水平井钻井技术概述
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。
水平井钻井工艺技术
技术难度大：水平井 钻井技术需要精确控 制钻头方向和深度， 技术难度较大
成本高：水平井钻 井技术需要投入大 量的设备和人力， 成本较高
风险大：水平井钻 井技术存在一定的 风险，如钻头损坏 、井壁坍塌等
环保问题：水平井钻 井技术可能会对地下 水和生态环境造成影 响，需要加强环保措 施
智能化：利用人工智能、大数据等技术，实现钻井过程的自动化、智能化 环保化：采用环保材料、环保工艺，降低钻井对环境的影响 高效化：提高钻井效率，缩短钻井周期，降低钻井成本 安全化：加强钻井安全防护，降低钻井事故发生率 国际化：加强国际合作，推广水平井钻井技术，提高国际竞争力
钻头：选择适合水平井钻井的 钻头，如牙轮钻头、PDC钻头 等
钻机：选择适合水平井钻井的 钻机，如旋转钻机、冲击钻机 等
泥浆泵：选择适合水平井钻井 的泥浆泵，如高压泥浆泵、低
压泥浆泵等
泥浆处理设备：选择适合水平 井钻井的泥浆处理设备，如离
心机、振动筛等
井下工具：选择适合水平井钻 井的井下工具，如测斜仪、压
降低钻井成本： 通过优化钻井工 艺和设备，降低 钻井成本，提高 经济效益
提高钻井质量： 采用先进的钻井 技术和设备，提 高钻井质量，减 少钻井事故
环保钻井：采用 环保钻井技术和 设备，减少钻井 对环境的影响， 实现绿色钻井
减少污染：采用 环保材料和工艺， 减少钻井过程中 的污染
提高效率：采用 先进的钻井技术 和设备，提高钻 井效率，减少能 源消耗
钻井技术：采用水平井钻井技术，提高 钻井效率，降低成本
应用效果：成功钻多口，提高了采收 率，降低了钻井成本
技术挑战：克服了地质条件复杂、钻井 难度大等挑战
经验总结：水平井钻井技术在复杂地质 条件下具有显著优势，值得推广应用
浅析油田水平井钻井技术现状与发展趋势
浅析油田水平井钻井技术现状与发展趋势油田水平井钻井技术是一种通过在地下水平方向钻取井眼来开采油田油气资源的技术。
相较于传统的垂直井钻井技术，水平井钻井技术具有钻效率高、井眼长、开采能力强等优点，已经成为目前常用的油田开采技术之一。
本文将就该技术的现状和发展趋势进行简要分析。
目前，全球范围内水平井钻井技术已经相对成熟。
在美国、加拿大、沙特等油气资源丰富的国家，已经大规模应用水平井钻井技术，有效提高了油气开采量。
在中国，由于拥有丰富的页岩气、致密油等非常规油气资源，水平井钻井技术被广泛应用于非常规油气井的开采。
四川盆地、塔里木盆地和长江口盆地已经成功应用了水平井钻井技术，取得了显著的经济效益。
水平井钻井技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：技术装备的不断改进和升级。
随着水平井钻井技术的广泛应用，相关技术装备也在不断升级，以提高钻探效率和钻井质量。
钻头材料的研发，可以提高钻头的耐磨性和抗硬层性能；钻进液的研发，可以提高冲击力和清洁井壁的能力。
自动化钻井装备和智能化管理系统的研发也成为发展的重点，以提高钻井作业的安全性和效率。
增强油气储层评价和导向技术。
水平井钻井技术的关键是在目标油气储层内准确钻造井眼，因此开发先进的储层评价和导向技术是发展的重点。
通过利用地震、测井、岩心分析等技术手段，提高对储层的认识和预测能力，从而准确钻制井眼。
通过开展物性评价、油气储层分布预测和导向技术优化等研究，可以进一步提高油气开采效益。
优化水平井复杂井眼和完井技术。
水平井钻井作业中，复杂井眼和完井技术是实现高效开采的关键。
通过研发新型钻井工具和技术，可以有效解决水平井钻井中的钻眼控制、井眼质量和井眼稳定性等问题。
通过优化完井技术，例如水平井侧钻完井、多段压裂完井等，可以提高油气井的产能和产能维持时间。
水平井钻井技术在油田开采领域中具有广阔的应用前景。
随着技术的不断进步，水平井钻井技术将会进一步提高油气开采效率和产能，为保障能源供应和经济发展做出重要贡献。
长水平段水平井钻井技术分析
长水平段水平井钻井技术分析钻井是石油勘探与开发的重要环节之一，而长水平段水平井钻井技术则是近年来得到了广泛应用和研究的一项技术。
本文将对长水平段水平井钻井技术进行综合分析。
长水平段水平井钻井技术是在水平井钻井技术的基础上发展而来的。
水平井是指井身在垂直方向上有一段较长的水平段，通常是指水平段长度大于50米的井段。
长水平段水平井则是指水平段长度更长的水平井，通常是指水平段长度大于300米的井段。
长水平段水平井钻井技术的核心问题是如何在垂直井眼的基础上更好地完成水平段的钻井工作。
水平段钻井的难点主要有以下几个方面：首先是井下地层情况的不确定性。
在长水平段水平井钻井中，由于钻造孔工具位于井下，无法直接观测地层情况，因此需要通过测井、试井等方法来获取地层信息。
长水平段的长度较长，地层情况会有较大的变化，因此需要根据地层情况的变化及时调整钻井参数。
其次是钻建井设备的选择和使用。
长水平段水平井的钻井作业需要使用特殊的钻井设备，如水平井钻机、扩孔钻具等。
这些设备能够实现长水平段的钻井，但其技术难度较大，需要操作人员具备一定的专业知识和经验。
再次是井下钻井液体系的优化。
长水平段水平井钻井中，钻井液起到了冷却钻头、清洗井眼、输送钻屑等作用。
钻井液的性能对钻井效果有着重要影响。
需要根据地层情况选用合适的钻井液体系，并通过调整其配方来优化钻井液性能。
最后是钻井参数的优化。
长水平段水平井钻井中，钻井参数的优化对钻井效果有着重要影响。
包括钻井液流量、钻井液压力、钻井速度等参数的优化，可以提高钻井速度和降低钻具磨损，从而提高钻井效果。
长水平段水平井钻井技术是一项复杂的技术，需要综合考虑地层情况、钻建井设备、钻井液体系以及钻井参数等因素。
只有在这些方面取得合理选择和优化，才能有效地完成长水平段水平井的钻井作业。
需要注意长水平段水平井钻井技术的安全性和环保性，保障钻井过程中的安全与环境。
长水平段水平井钻井技术研究
长水平段水平井钻井技术研究1. 引言1.1 概述长水平段水平井钻井技术是一种针对油气田中水平段水平井进行钻井的技术。
随着油气勘探开发技术的不断提高和油气资源储量的逐渐减少，长水平段水平井钻井技术的研究变得越发重要。
长水平段水平井钻井技术可以有效提高油井的产量，降低工程成本，延长井下生产周期，是目前油气开发领域的热点技术之一。
通过综合利用先进的钻井设备、技术和工艺流程，可以实现长水平段水平井的高效钻井和完井，从而更好地开发油气资源。
本文通过对长水平段水平井钻井技术进行详细研究和分析，旨在探讨该技术的实际应用问题，提出优化方案，为长水平段水平井钻井技术的进一步发展和完善提供参考依据。
【概述】1.2 研究意义长水平段水平井钻井技术的研究意义包括以下几个方面：1. 提高油气开采效率：长水平段水平井钻井技术可以有效提高油气开采效率，通过水平井的钻井和完井可以获得更大的产量，实现更有效的油气开采。
2. 减少钻井成本：相比传统的垂直井钻井技术，长水平段水平井钻井技术可以减少钻井成本和开发周期，提高经济效益。
3. 提高油气资源利用率：长水平段水平井钻井技术可以更充分地开发和利用地下油气资源，减少资源浪费，提高资源利用率。
长水平段水平井钻井技术的研究意义在于提高油气开采效率、降低成本、提高资源利用率和拓展新领域，对于油气勘探开发领域具有非常重要的意义和价值。
2. 正文2.1 长水平段水平井钻井技术简介长水平段水平井钻井技术是一种在地下水平方向钻探并完善油气井的技术。
长水平段水平井钻井技术的出现，可以有效提高油气开发的效率，降低勘探成本，延长油气井的寿命。
长水平段水平井钻井技术在油气勘探领域具有重要的应用价值。
长水平段水平井钻井技术主要分为定向钻井和水平井钻井两种类型。
定向钻井是指在垂直井的情况下，通过特殊的工具和技术，在特定井段进行一定角度的倾斜钻井。
水平井钻井则是在特定井段进行水平方向的钻探，以增大油气开采面积，提高产量。
侧钻水平井工艺技术
安装方式等因素的影响，以确保套管的强度和密封性。
射孔和测试是完井技术的关键环节，它们需要考虑到地层条件、油气性 质和开采要求等因素的影响，以确保油气开采的效率和安全性。
04 侧钻水平井的优缺点
井眼轨迹控制技术需要利用定向钻井技 术和随钻测量技术，实时监测井眼的轨 迹，并根据监测结果调整钻头的钻进方 向和角度，以确保井眼轨迹的准确性和
稳定性。
井眼轨迹控制技术还需要考虑到地质条 件、钻井液性能和钻具组合等因素的影 响，以制定出更加合理的钻进方案和措
施。
钻井液技术
钻井液是侧钻水平井工艺中不可或缺的组成部分，它涉及到钻头的冷却、润滑、携带岩屑和 稳定井壁等方面。
应用拓展
非常规油气资源开发
01
侧钻水平井技术在非常规油气资源开发中具有较大潜力，未来
可应用于页岩气、煤层气等非常规油气资源的开采。
老油田挖潜与增产
02
利用侧钻水平井技术对老油田进行挖潜和增产改造，提高老油
田采收率和经济效益。
多分支井与水平对接井技术
03
研究多分支井和水平对接井技术，实现多目标开发，提高油气
可能影响原有井眼
侧钻水平井技术需要高超的钻井技术 和经验，操作难度较大。
在已存在的井眼上进行侧钻，可能会 对原有井眼造成影响，如井眼坍塌、 堵塞等。
可能遇到复杂地质条件
在侧钻水平井施工过程中，可能会遇 到复杂的地质条件，如岩层不稳定、 地下水活跃等，给施工带来困难。
05 侧钻水平井的未来发展
技术创新
田的开发效率。
环境影响与可持续发展
水平井钻井工艺技术
水平井钻井工艺技术引言水平井钻井工艺技术是一种在油气勘探开发中应用广泛的技术，它通过在地层中钻探水平井段，能够有效地提高油气井的产能和采收率。
本文将介绍水平井钻井的一般工艺流程、钻井液的选择和使用、钻头的选择以及井底工具的应用等方面的内容。
一、水平井钻井工艺流程水平井钻井工艺流程是指从井眼设计到井下实施的一系列步骤，下面将介绍水平井钻井的一般工艺流程。
1.井眼设计：根据地层特征和油气开发需求，确定水平段的位置、井眼直径以及水平段的长短等参数。
2.井口施工：进行井口设备安装，包括井口套管的安装、井口井口防喷器的安装等工作。
3.钻井液工艺设计：根据地层特征和钻井液性能要求，确定钻井液的配方和使用方案。
4.钻探井段：根据设计参数，进行钻井液的循环、钻头的下钻、钻进、切换水平井段、控制钻头方位等工作。
5.装备井下工具：根据后续作业需要，部署井下工具，如测斜仪、导向器等。
6.钻进水平段：通过使用导向技术和井下工具，控制钻头沿设计轨迹钻进水平井段。
7.钻井结束：到达设定的钻井参数或达到设计钻井目标时，钻井工作结束，开始下一步的工作。
二、钻井液的选择和使用钻井液在水平井钻井过程中起到冷却、润滑、悬浮废屑和井壁稳定等重要作用。
选择合适的钻井液并正确使用是确保钻井过程顺利进行的关键。
1.钻井液的类型：常见的钻井液类型包括水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液等。
根据地层特征、环境要求和工程经济等因素，选择适合的钻井液类型。
2.钻井液的性能：钻井液的性能包括流变性、密度、滤失性、PH值等。
根据地层特征和钻井目标，确定钻井液的性能指标，并进行钻井液调配。
3.钻井液的处理：钻井液采用循环使用，需要定期对钻井液进行处理，包括固相控制、饱和度调整和污染物去除等。
三、钻头的选择钻头是在钻井过程中切削地层的关键工具，选择合适的钻头能够提高钻进速度和钻头寿命。
1.钻头的类型：常见的钻头类型包括三刃钻头、平头钻头、带牙钻头等。
根据地层特征和钻井目标，选择适合的钻头类型。
水平井钻井技术
目标段井斜角的计算
已知：地层倾角δ；目标段 设计方位线与地层下倾方 位线的夹角为Δφ； 求：目标段的井斜角T
T 90o tg 1[tg cos ]
2、井眼轨迹控制要求高、难度大
要求高，是指轨迹控制的目标区的要求高。 普通定向井的目标区是一个靶圆，井眼只要穿过此靶圆即为合 格。水平井的目标区则是一个扁平的立方体，如图所示，• 仅 不 要求井眼准确进入窗口，而且要求井眼的方位与靶区轴线一致， 俗称“矢量中靶”。
L2-P1井
109m 11m
640.22m
（3）连通水平井
多井联通实现连续生产 ，提高产量。
顺9-平1井 顺5井
顺9-平1井等25对连通水 平井，使该矿单井芒硝 产量提高8倍以上。是水 平井在非石油行业应用 的成功范例。 重要的是为井喷救援、 非石油行业应用积累了 重要经验。
486m
（4）单井蒸气驱重力泄油水平井、 多井联合蒸汽吞吐热采井
水射流破岩必须具备三个基本条件：
一是形成的孔眼要有足够大的 面积； 二是形成的孔眼必须具有规则 的形状； 三是具有较高的破岩效率和钻 进速度。 常规的圆射流不具备这些功能 ，因此设计利用旋转射流。
旋转射流可以钻出大于喷 嘴面积百倍的规则孔眼。 并比普通圆射流的破岩效 率高得多。 旋转射流破岩形成的孔底 成规则的内凸锥状，完全 与圆射流形成的类半球状 或锥状不同。 其破岩成孔的过程和孔底 形状如左图。
4.1 国外水平井技术发展概况
Sperry Sun公司使用8-3/4″牙轮钻头、旋转导向系统和磁 测距技术，在加拿大不列颠哥伦比亚省Jedney油田创出了 将两口井距3104m的井底部相交的纪录；测量深度为 5864m，总垂深1545m。 Mobil公司在德国钻成的R—308井（4 ¾ ”井眼），创短半 径水平井水平段最长600m的世界记录。 美国Bechtel公司采用高压水射流技术开发的超短半径水平 井系统，在 4 ¾ ”井眼中同一深度半径方向钻24个辐射状 的水平井眼，水平段长30 60m，曲率半径0.3m。
定向井水平井概述
Da
αa
D
b
O1
O2
Dt
d
O
S
St
αt
c
t
αb
f
二定向井设计
上述公式中符号代表意义 H0——过度参数，m； H——全井总垂深，m； ΔHXZ——自降斜终点到目标点处的垂增，m； HZ——造斜点的深度，m； a，——降斜终点的井斜角，m； S0——过度参数，m； S——井口到目标点的水平位移，m； ΔSXZ、ΔLXZ——分别为降斜终点到目标点的水平位移和段长，m；
磁极
地理北极
磁极
磁偏角
地理方位
磁方位
磁偏角：它是指地磁北极方向线与地理北极方向线之间的夹角。随着地理位置和时间不同其数值也不同。有正负值之分。
a
专业名词
地理方位角：以地理北极为基准的方位角。
添加标题
地理方位角=磁方位角+磁偏角
添加标题
井斜变化率：单位井段内井斜角的改变速度。以两测点间井斜角的变化量与两测点井段的长度的比值表示。
设计轨道
靶区
水 平 位 移
α-井斜角
定向井垂直投影图
垂 深
定向井是使井筒沿特定方向 钻达地下预定目标的油气井
什么是定向井？
定向井水平投影图
β
01
北
02
东
03
靶点
04
N
05
E
06
β-方位角
07
井口
08
设计轨道
09
实钻轨迹
10
为什么要钻定向井？
绕开地面地下障碍物 地下地质条件要求：由于地质构造特点采用直井不能有效地开发油气藏时 钻井技术的需要：遇到井下事故或复杂情况无法处理或者不易处理时。
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
长水平段水平井钻井技术研究
长水平段水平井钻井技术研究随着石油勘探与开发不断深入，长水平段水平井钻井技术得到了越来越广泛的应用。
该技术可以极大地提高油气井的产能及采收率，因此备受关注。
本文将从以下几个方面进行研究：一、长水平段水平井的定义长水平段水平井是一种井筒方向与地层走向垂直或接近垂直的井，其井身包括一段水平井段，表现为一段长水平井段与一段垂直井段的复合井，有时也称为定向水平井。
长水平段水平井的优点在于能够增加油藏的联系面积，提高采收率，降低储层损伤等。
1. 钻井复杂：长水平段水平井需要进行多次水平钻进，涉及井身弯曲和跨度大的地层导向，钻井难度大；井壁稠油层和地层深部钻井时会出现高温高压等问题，需要钻井工艺和技术措施来解决。
2. 油藏稳定：长水平段水平井钻井会对油藏造成挤压和应力影响，需要科学调整油井完井方案，采用防塌和防漏措施，保持油藏的稳定。
3. 井壁保护：井壁稠油层和高压地层钻井时，会产生毛细作用，导致井壁稳定性差，容易出现井壁崩塌、漏泄等问题。
为保证井壁的完整性，需要采用高效钻井液、防漏措施等手段，加强井壁的保护。
1. 钻井液技术：长水平段水平井钻井中最重要的一项技术研究是钻井液技术。
钻井液需要满足对流性能好、高温高压稳定性好、防污染等要求。
国内外钻井液研究的主要方向是环保型钻井液研究、高温高压稳定性研究和水基钻井液研究等。
2. 地质条件研究：长水平段水平井钻井的成功与否离不开地质条件研究。
地质条件研究包括岩心、地震、地质资料及井壁稳定性等，常规地球物理勘探技术和非常规技术也为长水平段水平井钻井提供了更加准确的地质信息。
3. 钻井技术应用：钻井技术的应用关乎到整个钻井质量和钻头采收率。
常见的钻井技术有旋转钻进、立式冲击钻、旋转喷射钻、液压驱动钻具等。
1. 钻井液技术向高温、高压方向发展2. 钻井技术逐步实现数字化3. 推广高效断层导向技术4. 变频钻柱、高温高压密封及钻井锚固等装备技术逐步成熟总之，长水平段水平井钻井技术的研究与应用将不断深化，在满足环保、高效、高质量的根本要求的基础上，实现油气勘探和开采的可持续发展。
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。
水井钻井知识点归纳总结
水井钻井知识点归纳总结一、水井钻井概述水井钻井是指为了开采地下水资源，通过利用钻井设备将地下水层中的水抽取到地表的工程活动。
通常情况下，水井钻井是为了获得地下水资源供应农田灌溉、城市供水、工业用水等各种需要。
水井钻井是一项复杂的工程活动，需要经过合理的规划、设计和施工，才能获取理想的地下水资源。
本文将对水井钻井的相关知识点进行归纳总结，以供参考。
二、水井钻井的类型1. 直井直井是最常见的一种水井类型，它是通过钻井设备从地表垂直地向地下水层中钻井的方式获取地下水资源。
直井的优点是结构简单、施工方便，适用于大部分地质条件。
2. 斜井斜井是指在井筒向下钻井的同时，井筒还有一定的倾斜度，通常是30度到45度。
斜井的优点是可以更好地利用地下水层的水源，减少井口的占地面积，适用于受限区域。
3. 水平井水平井是指在地表上开采，在地下进行方向开采，再穿越绝对层成为一种特殊的钻井。
水平井的优点是可以最大限度地获取地下水资源，适用于水资源极度紧缺地区。
4. 起爆井起爆井是一种特殊的水井钻井方式，通过使用爆破方式来开采地下水资源。
通常情况下，起爆井是在地下水层中存在水泵不通畅时采用的一种方式。
三、水井钻井的流程1. 案例调查水井钻井的第一步是进行案例调查，通过调查钻井场地的地质条件、地下水位和水质状况等情况，做到心中有数，才能确保后续的施工计划。
2. 勘探设计在进行案例调查的基础上，需要进行勘探设计，包括确定钻井的位置、井筒的直径和深度、井口的设置等。
3. 安全措施在进行水井钻井之前，需要做好安全措施的准备工作，包括人员防护、设备检修和安全教育等。
4. 钻井施工进行钻井施工是整个水井钻井流程的关键步骤，需要通过适当的钻井设备、工具和材料来保证施工的效率和质量。
5. 地下水抽取钻井完成后，需要进行地下水抽取工作，一般可以通过水泵或者抽水机来将地下水抽取到地表，进行利用。
6. 井筒封堵在地下水抽取结束后，需要进行井筒封堵来保护地下水资源，防止受到污染和浪费。
水平井钻井工艺技术
水平井钻井工艺技术水平井钻井是现代石油工业中的重要技术之一，它能够在地下开采更多的油气资源。
水平井钻井工艺技术是指在垂直井眼中转向至水平方向并进行钻井的一套技术方案。
水平井钻井的工艺技术主要分为三个阶段：井底转向、钻进和完井。
井底转向是水平井钻井的第一步。
在垂直钻井过程中，利用测斜工具等设备来监测井眼的方位与倾角，并在需要转向为水平井的位置进行操作。
常用的方法有水泥跳变和电动驱动器等。
通过这些操作，使钻头转向至水平方向。
钻进是水平井钻井的核心环节。
在转向完成后，钻井作业人员会选择一种适合当前条件的钻具工艺，如常规钻头、定向钻头等。
在钻进的过程中，需要经常监测井眼的倾角和方位，以保证井眼一直保持在水平方向。
此外，还需要能够及时处理各种可能出现的问题，如井眼偏斜、井眼垮塌等。
完井是水平井钻井的最后一步。
在钻进完成后，会进行完井作业，包括安装套管、射孔和压裂等。
这些作业是为了确保井眼的完整性和油气的产出。
完井工艺可以根据不同的地质情况和开采要求进行优化设计，以提高井眼的完整性和产能。
水平井钻井工艺技术的发展为石油工业带来了巨大的进步。
水平井能够在相同的储量条件下提高油气的采收率，降低开采成本，并延长油田的寿命。
目前，水平井钻井技术已广泛应用于世界各地的油田，成为石油工程中不可或缺的技术之一。
总之，水平井钻井工艺技术是利用转向和钻进等操作在垂直井眼中开展水平井钻井的一套技术方案。
通过井底转向、钻进和完井等环节的有序操作，能够实现水平井的钻井与开采。
这一技术的应用使得油气资源能够更有效地被开发利用，为石油工业的进一步发展提供了有力支持。
随着水平井钻井技术的进一步发展，人们对该技术的应用范围和效果有了更深入的认识。
水平井钻井的主要优势在于其能够沿着油层产层延伸，与垂直井相比，可以最大限度地提高油气的采收率。
下面我们将就水平井钻井工艺技术的相关内容进行更详细的讨论。
首先，钻井工艺技术的不断优化，使得水平井钻井变得更加高效和安全。
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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丛式定向井救援定向井水平井多分枝井（多底井）定向井国外定向井发展简况表一）我国定向井钻井技术发展情况表二）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。
?5）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。
图 1.2 井斜角示意图图 1.3 井斜方位角示意图7?）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以率是井斜角度（α ）对井深（ L?）的一阶导数。
d αK α ＝ ─── 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 K Φ 表示。
计算公式如下：d ΦＫΦ ＝───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Δ L 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 （ K α2＋K Φ2sin 2α）第一套公式的图解法（参见图 1.4 ）：（1 ）．作水平射线 OA ；（2）．作∠ BOA ＝α c （两测点平均角） ；（3） . 以一定长度代表单位角度，量 OB ＝Δ Φ （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 ＝Δ （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 （α 12＋α 22－2α1α2COS ΔΦ）K α 表示， ?精确的讲井斜变化α；αc )图1.5 第三套公式的图解法第三套公式图解法（参见图1.5 ）：（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α 1；（2）．作OB 线段，使∠ BOA ＝Δ Φ；（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（ ClosureDistance ）。
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。