浅谈水平井钻井工程的设计与施工技术.doc

1、浅谈水平井钻井工程的设计与施工技术摘要：在石油的开采中,水平井技术已经成为各类油气开发的主要方式。随着技术的不断发展,水平井综合能力增加,促进了水平井技术的不断更新,在油田的开发中逐渐占据了重要的地位,提高钻井的速度能够有效的节约成本、提高生产效率,为以后的油田开发提供更多的有利条件。本文主要对水平井钻井工程的设计与施工技术进行了探讨。 关键词：采收率；水平井；钻井技术；油气田 中图分类号： TE242 文献标识码： A 引言 油气田的开发过程中，水平井的钻井技术能够数倍提高油气的产量，效果突出。因此，在油田开采建设中，水平井钻井技术得以迅猛发展，施工技术水平也日渐成熟和完善，在很大程度上已成

2、为油田高效勘探开发的关键技术之一。在薄油气田和浅层油田的开发建设上，水平井钻井技术可以大大提高油井产量，提高油田的采收优率，取得了良好的经济效益。 一、水平井采收率的影响因素分析 实践生产过程中，影响水平井油气产能的因素有很多，包括各种确定性因素和不确定性因素。实际研究中，我们利用物理原理，结合数学模型，进行单一变量研究，建立水平井采收率和各影响因素的关系，下面重点阐述气层厚度、井段长度、各向异性、水平井在油气藏中的位置及地层损害对采收率的影响： 1、气层厚度对采收率的影响 通过研究，我们发现在各向异性比为 1，地层损害忽略不计，同时气体性质和地层温度都相同的情况下，水平井采收率与气层厚度成反

3、比例关系，即气层厚度减小时，采收率增加。反之亦然。研究表明，宜选择气层厚度相对较小的水平井进行天然气的开采。 2、井段长度对采收率的影响 水平井采收率与井段长度成正比，产量随井段长度的增大而增加。所以水平井通常比垂直 井的采收率要高。 3、各向异性对采收率的影响 各向异性表现在水平和垂直方向渗透率不相等。研究发现，水平井采收率各向异性比（水平渗透率与垂直渗透率之比）成反比，即随着各向异性比增加，油气藏垂直方向渗透率减小，采收率随之减小。所以垂直裂缝油气藏用水平井开采的效果相对于垂直井开采较好。 4、水平井在油气藏中的位置及地层损害对采收率的影响 水平井位置影响采收率的实质是偏心距（水平井与井中

4、心距离） ，呈“倒 U”趋势，当水平井位于气井中部时，有最大采收率。同时，当水平井长度一定时，随地层损害程度的增加，采收率降低，应注重储层保护，避免过度损失。 二、水平井钻井技术 1、分支井钻井技术 分支水平井包括一个主井眼和两个或两个以上的分井眼,可以在多个油层中同时使用。在目前的分支水平井中主要有新钻分支水平井和侧钻分支水平井。按照井眼分布方向可分为欧翅式分支水平井、鱼骨式分支水平井、音又式分支水平井等。 2、套管钻井技术 套管钻井技术是指利用套管使用机械的能量和水能量输送到井下,在井下的钻具进行组合并与套管相连接,在进行钻井的同时使套管逐渐下降,在钻井任务完成后套管并不脱离钻井,而是留在

5、井中对井壁进行加固。套管钻井技术的采用是结合钻井和下套管的方式进行的。在套管中直接将钻头取下,代替常规技术中的起下钻和下套管作业,节约投资,缩短了钻井时间。 3、连续油管钻井技术 连续油管钻井技术在使用时需要结合地质导向、旋转导向、平衡技术等进行工作。在水平钻井之中占有很大的优势。但是,由于国内的技术和设备还不够完善,使得该技术并没有广泛的应用。 4、欠平衡钻井技术 欠平衡钻井技术是指在井内的流体的流力低于地面的压力时采用的钻井技术。在进行钻井的过程中地层表面的流体会进入钻井所在的空间内,循环出井。欠平衡钻井有利于在开发过程中及时发现低压储层,减少对于储层内资源的破坏。在采用此种技术时,机械的

6、钻速相对较高,钻井时间和费用相对减少。水平钻井的效率也相对较高。 三、水平井钻井技术提高措施 1、做好水平井的剖面设计，优化井眼轨迹 水平井施工的主要因素之一是井身剖面设计是否科学。一般来讲，水平井的剖面有 3 种。一种是造斜率 30 度/30m 的短半径（短半径剖面中产生的扭矩是最低的，同时摩阻最大，加剧钻杆和套管的磨损） 。经过对上述三种剖面的分析，水平井的剖面一般介于中长半径之间，采用常规的弯壳动力钻具就能够实现，扭矩和摩阻比较小，井下安全的风险系数不大。对于水平井剖面的设计要注意，一是工程上要容易实现，一般可采用常规螺杆与无线随钻跟踪进行实施，这样避免井下产生键槽，也不至于磨损套管，同

7、时轨迹的控制难度系数小；二是水平井的剖面设计要按悬链线设计，以实现拉力小、扭矩小、摩阻小的目标，有利于水平井的安全施工。 2、注意减小水平井的摩阻和扭矩 水平井大井斜井段较长，钻进时钻具的姿态多以躺在井眼的下井壁上为主，导致钻具有非常大的“重力效应” 。所以会出现钻具在上提下放乃至于旋转时表现出较大的阻力和扭矩，针对这个问题，要充分考虑影响阻力和扭矩的因素。在水平井的实际施工过程中，要采取选择最优的井身剖面、携带与润滑性能和增强钻井液的悬浮等等几个方面的措施来减小阻力与扭矩。还要考虑水平井的井眼弯曲、钻柱结构和钻进参数等等。 3、做好井眼的净化工作 在水平井易形成岩屑床，特别是 45 度至 6

8、0 度的井段，所以要净化井眼以实现钻井作业的顺利完成。具体来讲要增大排量，保持环空适当的流速分布，起钻前要充分循环钻井液（钻井液有较好的流变性能，可有效地悬浮和携带岩屑） ，还要搞好短程起下钻和分段接力循环。在井眼的净化工作中一定要重视钻井液的性能，以实现水平井的效益提高。 4、做好稳定井壁工作 水平井钻井过程中大井斜井段比较长，地层的层面暴露较大，导致井眼出现不稳定的现象，因此，在钻进施工过程中，为了达到平衡地层的需要，一定要根据地层的特性来确定合适的比重，防止井壁垮塌，处理好钻井液，抑制地层和钻井液之间的化学作用。 5、加强钻柱的强度设计 水平井中对钻柱强度的要求十分严格，因此，钻柱的设计

9、要满足强度要求，还要满足井眼轨迹对钻柱的要求，减少井下接头数量。对于井斜大于 45 度的井，要并考虑简单实用的原则，尽量减少井下接头的数量井斜超过 45 度的油井，要使用无磁承压钻杆来代替无磁钻铤，要注意倒装钻具，降低摩阻扭矩，确保钻具向前推进和钻进作业顺利开展。对于水平段较长时要考虑选择使用高扭矩接头并加入减摩工具以预防或减少钻具事故的发生。 四、实例研究 利用水平井钻井技术，不仅能提高单井产量，而且对特殊油气藏，如薄层油气藏、高压低渗油藏以及井间剩余油等都具有良好开采效果。所以作为一项重要钻井技术广泛应用于油气藏开发中。例如，胜利油田中水平井钻井技术的应用：胜利油田属复式油藏，断层纵横，构

10、造复杂长期以来因为油藏条件复杂，虽然储量相当丰富，但很难得到充分开发。经过长时间的科学研究和技术攻关，最终完成了多种水平井钻井技术开采，极大提高了采收率。又如四川各油田水平井钻井技术的应用与推广；四川属水平井钻井技术起步较早地区，从 20 世纪中期开始，经过不断的科研攻关及技术运用，推广到新疆、青海、辽河、冀东、泰国等地，完成了多口各种类型水平井钻井、完井技术，都取得了良好的经济技术效益。 结束语 经济快速发展的今天,科学技术的改革也日新月异,在此基础上,石油钻井技术的发展也有了重大的突破,以其自动化和智能化的优势为油、气田的开发做好了良好的技术准备。今后的时间里,对钻井技术仍然需要做好继续的研究工作,保持钻井技术的可持续发展,为我国资源的开发和经济的发展做出巨大的贡献。 参考文献 1张学文,方宏长,裘泽楠低渗透率油藏压裂水平井产能影响因素田石油学报,2009(4) 2牛宝荣，徐向阳，何红梅.国内外水平井开采配套技术J.吐哈油气.2007（02）. 3吴月先，钟水清，徐永高，甘升平.中国水平井技术实力现状及发展趋势J.石油矿场机械.2008（03）.