水平井鉆井技術(shù)

學(xué)科：鉆探工程

詞目：水平井鉆井技術(shù)

英文：horizontal well drilling technology

釋文：利用特殊的井底動(dòng)力工具與隨鉆測(cè)量?jī)x器,鉆成井斜角大于86°,并保持這一角度鉆進(jìn)一定長(zhǎng)度井段的定向鉆井技術(shù)。在油氣田開發(fā)中,水平井可以增加目的層長(zhǎng)度，增大泄油面積，數(shù)倍地提高油氣產(chǎn)量。水平井鉆井技術(shù)包括隨鉆測(cè)量技術(shù)、井眼軌跡控制技術(shù)、井壁穩(wěn)定技術(shù)、鉆井完井液技術(shù)等。從垂直井段轉(zhuǎn)變?yōu)樗骄蔚那拾霃皆叫?施工難度越大。

定義： 長(zhǎng)半徑（2°-6°/30m、半徑：300m-900m）

中半徑（8°-20°/30m、半徑：86m-215m）

短半徑 (5°-10°/m、半徑：10m-20m)2100433B

本書主要介紹定向鉆井技術(shù)中的相關(guān)概念及井眼軌道、井眼軌跡的測(cè)量?jī)x器及測(cè)斜計(jì)算的方法、各類定向?qū)Ｓ霉ぞ?、井眼軌跡預(yù)測(cè)與控制方法、雙驅(qū)復(fù)合鉆井技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)的幾種特殊鉆井工藝技術(shù)，并較系統(tǒng)地介紹了常規(guī)定向井鉆井技術(shù)和水平井鉆井技術(shù)等方面的內(nèi)容。

水平井隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展和對(duì)油藏認(rèn)識(shí)的提高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類油藏。隨著水平井實(shí)施規(guī)模的擴(kuò)大，水平井部署與實(shí)施目標(biāo)將會(huì)越來越復(fù)雜，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的依賴程度也會(huì)越來越高。水平井鉆井技術(shù)的成熟應(yīng)用，地質(zhì)優(yōu)化設(shè)計(jì)和井眼軌跡的跟蹤調(diào)整，完井設(shè)計(jì)的優(yōu)化、合理工作制度、穩(wěn)油控水措施以及多學(xué)科協(xié)同管理是應(yīng)用水平井技術(shù)轉(zhuǎn)換稠油開發(fā)方式成功的必要條件。

目前國(guó)外水平井完井主要采用裸眼完井，適合于碳酸巖鹽等堅(jiān)硬不坍塌地層；割縫襯管完井、帶管外封隔器的割縫襯管完井適應(yīng)于水平段油層非均質(zhì)性嚴(yán)重或水平段穿越多個(gè)層系；射孔完井有利于避開夾層水、底水、氣頂，可實(shí)施水平段分段射孔、試油注采和選擇性增產(chǎn)措施，能將層段分隔開，對(duì)于高壓油氣水層、低壓易漏失層能較好的控制曾段之間的竄通。在熱采水平井采用提拉預(yù)應(yīng)力固井，水泥反至井口，但要求較高的固井質(zhì)量和較高的射孔操作技術(shù)；礫石充填完井由于其工藝的復(fù)雜性目前處于試驗(yàn)開發(fā)階段。

國(guó)內(nèi)水平井完井及采油技術(shù)近幾年發(fā)展較快，但起步晚，完井方式單一，與各類油藏適應(yīng)性不強(qiáng)。大多采用固井射孔完井，但由于固井質(zhì)量難以保證，不利于特殊復(fù)雜油氣藏提高產(chǎn)能和采收率，特別是油田開發(fā)后期由于油層壓力下降，全井固井完井易造成油層污染，而且施工周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。

水平井完井技術(shù)工藝結(jié)構(gòu)

套管外封隔器主要由橡膠筒、中心管、閥箍等組成?？芍苯优c套管串連接；橡膠筒是一種帶有軟金屬片疊加成的加強(qiáng)層與橡膠硫化一體的可承受高壓的的可膨脹密封元件；閥箍上裝有兩只斷開桿和三個(gè)并列串連在一起的控制閥，在施工中閥系可以準(zhǔn)確的控制封隔器座封，不會(huì)提前座封或由于座封壓力過大而脹破膠筒；閥箍中還有過濾裝置，確保鉆井液中的各種顆粒物不會(huì)堵塞閥孔及進(jìn)液通道。

水平井完井技術(shù)工作原理

（1）基本作用原理，根據(jù)帕斯卡流體力學(xué)原理：“在一個(gè)平衡的流體中，由于外部施加的壓力而引起分壓力在整個(gè)流體內(nèi)部各部分是均勻變化的”。套管外封隔器正是應(yīng)用這一原理。當(dāng)封隔器內(nèi)膨脹到一定壓力后，其外部壓力（壓差）的增減都會(huì)引起內(nèi)部壓力的相應(yīng)變化，外部壓差增加封隔器對(duì)井壁的密封壓力也成比例增加，封隔器的膨脹壓力達(dá)到一定后就能隨著環(huán)空壓差的變化而變化，封隔器承受環(huán)空壓差能力與環(huán)形間隙大小是成反比關(guān)系。

（2）膨脹原理，頂替膠塞通過封隔器中心管及閥接頭時(shí)將斷開桿打斷，（如果無膠塞通過應(yīng)事先將斷開桿卸掉），當(dāng)頂替膠塞碰壓或運(yùn)行到阻流板時(shí)，在套管內(nèi)形成密封并蹩壓時(shí)，井內(nèi)流經(jīng)閥箍的進(jìn)液孔、濾網(wǎng)，進(jìn)入鎖緊閥，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)鎖緊閥上的銷釘被剪斷，鎖緊閥打開，同時(shí)單流閥也打開，井內(nèi)流體經(jīng)限壓閥進(jìn)入中心管與膠筒間的膨脹腔內(nèi)，在壓力作用下封隔器膨脹變形與井壁緊密接觸形成密封。當(dāng)膨脹腔內(nèi)的壓力達(dá)到一定時(shí)，限壓閥銷釘剪斷，限壓閥便會(huì)關(guān)閉，將進(jìn)液孔堵死，此時(shí)套管內(nèi)壓力的大小對(duì)封隔器膨脹腔內(nèi)的壓力無任何影響，實(shí)現(xiàn)安全密封；當(dāng)井口放壓為零后，鎖緊閥自動(dòng)鎖緊，實(shí)現(xiàn)永久性關(guān)閉，以后的井下的各種壓力作業(yè)不會(huì)影響封隔器的工作狀態(tài)。

水平井完井技術(shù)工藝原理

此項(xiàng)完井技術(shù)可用于造斜段須要卡封水層或氣層的情況。在完井管柱中將管外封隔器與割縫襯管完井技術(shù)結(jié)合在一起，根據(jù)油藏膠結(jié)程度在水平段下入割縫襯管，上部接兩級(jí)管外封隔器，一級(jí)卡封在目的層與上部水層或氣層之間的夾層處，另一級(jí)封隔器卡封在上層套管內(nèi)。這種完井方式可以按層段進(jìn)行作業(yè)和生產(chǎn)控制。

水平井完井技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)

（1）適用范圍廣，可用于各種條件的油氣井，如深井、超深井、定向井、水平井及開窗側(cè)鉆井，施工操作簡(jiǎn)便，不改變?cè)┕すに嚦绦颍?

（2）專門設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度、高韌性膠筒子在工作時(shí)可隨井徑和井下壓差變化而變化，確保環(huán)空形成可靠密封橋堵；

（3）先進(jìn)的控制閥系統(tǒng)能可靠地保護(hù)和準(zhǔn)確地控制封隔器的安全座封與工作；

（4）具有良好的耐高溫性能，耐高溫可達(dá) 150℃-170℃；

（5）選用高鋼級(jí)高壁厚中心管及先進(jìn)的硫化工藝、確保井下長(zhǎng)壽命適用；

（6）根據(jù)不同井徑，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了不同規(guī)格不同膠筒直徑的工具，以滿足各種復(fù)雜井的需要。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

深層油氣資源的勘探開發(fā)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)油氣資源戰(zhàn)略的主要途徑。本書圍繞復(fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井的關(guān)鍵技術(shù)，匯集了這一領(lǐng)域的最新研究與應(yīng)用成果，主要內(nèi)容包括：鉆井地質(zhì)環(huán)境描述技術(shù)、深井超深井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、鹽膏層鉆井技術(shù)、深井水平井鉆井技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)、旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井技術(shù)、深井優(yōu)快鉆井技術(shù)、井壁穩(wěn)定技術(shù)、油氣層保護(hù)技術(shù)、鉆井完井一體化工作液技術(shù)、高壓油氣井防氣竄固井技術(shù)、高強(qiáng)低密度固井技術(shù)、脈沖振動(dòng)固井工藝技術(shù)以及系列固井工具的開發(fā)及應(yīng)用。理論聯(lián)系實(shí)際，新穎實(shí)用，是國(guó)內(nèi)深井超深井鉆井技術(shù)的研究現(xiàn)狀和水平的一個(gè)縮影。

本書可供從事石油鉆井的研究人員和現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的青年教師、研究生和高年級(jí)學(xué)生參考。