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水平井基本术语(教材)
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水平井钻井技术
钻井工艺研究所
2001年3月二十五日
1、水平井基本术语
随着工业技术的发展和人们对水平井开采技术认识的不断加深,水平井钻井可大幅度地增加油层的裸露面积,减缓水锥和气锥,提高钻遇裂缝的几率和有选择的进入油气富集区,提高油藏的勘探开发效果优势得到进一步的体现,尤其是最近用水平井开发油田受到广泛的重视,钻井数目以惊人的速度增长。水平井钻井不仅提高了水平井钻井技术并降低其成本,更重要的是可保证显著提高综合经济效益。可以说,目前世界石油工业的重要发展战略转变之一,是由钻常规直井、定向斜井向钻水平井勘探开发油气田的战略转变。
通常人们把进入油气层井眼的井斜角不低于86°的井段称为水平井段。能沿油层走向形成这种水平位移的特殊定向井归纳为水平井。水平井可有效地增加油气层的泄露面积,提高油气采收率。它是增加产油量的有效手段之一,它主要被广泛应用到下列几方面。可减少油田开发过程中水锥,气锥问题,可开发低渗透致密油藏和重油;可开发天然裂缝性油藏,边水驱动和气驱动油藏,不易钻探的油藏;热采应用;低产能油藏;不规则油藏及薄层油藏。对于江汉油田主要用于不盐间非砂岩油藏特低渗透油藏。
1.1水平井基本术语
水平井除具有普通定向井的一些基础的技术术语外,其本身的特点仍有下面的一些基本术语。
入靶点:是指地质设计规定的目标起始点。
终止点:是指地质设计规定的目标结束点。
靶前位移:是指入靶点的水平位移。
水平段长:入靶点与终止点的轨道长度。
梯形靶:即纵向为土a米,横向土b米的夹角内。
圆柱靶:即沿水平段设计井眼轴线的半径为R米的圆柱。
矩形靶:即纵向为士a米,横向为±b的长方体。
调整井段:用于施工中调整井眼轨迹的井段。
1.2水平井的基本类型
水平井的分类通常按造斜率(或曲率半径)分为三种类型:
长半径水平井:造斜率K6°/30m,曲率半径R300m。
中半径水平井:造斜率K=6°-20°/30m,曲率半径R=100-300m。
短半径水平井:造斜率K=5°-l0°/30m,曲率半径R=6-l2m。
1.3水平井常用剖面的基本类型
水平井常用的剖面主要有下列四种:
双增稳剖面,即直井段一增斜段一稳斜段一增斜段一水平段。
和钻井模式。
4.1.以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制模式
采用与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井钻井模式,在长半径水平井中通过调整钻具组合和钻井参数,可以有效地实现对强增斜、微增斜、水平段稳平钻进的井眼轨迹进行控制,但在大斜度井段和水平段必须利用水平井的摩阻计算程序进行钻具组合的倒装设计;通过使用高聚物水包油泥浆体系和正电胶泥浆体系,配合强化的四级泥浆净化系统,采用大排量循环、交叉接力式短起下钻等技术措施,可以满足水平井安全钻井的需要。对中半径水平井,在增斜率大手6°/30m之后,尤其在由444.5mm大尺寸井眼中,用柔性的转盘钻钻具组合来实现比较稳定的增斜率是比较困难的,而且不利于井下安全。因此,这种模式在中半径水平井中的应用是有条件的,一般适用于中半径水平井的造斜率低限,并采用动力钻具组合进行造斜能力和井段的调整。
采用两层技术套管的井身结构,虽然有利于井下安全,但是不经济。实践表明,我们认识到采用这种井眼轨迹控制模式,应当简化井身结构,整个增斜井段采用单一的31lmm井眼尺寸。在此基础上,将这种模式定型为:
①充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术,严格的将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之内,快速优质地钻完该井段。
②定向造斜段的施工用常规动力钻具、弯接头或单弯动力钻具的方式进行。应选择合适的弯接头或弯壳体度数,使实际造斜率尽可能地接近设计造斜率。井斜角应达到10一l5°换转盘钻进,以利于待钻井段增斜和方位的稳定。
③根据设计增斜率选择合适的转盘增斜钻具组合增斜钻进,并根据实际增斜率及时调整钻井参数或更换钻具组合,必要时用动力钻具进行井斜角和方位角的修正,使之满足轨迹点的位置和矢量方向的综合控制。
④在转盘钻钻具组合的钻进过程中,要经常短起下钻和交叉接力循环,以铲除岩屑床和修理井壁,长半径水平井更应如此。
⑤长半径水平井的水平段相对较短,可以转盘钻具组合为主要钻进方式,但必须利用水平井的摩阻计算程序进行钻具组合的倒装设计,并采用大排量来提高携岩能力。备用一套DTU导向钻具或者1°左右的单弯动力钻具,以弥补转盘钻钻具组合的意外失控。用这种方式钻中半径水平井的水平段,由于摩阻和扭矩都比长半径水平井小,可以更为安全地钻出更长的水平段。
4.2以转盘钻为主钻增斜井段的井眼轨迹控制工艺技术
以转盘钻为主进行增斜井段的井眼轨迹控制,其方法与普通定向井相似。对于长半径水平井而
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