第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料

第十二章小井眼钻井工艺

第一节小井眼定义和用途 (2)

一．小井眼定义 (2)

二．小井眼的用途和前景 (2)

三．小井眼的局限性和难度 (2)

第二节小井眼钻井设备 (2)

一．套管程序 (3)

二．固井 (3)

三．钻井液 (4)

第三节钻头 (4)

一．钻头的种类 (4)

二．钻头类型的选择 (4)

第四节小井眼钻具 (5)

一．钻具的种类 (5)

二．小井眼钻具组合 (5)

三．小井眼对钻具的要求 (6)

第五节小井眼连续取心技术 (6)

一．小井眼连续取心的特点 (6)

二．小井眼连续取心用的工具 (7)

第六节小井眼井控 (7)

一．小井眼井控与常规井的差别 (7)

二．小井眼的溢流检测 (8)

三．小井眼压井方法 (8)

四．小井眼井控设备分类 (9)

第七节连续油管技术 (9)

一．连续油管的材质及其物理机械性质 (9)

三．连续油管的地面设备 (10)

四．连续油管的使用寿命 (12)

五．连续油管在小井眼钻井中的应用范围 (12)

六．连续油管钻井的优点和局限性 (13)

参考文献 (14)

第一节小井眼定义和用途

一．小井眼定义

到目前为止，还没有一个统一的小井眼定义。美国阿莫科（Amoco）公司认为，不少于90％以上的井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼，或70％以上的井段直径小于152.4毫米（6英寸）的井称小井眼。我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼：

1．一口井中90％井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼。

2．水平井水平段的井径小于200毫米（77／8英寸）的井眼。

3．在老井眼开窗侧钻、加深，井径小于177.8毫米（7英寸）的井眼。

4．井的最后一段井眼直径通常是从95.2～104.8毫米（33／4。～41／8英寸），从中可获得大量评价井的资料，可在该井眼内进行完井作业的井。

二．小井眼的用途和前景

经过石油工业几十年的共同努力，小井眼技术日臻完善，可在很多领域发挥效益。

1．钻早期勘探井和评价井：在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井，进行早期地质勘探和评价，可以减少资金的投入。

2．钻开发井：对井深较浅、单井产量低的边际油田，采用小井眼可以节约开发投资，提高经济效益。

3．提高老油田的产量：利用小井眼钻井技术，重返老井进行加深、侧钻、钻大斜度或水平井，进行二次开采，使老井产量提高。

4．借助国际经验、技术优势，建立我国海洋石油钻井作业的小井眼体系，使小井眼技术在我国海洋石油钻井作业中逐步成熟和发展。

三．小井眼的局限性和难度

尽管小井眼具有广泛的用途，但还存在一定的局限性，主要有以下几方面：

1．某些技术还不过关，小井眼钻井中使用的硬件和软件还未能完全满足需求。

2．钻探深度受到限制，加深钻探时的技术难度更大。

3．井控困难。

4．井下事故和复杂情况不易处理。

第二节小井眼钻井设备

目前，我国海上现有钻井设备都能满足钻小井眼的要求。当前国际上适用于小井眼的钻机有石油钻机、矿业连续取心钻机、混合钻机和连续油管作业钻机等。这些钻机的共同特点

是小而轻、结构简单紧凑、噪音小、操作人员少，多数采用顶部驱动或动力水龙头而不用转盘，还配有先进的数据采集系统、监控装置，提高了小井眼钻井速度和成功率。

一．套管程序

小井眼套管程序的确定，与常规井基本相同，只是套管直径相对减小。它主要根据地质目的、油层深度、地层特性、异常孔隙压力和可能发生的复杂情况，决定所采用套管的层数、直径大小和所下深度。此外，还根据不同海域的风浪大小和冰情，选用不同的隔水导管。常用的各层套管尺寸如下：

1．隔水导管：762毫米（30英寸）、609.6毫米（24英寸）、508毫米（20英寸）等。

2．技术套管：339.72毫米（133／8英寸）、244.47毫米（95／8英寸）、177.8毫米（7英寸）、168.27毫米（65／8英寸）等。

3．生产套管：139.70毫米（51／2英寸）、127毫米（5英寸）、114.3毫米（41／2英寸）、76.20毫米（3英寸）等。

二．固井

小井眼因井身结构简单，环空间隙小、套管尺寸小、强度低，固井设计和施工时应考虑以下问题。

1．和常规井一样，小井眼固井可根据有无浅气层、井的深度和水泥上返高度等情况，可采用单级或双级注水泥。

2．为有效地支撑管柱，防止套管柱通热膨胀弯曲，通常管外水泥应尽可能返高，管内要留较长水泥塞。为使套管柱居中，并防止管柱弯曲，可在套管柱上多加扶正器等。

3．在设计水泥浆时着重考虑其流变性，应选择流动性好，触变性能强和低失水的水泥

浆。

固井施工时要严格控制泵压和排量，以免因环空流动阻力过大而压漏地层，顶替泥浆时多采用塞流或平板流。

三．钻井液

小井眼所用钻具直径小，井眼环空小，要求有良好的钻井液性能：

1．钻井液密度应略大于预计的地层孔隙压力当量密度，并能补偿抽汲效应产生的负压，既不致井喷也不会压漏地层，做到平衡压力钻井。

2．有良好的抑制性，防止泥页岩膨胀、垮塌，稳固井壁，保持井眼规则。

3．低粘度、低失水，防止循环时高速上返产生过大压力降，避免在井壁上形成过厚泥饼。

4．钻井液应有良好的流变性和润滑性，能提高低剪切速度下的粘度，防止开泵压力太大而压漏地层，并具有使钻具旋转时扭矩小和良好的携带钻屑能力。

第三节钻头

一．钻头的种类

小井眼钻井的钻头有研磨切削型和牙轮钻头。牙轮钻头多用于含砾岩地层或某些坚硬地层。本节主要介绍以下几种研磨切削型钻头。

1．全面钻进金刚石钻头

（1）侧钻胎体钻头：它是专为造斜侧钻设计的，这种钻头具有平坦的底面和短的保径，配合井下马达和弯接头使用时，其结构形式有助于钻头朝侧向钻进，而其中心凹槽可控制井眼始终朝着一个方向延伸；

（2）天然或热稳定聚晶金刚石钻头（TSP）：这种钻头可用于钻直井、斜井或水平井，大量的金刚石用于钻头保径，有良好的侧向切削性能，能适应高转速钻井，在斜井段中使用寿命长。

（3）复合片聚晶金刚石钻头（PDC）是小井眼钻井常用的钻头。

（4）刮刀钻头。它具有四个翼片，底部镶嵌硬质合金（碳化钨），并加敷金刚砂，这种钻头的扭矩比较大。

（5）硬质合金磨铣钻头：它主要用于钻水泥塞或金属碎块，在配合井下马达使用时，研磨破碎的效果更好。

2．取心钻头

在小井眼连续取心作业中，多采用天然金刚石取心钻头和TSP、PDC取心钻头。天然金刚石取心钻头又分为孕镶和表镶两种。

二．钻头类型的选择

l．小井眼钻井使用金刚石或PDC钻头，无论从钻头寿命、进尺和成本上看都要比使用