定向井、水平井钻井完井工艺技术进展.ppt

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1、定向井、水平井钻井完井工艺技术进展,提 纲,定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井基础知识水平井基础知识完井基础知识 钻井井控要求 钻井、完井工艺技术新进展,一、概 述,（一）、定向井的定义 使井眼沿预先设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。（井眼控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程）。,苏14区块加密区山1有效厚度图,一、概 述,（二）定向井的引入1、定向井引入石油钻井界约在19世纪后期，当时的定向井是在落鱼周围侧钻。2、世界上第一口真正有记录的定向井是1932年美国人在加利福尼亚亨延滩油田完成，当时浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架钻井。美国

2、一位有创新精神的钻井承包商改变了这种做法，他在陆地上竖井架，使井眼延伸到海床下，开创了钻井新纪元。,苏14区块加密区山1有效厚度图,一、概 述,3、1934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向救援井。4、我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为C215井。1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m，是世界上第二个钻成水平井的国家。5、四川油田的草16井，1987年钻成，是一口过长江定向井。6、1988年胜利

3、油田完成河50丛式井组，一个陆地平台钻成35口定向井。,（二）定向井的引入,苏14区块加密区山1有效厚度图,（三）、为什么钻定向井,一、概 述,1、地面限制油田所处地面不利于或不充许设置井场钻井或搬家安装受到极大障碍。如：1）英国的北海油田；2）中国的长庆、胜利、大港、塔里木油田等。,苏14区块加密区山1有效厚度图,（三）、为什么钻定向井,一、概 述,2、海上生产集输需要,（三）、为什么钻定向井,一、概 述,3、打救援井,黄土塬,（四）长庆油田钻定向井的主要原因,受地形、地貌的限制：地处黄土高原，千沟万壑,一、概 述,沙漠,一、概 述,一、概 述,苏14区块加密区盒8有效厚度图,苏14区块加密

4、区山1有效厚度图,节省投资，降低开发成本 丛式井可以节约大量的道路建设、井场建设投资，节省地面空间，便于采油集中建站、集中管理，从而降低整个油田的开发成本。有利于保护环境 有些油气藏在环保要求高的地区，若采用丛式井钻井技术，可防止环境的大面积污染，以满足环保要求。,一、概 述,小斜度定向井：井斜小于15，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。中斜度定向井（常规定向井）：井斜在15-45之间，钻井时井斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。大斜度定向井：井斜在46-85度之间，其斜度大，水平位移大，增加了钻井难度和成本。丛式井：在一个井场或平台上，钻出几口或几十口定向井和一口直井。多

5、底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。,定向井,二、定向井分类,二、定向井分类,三、定向井井眼轨迹基本概念,主要参数：测点的井深，用L表示；测点的井斜角，用；测点的方位角，用。通过测深、井斜角、方位角然后利用公式逐段递推出整个轨迹情况。,三、定向井井眼轨迹基本概念,测深：井口至测点处的井眼实际长，单位是米；Measured depth（MD)井斜角：测点处井眼方向线（切线，指前）与重力线间的夹角，度。Inclination（Inc）.方位角：测点处正北方向至井眼方向线在水平面投影线间夹角，度azimuth,（一）、定向井的基本要素,三、定向井井眼轨迹基本概念,（一）、定向井

6、的基本要素,井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度/30米；(build rate,drop rate)方位变化率：方位角对井深的变化率，度/30米；walk rate 狗腿严重度（DLS）：“全角变化率”、“狗腿严重度”“井眼曲率”，都是相同的意义，指的是在单位井段内三维空间的角度变化。它既包含了井斜角的变化，又包含着方位角的变化。其常用单位为：/30m。,垂深（Vertical depth orTrue vertical depth）:测点的垂直深度，是指井身上任一点至井口所在水平面的距离。其测量单位为米。水平位移（Displacement or Closure distance）：即井眼轴

7、线某点在水平面上的投影至井口的距离，也称闭合距。其测量单位为米。,三、定向井井眼轨迹基本概念,造斜点(Kick off point):在定向井中开始定向造斜的位置叫造斜点。通常以开始定向造斜的井深来表示，其测量单位为米。造斜率：造斜率表示了造斜工具的造斜能力，其值等于用该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。增（降）斜率：指的是增（降）斜井段的井斜变化率。其井斜变化为正值时为增斜率，负值为降斜率。,三、定向井井眼轨迹基本概念,三、定向井井眼轨迹基本概念,直井段:井斜角为0度：OA段造斜点：开始定向造斜的位置:A点增斜段：井斜角随井深增加的井段：AB段稳斜段：井斜不变的井段：BC段降斜段：井斜角随井深

8、增加而减小的井段：CD段,目标点（Target）：设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点，也就是靶点，通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示；靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，称为靶区半径；靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，称为靶心距。,三、定向井井眼轨迹基本概念,四、定向井轨迹设计,设计条件：一般要给定的有：目标点垂深、水平位移、设计方位等；给定进入目标的要求(例如：目标点或目标段的井斜角)；设计内容：根据设计条件，设计出合适的轨道。轨道设计的关键：造斜点选择，增斜率和降斜率的选择（需要经验）；轨道关键参数的求得（需要先进的计算公式）。

9、,（一）主要内容：,（二）井眼轨道的类型,四、定向井轨迹设计,1)根据油气田勘探开发要求，保证实现钻井目的；2)根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高油气产量和采收 率，改善投资效益；3)在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时，有利于钻井、采 油和修井作业；4)在满足钻井目的的前提下，应尽可能选择比较简单的剖面类型，力 求使设计的斜井深最短，以减小井眼轨道控制的难度和钻井工作 量，有利于安全、快速钻井、降低钻井成本。,（三）设计井眼轨道的原则,四、定向井轨迹设计,（四）井眼轨道设计中有关因素的选择,造斜点的选择原则,造斜点的选择在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏 失地层；2）地层可

10、钻性均匀，不应有硬夹层；3）要满足采油工艺要求；4)垂深大、水平位移小的井，造斜点应深，以简化井身结 构、加快钻速；5)垂深小、水平位移大的井，造斜点应浅，以减少定向施工 的工作量；6)在井眼方位漂移地区，应使斜井段避开方位漂移大的地层。,四、定向井轨迹设计,最大井斜角：直井在规定井斜角内；常规定向井和水平井井斜角小于15时，方位不稳定，因此，最大井斜角应大于15，一般1545。井眼曲率：过小，造斜井段过长，增加轨迹控制工作量；过大，造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难，因此，应根据具体情况，适当选择井眼曲率，应控制其最大值5-12/100m，最大不超

11、过16/100m。井眼轨迹类型的选择：设计井眼轨迹时，一般选择简单的二维轨迹。二维轨迹由垂直井段、造斜井段、稳斜井段组合而成，最常用的有四种类型。,（四）井眼轨道设计中有关因素的选择,四、定向井轨迹设计,四、定向井轨迹设计,（五）、井身剖面类型的选择,1、常规二维剖面二维定向井剖面指设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的定向井剖面。,四、定向井轨迹设计,（五）、井身剖面类型的选择,2、直-增-稳三段制剖面最常用和最简单的井身剖面。特点：造斜点较浅（可减少最大井斜角）使用范围：靶点较浅、水平位移较大时常采用。因造斜段完成后井斜角和方位角变化不大，轨迹容易控制，一般井斜角为15-55。长庆

12、油田丛式井施工主要采用三段制剖面,四、定向井轨迹设计,（五）、井身剖面类型的选择,应用范围：常用于靶点较深，水平位移较小的定向井、多目标井等。特点：难度较三段制剖面大，主要原因是有降斜段。降斜段会增大扭矩、摩阻（如小水平位移深定向井采用三段制剖面轨迹难控制）。,3、直-增-稳-降-稳五段制剖面,四、定向井轨迹设计,（五）、井身剖面类型的选择,4、三维定向井剖面 三维定向井剖面指在设计的井身剖面上既有井斜角的变化又有方位角的变化。常用于在地面井口位置与设计目标点之间的铅垂平面内，存在井眼难以通过的障碍物（如：已钻的井眼、盐丘等），设计井需要绕过障碍钻达目标点。如：三维绕障设计、纠偏三维设计等,五

13、、定向钻井的实现方法,井眼轨迹控制的实质，就是不断地控制井眼前进的方向，设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。井眼方向的控制可通过调整造斜工具的造斜率和装置角来实现。造斜率的调整目前主要通过更换钻具组合来实现，较先进的方法是可变径稳定器和可调弯角的动力钻具，最先进的旋转导向钻井系统。,定向井的实现方法-井眼轨迹的控制技术,钻杆钻铤等钻具,带弯外壳的井下马达,钻头,（一）定向基本原理,在常规钻进过程中，上部钻具和井下马达一起旋转钻进。当需要定向时，调整弯外壳或弯接头到一定的角度（通过调整工具面来实现），锁定转盘使井下马达及钻头始终保持一定的角度，通过井下马达驱动钻头旋转钻进，从而保持钻头

14、沿特定方向钻进。,五、定向钻井的实现方法,（二）、造斜工具,造斜钻具用于从直井段沿一定方位钻出斜井段。常用的造斜钻具组合：弯接头+井下动力钻具、各种弯外壳井下动力钻具（包括导向钻井系统）。所有的造斜钻具都可作为增斜钻具使用。目前，由于弯接头+井下动力钻具定向效率不高，大多数定向井采用带弯外壳井下动力钻具定向。,五、定向钻井的实现方法,造斜工具从最初的斜向器发展到现在的最先进的旋转导向，大大减少了定向的工作量。目前，被广泛采用的是弯外壳马达造斜工具。,（二）、造斜工具,五、定向钻井的实现方法,（三）常用的造斜工具,井下马达 单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。其中单弯螺杆钻具应用最多

15、单弯螺杆钻具的设计是根据弯接头配接普通直马达钻具组合用于造斜的基本原理，按照动力钻具在水平井中的工作要求，在现有直螺杆钻具结构基础上改制而成的。它可以获得较高的造斜率，为达到更好的稳定效果，使用中通常配以上下两个稳定器。,五、定向钻井的实现方法,常规单弯螺杆图,（三）常用的造斜工具,五、定向钻井的实现方法,（四）常用的测斜工具,测斜仪器的主要测斜参数有井斜角、方位角、造斜工具的工具面。磁性单点照相测斜仪：磁性单点测斜仪由电池筒、计时器、照像机和罗盘四部分组成，通过拍摄，在胶片上能同时记录井眼某一深度的井斜、方位和工具面角。磁性多点照相测斜仪：在设定的时间间隔内，在井下定时照相，记录不同时间和井

16、深的井斜、方位数值。,五、定向钻井的实现方法,电子单多点测斜仪：探管安装有三个相互垂直的重力加速度计分别测Gx、Gy、Gz三个矢量，而三个相互垂直的磁通门则是分别测量Bx、By、Bz三个矢量，通过矢量合成及有关的计算，从而得到每一个测点的所需参数。随钻测量仪：有线随钻测斜仪、无线随钻测斜仪可实时地监测井下井斜、方位、工具面等参数的变化情况。陀螺测斜仪：是一种不受磁干扰的测量仪器，适用于有磁干扰或磁屏蔽环境条件下的井眼测量。一般的磁干扰物有井下套管、钻杆、邻井管柱和其它铁矿物质。,（四）常用的测斜工具,五、定向钻井的实现方法,采用单芯铠装电缆传输数据,五、定向钻井的实现方法,MWD由井下仪器和地

17、面设备两大部分组成。井下仪器包括探管、锂电池短节、MWD控制器、脉冲发生器驱动器、脉冲发生器等；地面设备包括控制箱MSI、编程电源、深度显示器、司钻阅读器、压力传感器、泵传感器等。,无线随钻测量仪,五、定向钻井的实现方法,无线随钻MWD图片,五、定向钻井的实现方法,有线随钻、无线随钻施工效果对比,五、定向钻井的实现方法,水平井基础知识,水平井技术于1928年提出，40年代开始小规模现场试验。到了80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成一股研究应用水平井技术的高潮。目前，水平井钻井技术已趋于成熟，并以此为基础发展了水平井各项配套技术。,一、水平井技术的发展现状,水平井

18、技术的发展主要有两大特点：一是水平井技术由单一水平井向整体井组开发、多底井、多分支水平井转变；二是应用欠平衡钻井技术，减少钻井液对油层的浸泡和伤害；同时，加快机械钻速，提高钻井速度，缩短钻井周期；近年来，随着现代高新钻井技术如随钻测井技术（LWD）、旋转导向钻井系统（SRD）等技术的集成应用，水平井的钻井钻井成功率大幅提高，促进了水平井技术的发展。,一、水平井技术的发展现状,（1）套管侧钻水平井：,一、水平井技术的发展现状,（2）大位移井技术：,一、水平井技术的发展现状,（3）薄层水平井：,一、水平井技术的发展现状,（4）阶梯水平井：,一、水平井技术的发展现状,（5）多目标水平井：,一、水平井

19、技术的发展现状,（6）分支水平井,一、水平井技术的发展现状,（7）多分支技术：,表层套管,筛管或裸眼完井,技术套管,一、水平井技术的发展现状,水平井的应用范围,a、开发薄油层或低渗透油藏，可提高单井产量水平井可较直井和常规定向井大大增加泄油面积，从而显著提高薄油层和低渗透油藏的产能，使其具有开采价值或增加经济效益。,一、水平井技术的发展现状,b、开发以垂直裂缝为主的油藏水平井钻遇垂直裂缝的机会要远大于直井，可以获得更高的产能和采收率，例如：Rospo-Mare油藏。,一、水平井技术的发展现状,c、开发底水或气顶活跃的油藏水平井可以延缓水锥、气锥的推进速度，延长油井寿命，提高采收率；,一、水平井

20、技术的发展现状,d、开发常规稠油油藏水平井可以增加稠油油藏的产液量，从而保持井筒及井口油流温度，有利于稠油的开采；,一、水平井技术的发展现状,e、水平井勘探 用一口水平井可钻穿多层陡峭的产层，相当于多口直井的勘探效果。,一、水平井技术的发展现状,f、开采剩余油侧钻水平井可使一批老井复活荷兰的Helder油田，底水油藏，后期生产含水率平均达到94%，基本没有效益。在11口老井上，通过侧钻水平井，二次完井，老井复活，含水率降到10-20%，40天收回侧钻井成本，效益很好。88年天津会上，很受赞扬和启发90年代初估计，美国9万口枯竭油井，其中有6-7万口可以利用侧钻水平井复活。美国人70 年代预言，

21、美国石油将在2000年枯竭。水平井技术出现后，认为该时间至少可以推迟100年。,侧钻水平井,一、水平井技术的发展现状,g、平注平采“平注平采”有利于水线的均匀推进，有利于提高采收率。,一、水平井技术的发展现状,h、保护环境 一口水平井可以替代多口直井，大量减少钻井过程中的排污量，有利于保护环境。,丛式水平井,阶梯式水平井,一、水平井技术的发展现状,北部沙漠,（一）水平井的概念 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（延伸的长度一般大于油层厚度的六倍）。,二、水平井定义及分类,北部沙漠,（二）水平井开发油气藏的优点：水平井可以增加储层裸露面积，横穿多个裂缝

22、，也能有效地开发死油区，不仅能增加单井产量而且能增加可采储量；水平井改变了渗流机理，减小了油气渗流阻力；在注水开发中有利于均匀推进，注水见效早，效果好；水平井可以在地表复杂的情况下完成油气田的开发。,二、水平井定义及分类,北部沙漠,按曲率半径分：长半径水平井：主要用于常规工具钻大位移井的施工。中半径水平井：需要使用较大度数弯壳螺杆钻具钻弯曲井段。短半径水平井：须采用专门的柔性钻具系统或铰接式马达系统钻进，由于井眼曲率半径小，完井和测井均受到限制，水平位移也不可能钻的很长。,二、水平井定义及分类,（三）水平井的分类,水 平 井 类 型,二、水平井定义及分类,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,井

23、 深：又称斜深或测深，指井口至测点的井眼长度；垂 深：指轨迹上某点至井口水平面的垂直距离；井斜角：井眼轴线上某测点的井眼方向线（切线）和重力线之间的 夹角称为井斜角；方位角：某测点处井眼方向线投影到水平面上（井眼方位线）与正 北方向的夹角（顺时针向），即方位角；水平位移：指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离。,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,井斜变化率：单位井段内，井斜角的变化值；方位变化率:单位井段内，井斜角的变化值；全角变化率：单位井段内，井眼前进的方向在三维空间内的角度变 化。（也称“狗腿严重度”、“井眼曲率”）磁 偏 角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方向线之 间的夹角。靶

24、区：根据地质和钻井工艺的要求,规定井眼轨迹穿行的区 域范围。,井身剖面类型,水平井多为长曲率半径和中曲率半径水平井 根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选择三增、双增、单增等不同的剖面类型,三增剖面,双增剖面,单增剖面,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,五段制剖面,满足地质对轨迹控制的要求；现有的轨迹控制技术能够实现；现有的完井工具和技术能够实现；有利于快速钻进。,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,七段制剖面,薄油层或油层不确定时，推荐采用七段制剖面。,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,井眼轨迹控制技术,造斜点以下定向井段使用MWD+导向钻具进行井眼轨迹监 测与控制 探油顶段以下

25、井段使用LWD+导向钻具进行井眼轨迹监测 控制和地质导向,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,Halliburton公司的LWD产品-FEWD系统功能1、随钻地质参数：双向自然咖玛、电阻率（4种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度 2、定向工程参数：井斜角、方位角、磁性工具面、高边工具面角3、井下仪器工况诊断：震动传感器、温度传感器4、磁参数：地磁场强度，地磁倾角,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,仪器系统组成,电阻率短接,电阻率、,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,随钻测量,随钻测量井底信息,地质参数,钻井工程参数,轨迹空间位置,钻井参数,钻压,扭矩,压力,自然伽玛,电阻率,密度,声波,

26、倾角,井斜,方位,工具面,LWD/FEWD,MWD,PWT,孔隙度,三、水平井基本参数、剖面及轨迹控制,完井基础知识,一、完井基本概念,完井(Well Completion)，即根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。一口井钻成之后，主要的工作就是在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道。在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。,（一）完井方式选择的原则,1、根据井眼稳定性判断，从大的方面选择是否采用能 支撑井壁的完井方法；2、根据地层出砂判断，从大的方面选择是否采用防砂 型的完井方法；3、根

27、据油气藏类型、油气层特性和工程技术及措施要 求等几方面的因素，从流程图初步选择完井方法；选出的完井方法可能有几种。,二、水平井完井方式,4、针对初选的几种完井方法，对每一种完井方法的完井 产能进行预测；5、根据每一种完井方法的完井产能预测结果，再进行单 井动态分析；6、根据单井动态分析，结合钻井、完井投入与生产的收 益进行经济效益评价，最终优选出经济效益最佳的完 井方法。,二、水平井完井方式,完井方式优选流程,二、水平井完井方式,二、水平井完井方式,目前水平井主要完井方式有：射孔完井裸眼完井 筛管完井 带管外封隔器的完井 固井射孔完井 砾石充填完井,二、水平井完井方式,1、射孔完井,优点：有效

28、分隔层段，可避免层段之间窜通和干扰；可以实施生产控制、生产检测和包括水力压裂在内的任何选择性增产增注作业。缺点：相对较高的成本；储层受水泥浆的污染；要求较高的射孔操作技术。固井射孔完井包括：套管固井射孔完井；尾管固井射孔完井,表层套管,油层套管,有利于避开夹层水、底水、气顶，可实施水平段分段射孔、试油、注采和进行选择性增产措施。,套管固井射孔完井,二、水平井完井方式,有利于提高固井质量和保护油气层，最大限度地降低对油层的污染，保持油井产能。,尾管固井射孔完井,二、水平井完井方式,技术套管,裸眼,油层,技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。主要用

29、于碳酸盐岩等坚硬不坍塌储层，短或极短曲率半径的水平井。,2.裸眼完井工艺,二、水平井完井方式,优点：成本最低；储层不受水泥浆污染和损害；油流导流能力最高，产量损失最少；使用裸眼封隔器可以实施生产控制和分隔层段作业。缺点：疏松砂岩，井壁可能坍塌；难以避免层段之间窜通和干扰；可选择性的增产措施有限，如不能进行水力压裂作业。,二、水平井完井方式,技术套管,筛管,将筛管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。主要用于碳酸盐岩或硬质砂岩储层。,悬挂器,3.筛管完井工艺,二、水平井完井方式,优点：成本相对较低；储层不受固井水泥浆污染；防止井眼坍塌和油层出砂。缺点：不能实施层段分隔，因而不可避免

30、层段之间窜通和干扰；无法实施选择性增产、增注措施。技术关键：解除钻井泥饼对地层油流通道及筛管的堵塞。通过替浆和酸洗，彻底清洗裸眼井壁，然后再充以完井保护液。,筛管完井,二、水平井完井方式,优点：相对中等的成本；储层不受水泥浆污染；依靠管外封隔器实施层段分隔，可在一定程度上避免层段之间窜通和干扰；可以实施生产控制、生产检测和选择性增产增注作业。缺点：管外封隔器分隔层段的有效程度，取决于水平井井眼的规则程度、封隔器的坐封和密封件的耐压、耐温等因素。完井方法分为三种形式：带管外封隔器的滑套完井工艺；带管外封隔器的筛管完井工艺；造斜段注水泥、带管外封隔器的筛管完井工艺；造斜段注水泥、水泥充填封隔器分段

31、完井工艺。,3.带管外封隔器的完井工艺,二、水平井完井方式,依靠管外封隔器实现层段的分隔，用滑套沟通井筒和地层。这两种工具的多重组合，可将地层分隔为多段，实现选择性完井。主要用于非均质、岩性多变油层及多个生产层井段。,二、水平井完井方式,带管外封隔器的滑套完井,将管外封隔器技术与筛管完井及井眼清洗技术结合在一起。为保护油层，提高水平井产能，对水平井井身结构进行修改。钻井程序由二开改为三开，二开钻到油层顶部，下技术套管固井，三开专打油层。相应的完井技术采用水平井尾管悬挂、裸眼封隔器分段筛管完井。,二、水平井完井方式,带管外封隔器的筛管完井,泥岩,泥岩,完井时，首先对造斜段注水泥固井，然后钻固井盲

32、板，最后下入洗井酸化胀封管柱，对油层进行洗井和酸化，解除油层污染，沟通油流通道，胀封水平段封隔器，实现水平井造斜段注水泥加筛管完井。,造斜段注水泥、带管外封隔器的筛管完井,二、水平井完井方式,分级箍,管外封隔器,固井盲板,管外封隔器,套管,引鞋,造斜段注水泥、带管外封隔器的套管完井,二、水平井完井方式,完井后，对油层段进行选择性射孔，实现分层生产，由于油层段套管没有水泥环，射孔参数需进行优化，以保护套管。,技术特点：与常规水力胀封裸眼封隔器比较，该完井技术变橡胶密封为长效的实体密封。可避免因压力、温度、化学腐蚀造成的任何密封失效，使用寿命大于15年，密封体的封隔能力可达120MPa。与固井比较

33、，水泥浆充填封隔器完井技术能更有效地实现层间隔离，避免油层污染。封隔器长度有限，如果层间压差大或压裂作业，容易形成井壁一侧旁通。为此，要求封隔器下入位置在致密、稳定的井段。,二、水平井完井方式,将绕丝筛管下至油层段，用充填液循环将地面选好的砾石携带至绕丝筛管与井眼的环形空间或绕丝筛管与套管的环形空间，形成一个砾石充填层，阻挡砂粒流入井筒，起到保护井壁，防止油层砂粒进入井内。该完井适于胶结疏松严重出砂的地层。,4.砾石充填防砂完井工艺,二、水平井完井方式,三、不同完井方式适用条件,注：表中筛管包括割缝筛管、复合滤砂管和星孔滤砂管,三、不同完井方式适用条件,提 纲,定向井及水平井钻井、完井基础知识

34、定向井基础知识水平井基础知识完井基础知识 钻井井控要求 钻井、完井工艺技术新进展,井控（Well Control）：也叫井涌控制（Kick Control）或者压力控制（Pressure Control）：指采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证井内施工顺利进行。,井控要点：（1）合理的钻井、压井液密度，保持压力平衡（2）合乎要求的井口防喷器,井控基本指导思想,一、井控基本概念,常规井控法：（1）合理的压井液密度（2）合乎要求的井口防喷器 井内压力平衡：P井底=P地层基本上保持井内压力平衡：P井底-P地层=PP取值对于油井取：1.53.5MPa对于气井取：3.05.0M

35、Pa,一、井控基本概念,一、井控基本概念,人们根据井口油气流出的规模和采取的控制方法之不同，把井控分为三级，即初级井控、二级井控和三级井控。,一、井控基本概念,一级井控技术：通过调整压井液密度，保持井筒内压井液液柱压力大于地层孔隙压力，避免发生井喷。压井液静液柱压力是第一级屏障；核心：确定一个合理的压井液密度。二级井控技术：当发生溢流时，进行关井作业，避免发生井喷。井口防喷器组提供第二级屏障。,三级井控技术：井喷发生后正确使用设备和技术重新恢复对井的控制。井喷可能是地面或是地下井喷。有时需要重新安装井口，进行关井和压井作业。具体的讲：三级井控技术指二级井控失败，井涌量大，终于失去控制，发生了井

36、喷(地面或地下)，这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。这是平常说的井喷抢险，可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。,一、井控基本概念,一、井控基本概念,被划分为“三高”的油气井：高压油气井是指以地质设计提供的地层压力为依据，当地层流体充满井筒时，预测井口关井压力可能达到或超过35MPa的井。含硫油气井是指地层天然气中硫化氢含量高于150mgm3(100ppm)的井。高危地区油气井是指在井口周围500m范围内有村庄、学校、医院、工厂、集市等人员集聚场所，油库、炸药库等易燃易爆物品存放点，地面水资源及工业、农业、国防设施(包括开采地下资 源的作业坑道)，或位于江河、湖

37、泊、滩海和海上的含有硫化氢(地层天然气中硫化氢含量高于15mgm3(10ppm)一氧化碳等有毒有害气体的井。,一、井控基本概念,长庆油田搞好井控工作的原则是：立足于初次井控、搞好二级井控，杜绝三次井控。确保各种施工顺利进行。日常井控工作的重点在钻井队、关键在班组、要害在岗位。长庆油田搞好井控工作的方针是：安全第一、预防为主，环保优先、综合治理。长庆油田搞好井控工作的理念是：以人为本、井喷就是事故、井喷是可防可控的,长庆油田搞好井控工作的重点是天然气井、超前注水开发区块的油井、地层压力梯度大于0.95MPa/100m和气油比大于100m3/t井的作业。,二、与井控有关的概念,是指在钻井过程中，地

38、层孔隙压力大于井底压力，地层孔隙中的流体将侵入井内，在循环过程中上返，钻井液池面上有气泡、油花现象。最常见的井侵为气侵和盐水侵。,（一）井侵（油气侵）,二、与井控有关的概念,（二）溢流,当井侵发生后，井口返出的压井液的量比泵入的压井液量多，停泵后压井液自动外溢。特点：返出流体不会到达转盘面上。,二、与井控有关的概念,（三）井涌（Kick）,国内定义：井涌是溢流的进一步发展，井口返出流体超过转盘面，但低于二层平台。国外定义：当地层压力大于井底压力时，在其压差作用下，地层流体进入井眼，这种流体流动称为井涌,二、与井控有关的概念,（四）井喷,国内定义：井涌进一步发展，当井口返出流体超过二层平台时称为

39、井喷。国外定义：井涌失控称为井喷。,二、与井控有关的概念,（五）井喷失控,井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。,井喷的原因,工程方面人为因素,设备方面人为因素,地质或其它方面因素,起钻抽吸,起钻不罐压井液,井口无人座岗，不能及时发现溢流,发现溢流后处理措施不当,井口不安装防喷器或封井器,井口防喷设备试压不合格,井身结构不合理,对浅气层缺乏认识,地层压力掌握不准,空井时间过长,相临注水井不停注或未减压,压井液混油,思想麻痹，违章操作,二、与井控有关的概念,三、井喷的危害,井喷是损失巨大的灾难性事故，常造成机毁人亡，还会造成恶劣的社会影响。这一点必须铭刻在心。井喷失控的

40、危害是多方面的。(一)损坏设备 如大庆油田的喇83井、杏5井都是因井喷失控将整套设备陷入地下，四川气田从1957年到1981年发生井喷着火31井次、烧毁钻机18台，全国从1950年至1997年，发生井喷失控井319口，失控后着火井78口，因井喷失控着火烧毁钻机以及因井喷地层塌陷埋掉钻机共59台。造成的损失是相当惊人的。,三、井喷的危害,(二)死伤人员 这类事件在四川、华北，胜利、中原等各个油田都发生过，仅四川局的32111钻井队在1966年的一次井喷事故中就死亡6人。2003年12月23日重庆开县罗16H井天然气(含硫化氢)井喷，死243人，中毒住院2142人，紧急疏散65000人，直接经济损

41、失6432万元人民币，教训是惨痛的。,(三)浪费油气资源 无控制的井喷、不仅喷出了大量的油气，而且对油气藏能量的损失是难以计算的，可以说是对油气藏的灾难性的破坏。仅四川合4井等8口井的统计，因井喷放空天然气6.98lO8m3，为储量的11，损失惊人。,三、井喷的危害,1983年2月,伊朗海岸外的瑙鲁滋油田发生井喷，每天7000桶(111.7万升)原油白白地流入海里；,四川长原大气田长1井井喷日喷气量超过1千万方,累计损失天然气达4.6亿方致使该井所在气田几乎失去开采价值。,(四)污染环境 喷出的油气随风飘扬，对周围环境造成严重的污染，特别是喷出物含有硫化氢的时候，搅得四邻不安，人心惶惶，影响极

42、坏。重庆开县12.23井喷事故造成234人死亡，900多人受伤，事发地方圆5公里内的4.1万多名群众被疏散，近1000名民警、武警和消防官兵投入事发现场进行战斗。初步估计经济损失在6000万元，但是由此造成的人员伤亡却是无法用金钱来衡量的（无价的）。事故过后，造成当地大面积饮用水污染。,三、井喷的危害,(五)污染油气层。据四川石油管理局多年对多口井的统计资料分析，凡是钻井液喷空后压井或反复测试后压井，都会对产层造成严重伤害，其产量将下降30一50，甚至有的井不经酸化则见不到产量，可以说井喷后压井才是油气产层污染的罪魁。(六)报废井。井喷失控到了无法处理的时候，最后不得不把井眼报废，如新疆柯克亚

43、地区的几口高产深井，胜利油田的罗5井、新罗5井等。(七)造成大量资金损失。在处理井喷事故时，要消耗大量资金，还要赔偿因井喷而造成的其他一切经济损失。,三、井喷的危害,四、做好井控工作的对策,搞好井控工作，必须全面系统抓好五个环节：（1）思想重视：各级领导必须高度重视井控工作。（2）措施正确：三早。（3）严格管理：认真贯彻井控规定和细则。（4）技术培训：五个方面的人员（生产管理人员、现场操作人员、现场服务人员、相关技术人员、专业技术人员）必须培训，取得现场井控操作证。（5）装备配套：配齐各种压力等级的防喷器及管汇、控制系统。,五、常用井控设备,什么叫井控装备？井控装备是指实施油气井压力控制技术所

44、需的专用设备、仪表和工具的统称。,五、常用井控设备,井口防喷器组,五、常用井控设备,环形防喷器,五、常用井控设备,闸板防喷器,五、常用井控设备,控制装置,提 纲,定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井基础知识水平井基础知识完井基础知识 钻井井控要求 钻井、完井工艺技术新进展,地震技术电测技术水平井钻井技术牙轮钻头技术高压喷射钻井技术顶部驱动技术连续软管钻井技术水力压裂技术海洋钻井技术欠平衡钻井技术,20-21世纪石油工业10项顶尖技术,提高钻速；缩短钻井周期；降低钻井成本；提高单井产量；加快勘探开发速度,连续油管亦称挠性油管、盘管。连续油管钻井技术是90年代国外大力研究和发展的热门钻井技术之一

45、。世界上现有连续油管作业机的数量已达600多台，连续油管的年耗量近500万米，连续油管的最大作业井深已超过9000 m。国外连续油管作业技术已能对陆地和海上油气井进行20多种作业。利用连续油管修井已代表着当今世界修井技术的发展方向，并将作为一种常规、高效的作业技术在世界范围内普及。近年来连续油管钻井技术亦成为世界钻井技术的热点。,一、连续油管钻井技术,一、连续油管钻井技术,一、连续油管钻井技术,连续管钻井纪录 最大水平位移 2532 m，英国北海连续管所钻最深的井4758m测量深度，阿拉斯加州探井1586m垂直井，法国最大的井眼尺寸3in；最长的复合连续管钻井 2001年6月20日，哈里伯顿公

46、司使用液压修井机配以复合连续管和43/4in钻头，为BP公司在得克萨斯州Alvin的Chocolate Bayou油气田钻GW Cralg 1号井。该井井斜角为78，钻进827m，测量深度达到1645m，真垂直深度为822m。,连续油管作业机组成连续油管（CT）是一种连续的高强度、高韧性的钢管，缠绕在滚筒上。在连续油管钻井作业中，适合采用外径大于44.45mm（13/4 in）连续油管。,1、地面设备 地面设备主要包括连续油管作业机及有关设备、循环系统和井控系统。,一、连续油管钻井技术,滚筒 液压马达使连续油管保持一定的拉力紧紧地缠绕在滚筒上，或将连续油管送入井下。滚筒上的匀绕机构和计数装置，

47、可以使连续油管均匀地缠绕并测量出管子的长度。,一、连续油管钻井技术,连续油管注入头 连续油管注入头主要用来为连续油管下入井内提供推力，并控制连续油管下入速度，承载悬空连续油管的全部重量。,一、连续油管钻井技术,液压动力系统：液压动力系统的功能是，为连续油 管作业提供液压 控制和操作动力。控制台：由各种开关和仪表组成，用于监测并操纵连续油管钻井作业,一、连续油管钻井技术,一、连续油管钻井技术,用连续油管钻机进行钻井的最大优点 井控安全，操作简便灵活，不接单根，不必压井就可以进行换钻头和起下钻作业。连续油管钻井深度目前已达到3000m左右，过油管侧钻的深度已达到5000m。目前在美国Alberta

48、南部地区，用连续油管钻机钻井的数量已占该地区所有开钻井数量的10%以上。北海油田用连续钻机钻井更为普遍。,一、连续油管钻井技术,套管钻井是指在钻进过程中，直接采用套管（取代传统的钻杆）向井下传递机械能量和水力能量，井下钻具组合接在套管柱下面，边钻进边下套管，完钻后作钻柱用的套管留在井内作完井用。套管钻井技术将钻进和下套管合并成一个作业过程，钻头和井下工具的起下在套管内进行，不再需要常规的起下钻作业。,（一）套管钻井概述,二、套管钻井技术,套管钻井的钻井方式有两种，一是采用套管旋转钻进，动力源来自于地面驱动装置，扭矩通过套管传递到钻头，这种方式对套管及其螺纹连接强度提出了更高的要求；二是采用井下

49、动力钻具钻进，这种方式使套管的受力状况有所改善。,二、套管钻井技术,全过程套管钻井技术(4-13 3/8)利用特制的套管钻机、钻具、和钻头，利用套管作为水利通道，采用绳索服务更换钻头的一种钻井工艺阶段套管钻井技术（7”尾管钻井技术）钻井过程中，由于地层破碎引起垮塌；井内大量出水无法造成井下情况复杂无法继续钻进时，采用的在由尾管钻具（含井下动力马达）、尾管管串、尾管悬挂器组成的特殊管柱进行的钻井技术(套管不旋转）共同特点：钻进与下套管同步进行,（二）套管钻井工艺技术分类,二、套管钻井技术,套管钻井钻机,二、套管钻井技术,套管钻井过程,套管钻井尚未解决的技术问题 1、钻头泥包 2、套管弯曲 3、测

50、井,二、套管钻井技术,大位移井技术自二十世纪九十年代开始得到了迅速发展，目前国外已成功地钻成了上百口大位移井，最大水平位移已超过一万米。我国南海油田成功地钻成了四口大位移井，水平位移最大已达8062.7米，其它油田也相继已钻成了一批难度相对较小的大位移井，并在油田勘探开发过程中发挥了重要作用和取得了十分显著的效益。,三、大位移钻井技术,大位移井是定向井、水平井技术的延伸。是现代钻井设计、钻井工艺、井眼轨迹测量、井眼轨道控制、钻井液、固井和定井等技术的集成。大位移钻井技术代表了当代最高最新的钻井技术。是当今世界上最先进钻井技术的综合和体现。大位移井一般是指水平位移与垂深之比大于或等于2 的定向井