短半径侧钻水平井技术

R3
短半径：R3 12~57 m K3 1~5°/m
技术难点
地质及油藏工程技术难点
1、目前胜利油区大部 分油田已进入高含水或 特高含水期，剩余油分 布零散，预测不准容易 钻入水层
2、油层较深，顶 面起伏不平，描述 不准确，易导致水 平井钻入泥岩中
3、只有通过各种资料分析、数模等手段将上述问题研究 清楚，确保水平井钻入剩余油富集区，取得良好开发效果
• 传动轴总成使用密封油润滑方式
（2）性能参数设计
Ф 95mm铰接动力钻具性能参数
总 长 mm 3960 马达外径 mm φ 95 转 速 rpm 170-280 排 量 l/s 9 输出扭矩 最大压差 两端扣型 N.m MPa 897 2.7 27/8〃REG
不同度数弯壳体的设计造斜能力
弯壳体度数 ° 2 1 3/4 1 5/8 1 1/2 1 1/4 造斜段半径 m 12.0～14.0 14.0～15.5 17.0～18.5 18.5～20.0 20.0～21.5 弯壳体度数 ° 1 3 /4 5 /8 1 /2 1 /4 造斜段半径 m 21.5～23.0 23.0～24.5 24.5～26.0 26.0～27.5 27.5～30.5
（3）传动轴总成设计
• 传动轴总成设计采用密封油润滑方式 • 有三列径向轴承和一套止推轴承 • 最关键的传动轴旋转动密封采用美国专利Kalsi密封圈
（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 接口箱
井下仪
打印机
马龙 磁定 电源 微机 陀螺电 头 位 仓 仓 路仓
wenku.baidu.com陀螺 仓
减震及 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：
社会经济效益
开窗侧钻水平井和同地区直井相比
每口井新增 可采储量
单井产量
综合成本
每口井 节约占地
1.4 万吨 0.8 万吨
直井 2倍 以上
3-5亩
92%
侧钻水平井
同区直井
（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。
（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
尾管悬 挂器
间隙小、曲率大完井管柱下入困难 小井眼防砂工具的设计及防砂施工 难度大
73mm套管
膨胀式封隔器
118mm 井眼
研制了配套的段铣及开窗工具、PDC 钻头、动力钻具和相应测量仪器
研制的高效段铣 器,平均每套刀片磨 铣套管14.17m，速度 0.6—0.7m/h。创造 了一副刀片一次段铣 27m的国内最高记录
造 斜 钻 头 实 物 图 片 PDC
（2）稳斜钻头结构特点 a)短抛物线冠部形状
b)加长保径
c)加强外边缘部位切削齿
的密度
d)加强保径，增加耐磨性
(3)布齿设计 • 采用等功率原理及计算机优化设计 • 加强钻头外边缘部位布齿密度 (4)制造技术
• 整体压制石墨阴模技术，已申报国家发明专利
• PDC复合片与胎体焊接采用钎焊技术，强度达 到390MPa
油层
开发剩余油，提高采收率的需要
剩余油
水锥
需要寻求一种既能利用报废井，又能提高采 收率，最大限度挖掘剩余油的钻采工艺技术
需要研究攻关套管内短 半径侧钻水平井技术
长半径 R1 >860 m
K1 <2 °/30 m
中半径 R2 > 287 m K2 < 6 °/30 m
短半径水平井更适 合胜利油田油层薄、 夹层多、井距小的 特点
① 平均造斜率1.13 /m，最大造斜率为3.6 /m
② Ф139.7mm套管内侧钻短半径水平井钻井周期
最短5天17小时
③Ф139.7mm套管内侧钻水平井水平段最长162m
Ф177.8mm套管内侧钻水平井水平段最长214.6m Ф244.5mm套管内侧钻水平井水平段最长507m ④ 造斜点最深4495.5m、完钻井深最深4952.5m
地 壳 运 动 多 次 地 质 事 件
实现稳产的途径： •寻找新的资源接替 •开发难动用储量 •挖掘老区剩余油潜 力，提高采收率
停产井资源利用的需要
胜利油田 开发30多年来， 已钻井近4万 口，随着开发 时间的增加， 已有4000多口 油井因井下管 柱损坏、高含 水、产能低于 经济极限等原 因关井停产
侧钻水平井配套技术
胜利石油管理局 钻井工艺研究院 王敏生
侧钻水平井是指使用专门的井下工具，从老 井套管内侧钻而成的水平井

利用原井场和地面流程，减少占地 利用老井上部井段，降低成本 充分利用老井开发地质资料 扩大泄油面积，提高产量和采收率
下斜向器
开窗侧钻
水平段钻进
复杂断块油藏实现稳产的需要
铰接动力钻具研制
φ 95mm铰接动力钻具最高造斜率达到3.6°/m
动力钻具结构示意图
（1）整体结构特点
• 具 有 两 个 可 在 5° 范 围 内 弯 曲 活 动 的 铰 接 体 ，
保证了钻具能顺利通过高造斜率井段
• 近钻头和弯壳体部位具有垫块，有利于增加
钻具的造斜能力
• 内传动采用高强度的连杆万向节总成
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 电缆通讯采用曼彻斯特半双工方式，由单芯电
度0 ～3
•
缆完成。
创造的国内新纪录
技术难点
短半径侧钻水平井钻井工程技术难点
139.7mm套管
井眼尺寸小 曲率大
机械钻速低
管柱通过能力受限
轨迹控制难度大 套管开窗
磁干扰问题突出 测量精度要求高 仪器工具不配套 施工工艺技术基本空白 118mm 井眼
技术难点
139.7mm 套管
短半径侧钻水平井 完井工艺技术难点
小井眼、窄间隙带来的固井困难
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。