辽河油田水平井钻完井技术

技 术 创 新
辽河油田 水平井
钻完井技术
□ 中国石油辽河油田公司钻井管理中心
高富成
摘 要：本文回顾了辽河油田水平井钻井技术的发展情况，总结了逐步形成的特色水平井钻完井工艺技 术进展，指出了目前辽河油田水平井技术发展面临的新问题及制约水平井技术发展的瓶颈技术，提出了当前水 平井钻完井技术急需解决的一些问题。
井数 平均
最
最 平均 最 最
年份
井深
浅
深 钻井周期 短 长
（口） （ｍ ） （ｍ ） （ｍ ） （ｄ） （ｄ）（ｄ）
１９９２ — ２０００ ２４ １３７２．７ １１３８．５ ２２８１ ４３．５ １９ １０３
２００１ — ２００３ １８ １３８１．４９ １１４５ ２１０３ ３０．８９ ２３ ７９
２００４
平 １ 井，首次尝试水平井开采潜山油藏，目的层水平段为
可钻性极差的石英岩地层。该井的完钻拉开了水平井开
采潜山油藏的序幕，先后钻成沈 ６２５－ 平 ２、３、６ 井。粗
面岩油藏、潜山油藏水平井的成功完钻标志着在辽河油
田水平井钻完井技术又发展到一个新的水平。
随着水平井钻完井工艺配套技术的完善，在油田矿
区内不同地质条件、不同油藏类型条件下都成功地完钻
了一批水平井，为边际油藏、剩余油藏、底水油藏、低渗
油藏、粗面岩油藏、潜山油藏的有效开发提供了新的手
段，２００６ 年在全油田规模实施。
通过多年的水平井配套技术攻关，特别是近几年立
项研究之后，逐渐形成了具有辽河油田特色的水平井钻
完井技术。
１． 鱼钩上翘式水平井
依据辽河油田地质特性，创造性地发展了鱼钩上翘
喇叭口 引鞋 柔性接头
悬挂封隔器 筛管
定向定位悬挂器 预开孔套管 空心导斜器
主井眼封隔器 修井下定向套
固井循环头
皮碗 筛管柔性接头 引鞋
图 ５ 静 ３１－５９ＦＰ 分支侧钻水平井完井管柱示意图
在总结静 ３１－５９ＦＰ 分支侧钻水平井钻井的经验教训 后，对该项技术进行了再次攻关，工具、工艺进一步完 善，２００４ 年先后完钻了两口分支水平井——锦 ６１２－１２ 新 ２２ＦＰ、高 ３－７－１４ＣＨ 井，技术水平达到国际分支井技术 四级标准。这两口井的完钻预示着分支水平井钻井工艺 技术在辽河油田迈上了一个新台阶，技术水平国内领先。
继海 １４－２０ 三分支井完钻之后，２００３ 年探索把分支 井钻井技术应用于水平井，设计完成了静 ３１－５９ＦＰ 分支 侧钻水平井（图 ５），标志着辽河油田分支水平井钻井技 术研究、实践上趋于成熟，进入一个新的发展阶段，完 成了分支井技术与水平井技术的有机结合。该井 ＦＰ１ 分 支水平位移 ３１２ｍ，水平段长 ２００ｍ；ＦＰ２ 分支水平位移 ３２６ｍ，水平段长 ２００ｍ。
ｍ １００
２００
３００
４００
５００
６００
Ａ１ Ａ
Ｂ
－７００－６００－５００－４００－３００－２００－１００ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ｍ 图 ２ 鱼钩上翘型井眼轨迹示意图
２００７ 年第 ５ 期 石油科技论坛 ５３
技 术 创 新
大于入靶点 Ａ，井眼轨迹通过 Ａ 点后向上爬升到 Ａ 点， １
由于形势的发展和客观的需要，从 ２００１ 年开始，辽 河油田便大规模实施水平井，以改善油田开发效果，获 取经济效益。通过技术攻关实现了水平井的油藏地质研 究、钻完井技术、采油工艺等方面的技术基本成熟配套， 水平井的部署由单井向区块逐渐过渡，由单一油藏向各 类特殊油藏推广，应用规模逐年翻番，开发效果和经济 效益令人鼓舞，截至２００６ 年底，辽河油田共完钻水平井、 侧钻水平井２８５口，并在分支井技术与水平井技术的结合 上取得突破，完成了 １１ 口分支水平井。２００７ 年计划完成 水平井 ２００ 口。
然后水平钻进到 Ｂ 点。鱼钩上翘水平井是水平井科研攻 关的重大创新，目前已经在辽河油田广泛推广应用。
２． 钓钩型水平井
受辽河矿区地面条件的限制或地下老井井眼的影响， 部分水平井被迫绕障，轨迹设计必须是三维剖面或钓钩 型井眼轨迹。这种类型水平井技术难点在于井眼轨迹的 控制、井眼净化、钻柱摩阻及强度、井下防碰技术等。通 过多口井的探索，逐步完善了该工艺技术。
由于当时水平井钻完井技术还不够成熟，这两口井
５４ 石油科技论坛 ２００７ 年第 ５ 期
成对水平井进行侧钻后的水平段示意图。
５． 激光割缝筛管完井
针对辽河油田超稠油水平井完井的需要，借鉴国外
稠油热采完井的经验，结合辽河油田稠油热采井实际情
况，提出了上部采用 ２４４．５ｍｍ 技术套管下至水平段以
一、水平井在辽河油田的发展
辽河油田水平井钻井起步于 ２０ 世纪 ９０ 年代初，历经
了 １５ 年的发展，该项技术已日趋成熟，并成为开发油气 藏的一种重要手段。
水平井在辽河油田的发展大体分为两个阶段。 １９９２ — ２０００ 年为研究试验阶段，２００１ 年至今为完善、 推广应用阶段。图 １ 是辽河油田历年来施工水平井统计。
上、水平段采用割缝筛管完井的方案。
根据杜 ８４ 块注蒸汽和油藏特点，特别是考虑到稠油
并没有达到预期的效果，１９９８ 年被迫关井，在一定程度 上制约了 ＳＡＧＤ 项目的实施。随着辽河油田水平井钻完 井技术的进步，２００３ 年对 ＳＡＧＤ 项目的这两口井进行侧 钻，完成了辽河油田第一对 ＳＡＧＤ 侧钻水平井，使一度 终止了 ４ 年的 ＳＡＧＤ 项目重新在辽河油田获得生机，没 有水平井技术的进步就没有 ＳＡＧＤ 项目的第二个春天。
４． 成对水平井、ＳＡＧＤ 大修侧钻水平井
辽河油田于 １９９６ 年完成了国内第一组成对水平井： 杜 ８４－ 平 １－１ 井和杜 ８４－ 平 １－２ 井，这是国内首创的蒸 汽辅助重力泻油 ＳＡＧＤ 成对水平井，也是当时世界上第 五组成对水平井。该对水平井设计的井口间距 ５ｍ，方位 相同，水平段长 ３００ｍ，水平段垂直距离 １０～１２ｍ。实际 水平段长 ３０５ｍ，垂直距离 １０．１３～１１．８３ｍ，垂直误差 １．７ｍ。该井情况如图 ６ 所示。
３４ １７７６．３８ １１６４．６６ ３３７６ ３８．２３ １４ ８３
２００５
６９ １８６９．８５ １１４７ ４０１６ ３６．４０ １５ １１７
２００６
１４９ １７０１．３０ １１６０ ４１６８ ２９．３２ １２ ２２０
２００１ — ２００３ 年与 １９９２ — ２０００ 年对比，在平均井 深相当的情况下，钻井周期缩短了 １２．６１ 天。
２ ０ ０ ４ 年完井水平井平均井深 １ ７ ７ ６ ． ３ ８ ｍ （最浅 １１６４．６６ｍ，最深 ３３７６ｍ），平均钻井周期是 ３８．２３ 天
（最短 １４ 天，最长 ８３ 天）。２００５ 年完成水平井 ６９ 口，平
均完钻井深 １８６９．８５ｍ（最浅 １１４７ｍ，最深 ４０１６．００ｍ），
平均钻井周期 ３６．４ 天（最短 １５ 天，最长 １１８ 天）。２００５
年份 图 １ 辽河油田历年来施工水平井统计图
５２ 石油科技论坛 ２００７ 年第 ５ 期
面主要是进行技术研究与技术开发，以掌握水平井钻井 技术的理论和常规工艺为目的，针对辽河油田的地层特 点和油品性质引进、研发、配套水平井、侧钻水平井的 专用钻完井工具，通过现场试验来检验技术的可靠性和 适用性。在现场试验中试验风险巨大，技术成功率偏低， 部分试验井没有取得理想的开发效果，但是积累的经验、 取得的教训却很多，其间完成水平井、侧钻水平井２４ 口。
年与 ２００４ 年的水平井钻井指标相比，在平均井深增加
９３．４７ｍ 的情况下，平均钻井周期缩短 １．８３ 天。
继 ２００４ 年在小 ２２ 块完钻粗面岩油藏水平井小 ２２－ 平
１ 井之后，２００５ 年相继完钻小 ２２－Ｈ２、小 ２２－Ｈ６、欧 ６０１－
Ｈ１ 井，并在沈北潜山带部署实施了深层水平井沈 ６２５－
Ｎ １００Байду номын сангаас
－３００ －２００ －１００ ０ １００ ｍ
Ｗ
Ｅ
－１００ Ａ
－２００ ｍＳ
图 ４ 洼 ６０－Ｈ３１ 井井眼轨迹水平投影图
３． 侧钻水平井和分支水平井
辽河油田于１９９６ 年成功实施了我国陆上第一口侧钻 水平井——高 ３－６－１１１ 侧平。该井采用套管锻铣侧钻方 法，侧钻井深 １３４６ｍ，完钻井深 １８６５ｍ，入靶垂深 １６３５ｍ， 靶前位移 ２７３．１７ｍ，水平段长 １５４ｍ，最大井斜 １０５．２０°， 井身质量合格。在工具配套，钻进参数，井眼控制和净化 方面进行了大胆的尝试，在钻井工艺技术上积累了经验。
关键词：辽河油田 水平井 钻井 完井
水平井以其单井产量高、吨油成本低、综合效益好、 能有效地提高油田采收率等优势在辽河油田得到迅猛发 展，在油田增油上产方面发挥了重要的作用。目前辽河 油田的水平井技术已经迈向了整体、区块开发油田的新 阶段，并为边际油藏、低品位油藏、中后期油藏的开发 和濒临废弃油藏的再次开发，特殊油藏的高效开发提供 了强有力的技术支撑。辽河油田的水平井钻井工艺技术 经过十几年的发展，现已在钻完井工艺技术上取得了突 破，形成了具有自己特色的水平井钻完井技术系列，适 应了辽河油田勘探开发的需求。随着人们对水平井认识 的深入和勘探开发要求水平井解决的问题越来越多，水 平井钻井技术遭遇到了空前的挑战。
侧钻成对水平井应用 Ｍ Ｗ Ｄ 无线随钻跟踪技术，提 高了井眼轨迹控制精度，为准确按照设计对 ＳＡＧＤ 水平 井进行校平提供了强有力的保障。水平井段采用 Ｍ Ｗ Ｄ 无线随钻γ测井，随时监测地层岩性变化情况，既提高 了控制精度，确保了油层钻遇率，又节省了完井电测的 时间和费用。在开窗侧钻井段短、工具有限且避免新井 眼与原井眼相碰的情况下，采用了三维轨迹设计方法和 三维绕障侧钻技术很好地解决了这些问题，在水平投影 图上新老井眼相距 ５ｍ。杜 ８４ 平 １－１ＣＰ 井在技术套管鞋 和筛管之间的裸眼段，未打水泥塞，直接采用悬空侧钻 技术，钻进过程中尝试采用旋转导向代替了传统的滑动 导向，既克服了诸如井身质量差、井眼净化效果差及极 限位移限制等缺点，又大大提高了钻井速度和安全性。尝 试的成功，解决了水平井的导向问题。
冷 ４１－ 平 １４ 井是钓钩型水平井的典型代表（图 ３）。 由于地面条件限制造成靶前位移不够，Ａ 靶靶前位移 １３３．５５ｍ，按设计软件设计井眼轨迹计算欠位移 １３２ｍ， 水平段井斜 ９２．６５°，不得不设计成钓钩状轨迹来满足中 靶要求，该井是冷东地区施工难度最大的一口水平井。
冷 ４１－ 平 １４ 井 垂直视平移投影图 ０ ５００ １０００
型水平井工艺技术，攻克了轨迹控制、测量仪器、技术
套管安全下入和固井技术难题，并在杜 ８４ 块成功地实施
２口井，有效地解决了该区块稠油热采环空水泥石破坏造
成顶水锥进，影响水平井寿命的技术难题。该项技术在
辽河油田首次提出并成功实施，是水平井技术在超稠油
油藏开发方面的重大创新。如图 ２ 所示，控制点 Ａ 垂深 １
１９９２ 年到 ２０００ 年的 ８ 年间辽河油田在水平井钻井方
水平井数 １９９２ １９９３ １９９４ １９９５ １９９６ １９９７ １９９８ １９９９ ２０００ ２００１ ２００２ ２００３ ２００４ ２００５ ２００６
２００
１５０
１４９
１００
５０
７９
０
３９ ２ １ １ １ ４ ７ ７ １ ０ ２ ５ １１
二、辽河油田水平井钻完井技术
经过连续 １５ 年的技术攻关，水平井钻井工艺技术已
经被辽河油田钻井专业技术人员所掌握，并形成了比较
完善的配套技术系列，在剖面设计、轨迹控制、钻井液、
完井工艺等方面都取得了长足的进步。
表 １ 是近年来不同时期水平井平均井深与钻井周期
统计表。
表 １ 辽河油田各阶段水平井钻井指标对比
投影方位：７５．０８Ｏ
５００
冷 ４１－ 平 １４ 井 井底水平位移投影图
－２００ －１００ １ ０ ０ ０Ｎ １００ ２００ ３００ ４００ ５０ｍ０
１０００
Ｗ
Ｅ
－１００ Ｓ
１５００
Ａ
ｍ
Ｂ
图 ３ 冷 ４１－ 平 １４ 井实钻井眼轨迹投影图
洼 ６０－Ｈ３１ 井（图 ４）也是由于地面条件限制，井 口和靶区不在一个平面上，要达到中靶要求必须设计成 三维井眼轨迹，这口井也是目前辽河油田完成的水平井 中，实钻方位变化最大的一口水平井，实钻轨迹方位变 化 ９２．７°。