側鉆水平井工藝技術遼河石油勘探局工程技術研究院靳樹忠二00五年八月1、水平井、側鉆水平井發展綜述2、側鉆水平井特點、主要優越性3、側鉆水平井分類、工藝流程4、側鉆水平井鉆井工藝技術5、側鉆水平井鉆井液工藝技術6、側鉆水平井儀器隨鉆測量工藝技術7、側鉆水平井完井工藝技術8、結束語

一、水平井、側鉆水平井發展綜述水平井、側鉆水平井比現代石油工業的歷史還要長。早在200年前，英國在煤層中鉆了一口水平井，以求從其中找油，隨后于1780年和1840年間進行生產。20世紀初，美國和德國開始采用這種技術，1929年，美國在得克薩斯州鉆了第一口真正的水平井。該井僅于1000米深處從井筒橫向向外延伸了8米。由于工業上采用了水力壓裂作為油層增產的有效技術措施，使水平井鉆井停滯不前。例如，蘇聯和中國在50年代和60年代就已開始鉆水平井，但直到1979年才又重新起。

一、水平井、側鉆水平井發展綜述水平井、側鉆水平井的發展歷史可分為兩個階段：第一階段：70年代前，從技術上證實了鉆水平井的可行性。

結論：水平井技術上可行，經濟上不行。原因：地點選擇不對，而不是技術上不過關。

第二階段：70年代后，水平井鉆井技術取得顯著進行，水平井在一定范圍內進入生產應用階段。

80年代初試驗，90年代大規模推廣，目前在美國已列為常規技術，用于各類油藏。中國油田進行水平井、側鉆水平井主要是從“八五”和“九五”期間開展攻關研究和大面積推廣應用的。成本：已降至直井1.5-2.0倍，最小為直井的1.2倍。產量：為直井4.0-8.0倍

一、水平井、側鉆水平井發展綜述

一、水平井、側鉆水平井發展綜述遼河油田歷年新鉆水平井、側鉆水平井增長概況二、側鉆水平井特點、優越性1、側鉆水平井特點從幾何角度看1、與常規側鉆井相比：造斜率要高。2、在產層內有水平段或近水平段。從鉆井角度看1、鉆具組合不同。2、井眼軌跡控制難度大。3、井眼凈化比較困難。4、測井、完井工藝與工具有所不同。從開發與采油角度看1、鉆穿溝通多垂直裂縫發育帶。2、減少水錐和氣錐現象。3、增加油氣藏瀉油面積。4、鉆遇薄油層，提高開發效果。5、井筒內流態是直線流動，阻力小、流動平穩、壓降低。二、側鉆水平井特點、主要優越性2、側鉆水平井主要優越性(1)提高單井產能

計算結果表明：在相同泄油面積情況下，300m以上的水平井的采油指數是垂直井的3倍以上。提高單井產能的主要原因：水平井提高了油井與油藏的接觸面積，另外水平井相當于一條長的準確定向的裂縫。(2)減緩水氣脊進(waterorgascresting)

水平井盡量遠離油氣或油水界面，同時在保持與垂直井相同產量的情況下，大大降低了井筒附近的生產壓差和流體流動速度，減緩了油井生產對油水或油氣界面變形的影響。水平井段長600m的水平井，其計算的臨界速比垂直井高約4倍。二、側鉆水平井特點、主要優越性2、側鉆水平井主要優越性(2)減緩水氣脊進(waterorgascresting)

二、側鉆水平井特點、主要優越性2、側鉆水平井主要優越性(3)開發一些特殊類型的油藏①裂縫性油藏；②層狀油藏;③傾斜的層狀油藏④稠油油藏；⑤薄油層；⑥低滲透油藏；⑦高含水后期正韻律厚油層；⑧斷塊油藏。二、側鉆水平井特點、主要優越性2、側鉆水平井主要優越性三、側鉆水平井分類、工藝流程1、側鉆水平井分類按曲率半徑劃分1、長曲率側鉆水平井2、中曲率側鉆水平井3、短曲率側鉆水平井4、超短曲率側鉆水平井按其他原則劃分1、大位移側鉆水平井2、階梯側鉆水平井3、多底/分支側鉆水平井4、直井側鉆水平井5、定向井開窗側鉆水平井6、水平井開窗側鉆水平井類型曲率半徑（m)造斜率(°/30m)水平段長度（m）長半徑水平井３００?６００2?６＞３０００中半徑水平井１００?２４５６?２０２００?１０００短半徑水平井６?６０２４?３００＜３００超短半徑水平井＜１ｍ三、側鉆水平井分類、工藝流程2、側鉆水平井流程側鉆水平井施工工藝流程圖造斜鉆進

電測水平段定向鉆進完井電測下尾管下油管替油側鉆水平井鉆井施工設計工具、儀器及各種材料的準備洗井開窗通井適宜的井位設計實施完井后的經濟分析選擇初始設計油藏鉆井和完井預期產量風險分析最后規劃四、側鉆水平井鉆井工藝技術1、側鉆水平井鉆井技術四、側鉆水平井鉆井工藝技術1、側鉆水平井開窗側鉆技術目前常用的側鉆方式有套管鍛銑、斜向器開窗兩種方式，最普遍應用的是斜向器開窗。開窗點應盡量低，以盡可能多地利用老井套管；開窗點以上套管完好，無變形，無漏失；曲線段和造斜段盡可能避開水淹區；選擇砂巖和非膨脹泥巖地層開窗側鉆水平井開窗位置優選四、側鉆水平井鉆井工藝技術1、側鉆水平井開窗側鉆技術—一體化液壓開窗工具

優點：★實現了一趟鉆完成對原井眼的密封、斜向器坐封、開修窗工作，一體化操作，程序簡單；★縮短周期，降低成本；★多折面斜面，

窗口全寬比例加大，事故隱患降低；★能滿足油田中后期利用老井進行各種套管側鉆井的施工，應用范圍廣。專利號：2004200306165，

已經成功應用四、側鉆水平井鉆井工藝技術2、側鉆水平井鉆井設計—井眼軌跡設計多段制剖面設計懸鏈線剖面設計&拋物線剖面設計最小曲率法的三維剖面設計與二維剖面設計(X.S.Liu,1989)彎曲方程法(Schuh,1992)恒曲率方程法(B.Guo,1993)井眼軌跡模擬法(S.Z.Jiang,1994)地理曲率模型法(Williamson,2000)目前普遍應用的的設計方法為最小曲率法。設計參數造斜點和造斜率穩斜段造斜段水平段靶區工具面靶區由油藏條件決定越大越好越簡單越好要求快速安全鉆達油水界面設計方法靶區設計四、側鉆水平井鉆井工藝技術2、側鉆水平井鉆井設計—歡616CP設計四、側鉆水平井鉆井工藝技術2、側鉆水平井鉆井設計—鉆具組合設計

力學分析鉆壓，扭矩&拉伸,彎曲鉆機設備和地面設施最小摩阻的井身剖面設計造斜率評估疲勞極限(旋轉鉆進時)BHA的造斜率預測BHA的設計及優選鉆具組合設計原則：—鉆柱摩阻最佳?！獌炏冗x用成熟鉆具組合?！獫M足強度要求?！欣跍p少起下鉆次數?！仨氂休^大的可靠性及實用性?！鶕砥拭孢x擇鉆具組合。四、側鉆水平井鉆井工藝技術3、側鉆水平井井眼軌跡控制技術軌跡控制設計&鉆進設計井下鉆具組合的評價&預測井眼軌跡描述及計算井下鉆具組合力學分析鉆頭與巖石的力學作用分析軌跡控制系統200x螺桿的彎角彎角鉆頭彎角鉆頭上穩定器上鉆頭穩定器狗腿度/100ft.

近鉆頭穩定器近鉆頭穩定器螺桿造斜能力計算四、側鉆水平井鉆井工藝技術3、側鉆水平井井眼軌跡控制技術滑動鉆進軌跡井斜容易控制方位易于控制鉆具不旋轉導向鉆進原理復合鉆進

井眼軌跡與常規鉆具鉆進機理相似井眼更光滑鉆速高100

200

300220021002000Kop=2061.00m入靶點2143.77m,井斜89.4°終點2354.82m井斜89.5°靜33-71cp井垂直剖面圖設計軌道實鉆軌道軌道控制實例-120-80-40040802060100140180220260靜33-71cp井水平投影圖設計軌道實鉆軌道軌道控制實例四、側鉆水平井鉆井工藝技術4、側鉆水平井專用工具同體雙彎Φ197mm、Φ165mm、Φ120mm、Φ95mm彎殼體螺桿鉆具Φ197mm、Φ165mm、Φ120mm、Φ95mm專用無磁鉆鋌5LZ95×7.0同體雙彎螺桿鉆具φ95mm可調扶正套分體同向雙彎螺桿鉆具83mm抗壓無磁鉆桿套管段銑工具套管開窗工具Bit四、側鉆水平井鉆井工藝技術4、側鉆水平井專用工具五、側鉆水平井鉆井液工藝技術1、側鉆水平井鉆井液設計設計特點具有較強的結構性，良好的流變性和穩定性；摩阻力低，潤滑性強；較好的抑制性和抗污染性；有利于保護油氣層,減少對儲層的損害；密度合理,有利于近平衡鉆井和井壁穩定。井眼穩定性井眼清潔：消除巖屑床井眼摩阻、提拉力及扭矩大鉆井液設計維護難點五、側鉆水平井鉆井液工藝技術2、側鉆水平井鉆井液性能與維護側鉆水平井鉆井液體系鹵水水包油完井液

組分：鹽水+生物聚合物+預膠化淀粉+礦物油+乳化劑+暫堵劑根據多年研究與結合遼河的實際情況，在遼河油田區塊稠油油藏側鉆水平井、古潛山側鉆水平井及其它水平井均使用該鉆井液體系，滿足了水平井穩定井壁、攜帶巖屑、潤滑防卡和保護油層等的要求，已成功應用30余口側鉆水平井及側鉆分支井。側鉆水平井鉆井液性能維護要點：1、高抑制性、低濾失量、井眼穩定2、大井斜段的井眼凈化3、潤滑性好防止卡鉆4、低動塑比5、油氣層的保護性遼河靜31-59FP分支側鉆水平井設計性能

井

段鉆

井

液

性

能DFVFlPVYPYP/PVnKPH油含摩阻

開窗1.08||1.1050||70

≤720||3015||200.50||0.60

0.48||0.60.8||1.2

7.58||10

0.0875斜井段水平段1.10|1.1535|45

≤515|2510|150.45|0.600.6|0.80.6|1.07.5|8.015|25

0.0699五、側鉆水平井鉆井液工藝技術2、側鉆水平井鉆井液性能與維護六、側鉆水平井隨鉆測量工藝技術1、側鉆水平井有線隨鉆測量1.隨鉆測量：井斜、方位、溫度2.工具外徑：Φ45mm和Φ35mm3.工具長度：2000mm以上可調4.工作溫度：+6~125°C5.儀器精度：井斜：±0.2°方位：±0.2°工具面：±2°6.所用井型：無限制六、側鉆水平井隨鉆測量工藝技術2、側鉆水平井無線隨鉆測量—MWD測量參數井斜角方位角工具面角溫度磁傾角磁場強度重力和井深鉆壓大鉤負荷立管壓力QDT-MWD技術規范排量：75-165gpm3.5-inO.D.鉆鋌100-425gpm4.75-inO.D.鉆鋌150-600gpm6.5-inO.D.鉆鋌400-1100gpm8.5-inO.D.鉆鋌壓降：400gpm-100psi抗溫：125°C抗壓：140Mpa工具外徑：1.88in工具長度：①7.26m②9.75m③11.89m

測量精度井斜：±0.1°工具面角：±0.5°方位：±0.15°磁傾角：±0.1°六、側鉆水平井隨鉆測量工藝技術2、側鉆水平井無線隨鉆測量—MWD辨別頁巖和非頁巖評估砂巖、石灰巖中的粘土含量關聯補充測井數據，確定地質層位選擇取心位置和下套管位置自然伽瑪地質導向

錦27-81-479CP井伽瑪數據井深：1559.62水平段長：354.32六、側鉆水平井隨鉆測量工藝技術3、側鉆水平井無線隨鉆測量—LWD最大耐溫：150°C最大耐壓:20000psi(140Mpa)發射頻率：2MHz+400KHz測量精度：±0.5歐姆米測量范圍：最高至2000歐姆米探測深度：2.5m垂直分辨率：30cm距離底部：2.8m測量曲線:32條原始電阻率曲線及8條補償曲線電阻率技術參數LWD隨鉆地質導向系統六、側鉆水平井隨鉆測量工藝技術3、側鉆水平井無線隨鉆測量—LWDEMS測斜儀

EMS是電子單、多點測斜系統，用于替代照相式單多點測斜儀進行定向井、側鉆水平井井眼軌跡的測量。它具有數據處理快捷、方便、精度高等特點，可以采用投測或吊測方式測量，數據存儲在探管中，待探管提到地面后與計算機聯接通訊，由計算機處理得到井斜、方位、工具面等數據。七、側鉆水平井測井工藝技術由于側鉆水平井井斜大，常規的測井已不能滿足該類井的測井要求，故對于側鉆水平井而言，主要依靠電纜左右下放和鉆具送入法進行測量。測井儀器應用在遼河主要有濕接頭和泵沖法兩種。已成功地應用于95/8

、7、51/2

套管側鉆水平井中。八、側鉆水平井完井工藝技術1、側鉆水平井完井設計完井設計:確定要使用的尾管及井眼尺寸光管與篩管長度優選根據地層決定完井方式和篩管優選考慮采油下泵要求考慮尾管的通過度問題考慮后期水泥塞和附件的易鉆性滿足的三個基本標準

拉伸或連接標準擠毀或破裂標準疲勞標準與入井工具相匹配七、側鉆水平井完井工藝技術2、遼河側鉆/分支水平井完井示意圖七、側鉆水平井完井技術3、遼河兩口側鉆水平井兩口完井示意圖九、結束語遼河油田的實踐證明了側鉆水平井/側鉆分支水平井技術是既能增加可采儲量、提高產量和采收率、節省投資又能少打井的有效手段。是油田特別是老油田中后期挖潛增效、提高動用難動用儲量程度的行之有效的辦法，值得大力提倡。側鉆水平井作為一種特殊鉆井工藝，今后大面積的推廣仍需要有關配套政策和其它配套完善技術、設備的大力支持。謝謝大家

側鉆水平井工藝技術9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。4月-254月-25Friday,April25,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。10:07:4510:07:4510:074/25/202510:07:45AM11、夫學須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。4月-