大牛地气田长水平段井眼轨迹控制方法

准确掌握钻具组合与地层相互作用表现出来的造斜率是控制水平井井眼轨迹的关键。为了实现对鄂尔多斯盆地大牛地气田长水平段水平井井眼轨迹的高效控制,利用大牛地气田长水平段实钻资料进行了统计分析,获得了使用特定钻具组合在复合钻进条件下地层可钻性级值与井眼全角变化率的对应关系。以此为基础,结合螺杆钻具的实际造斜能力,提出了以地层可钻性级值作为设计依据,构建适应地层可钻性的底部钻具组合设计指导原则,并结合现场应用情况形成了考虑岩石性能变化的井眼轨迹控制方法。该方法提高了底部钻具组合及钻进参数优选的针对性和可操作性,进而可达到提高复合钻进进尺比例和长水平段井眼轨迹控制效率的目的。还从井眼轨迹控制技术的角度出发,提出了一种用于钻具组合及钻进参数优选的地层分级方法,并在实际钻井过程中得到了应用和验证。     

侧钻水平井井眼轨迹控制技术

井眼轨迹控制是侧盐水平井钻井施工的关键技术，是决定侧盐水平井钻井成败、钻井费用及生产能力的重要因素。与常规水平井相比，侧盐水平井由于井眼曲率大、钻具刚度低、中靶要求高，因此要求井眼轨迹控制不仅要有较高的控制精度和预测准确度，还应对油层垂深误差、工具造斜率误差、井底参数预测误差具有较强的适应能力。本文介绍了φ139．7mm套管开窗侧钻水平井井眼轨迹设计、钻具组合设计与井眼轨迹控制施工工艺，包括初始造斜侧钻、井眼轨迹测量、井眼轨迹控制软件及造斜段、水平段轨迹控制方案。     

涪陵页岩气田三维水平井大井眼导向钻井技术

涪陵页岩气田三维水平井二开斜井段井眼尺寸大,稳斜段长,砂泥岩地层交互频繁,存在井眼轨迹方位调整幅度大、钻具组合造斜率低且不稳定、机械钻速低等问题,为此,进行了三维水平井大井眼导向钻井技术研究。利用地层的自然造斜能力,对井眼轨道进行优化设计,降低造斜率,缩短稳斜段长度,减少井眼轨迹调整量,降低井眼轨迹控制难度;将“单弯双稳”钻具组合优化为“单弯单稳”钻具组合,并对钻压进行优化,以提高稳斜段复合钻进进尺,降低摩阻扭矩;应用水力振荡器降低扭方位井段的摩阻扭矩,以实现提高机械钻速的目的。该导向钻井技术在涪陵页岩气田焦石坝区块34口水平井进行了应用,二开斜井段平均定向钻进时间15.30 d,较同区块已完钻井缩短37.63%,平均钻井周期58.45 d,较同区块已完钻井缩短21.01%,井身质量合格率100%。应用效果表明,三维水平井大井眼导向钻井技术可以有效提高涪陵页岩气田大尺寸斜井段的机械钻速,缩短钻井周期。      

超短半径侧钻分支水平井曙1-23-0370CH井设计与施工

曙1-23-0370CH井是辽河油田第1口超短半径侧钻分支水平井,设计、实施的主要目的是运用超短半径侧钻技术恢复老井产能,挖掘大凌河油层潜力.针对油层特点及采油要求对曙1-23-0370CH井井身结构和井眼轨迹、钻进参数、施工步骤等进行了优化设计,设计分支井眼轨迹狗腿度最大为18.62(°)/m,在5.7 m的轨迹长度内实现从开窗到水平钻进.现场严格按照设计要求施工,运用柔性钻具及喷射钻具组合实现造斜段和水平段钻进;运用筛管和喷射钻具同步下入技术实现了钻进和完井一次完成,最终顺利完成了钻探目的.曙1-23-0370CH井的成功设计、实施对超短半径分支侧钻水平井钻井技术在辽河油田的应用具有重要指导意义.     

考虑钻头与地层相互作用的侧钻水平井轨迹预测方法

在侧钻水平井钻井过程中，由于造斜率高，从造斜点到半点之间的井段长度有限，给侧钻井的井眼轨迹控制带来较大的挑战。考虑钻头与地层之间相互作用、钻头切削各向异性以及钻头侧向力等因素的影响，建立了侧钻水平井造斜井段采用弯外壳螺杆钻具滑动钻进时的轨迹预测模型，并用现场实钻数据对理论模型进行了验证，为侧钻水平井井眼轨迹预测及井眼轨迹控制提供了一种行之有效的方法。     

单稳定器组合气体钻水平段轨迹控制效果分析

针对气体钻水平井技术存在的问题,以单稳定器钻具组合结合转盘钻进方式解决气体条件下的水平段稳斜钻进问题,结合现场试验进行理论模拟分析,为该技术的进一步研究奠定了基础。依据现场试验条件,应用纵横弯曲连续梁理论,分析了单稳定器组合气体钻水平段时,稳定器位置、稳定器直径、井眼直径以及钻压参数等对井眼钻进趋势的影响。分析表明,在气体钻井条件下,采用单稳定器钻具组合钻进水平段,稳定器位置及直径、钻压以及井眼扩大率等是影响井眼轨迹控制的敏感参数。在现有技术装备条件下,采用单稳定器钻具组合实施气体钻水平段可以实现井眼轨迹的有效控制。针对具体应用条件下的钻具组合钻进趋势模拟分析是有效应用这一技术的基础。     

川西浅层气藏小井眼长水平段水平井钻井技术

小井眼长水平段水平井是开发低渗低效油气田的有效途径之一.介绍什邡104-2HF井储层特征,分析该井的钻井技术难点,对井身结构和井眼轨迹进行了优化设计.实钻过程中,采用了大井眼侧钻技术、待钻井眼轨迹优化技术及小井眼井眼轨迹控制技术,提高复合钻进比例和钻井效率,确保井眼轨迹平滑和地质中靶,井身质量良好.文章介绍的小井眼长水平段水平井钻井技术在该地区具有一定的推广价值.     

多靶浅层水平井轨迹控制及尾管柱下入技术

为确保井眼轨迹在油层内有效运移，bTHW404 井水平段随油层的起伏而起伏，钻穿6 个目标靶点，是“鱼钩”状多 靶水平井。该井的主要施工难点是:靶区油层薄，靶窗范围小，要钻穿6 个目标靶点，轨迹精度要求高；井眼轨迹上下起伏，入 井钻具摩阻大，加上垂深浅、钻具轻，钻压不能有效地传递；水平段的起始点处于整个轨迹的最低位置，在此处易形成岩屑堆积， 影响完井管柱下入。施工时，精确地控制井眼轨迹、优化钻具结构、优选钻井参数，采取多种措施保证割缝尾管的安全下入，仅 用53 h 就完成了bTHW404 井水平段钻进和尾管的下入，为今后同类型井施工提供了经验。     

卫 68-FP1 井泥页岩油藏水平井钻井技术

为了解决卫68-FP1 井水平段井眼尺寸小、井下摩阻大、井眼轨迹不易控制等问题,在计算不同井眼曲率下摩阻、扭矩的基础上,结合邻井实钻资料,优化了井眼轨道设计,以降低摩阻和扭矩;根据非常规水平井的实钻经验,选用"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合,并对螺杆钻具的弯角和稳定器外径进行了优化,以提高井眼轨迹控制精度;选用合理密度的油基钻井液,以保证水平段的井壁稳定性;采用C1+伽马地质导向技术,以提高油层钻遇率;制定了安全钻进技术措施,以确保钻井安全。实钻结果表明:合理的井眼轨道设计能够有效降低钻进摩阻;"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合能精确控制井眼轨迹,并能提高旋转钻进比例;C1+伽马地质导向技术能确保水平段始终在油层穿行。卫 68-FP1 井的顺利完成,可为泥页岩油藏水平井的钻井施工提供借鉴。      

单弯双稳导向钻具组合复合钻进稳斜能力分析与优化

为解决单弯双稳导向钻具组合长时间复合钻进时实钻井眼轨迹偏离设计井眼轨道的问题,对单弯双稳导向钻具组合的稳斜能力及其影响因素进行了分析。根据底部钻具组合复合钻进导向力的拟动态计算模型,编制了相应的计算机程序,模拟计算了钻具组合结构参数、井斜角和钻压对单弯双稳导向钻具组合复合钻进稳斜能力的影响规律。结果表明:第一稳定器如果外径过小,在复合钻进中将处于悬空状态,失去支撑井壁的作用;随着第二稳定器外径的增大,单弯双稳导向钻具组合复合钻进的钻头井斜力减小;螺杆弯角、井斜角和钻压对单弯双稳导向钻具组合复合钻进的钻头井斜力影响均不显著。根据模拟计算结果,对南堡13-斜1025井稳斜段所用单弯双稳导向钻具组合进行了优化设计。实钻结果表明,采用优化设计的钻具组合复合钻进时稳斜效果很好,井斜变化率只有0.18°/30m。这说明,根据各因素对复合钻进稳斜能力的影响规律,对单弯双稳导向钻具组合进行优化设计,可以提高其稳斜能力。      

长庆油田短靶前距水平井钻井关键技术

短靶前距水平井钻井技术在井眼轨道优化设计、下部钻具组合造斜能力预测等方面存在着难以准确预测最大造斜率和恒定曲率等技术难点。针对这些难点进行了分析,明确关键技术攻关方向为井眼轨道设计中靶前距与造斜率对摩阻扭矩的影响分析及下部钻具组合造斜能力预测方法的优选,提出了短靶前距水平井井眼轨道设计的主要思路,即采用单增剖面,考虑稳定器与结构弯角、井眼扩径、钻压等因素建立了基于平恒曲率法的下部钻具组合造斜能力预测方法,结合实例,论证了上述关键技术的可行性,证明所建立的预测方法能够有效地指导实钻条件下对下部钻具组合造斜能力的要求。     

土库曼斯坦萨35-1H水平井钻井技术

萨35-1H水平井是土库曼斯坦第1口水平井,其目的层位于巨厚膏盐层下,存在着在巨厚膏盐层中实现轨迹控制的巨大难题,在土库曼斯坦国内尚无成功钻井先例。针对巨厚膏盐层钻水平井的难点,在井身结构优化、井眼轨迹优化、井眼轨迹控制技术、钻井液技术、安全钻井等方面采取了一系列对应措施,安全、优质、高效地钻成了土库曼斯坦第1口水平井,完钻井深为3333m,斜井段长为1573m,水平位移为1210.6m,最大井斜为92.04°,311.2mm井眼斜穿巨厚膏盐层624m,215.9mm井眼横穿产层501.78m,钻井周期为111.6d。该井的成功为后续水平井的设计和施工奠定了基础。     

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在定向井、丛式井、水平井钻井中，对待钻井眼方位变化的预测，一直是个重要的问题，它直接影响到待钻井眼的设计，井下工具的准备、选择，影响到下部井段是否能顺利施工。为此，运用钻具力学分析和地层各向异性理论的研究成果，综合考虑上部井眼或邻井的实钻情况和地层产状要素等，利用钻具与岩层间的空间位置关系计算钻头的位移量，从而定量地推导出了待钻井眼方位变化率计算式，通过对川西南隆４０－１大斜度定向井的计算和川中莲池５０水平井的预测，其效果是满意的，与实钻情况相符。     

孕育中的三维水平井修正轨道设计的二次函数法和弹性管柱插连法

在钻井过程中,实钻井眼轨迹与原设计井眼轨道都有一定的差值。当差值较大时,为了钻达靶区,必须及时地对待钻段井眼轨道进行修正设计。无论原始设计是二维的还是三维的,施工过程的修正井眼轨道设计都是三维的。给出了针对滑动送钻导向钻井系统提出的三维水平井修正井眼轨道设计的斜平面圆弧-直线-斜平面圆弧法的物理模型,提出了更适于旋转导向钻井系统的两种三维水平井修正井眼轨道设计方法——二次函数法和弹性管柱插连法的物理模型、数学模型,并对其潜在价值和待攻克的问题进行了分析。     

汪深1-平1井轨迹控制技术

汪深1-平1井是大庆油田一口深井水平井,完钻井深4205m,水平段长1009．51m,因地质原因2次填井侧钻,施工中轨迹控制难度加大。直井段4,311．1mm井眼采用大尺寸塔式钻具组合既可以控制井斜,又能释放钻压;造斜段做好二次剖面设计及施工预案,优选螺杆度数,使实钻轨迹尽量接近设计轨迹;水平段施工做到滑动钻进和复合钻进的合理分配．尽量使轨迹平滑。侧钻选用1．5°单弯螺杆,摆好工具面后小钻压侧钻,同时取砂样分析水泥与岩屑比例,水泥量减少后逐渐加压．禁止启动转盘。该井轨迹控制及2次成功侧钻为该地区水平井施工提供了借鉴。     

大庆油田致密油平台三维水平井钻柱摩阻分析

平台水平井是大庆油田致密油开发的主要形式,平台布井的方式导致部分水平井轨道出现三维井段。钻井施工中三维水平井较二维水平井钻柱摩阻更大,限制着水平井的延伸极限。在软杆理论模型的基础上,通过分析三维井段钻柱与井壁的接触形式,给出钻柱挫动的计算模型,采用Landmark软件模拟与实际施工情况相结合的方法进行了验证。模拟结果表明,三维井段钻柱与井壁的接触面积大于二维井段,扭方位时的井斜角大小与钻柱摩阻正相关,三维水平井整体摩阻系数达到0.4以上。钻井设计和施工过程中应根据三维井段钻柱摩阻规律,优化设计水平井轨道和井身结构、合理分配钻具组合中加重钻杆位置、提高钻井液润滑性、采用降摩减阻工具等方式降低钻柱摩阻,提高平台水平井的延伸长度,以保证致密油平台的高效开发。     

顺北56X特深水平井钻井关键技术

顺北56X井是部署在顺北V号条带的超深重点风险预探井,钻井过程中面临二叠系和志留系易漏失、奥陶系破碎地层井壁稳定性差、奥陶系桑塔木组易井斜、井眼轨迹控制难和储层钻遇裂缝带气侵等技术难点。为此,针对二叠系、志留系和奥陶系的地质特征,选用防漏堵漏钻井液和高温强封堵油基钻井液,并制定相应维护处理措施,有效预防了二叠系和志留系的漏失,保障了奥陶系的井壁稳定;应用“大扭矩螺杆+垂直钻井系统”防斜打快技术,实现了直井段的防斜打快;通过优化井眼轨道、采用工具面快速调控工艺、配套高温随钻测量技术和制定井眼轨迹技术方案,使该井井眼轨迹与井眼轨道符合度高,实现准确中靶;利用“微过平衡密度+简易控压”钻井技术,解决了储层钻遇裂缝带气侵的问题。顺北56X井钻井过程中未出现井控风险,准确中靶,顺利钻至井深9 300.00 m（垂深8 087.94 m）完钻,成为我国目前最深的水平井,同时也是目前亚洲陆上最深的水平井。该井安全成井,表明我国具备了钻特深水平井的能力,可为中国石化“深地一号”工程顺北特深层油气藏勘探开发提供技术支撑。     

东方1-1气田丛式水平井及大位移井钻井技术

东方1-1气田的丛式水平井及大位移井在采用常规的定向钻井技术的条件下，使用Landmark公司的Compass＆wellplan软件对该项目的所有井进行优化设计，优化底部钻具组合，井眼轨迹、井身结构及钻井顺序方案。使用导向马达＋AGS＋MWD／LWD的组合，解决了大斜度长稳斜裸眼井段的井斜控制问题和摩阻大、滑动送钻困难与井眼轨迹控制和控制方位漂移及提高机械进尺的问题，优快地完成了该项目的所有大位移水平井。     

元坝超深水平井井眼轨迹控制技术

元坝地区水平井钻井施工难度大、风险大,安全开发级别要求高。井眼轨迹控制技术是水平井钻井整套技术的关键环节,在分析元坝区块水平井施工难点的基础上,首先对入井工具、仪器、钻具组合及钻井参数进行了优选及优化分析,然后根据施工要求有针对性的提出了元坝超深水平井轨迹控制技术方案,包括超深水平井侧钻技术、造斜段井眼轨迹控制技术、超深水平井着陆控制技术、水平段轨迹控制技术等。在此基础上,优选出了适合元坝超深水平井的高温高压测量仪器,形成了超深井井眼轨迹控制技术及操作规程,提高了钻井效率。     

三维井眼轨迹地质导向软件的开发与应用

为了避免丛式井、分支井、定向井(水平井)等复杂井在井眼轨迹设计过程中与其周边邻井井眼轨迹相碰,便于新井眼钻进过程中与设计井眼轨迹实时对比,指导实钻井眼轨迹在储集层内最优化穿行,通过利用井位坐标和井眼轨迹数据建立井眼轨迹三维空间分布模型,依据该模型原理设计开发三维井眼轨迹地质导向软件,实现了以正钻井井眼轨迹坐标为中心,自动绘制出正钻井实时井眼轨迹和设计井眼轨迹,由于同时可将该井周边的多口邻井井眼轨迹导入到该坐标系中,从而在设计上解决了多井眼之间防碰问题,在实际钻进过程中依据提供的井眼轨迹三维空间分布模型,可更好地展现地质导向的实时应用效果。该软件在Y 12-P水平井与LP 3丛式井的应用表明,三维井眼轨迹地质导向软件应用效果突出。