南海东部大位移钻井技术调研报告
编写人： XXX
审核人： XXX
目
一、南海部大位移井介?????????????????????1
二、先井工具介????????????????????????6
三、南海部大位移完井介?????????????????????10
一、南海东部大位移钻井介绍
( 一)西江24-3油田大位移钻井技术
在南海东部，主要是飞利浦斯公司，应用大位移井来开发西江24-3 油田，已经钻完的井有Ａ 14 井、Ａ 17 井、Ａ 18 井、Ａ 20 井。其中Ａ 14 井是第一口钻成的大位移井，是当时世界上水平位移最大的定向井，日产原油1000ｔ以上。因此，陆续布置了后来的几口大位移井。2002 年正钻 A22 大位移井。
1、在钻Ａ 14 井之前，设备及工具做了如下改进工作和准备工作
（1）井架额定载荷提高到6672kN，天车载荷提高到6005kN。
（2）钻杆排放量改造为φ139.7mm钻杆× 7010m。
（3）顶部驱动在 100r/min 转速下，扭矩从46 kN· m提高到 69kN·m。
（4）钻机绞车
滚筒大绳轮槽由34.925mm改为 38.1mm。
在 TPC可控硅系统加装STRS MKⅡ型的 Bentel 软扭矩旋转系统。
（5）整体式游动滑车大钩承载由500t 改为 650t 。
（6）钻井泵
由原来的 2 台 1600hp×34.5MPa改为 3 台 1600hp× 52MPa。
高压管线系统更换成52MPa。
（7）固控系统
普通线性运动振动筛 2 台（ 80 目）。
高速线性运动振动筛 3 台（ 180× 200 目）。
离心机 2 台。
除砂器、除泥器各 1 台。
（8）动力系统
将1600kW的钻井用发电机改造成可与平台主发电机并网使用。
（9）高强度钻杆
φ139.7mm高强度 S135钻杆。
2、Ａ 14 井的实际井眼主要参数：
造斜段： 401m～ 1731m，最大造斜率 2.99 °/30m；
稳斜段： 1731m～7910m，最大井斜角 85.9 °；
降斜段： 7910m～9238m，末端井斜角 54.11 °；
井底：垂深 2985m，斜深 9238m，水平位移 8062.7m；
靶心距： 90m。
3、Ａ 14 井的实际井身结构：
1
大位移定向井钻井液技术 摘要D1-4-161井完钻垂深2943.28m，斜深3493m，最大井斜为41.06°，井底水平位移1697.84m。井斜大、位移长是其主要特点。且37.45°~41.06°稳斜段(927.73~3493)长达2565.27m，这给携岩、砂床控制、防卡提出了较高要求。二开采用”双保”天然高分子钻井液体系，该井使用合理的流变性能和多种有效的工程技术措施解决了携岩和砂床的控制问题，用NFA25、PGCS-1、润滑剂等处理剂解决了护壁、润滑、防卡问题。 关键词大位移井眼净化润滑 鄂尔多斯东北部是中国石化具有战略意义的天然气勘探开发重点区域，大规模开发已经展开。由于受地面条件限制，近年来在鄂尔多斯盆地的井多为定向井，而且位移在1500m以上的井越来越多。D1-4-161井就是这样一口井。 1地质工程概况 1.1 地质简况 D1-4-161井位于陕西省榆林市榆阳区小壕兔乡耳林村一小队，D1-4-121井253.53o方向127.08m处。钻探目的以山1段气层为主要目的层，兼顾太2气层，新建产能。下古生界奥陶系风化壳可能有缝洞存在，马家沟组也可能有裂缝及溶洞，本井进入下古生界23米，有可能发生漏失，井漏可能引起上部地层垮塌而造成严重的复杂情况。 1.2 工程简况 该井从600m开始定向，造斜率为3.1°/30m，造斜终点为
927.73m，完钻垂深2943.28m，最大井斜为41.06°，井底水平位移1697.84m。钻井周期为36.07天，全井平均机械钻速为6.37m/h。井身结构为：一开Φ311.1mm×261.50m＋Φ244.5×260.60mm；二开Φ215.9mm×3493m＋Φ139.7mm×3491.39m。图1为D1-4-161井设计与实钻垂直剖面图。 2技术难点 2.1 井眼清洁 通常井斜在35°～65°之间的井段是钻井液携砂最困难、易形成岩屑床的井段，岩屑在大斜度井段的大量沉积，轻者会增大扭矩和拉力，重者岩屑床整体下滑堆积造成卡钻，D1-4-161井37.45°~41.06°稳斜段(927.73~3493)长达2565.27m，为避免和破坏岩屑床的形成，保持井眼清洁是施工的关键。
大位移水平井钻井技术难点与施工工艺 伴随着水平井与定向井等诸多先进钻井技术的兴起，大位移井钻井技术应运而生，其是集水平钻井技术、定向井钻井技术、深井钻井技术以及超深井钻井技术的一种综合体现，从技术涵盖内容的角度来讲，大位移水平井钻井技术是当前钻井技术中最为全面的一项技术。目前阶段，大位移水平井钻井技术与普通水平井钻井技术之间的位垂比为1∶1，为了能够达到使井下磨阻扭矩降低的目的，并在此技术上有效优化相关井眼轨道钻井工艺设计、施工的具体方案以及钻井参数等关键技术，就一定要实现对井眼轨迹进行有效控制的目标。 标签：大位移井；水平井；钻井技术；轨迹控制 伴随着市场经济的飞速发展，我国在各项领域中相继进行了重大的技术突破，其中，在大位移水平井钻井技术上的研发就成为液体资源开采领域中的重中之重。而鉆井液技术的优化，对于泥浆性能的结构保持具有重要的保障作用，基于此，针对大位移水平井钻井技术难点与施工工艺这一话题进行深入探讨相当有必要。 1 大位移水平钻井施工技术难点 一般情况下，在大位移水平钻井施工期间，井眼的定向造斜问题极其容易造成地层疏松，进而导致坍塌事故发生。大位移水平井水平距离的长度都比较大，此时开展导向钻井施工的过程中，必须注意井眼轨迹的精度控制，避免因地层摩擦阻力过大为工程施工带来不必要的阻碍。通常情况下，靶心位置深度数据值并不大，钻具本身的重量也比较小，此种情况就导致上部产生的地层磨阻参数值比较大[1]。由于在钻井工程的施工过程中，会频繁的进行操作起下钻程序，所以很容易在水平段中出现不规则的井眼情况，使井眼施工更具复杂性。另外，岩屑床问题的出现，也比较容易产生降低机械钻速的负面影响，加大钻具之间的扭矩，为钻井工程施工带来一定程度的阻碍，更甚者会导致井下安全事故发生。 2 大位移水平钻井井眼轨迹施工控制现场的施工工艺 针对前文中提到的几点大位移水平钻井施工技术难点，必须从井眼轨迹的控制方法入手，为钻井工程的顺利完成大位移水平井的工程项目提供施工条件，采用相关的有效措施以及控制手段制定出科学可行的解决方案，才能提升大位移水平井钻井技术的应用水平。鉴于此，笔者将会在下文中提出相关的解决措施。 2.1 大位移水平钻井施工钻进工作開展前的技术难点解决措施 在大位移水平井的施工过程中，设计垂深浅，而且上部的地层也比较松软，进而致使整个地层的实际造斜能力降低，再加上造斜点在垂深空间内诸多条件的限制，所以应该最大程度的控制井眼轨道避开增斜过快问题的出现，降低井眼轨迹跨度数值过高，从而为实际施工带来方便[2]。当钻进A靶之后，伴随着被钻
石油钻井行业大位移延伸井钻井技术 近几年来，随着钻井工艺技术及钻井装备、工具、软件等技术的发展，诞生了大位移定向井，它的出现，为海洋平台钻井及在陆上开发滩海油气资源开辟了一条新途径，与其他井型相比，这项技术在油气勘探开发中起到了投资少、见效快和其它钻井方法无法替代的作用。 第一节国内外大位移井发展及技术现状 所谓大位移井世界上并无确切的定义，最初认为水平位移超过3000米或水平位移与垂深之比大于1的井即为大位移井，随着钻井及相关技术的发展，目前比较通用的概念是位移于垂深之比大于或等于2的井称为大位移井。井斜大于或等于86度的大位移井称为大位移水平井。由于各种原因使得方位发生变化的大位移井，称为三维大位移井。 大位移井始于20年代，随着科学技术和水平井钻井技术的不断发展，80年代大位移井才得到快速发展，九十年代以来，大位移井已经在油气勘探和开发中显示出其巨大的潜力。美国、挪威、澳大利亚、英国等几个国家先后钻成了一批有代表性的大位移井，位移与垂深之比大多都大于2，有的大于5，并取得了很好的经济效益。 Unocal公司在美国加利福尼压近海Dos Cuadras油田C平台上成功地钻了9口非常浅的水平位移很长的油井。其中C-29井和C-30井创造了当时的最高纪录。Ｃ－２９井高峰日产量１１３吨／天，储层内长度９４２米，总垂深层９３米，水平位移１１５６米，位移、垂深比３.９５Ｃ－３０井储层内长度１３４８米，垂深与位移之比达到了５.０５。 英国ＢＰ石油公司和斯伦贝谢公司在北海Wytch Farm油田成功地钻了数口大位移水平井，开创了利用大位移井技术开发整装油田的范例。其中１９９２年完成的Ｆ１９井水平位移５００１米，总井深５７５７米，水平位移、垂深比创当时欧洲纪录。 ＢＰ石油公司于１９９８年１月在英国南部的Wytch Farm油田完成的Ｍ１１井是目前世界上水平位移最大的大位移井，其水平位移达１０１００米，日产量高达２０，０００b/d 1997年6月，中国海洋石油总公司与美国菲理普石油公司合作在南海东部完成了一口当时世界上水平位移最长的水平井西江24-3-A14井，完钻井深9238米，垂深2985米水平位移8062.7米。大港油田利用国内技术于1991年独立完成了国内第一口大位移定向井张17-1井，测量井深3919.82米，垂深3000米，水平位移2279.83米。１９９６年完成的QK18-1井，该井井深４４０８米，位移２６６６米，是目前国内独立完成的水平位移最大的井。 胜利油田共钻过六口大位移井，其中１９９７年完成的郭斜１１井，测量井深２３４２米，垂深１４００.６米，水平位移达到１６２６.２２米,水平位移与垂深之比达到１.１６１，创我国目前水平位移垂深比最高纪录。 第二节大位移井的井身轨迹设计 大位移井井身轨迹剖面主要采用悬链线或准悬链线剖面。悬链线剖面是由Edward
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T ．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14； 丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口； 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井）
第七章大位移延伸井钻井技术 近几年来，随着钻井工艺技术及钻井装备、工具、软件等技术的发展，诞生了大位移定向井，它的出现，为海洋平台钻井及在陆上开发滩海油气资源开辟了一条新途径，与其他井型相比，这项技术在油气勘探开发中起到了投资少、见效快和其它钻井方法无法替代的作用。 第一节国内外大位移井发展及技术现状 所谓大位移井世界上并无确切的定义，最初认为水平位移超过3000米或水平位移与垂深之比大于1的井即为大位移井，随着钻井及相关技术的发展，目前比较通用的概念是位移于垂深之比大于或等于2的井称为大位移井。井斜大于或等于86度的大位移井称为大位移水平井。由于各种原因使得方位发生变化的大位移井，称为三维大位移井。 大位移井始于20年代，随着科学技术和水平井钻井技术的不断发展，80年代大位移井才得到快速发展，九十年代以来，大位移井已经在油气勘探和开发中显示出其巨大的潜力。美国、挪威、澳大利亚、英国等几个国家先后钻成了一批有代表性的大位移井，位移与垂深之比大多都大于2，有的大于5，并取得了很好的经济效益。 Unocal公司在美国加利福尼压近海Dos Cuadras油田C平台上成功地钻了9口非常浅的水平位移很长的油井。其中C-29井和C-30井创造了当时的最高纪录。Ｃ－２９井高峰日产量１１３吨／天，储层内长度９４２米，总垂深层９３米，水平位移１１５６米，位移、垂深比３.９５Ｃ－３０井储层内长度１３４８米，垂深与位移之比达到了５.０５。 英国ＢＰ石油公司和斯伦贝谢公司在北海Wytch Farm油田成功地钻了数口大位移水平井，开创了利用大位移井技术开发整装油田的范例。其中１９９２年完成的Ｆ１９井水平位移５００１米，总井深５７５７米，水平位移、垂深比创当时欧洲纪录。 ＢＰ石油公司于１９９８年１月在英国南部的Wytch Farm油田完成的Ｍ１１井是目前世界上水平位移最大的大位移井，其水平位移达１０１００米，日产量高达２０，０００b/d 1997年6月，中国海洋石油总公司与美国菲理普石油公司合作在南海东部完成了一口当时世界上水平位移最长的水平井西江24-3-A14井，完钻井深9238米，垂深2985米水平位移8062.7米。大港油田利用国内技术于1991年独立完成了国内第一口大位移定向井张17-1井，测量井深3919.82米，垂深3000米，水平位移2279.83米。１９９６年完成的QK18-1井，该井井深４４０８米，位移２６６６米，是目前国内独立完成的水平未移最大的井。 胜利油田共钻过六口大位移井，其中１９９７年完成的郭斜１１井，测量井深２３４２米，垂深１４００.６米，水平位移达到１６２６.２２米,水平位移与垂深之比达到１.１６１，创我国目前水平位移垂深比最高纪录。 第二节大位移井的井身轨迹设计 大位移井井身轨迹剖面主要采用悬链线或准悬链线剖面。悬链线剖面是由Edward
浅谈对大位移井钻井技术的认识 张瑞平 摘要：近几年随着定向井、水平井钻井技术的日趋成熟，大位移钻井技术在国内已有了很大的发展和应用。利用大位移井技术勘探开发近海油田，断块油气田、边际油田、稠油油藏及沙漠等复杂地面条件油田是一种经济而有效的先进技术。本文简单分析了大位移井钻井技术的关键问题。 关键词：大位移井、水平井、旋转导向钻井 1、大位移井概况 20世纪90年代出现的大位移井（Extended Reach Drilling）是在水平井钻井技术和深井钻井技术基础上发展起来的一种新型钻井方式，它集中了水平井和深井的所有技术难点。代表了当今世界最先进的钻井技术。 图1 大位移井示图 目前，国际上较为普遍采用的大位移井基本定义为，水平位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井。航行角大于60°的井，称为大位移井（注：航行角是指钻大位移井稳斜段的井斜角）。国内定义为：垂直井深2000m以上，水平位移与垂直井深之比为2以上的井称为大位移井。 2、大位移井的优势 大位移井技术迅速发展的原因是它具有重要的经济价值。目前世界上许多国家利用这项技术来勘探开发海上、槟海、岛屿和地面条件恶劣地区的油气田，减
少建造平台人工岛和减少钻油气井数。老油气田可利用原有的基础设施钻大位移井，加速油田探边和开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量和延长井的寿命；增加整个油田的产量和最终采收率，大大节约投资。因此，虽然这项技术还正在发展和完善之中，但已在世界各地取得了重大成效。 由此可见，大位移井有以下优势：（1）用大位移井开发海上油气田，可大量节省费用。（2）靠近海岸的近海油田，可钻大位移井进行勘探、开发。(3)不同类型油气田钻大位移井可提高经济效益：小断块的油气田，或几个不相连的小断块油气田，可钻1口或2口大位移井开发；若几个油气田或油气层不在同一深度，方位也不一样，可钻多目标三维大位移井开发，节省投资，也便于管理。（4）使用大位移井可以代替复杂的海底井口开发油田，既可节省海底设备，又可节省大量投资。（5）利用大位移井可以在环保要求高的地区钻井，以满足环保要求。 图2 用大位移井实现海油陆采（探） 目前，大港油田、胜利油田均已钻过超过3000m水平位移的大位移井，具有一定的钻大位移井经验。对加快对边际油田的开发，以及提高油田的整体经济
大位移井钻井技术 所谓大位移井钻井技术，是一种高精尖的钻井工艺，是当今定向井、水平井技术的综合系统工程，可广泛地应用于滩海油田、海上油田和地面条件极其复杂的油气藏的勘探开发。尤其位于我国南海西江和渤海湾的近海地区的浅海区域有许多油田，可以利用大位移井钻井技术进行海油陆采，可节约大量的修建海堤或人工造岛等投资费用。 我国引进应用和研究大位移井钻井技术，是从1997年开始的。应用大位移井，不仅使西江24-1边际油田得以成功开发，而且极大地推动了国外先进的大位移井技术在国内的研究与应用。近年来，专家针对大位移井的六大技术难点，对大位移井钻井的优化设计理论、国产化配套技术、计算机应用软件技术等进行研究摸索，形成了正确的理论研究方法。在先导性实验井埕北21-平1井的施工中，首次在我国使用变曲率悬链线井身轨迹剖面设计方法，首次引进具有世界先进水平的调式AGS稳定器和FEWD无线随钻测量仪等组成带地质导向的先进钻井技术，并配合使用新型黑色正电胶硅聚钻井液，有效地解决了摩阻、扭矩等技术难题，这口井创出目前国内陆上大位移延伸井水平位移最长全国新纪录，并在大位移井优化设计、井眼轨迹控制、井下工具应用和研制以及钻井液、完井液等方面，取得了7项突破性的研究成果，形成了钻3000m以上大位移井的配套技术，开展了水平位移4000m以上大位移井的钻井工程设计及井眼轨迹控制技术模拟实验，具备了5000m以内大位移的施工能力。 与此同时，在塔里木酸盐岩地层中，打出一口超深水平井———解放128井，填补了国内钻井施工运用6in钻头水平段和采用世界先进的换压钻进技术边喷、边钻两项钻井技术空白，创出了水平井施工垂深最深的亚洲记录；并在渤海湾附近的桩西古潜山地层中，钻出一口水平位移超2000m的高难度海油陆探大位移延伸定向井---桩斜314井，均见到良好油气显示。
南海东部大位移钻井技术调研报告 编写人： XXX 审核人： XXX
目 一、南海部大位移井介?????????????????????1 二、先井工具介????????????????????????6 三、南海部大位移完井介?????????????????????10
一、南海东部大位移钻井介绍 ( 一)西江24-3油田大位移钻井技术 在南海东部，主要是飞利浦斯公司，应用大位移井来开发西江24-3 油田，已经钻完的井有Ａ 14 井、Ａ 17 井、Ａ 18 井、Ａ 20 井。其中Ａ 14 井是第一口钻成的大位移井，是当时世界上水平位移最大的定向井，日产原油1000ｔ以上。因此，陆续布置了后来的几口大位移井。2002 年正钻 A22 大位移井。 1、在钻Ａ 14 井之前，设备及工具做了如下改进工作和准备工作 （1）井架额定载荷提高到6672kN，天车载荷提高到6005kN。 （2）钻杆排放量改造为φ139.7mm钻杆× 7010m。 （3）顶部驱动在 100r/min 转速下，扭矩从46 kN· m提高到 69kN·m。 （4）钻机绞车 滚筒大绳轮槽由34.925mm改为 38.1mm。 在 TPC可控硅系统加装STRS MKⅡ型的 Bentel 软扭矩旋转系统。 （5）整体式游动滑车大钩承载由500t 改为 650t 。 （6）钻井泵 由原来的 2 台 1600hp×34.5MPa改为 3 台 1600hp× 52MPa。 高压管线系统更换成52MPa。 （7）固控系统 普通线性运动振动筛 2 台（ 80 目）。 高速线性运动振动筛 3 台（ 180× 200 目）。 离心机 2 台。 除砂器、除泥器各 1 台。 （8）动力系统 将1600kW的钻井用发电机改造成可与平台主发电机并网使用。 （9）高强度钻杆 φ139.7mm高强度 S135钻杆。 2、Ａ 14 井的实际井眼主要参数： 造斜段： 401m～ 1731m，最大造斜率 2.99 °/30m； 稳斜段： 1731m～7910m，最大井斜角 85.9 °； 降斜段： 7910m～9238m，末端井斜角 54.11 °； 井底：垂深 2985m，斜深 9238m，水平位移 8062.7m； 靶心距： 90m。 3、Ａ 14 井的实际井身结构： 1