水平井鉆井技術簡介

學科：鉆探工程

詞目：水平井鉆井技術

英文：horizontal well drilling technology

釋文：利用特殊的井底動力工具與隨鉆測量儀器,鉆成井斜角大于86°,并保持這一角度鉆進一定長度井段的定向鉆井技術。在油氣田開發(fā)中,水平井可以增加目的層長度，增大泄油面積，數(shù)倍地提高油氣產(chǎn)量。水平井鉆井技術包括隨鉆測量技術、井眼軌跡控制技術、井壁穩(wěn)定技術、鉆井完井液技術等。從垂直井段轉變?yōu)樗骄蔚那拾霃皆叫?施工難度越大。

定義： 長半徑（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中的相關概念及井眼軌道、井眼軌跡的測量儀器及測斜計算的方法、各類定向專用工具、井眼軌跡預測與控制方法、雙驅復合鉆井技術以及現(xiàn)場先進的幾種特殊鉆井工藝技術，并較系統(tǒng)地介紹了常規(guī)定向井鉆井技術和水平井鉆井技術等方面的內容。

水平井隨著鉆井技術的發(fā)展和對油藏認識的提高，已經(jīng)被廣泛應用于各類油藏。隨著水平井實施規(guī)模的擴大，水平井部署與實施目標將會越來越復雜，對各項技術的依賴程度也會越來越高。水平井鉆井技術的成熟應用，地質優(yōu)化設計和井眼軌跡的跟蹤調整，完井設計的優(yōu)化、合理工作制度、穩(wěn)油控水措施以及多學科協(xié)同管理是應用水平井技術轉換稠油開發(fā)方式成功的必要條件。

目前國外水平井完井主要采用裸眼完井，適合于碳酸巖鹽等堅硬不坍塌地層；割縫襯管完井、帶管外封隔器的割縫襯管完井適應于水平段油層非均質性嚴重或水平段穿越多個層系；射孔完井有利于避開夾層水、底水、氣頂，可實施水平段分段射孔、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應力固井，水泥反至井口，但要求較高的固井質量和較高的射孔操作技術；礫石充填完井由于其工藝的復雜性目前處于試驗開發(fā)階段。

國內水平井完井及采油技術近幾年發(fā)展較快，但起步晚，完井方式單一，與各類油藏適應性不強。大多采用固井射孔完井，但由于固井質量難以保證，不利于特殊復雜油氣藏提高產(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、費用高。

水平井完井技術工藝結構

套管外封隔器主要由橡膠筒、中心管、閥箍等組成。可直接與套管串連接；橡膠筒是一種帶有軟金屬片疊加成的加強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并列串連在一起的控制閥，在施工中閥系可以準確的控制封隔器座封，不會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堵塞閥孔及進液通道。

水平井完井技術工作原理

（1）基本作用原理，根據(jù)帕斯卡流體力學原理：“在一個平衡的流體中，由于外部施加的壓力而引起分壓力在整個流體內部各部分是均勻變化的”。套管外封隔器正是應用這一原理。當封隔器內膨脹到一定壓力后，其外部壓力（壓差）的增減都會引起內部壓力的相應變化，外部壓差增加封隔器對井壁的密封壓力也成比例增加，封隔器的膨脹壓力達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系。

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

水平井完井技術工藝原理

此項完井技術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結合在一起，根據(jù)油藏膠結程度在水平段下入割縫襯管，上部接兩級管外封隔器，一級卡封在目的層與上部水層或氣層之間的夾層處，另一級封隔器卡封在上層套管內。這種完井方式可以按層段進行作業(yè)和生產(chǎn)控制。

水平井完井技術技術特點

（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、水平井及開窗側鉆井，施工操作簡便，不改變原施工工藝程序；

（2）專門設計的高強度、高韌性膠筒子在工作時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）先進的控制閥系統(tǒng)能可靠地保護和準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 150℃-170℃；

（5）選用高鋼級高壁厚中心管及先進的硫化工藝、確保井下長壽命適用；

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

內容簡介

深層油氣資源的勘探開發(fā)是實現(xiàn)我國油氣資源戰(zhàn)略的主要途徑。本書圍繞復雜地質條件下深井超深井鉆井的關鍵技術，匯集了這一領域的最新研究與應用成果，主要內容包括：鉆井地質環(huán)境描述技術、深井超深井優(yōu)化設計技術、鹽膏層鉆井技術、深井水平井鉆井技術、欠平衡鉆井技術、旋轉沖擊鉆井技術、深井優(yōu)快鉆井技術、井壁穩(wěn)定技術、油氣層保護技術、鉆井完井一體化工作液技術、高壓油氣井防氣竄固井技術、高強低密度固井技術、脈沖振動固井工藝技術以及系列固井工具的開發(fā)及應用。理論聯(lián)系實際，新穎實用，是國內深井超深井鉆井技術的研究現(xiàn)狀和水平的一個縮影。

本書可供從事石油鉆井的研究人員和現(xiàn)場工程技術人員閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)的青年教師、研究生和高年級學生參考。