側(cè)鉆水平井教材

鉆井監(jiān)督培訓(xùn)材料石油勘探開發(fā)研究院鉆井所

側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)目錄前言第一章側(cè)鉆水平井鉆井工程設(shè)計第二章側(cè)鉆水平井施工工藝第三章側(cè)鉆水平井設(shè)計和控制軟件簡介第四章側(cè)鉆水平井施工方案設(shè)計和評選

第一章側(cè)鉆水平井鉆井工程設(shè)計

第一節(jié)側(cè)鉆水平井井眼軌跡設(shè)計

1、井眼剖面選擇

2、側(cè)鉆點(diǎn)選擇3、井眼曲率的選擇4、探油頂段設(shè)計第二節(jié)側(cè)鉆水平井開窗工藝選擇1、段銑和斜向器開窗的工藝特點(diǎn)2、段銑和斜向器開窗的適用范圍第三節(jié)鉆柱設(shè)計、鉆頭選擇和鉆井參數(shù)設(shè)計1、鉆柱設(shè)計2、鉆井參數(shù)設(shè)計3、鉆頭的選擇（一）、側(cè)鉆水平井軌跡設(shè)計1、井眼剖面選擇單增斜三段制剖面，進(jìn)尺少，施工方便。通常都是三維設(shè)計（1）柱面法，如圖1所示

（2）、三維空間曲線線法2、側(cè)鉆點(diǎn)的選擇

側(cè)鉆點(diǎn)應(yīng)盡量選得深一點(diǎn)。側(cè)鉆點(diǎn)以上的套管應(yīng)完好、無變形、破裂和漏失，以確保施工順利。側(cè)鉆水平井開窗井段應(yīng)選擇固井質(zhì)量好，易定向造斜的井段，避開易塌、易漏等復(fù)雜地層。無論采用段銑或斜向器開窗，開窗點(diǎn)應(yīng)選在套管中部，避開接箍和扶正器。3、井眼曲率選擇中半徑設(shè)計剖面，即造斜率控制在8°/30米到20°/30米之間，只要條件許可，一般應(yīng)選中半徑設(shè)計剖面中短半徑水平井剖面，造斜率控制30°/30米到70°/30米之間，由于受原井網(wǎng)井距的限制，造斜點(diǎn)到水平段的靶前位移較小，一般為幾十米4、探油頂段設(shè)計（二）、側(cè)鉆水平井開窗工藝選擇

1、段銑和斜向器開窗的工藝特點(diǎn)段銑：優(yōu)點(diǎn)：工藝技術(shù)易掌握，成功率高；可用常規(guī)的測量儀器定向，磁干擾小，有利于井眼軌跡控制。缺點(diǎn)：段銑后需要打水泥塞，時間相對要長一些；若碰上硬地層，一開始側(cè)出新井眼較費(fèi)勁。斜向器開窗：優(yōu)點(diǎn)：如果磨銑工具能一次完成磨銑和將窗口擴(kuò)大到要求的尺寸，則施工過程相對簡單，起下鉆次數(shù)少；側(cè)鉆點(diǎn)處的套管固井質(zhì)量情況和地層的情況對側(cè)鉆的影響小缺點(diǎn)：需用陀螺定向；側(cè)出新井眼后，在定向過程中有磁干擾。施工的可靠性以及對開窗以后后續(xù)的鉆井過程的安全性差。2、段銑和斜向器開窗的適用范圍

斜向器開窗主要適用于淺井、地層較疏松的井、原井井下情況復(fù)雜、開窗部位存由多層套管和側(cè)鉆點(diǎn)處井斜較大的井。由于段銑開窗工藝技術(shù)易掌握，成功率高，因此，用得更多一點(diǎn)。根據(jù)“九五”期間，勝利油田和遼河油田的統(tǒng)計，段銑開窗用得多一點(diǎn)。（三）、鉆柱設(shè)計、鉆頭選擇和鉆井參數(shù)設(shè)計1、鉆柱設(shè)計，同常規(guī)水平井的鉆柱設(shè)計，采用“倒裝鉆具”的設(shè)計。2、鉆井參數(shù)設(shè)計，由于在側(cè)鉆水平井的施工過程中，基本上都用螺桿鉆具鉆井，因此，鉆井參數(shù)的選擇余地并不大。對于井眼凈化問題，根據(jù)實(shí)際施工中的經(jīng)驗(yàn)，只要能適時地開動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井，并適時短起下，都能有效地破壞巖屑床，保證鉆井安全。3、鉆頭的選擇，與常規(guī)的程序一樣，需根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況進(jìn)行選擇，但造斜PDC鉆頭的保徑部分適當(dāng)，要兼顧保徑和造斜兩個方面的性能要求。第二章側(cè)鉆水平井施工工藝第一節(jié)套管開窗工藝1、段銑開窗工藝概要2、斜向器開窗工藝概要第二節(jié)井眼軌跡控制1、螺桿鉆具的造斜率預(yù)測方法2、典型的螺桿鉆具的造斜率預(yù)測和敏感性分析3、幾何曲率與極限曲率的對比4、側(cè)鉆水平井軌跡控制工藝（一）套管開窗工藝1、段銑開窗工藝概要1）段銑井段長度的確定2）段銑前的準(zhǔn)備工作查閱原井資料查閱側(cè)鉆點(diǎn)到井口的套管尺寸、鋼級、內(nèi)外徑用鉆頭或通徑規(guī)通井在段銑段以下打水泥塞在段銑鉆井液的準(zhǔn)備3）段銑施工工藝根據(jù)套管尺寸選擇相應(yīng)的段銑工具尺寸按工具制造廠家推薦的參數(shù)操作在段銑中，要保持足夠的排量，注意鐵屑的返出量和形狀每磨銑1—2米停泵停轉(zhuǎn)盤慢慢上提鉆具，檢查段銑工具情況注意觀察分析磨銑速度，根據(jù)情況，制定下一步的措施每次換刀片下鉆到窗口位置，以確保段銑質(zhì)量。段銑結(jié)束以后，調(diào)整鉆井液性能，大排量洗井段銑段打水泥塞2、斜向器開窗工藝概要（1）下一體式地錨斜向器在地面檢查下入的一體式地錨斜向器是否完好，有無損壞下地錨斜向器要控制下放速度，嚴(yán)禁猛剎猛放下放過程中嚴(yán)禁開泵，以防提前坐封（2）定向坐封地錨斜向器將地錨斜向器下達(dá)預(yù)定深度后，下入陀螺測斜儀進(jìn)行測量定向開泵循環(huán)，靠液力剪斷安全銷，打開地錨卡瓦加壓剪斷護(hù)送器銷釘，甩掉地錨斜向器，完成坐封（3）復(fù)式銑錐開窗鉆具組合，復(fù)式銑錐+鉆柱銑+鉆鋌（3柱）+鉆桿下鉆到斜向器頂端以上10米，開泵循環(huán)，探準(zhǔn)方入鉆具組合，復(fù)式銑錐+鉆柱銑+鉆鋌（3柱）+鉆桿下鉆到斜向器頂端以上10米，開泵循環(huán)，探準(zhǔn)方入緩慢啟動轉(zhuǎn)盤，低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，慢慢下放，磨銑分為三個階段第一階段，從銑錐磨銑斜向器頂部到銑錐底圓與套管內(nèi)壁接觸第二階段，從銑錐底圓接觸套管內(nèi)壁到底圓全部銑出套管外壁第三階段，從銑錐底圓全部銑出套管外壁到銑錐最大直徑全部銑過套管開窗的三個階段中，鉆井液的上返速度要大于0.6米/秒，以保證銑屑上返復(fù)式銑錐完成開窗以后，一般情況下就可以進(jìn)行下一步的作業(yè)（二）井眼軌跡控制1、螺桿鉆具的造斜率預(yù)測方法極限曲率法修正的三點(diǎn)定圓法2、典型螺桿鉆具的造斜率預(yù)測和敏感性分析（1）彎角對造斜率的影響，當(dāng)彎角增大時極限曲率增加。（2）眼擴(kuò)徑對造斜率的影響，井眼直徑的擴(kuò)大極限曲率值減小。（3）穩(wěn)定器與井眼間的間隙，下穩(wěn)定器磨損時，極限曲率減少；上穩(wěn)定器磨損時，極限曲率增加。（4）井斜角對造斜率的影響，井斜角對極限曲率影響不大，雙彎單穩(wěn)鉆具井斜增加極限曲率增加。（5）鉆壓對造斜率的影響，一般地講，極限曲率隨鉆壓的增加而增加3、幾何曲率與極限曲率的對比修正的三點(diǎn)定圓法所計算的幾何曲率與按力學(xué)分析所計算的極限曲率都非常接近。4、側(cè)鉆水平井軌跡控制工藝（1）大彎角高造斜率螺桿鉆具在套管內(nèi)的通過度問題（2）造斜段施工控制工藝，在側(cè)鉆工具造斜率的選擇時，一般采用寧高勿低的原則，將扭方位作業(yè)放在井斜較小的造斜初始井段，由于工具的造斜率高，井斜的測量值滯后，在螺桿鉆具的工具面擺放時一定要考慮這一因素。（3）水平段施工控制工藝，由于井眼造斜率又高，所以，一般來說不開動轉(zhuǎn)盤為好。以防產(chǎn)生鉆具事故和損壞昂貴的MWD測斜儀。對于鉆屑床問題，可采用短起下和適當(dāng)?shù)匾缘娃D(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤鉆井，以破壞鉆屑床。（4）用鉸接螺桿鉆具鉆短半徑水平井（5）中短半徑水平井井眼測量技術(shù)有線隨鉆測斜儀測量技術(shù)，需要測量技術(shù)人員有良好的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)和豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。

MWD測量技術(shù)，先進(jìn)高效，由于小尺寸的MWD價格較昂貴，操作成本高一些。第三章側(cè)鉆水平井設(shè)計和控制軟件簡介

1、BHA力學(xué)分析2、井眼軌道控制計算3、軌跡設(shè)計模塊功能4部分軟件計算圖例啟動井眼軌道監(jiān)控平臺導(dǎo)向鉆具組合分析轉(zhuǎn)盤鉆具組合分析三維軌道調(diào)整設(shè)計井眼軌道控制計算退出平臺輸入?yún)?shù)滑動態(tài)分析轉(zhuǎn)動態(tài)分析參數(shù)敏感分析輸入?yún)?shù)BHA力學(xué)分析參數(shù)敏感分析輸入?yún)?shù)控制計算連接數(shù)據(jù)源輸入?yún)?shù)調(diào)整設(shè)計圖形顯示輸出報告輸出報告輸出報告輸出報告井眼軌道監(jiān)控軟件操作程序圖鉆具分析模塊功能有：1、BHA力學(xué)分析分析帶有變徑穩(wěn)定器的導(dǎo)向鉆具組合和轉(zhuǎn)盤鉆具組合的力學(xué)特性，根據(jù)極限曲率法和修正的三點(diǎn)定圓預(yù)測導(dǎo)向鉆具組合的造斜能力，2、井眼軌道控制計算軌道控制包括井斜控制和方位控制，當(dāng)軌道偏離設(shè)計目標(biāo)時需要調(diào)整井眼軌道并進(jìn)行控制，確保軌道中靶。也可作井眼軌跡的三維設(shè)計。3、軌跡設(shè)計模塊功能l 數(shù)據(jù)源連接（測斜數(shù)據(jù)獲取）l 測斜數(shù)據(jù)顯示l 測斜數(shù)據(jù)處理l 調(diào)整設(shè)計（擬最短路徑）l 調(diào)整設(shè)計結(jié)果顯示l 調(diào)整軌道三維視圖繪制l 三維視圖旋轉(zhuǎn)、縮放l 形成Word文檔4、部分軟件圖例

第四章、側(cè)鉆水平井的施工方案設(shè)計和評選設(shè)計一般采用三段制剖面施工方案，用單彎或雙彎高造