国内外水平井技术综述
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各种筛管完井的比例已经达到62.56％
埕北21-平1井：中石化水平位移最大的井 ，完钻井深4837.40m，水平位移 3167.34m，垂深2637.36m。 国内第一口四级完井分支水平井桩1-支平1井开发桩1块水上飘油藏，同层双分 支水平井增大泄油面积。已累计采油13548t。 第一口鱼骨状分支水平井埕北26B-支平1井，水平段总进尺918.68m，共用一趟 钻60h完成，日产原油103t，为邻井的3倍多。 金 平 1 井 于 2008 年 5 月 1 日 顺 利 完 钻 ， 完 钻 井 深 2128m ， 井 斜 87.5° ， 方 位 177.8°，垂深583.9m，位移1636.43m，水平段长1356.55m，位垂比达到了2.803。 金平1井是胜利油田第一口位垂比大于2的大位移水平井，创胜利油田水平井垂深 最浅、水平段最长、位垂比最大三项技术指标以及中国石化集团公司位垂比最大、 水平段最长两项指标，同时创造的国内陆上油田位垂比最大的纪录，体现了胜利 油田钻井技术的综合实力。证实了胜利油田具备了钻探水平位移达4000m～5000m、 位垂比大于2的大位移井的能力。
地下和地面 油气的通道
连接各不同油藏或不同流动单元 最大限度增大井和油藏接触程度 增大油藏直接连通能力
内容
引言 一、国内外水平井技术应用现状 二、国内外水平井钻井井下工具的发展 三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展 四、水平井钻井液和油气藏保护技术 五、国内外水平井钻井技术的发展趋势
水平井钻井技术现状
临盘油田面积1367km2，石油地质储量2.5×108t，开采数十年后主力断块 开发层系早已进入高含水期，由于一般的油田挖潜措施效果很差; 采用水平井注采配套，51口水平开发井(占开发井3%)的产油量占该油田原 油产量的7%，原油产能上升到11×104t/a，累计增产原油58.3×104t，增加 可采地质储量117×104t，而水平井钻井成本仅是直井的1.2～2.0倍，而获 得的油气产量是直井的3.0～9.3倍，整体效果明显。
水平井、大位移井、多分支井、鱼骨井技术由于进一 步提高了油藏暴露面积，有利于提高采收率、降低吨油 开采成本而得到推广应用。
国外在多分支井和鱼骨井基础上还提出了最大储层有 效进尺（MRC）的概念，即利用钻井手段提高储层段的进 尺，大幅度提高单井产量。
随着水平井、多分支井、大位移井等特殊井技术的不断进步，现 在油（气）井的概念已不单单是地下和地面油气的通道
内容
引言 一、国内外水平井技术应用现状 二、国内外水平井钻井井下工具的发展 三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展 四、水平井钻井液和油气藏保护技术 五、国内外水平井钻井技术的发展趋势
世界钻井技术发展趋势
高效、低成本
更加注重QHSE
更有利于保护油气层 自动化、可视化、智能化
可视化
1389.9m）； M16井，井深9557m，水平位移8938m，钻井周期 81.7d
，是目前同类水平井速度最快的一口。 Z-12，井深11680m，61d完钻。 丛式井口数最多的，海上平台为96口，人工岛为170口。
水平井数(口)
中国石油近年来水平井应用对比
680006
中石油提出2008年实现水平井1000~1200口
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （3）提高薄油层产出能力
国内的薄油层分布也较广泛，因单层厚度很薄，有效储层就更薄了，致 使油气资源可观而不可采，压裂作业也难以进行。而水平井开采由于具有 供给范围和泄流面积大、油气产出阻力小的特点，可实现成组薄油层的高 效开采。
营32-平2井是一口同一薄层内的4分支水平井，原油产量20t/d，为邻近直 井产量的4倍以上。 塔里木哈得4油田成组薄油层(单层厚度小于1m)，主要采用双台阶水平井 开采，原油产能200×104t/a。
leg lateral
Texas的Galveston油 田所钻的78 口井中 共有 535个主分支（ legs），每口井约68个主分支，共约 30.5万米。
主支井中最多达 12 个分支（lateral）
• 国外开发煤层气的水平井钻井新技 术主要是空气钻井+裸眼完井、羽 状水平井、U型MRC井钻井技术、树 状 辐 射 型 TRD 钻 井 技 术 钻 入 煤 层 段 500m长；在煤层中累计水平进尺达 到 10000m ， 提 高 产 量 5 ～ 10 倍 ， 取 得良好的开发经济效益。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （1）油气田整体开采效果显著
塔里木哈得4油田成组薄油层(单层厚度小于1m)的开采难度大，采用双阶 梯水平井开发，储层钻遇率超过80%。 该油田共钻水平井83口(占开发井的89%)，实现了注采平衡，使油田可采 地质储量增至1.1022×108t，原油产能达到200×104t/a，稳产3a就新增产 值51.58亿元，净现值达7.62亿元。
世界大位移井前10名
序号 位移（m） 测深（m） 作业公司
1 -------- 11680 ExxonMobil
2 10730
11282 ExxonMobil
3 10728
11278 BP
4 10585
11184 TotalFinaElf
5 10114
10658 BP
350
300
“八五”攻关试验
250 钻井：37口
“九五”快速发展 “十五”扩大应用
钻井：148口
钻井：498口
“十一五” 创新发展
200
1ຫໍສະໝຸດ Baidu7
150
1 1 91 2 1
100
62 81 81 96
50 8 4 6 10 9 14 7 24 41
0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
油藏最大接触技术(MRC)
MRC技术是集井眼轨迹设计、钻井液设计、侧钻方式、完井方式和采油 工艺于一体的新技术。 斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、威德福已经研制开发自己的专利技 术。哈里伯顿公司拥有20余项MRC专利，在世界处于领先地位。 MRC技术适合于碎屑岩、碳酸岩、变质岩、岩浆岩储层，新老油田的低 渗透油层、重油油藏、多层薄油层、裂缝性油层、复杂断块油藏以及开 发煤层气。水锥造成的死油区、透镜体油气藏及高粘度稠油藏、渗透率 不同需要水驱的储层、有多组天然裂缝的油气藏、高定向渗透性储层、 致密砂岩油气藏、自然沥青油藏均可应用MRC技术。
油藏最大接触技术(MRC)
根据分支井的数量、方向及与主井眼的连接方式，分支井可分为:叠加 式双或三水平分支井、反向双分支井、二维双水平分支井、二维三水平 分支井、二维位移四分支水平井、二维反向四水平分支井、叠加/定向 三分支水平井、辐射状三分支井、辐射状四分支井、叠加辐射状四分支 井。目前国外的MRC井类型主要为叉型、鱼骨型、混合型.
中石化2007年完成397口，占完井口数的9.37%
中石化的水平井钻井技术以胜利油田为典型代表
2007年胜利油区共完钻各类水平井217口
完井方式
井数 百分比
固井射孔完井
79
36.98
筛管完井
13
5.94
裸眼完井
1
0.46
裸眼防砂完井
124
56.62
固井射孔完井36.98％
打孔筛管完井5.94％
裸眼防砂完井56.62％
到2005年底全球已完钻水平井超过30000口，遍 布美国、加拿大、前苏联等70余个国家
据国外13 家石油公司在世 界多个地区的统计资料，水平 井对直井的日产量增长比率平 均为5倍，在北海达6～20倍
一、国内外水平井技术应用现状
•水平井应用类型不断扩大
“八五”
“九五”
“十五”
“十一五”
常规水平井
水平井钻井技术是近三十年来发展最快，推广应用最 广的一项钻井技术，到目前为止已在世界上不同类型油气 藏中得到广泛的应用。
目前美国和加拿大 等国平均每年钻水平 井2000多口，占钻井 总数的10%以上，成本 是直井的1.2～2倍，产 量是直井的3～8倍。
全世界水平井比例数
18%
37%
45%
美国 加拿大 其他地区
油藏最大接触技术(MRC)
SHYB—220井是沙特阿拉伯国家石油公司Shaybah油田海相沉积储层的 一口多分支井，2002年投产。 Shaybah油田属于低渗并带有气顶的油藏。1996年完钻了一口水平位 移为1km的水平井，减少了气、水锥进。在接下的几年时间，又分别完 钻了水平位移为2km、3km的水平井，更有效地提高了采油指数，减少了 气、水锥进，由此便产生了MRC。采用的技术有：LWD、MWD、旋转导向 系统、地质导向系统、近钻头测井仪、hole finder。
油藏最大接触技术(MRC)
MRC技术是在水平井、分支井基础上发展起来的一种新的钻井布井模式。 MRC技术(Maximum Reservoir Contact,油藏最大接触技术)，是指在一 口主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出若干个进入油气藏的分支井眼 的技术，它可以从一个井眼中获得最大的总水平位移，在相同或不同方 向上钻穿不同深度的多套油气层(总接触位移≥5km)
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （2）治理边底水效果明显
采用水平井开采能有效解决底水锥进、边水舌进的问题，提高开采效益。 水平井开采还有助于降低地层压力损失幅度和地层压力下降速度，能有效 进行分层增能驱油，尤其适宜于作调整井开采“水上漂”的薄油层。
辛151断块改用水平井开采后，平均单井原油产量达到90t/d，采收率提高 到60%以上。 孤岛中1区块馆陶组具正韵律地质特征，原开发直井含水90%以上，边底水 的推进使油藏上部的剩余油难以有效采出，改用10多口水平井开采，单井 原油产量超过25t/d，成为治理边底水的典范。
600
522
500
400
300
201
168
200
68
100
0
2003
2004
2005
2006
2007(预计)
中石油2007年水平井完井806口（完井数的7.5%）， 日产超过百吨的井达到33口；
中石化历年完成的水平井数
450
截止2007年底，集团公司共完成水平井1227 397
400
口，其中“十五”以来完成水平井1042口。
超深水钻井技术 智能完井 套管钻井
可膨胀管
自动垂直钻井
钻
旋转闭环导向
井 技
互联网
地质导向 连续管钻井
术
欠平衡钻井
进 步 趋 势
卫星 通讯
计算机 技术
小井眼 多分支井 大位移井
LWD
顶部驱动系统 导向泥浆马达
我国 目前位置
水平井
MWD
TSP钻头
PDC钻头
80年代
90年代
21世纪前5年
国际上钻井技术的发展趋势已经由传统的建立油气通 道发展到采用钻井手段来实现勘探开发地质目的，提高 单井产量和最终采收率。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （4）优化油气勘探开发评价
用水平井进行油气藏开发评价较普遍，而用水平井进行油气藏勘探评价有 利于油气藏勘探新发现，并抓住时机及时调整勘探部署，扩大勘探成果;有 利于油气田优化开发井类型，制定科学的开发方案，合理部署调整井，实 现注采更精细配套。
辽河油田一口定向井原油产量6m3/d，在该井内侧钻新22PF1和新22PF2双 分支水平井段(双分支同层反相位)，全井自喷式生产原油产量达30m3/d，为 辽河油田推广应用多分支水平井开采提供了依据。 磨溪气田为孔隙型云岩低渗气藏，为提高开采效益，在磨75直井侧钻水平 井磨75H井，水平段长516m，储层钻遇率71.97%，射孔井段总长368.5m，初 产天然气5.61×104m3/d。经酸化后，天然气产量上升到17.93×104m3/d，而 同一层系同井场的直井天然气产量却只有2.78×104m3/d，提高了7-8倍。
侧钻水平井
分支水平井
鱼骨状分支井
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
阶梯式水平井
大位移井
分段压裂水平井
•水平井应用领域不断扩大 水平井已广泛应用于各种油藏类型
油藏 类型
地层 不整合
稠油
断块
裂缝
薄层
厚层 正韵律
低渗 透
海上
特超 稠油
“八五” “九五” “十五” “十一五”
国外水平井技术指标
水平井最长水平段：6118m； 水平井最大垂深：6062m； 水平井最大单井进尺10172m； 双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m （该井垂深
埕北21-平1井：中石化水平位移最大的井 ，完钻井深4837.40m，水平位移 3167.34m，垂深2637.36m。 国内第一口四级完井分支水平井桩1-支平1井开发桩1块水上飘油藏，同层双分 支水平井增大泄油面积。已累计采油13548t。 第一口鱼骨状分支水平井埕北26B-支平1井，水平段总进尺918.68m，共用一趟 钻60h完成，日产原油103t，为邻井的3倍多。 金 平 1 井 于 2008 年 5 月 1 日 顺 利 完 钻 ， 完 钻 井 深 2128m ， 井 斜 87.5° ， 方 位 177.8°，垂深583.9m，位移1636.43m，水平段长1356.55m，位垂比达到了2.803。 金平1井是胜利油田第一口位垂比大于2的大位移水平井，创胜利油田水平井垂深 最浅、水平段最长、位垂比最大三项技术指标以及中国石化集团公司位垂比最大、 水平段最长两项指标，同时创造的国内陆上油田位垂比最大的纪录，体现了胜利 油田钻井技术的综合实力。证实了胜利油田具备了钻探水平位移达4000m～5000m、 位垂比大于2的大位移井的能力。
地下和地面 油气的通道
连接各不同油藏或不同流动单元 最大限度增大井和油藏接触程度 增大油藏直接连通能力
内容
引言 一、国内外水平井技术应用现状 二、国内外水平井钻井井下工具的发展 三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展 四、水平井钻井液和油气藏保护技术 五、国内外水平井钻井技术的发展趋势
水平井钻井技术现状
临盘油田面积1367km2，石油地质储量2.5×108t，开采数十年后主力断块 开发层系早已进入高含水期，由于一般的油田挖潜措施效果很差; 采用水平井注采配套，51口水平开发井(占开发井3%)的产油量占该油田原 油产量的7%，原油产能上升到11×104t/a，累计增产原油58.3×104t，增加 可采地质储量117×104t，而水平井钻井成本仅是直井的1.2～2.0倍，而获 得的油气产量是直井的3.0～9.3倍，整体效果明显。
水平井、大位移井、多分支井、鱼骨井技术由于进一 步提高了油藏暴露面积，有利于提高采收率、降低吨油 开采成本而得到推广应用。
国外在多分支井和鱼骨井基础上还提出了最大储层有 效进尺（MRC）的概念，即利用钻井手段提高储层段的进 尺，大幅度提高单井产量。
随着水平井、多分支井、大位移井等特殊井技术的不断进步，现 在油（气）井的概念已不单单是地下和地面油气的通道
内容
引言 一、国内外水平井技术应用现状 二、国内外水平井钻井井下工具的发展 三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展 四、水平井钻井液和油气藏保护技术 五、国内外水平井钻井技术的发展趋势
世界钻井技术发展趋势
高效、低成本
更加注重QHSE
更有利于保护油气层 自动化、可视化、智能化
可视化
1389.9m）； M16井，井深9557m，水平位移8938m，钻井周期 81.7d
，是目前同类水平井速度最快的一口。 Z-12，井深11680m，61d完钻。 丛式井口数最多的，海上平台为96口，人工岛为170口。
水平井数(口)
中国石油近年来水平井应用对比
680006
中石油提出2008年实现水平井1000~1200口
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （3）提高薄油层产出能力
国内的薄油层分布也较广泛，因单层厚度很薄，有效储层就更薄了，致 使油气资源可观而不可采，压裂作业也难以进行。而水平井开采由于具有 供给范围和泄流面积大、油气产出阻力小的特点，可实现成组薄油层的高 效开采。
营32-平2井是一口同一薄层内的4分支水平井，原油产量20t/d，为邻近直 井产量的4倍以上。 塔里木哈得4油田成组薄油层(单层厚度小于1m)，主要采用双台阶水平井 开采，原油产能200×104t/a。
leg lateral
Texas的Galveston油 田所钻的78 口井中 共有 535个主分支（ legs），每口井约68个主分支，共约 30.5万米。
主支井中最多达 12 个分支（lateral）
• 国外开发煤层气的水平井钻井新技 术主要是空气钻井+裸眼完井、羽 状水平井、U型MRC井钻井技术、树 状 辐 射 型 TRD 钻 井 技 术 钻 入 煤 层 段 500m长；在煤层中累计水平进尺达 到 10000m ， 提 高 产 量 5 ～ 10 倍 ， 取 得良好的开发经济效益。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （1）油气田整体开采效果显著
塔里木哈得4油田成组薄油层(单层厚度小于1m)的开采难度大，采用双阶 梯水平井开发，储层钻遇率超过80%。 该油田共钻水平井83口(占开发井的89%)，实现了注采平衡，使油田可采 地质储量增至1.1022×108t，原油产能达到200×104t/a，稳产3a就新增产 值51.58亿元，净现值达7.62亿元。
世界大位移井前10名
序号 位移（m） 测深（m） 作业公司
1 -------- 11680 ExxonMobil
2 10730
11282 ExxonMobil
3 10728
11278 BP
4 10585
11184 TotalFinaElf
5 10114
10658 BP
350
300
“八五”攻关试验
250 钻井：37口
“九五”快速发展 “十五”扩大应用
钻井：148口
钻井：498口
“十一五” 创新发展
200
1ຫໍສະໝຸດ Baidu7
150
1 1 91 2 1
100
62 81 81 96
50 8 4 6 10 9 14 7 24 41
0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
油藏最大接触技术(MRC)
MRC技术是集井眼轨迹设计、钻井液设计、侧钻方式、完井方式和采油 工艺于一体的新技术。 斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、威德福已经研制开发自己的专利技 术。哈里伯顿公司拥有20余项MRC专利，在世界处于领先地位。 MRC技术适合于碎屑岩、碳酸岩、变质岩、岩浆岩储层，新老油田的低 渗透油层、重油油藏、多层薄油层、裂缝性油层、复杂断块油藏以及开 发煤层气。水锥造成的死油区、透镜体油气藏及高粘度稠油藏、渗透率 不同需要水驱的储层、有多组天然裂缝的油气藏、高定向渗透性储层、 致密砂岩油气藏、自然沥青油藏均可应用MRC技术。
油藏最大接触技术(MRC)
根据分支井的数量、方向及与主井眼的连接方式，分支井可分为:叠加 式双或三水平分支井、反向双分支井、二维双水平分支井、二维三水平 分支井、二维位移四分支水平井、二维反向四水平分支井、叠加/定向 三分支水平井、辐射状三分支井、辐射状四分支井、叠加辐射状四分支 井。目前国外的MRC井类型主要为叉型、鱼骨型、混合型.
中石化2007年完成397口，占完井口数的9.37%
中石化的水平井钻井技术以胜利油田为典型代表
2007年胜利油区共完钻各类水平井217口
完井方式
井数 百分比
固井射孔完井
79
36.98
筛管完井
13
5.94
裸眼完井
1
0.46
裸眼防砂完井
124
56.62
固井射孔完井36.98％
打孔筛管完井5.94％
裸眼防砂完井56.62％
到2005年底全球已完钻水平井超过30000口，遍 布美国、加拿大、前苏联等70余个国家
据国外13 家石油公司在世 界多个地区的统计资料，水平 井对直井的日产量增长比率平 均为5倍，在北海达6～20倍
一、国内外水平井技术应用现状
•水平井应用类型不断扩大
“八五”
“九五”
“十五”
“十一五”
常规水平井
水平井钻井技术是近三十年来发展最快，推广应用最 广的一项钻井技术，到目前为止已在世界上不同类型油气 藏中得到广泛的应用。
目前美国和加拿大 等国平均每年钻水平 井2000多口，占钻井 总数的10%以上，成本 是直井的1.2～2倍，产 量是直井的3～8倍。
全世界水平井比例数
18%
37%
45%
美国 加拿大 其他地区
油藏最大接触技术(MRC)
SHYB—220井是沙特阿拉伯国家石油公司Shaybah油田海相沉积储层的 一口多分支井，2002年投产。 Shaybah油田属于低渗并带有气顶的油藏。1996年完钻了一口水平位 移为1km的水平井，减少了气、水锥进。在接下的几年时间，又分别完 钻了水平位移为2km、3km的水平井，更有效地提高了采油指数，减少了 气、水锥进，由此便产生了MRC。采用的技术有：LWD、MWD、旋转导向 系统、地质导向系统、近钻头测井仪、hole finder。
油藏最大接触技术(MRC)
MRC技术是在水平井、分支井基础上发展起来的一种新的钻井布井模式。 MRC技术(Maximum Reservoir Contact,油藏最大接触技术)，是指在一 口主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出若干个进入油气藏的分支井眼 的技术，它可以从一个井眼中获得最大的总水平位移，在相同或不同方 向上钻穿不同深度的多套油气层(总接触位移≥5km)
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （2）治理边底水效果明显
采用水平井开采能有效解决底水锥进、边水舌进的问题，提高开采效益。 水平井开采还有助于降低地层压力损失幅度和地层压力下降速度，能有效 进行分层增能驱油，尤其适宜于作调整井开采“水上漂”的薄油层。
辛151断块改用水平井开采后，平均单井原油产量达到90t/d，采收率提高 到60%以上。 孤岛中1区块馆陶组具正韵律地质特征，原开发直井含水90%以上，边底水 的推进使油藏上部的剩余油难以有效采出，改用10多口水平井开采，单井 原油产量超过25t/d，成为治理边底水的典范。
600
522
500
400
300
201
168
200
68
100
0
2003
2004
2005
2006
2007(预计)
中石油2007年水平井完井806口（完井数的7.5%）， 日产超过百吨的井达到33口；
中石化历年完成的水平井数
450
截止2007年底，集团公司共完成水平井1227 397
400
口，其中“十五”以来完成水平井1042口。
超深水钻井技术 智能完井 套管钻井
可膨胀管
自动垂直钻井
钻
旋转闭环导向
井 技
互联网
地质导向 连续管钻井
术
欠平衡钻井
进 步 趋 势
卫星 通讯
计算机 技术
小井眼 多分支井 大位移井
LWD
顶部驱动系统 导向泥浆马达
我国 目前位置
水平井
MWD
TSP钻头
PDC钻头
80年代
90年代
21世纪前5年
国际上钻井技术的发展趋势已经由传统的建立油气通 道发展到采用钻井手段来实现勘探开发地质目的，提高 单井产量和最终采收率。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果 （4）优化油气勘探开发评价
用水平井进行油气藏开发评价较普遍，而用水平井进行油气藏勘探评价有 利于油气藏勘探新发现，并抓住时机及时调整勘探部署，扩大勘探成果;有 利于油气田优化开发井类型，制定科学的开发方案，合理部署调整井，实 现注采更精细配套。
辽河油田一口定向井原油产量6m3/d，在该井内侧钻新22PF1和新22PF2双 分支水平井段(双分支同层反相位)，全井自喷式生产原油产量达30m3/d，为 辽河油田推广应用多分支水平井开采提供了依据。 磨溪气田为孔隙型云岩低渗气藏，为提高开采效益，在磨75直井侧钻水平 井磨75H井，水平段长516m，储层钻遇率71.97%，射孔井段总长368.5m，初 产天然气5.61×104m3/d。经酸化后，天然气产量上升到17.93×104m3/d，而 同一层系同井场的直井天然气产量却只有2.78×104m3/d，提高了7-8倍。
侧钻水平井
分支水平井
鱼骨状分支井
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
阶梯式水平井
大位移井
分段压裂水平井
•水平井应用领域不断扩大 水平井已广泛应用于各种油藏类型
油藏 类型
地层 不整合
稠油
断块
裂缝
薄层
厚层 正韵律
低渗 透
海上
特超 稠油
“八五” “九五” “十五” “十一五”
国外水平井技术指标
水平井最长水平段：6118m； 水平井最大垂深：6062m； 水平井最大单井进尺10172m； 双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m （该井垂深