短半径水平井技术

短半径水平井技术 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

短半径水平井技术

短半径水平井是在中长半径水平井技术基础上发展起来的一项钻井新技术，该技术能成倍的提高油井产量和提高采收率，改善井网布置，合理有效的开发各类油藏，不但可以节约钻井及油田开发综合成本，尤其是对难以开发的薄油气层，极大地提高了采收率和经济效益。

一、短半径水平井的特点

短半径水平井的定义一般是指造斜井段的造斜率大于1°/m的水平井，即曲率半径小于，又称大曲率水平井。

短半径水平井具有井眼小、造斜率高、曲率半径和靶前位移短等特点。短半径水平井的主要特点和优缺点见表1。

表1短半径水平井的特点

二、短半径水平井的发展现状

短半径水平井在国外各大公司中，美国贝克修斯是具有代表性的一家公司。七十年代中期，美国的EastmanWhipstock公司通过八年的研究试验，研制出了短半径造斜钻井系统，经改进完善，在美国南部一些油田和加拿大北坡的Knparnk油田广泛应用提高产量4倍以上。1983年以来设在西德的EastmanChristenden公司又作了进一步改进并完型生产，九十年代初期经过一次较大的兼并，将与钻井技术有关的数家服务公司从资金、人才和技术方面进步了择优调整，组建了能从事钻井“一条龙”服务的BakerHughesIntep公司，在技术研究和工具仪器方面都有很强的竞争能力，近年来已侧钻段半径水平井300余口。

Sperrg-Sum公司在以发展仪器为主的基础上，已能为提供定向井与水平井钻井的全面服务。该公司短半径水平井技术也处于领先地位，它的无线随钻MWD和ESS电子多点采用了柔性连接方式，广泛用于短半径侧钻水平井。目前，短半径水平井的最大水平位移和最长水平段已分别达到953m和600m；开窗侧钻点最大井深已达到7751m。水平段最长的短半径水平井是美国的MobilErdgas-ErdoelGmbh公司在德国钻成的Reitbrook308井（井眼），水平段长600m，水平位移953m。

进入80年代以来，国外许多公司在常规水平井钻井技术基础上，开展了超短半径侧钻水平井的研究试验。超短半径侧钻水平井是指在垂直井眼的半径方向上用高压水射流钻出曲率半径为左右的水平井眼的井（ulleshontRadiusRadialwell）美国比契特尔（Bechtel）投资公司和石油物理（Petvophysics）有限公司独树一帜，经过六年多的探索试验，Bechtell公司发明的以特殊井下斜向器和高压射流破岩钻头为主要技术的超短半径侧钻水平井系统（UltnashortRadiusRadialsystem，简称URRS）。该技术采用了特殊的井下斜向器和高压射流破岩钻头，利用高压水射流进行全面破岩钻进，完全摆脱了机械方法破岩的束缚，从而可在垂直井眼的半径方位上用高压水射流钻出曲率半径为左右的水平井眼，并能使在油层中钻进的速度达到3～30m/h，整个钻井过

程比常规水平井更简单、更经济，到1985年上半年在加利福尼亚和洛杉矾油田钻出了450多口井径向水平井，1986年经改进又推出了更科学更完善的第二代Becwell水平井钻井系统，到1987年己钻成的经向水平井超过了600口，其中水平井眼直径为(4")，水平段长度为30-60m，并能在一口垂直井的同一深度上向四周外出24口幅射状的水平井眼，在浅的未胶结的地层中钻24口水平井，实际钻井时间一般不超过60小时。

国外短半径侧钻水平井起步较早，工艺技术日趋完善，应用规模不断扩大。我国经过“九五”攻关已较好地掌握了这项技术，但在开窗侧钻效率、经济技术指标、工具仪器配套、新技术新工具的开发应用方面与先进水平相比尚有较大差距。

近年我国开展了柔性短半径水平井钻井工具的攻关研究，并取得了多项可喜的成果。石油勘探开发科学研究院机械所自行研制的铰接螺杆马达系统采用两节螺杆马达接头所需要的动力，其间用铰接头连接。最大刚性长度为，造斜率3°-5°/m，曲率半径≤18m，能在28m曲线井眼长度内将井眼由垂直变为水平，样机室内试验和现场中间试验达到设计要求，并通过有关专家的验收和评定，有ф和ф两种规格，供套管内侧钻短半径水平井使用。另外，石油大学和大港油田联合开发了适用转盘和动力水龙头钻短半径水平井的柔性钻井系统。该系统由柔性钻杆和造斜短节两部分组成。钻杆用薄壁无缝管切割蘑茹口，可随钻柱旋转。造斜短节外壳切有单向弯曲的割缝，在钻压的作用下可单向弯曲，施工中不旋转，其内有铠接的胶管，用以循环钻井液，并有一传动轴，将上部钻的旋转动力传柱给钻头，样机通过了室内台架试验，未下井进行现场实钻试验。短半径水平井钻井工具的研制成功，必将促进我国套管内侧钻短水平井的发展。

胜利油田在“九五”期间，作为承担国家重点科研项目的主要单位之一，开展了短半径侧钻水平井项目的科研攻关，使短半径侧钻水平井技术有了新的突破，形成了系列配套技术。几年来，共在不同类型油藏区块上完成侧钻水平井18口，其中套管内短半径侧钻水平井10口。短半径水平井平均造斜率为°/m，最高造斜率°/m，目的层垂深误差小于2m，侧钻点最深达。

我国“九五”期间，在对长、中半径水平井钻井技术及配套装备、工具、仪器等不断进行改进、完善和更新的基础上，对套管内短半径侧钻水平井配套工艺技术进行了系统的试验研究，引进或开发出适用的井下工具和测量仪器，取得突破

性进展。此外，在此基础上进行的超短半径侧钻水平井技术的试验研究也取得了实质性的进展。

石油大学（华东）和中原油田钻井院从1992年开始合作进行了“径向水平井钻井技术研究”，1994年完成了可行性研究并研制出了用高压水射流钻径向水平井的特殊斜向器和水力破岩钻头。“九五”期间进行配套技术的实质性研究，形成了与国外第二代Becwell水平井系统相类似的径向水平井钻井系统，该系统主要设备为一台耐压80MPa以上的压裂泵和一台修井作业机，目前已进行了3口井的现场试验。其中1997年对辽河油田锦45-04-19井进行改造，侧钻点井深

1020m，段铣长度5m，地面水力压力50～60MPa，排量10L/s，曲率半径，孔径120mm，水平段长，平均机械钻速h。水平段采用裸眼完井，扩眼段采用砾石充填。产量为原来的8-9倍。

中原油田钻井工艺研究所也进行了“柔性钻井技术”的研究，采用特殊斜向器、铰接柔性钻杆配合铰接马达或转盘钻进行水平钻进，、下柔性筛管完井。目前已在中原油田和陕北油田现场试验6口井，其中3口水平段长6m左右（最长），曲率半径均小于1m，孔径116mm。

辽河油田钻井院研制了水力扩孔工具并已钻了2口试验井，均获高产。

吉林油田钻井院研制了水力开窗工具，钻成3口试验井。

江汉油田矿机所研制了液缸式转向器，2000年地面试验获得成功。

中国地质大学于1998年研制出“直角转向水平钻进井下处理系统”。该系统主要由钻头总成、可单向弯曲的柔性钻杆、传递动力的柔性软管、转换连接器、折叠式导向器、定向器、护管、导管及辅助接头等组成。并进行了地面试验，钻孔深度达6m，孔径80mm，曲率半径小于。