小，不仅可以导向钻进，而且可以配合转盘钻进；附：常用单弯动力钻具、双弯动力钻具、DTU（异向双弯）造斜率表。