水平井井身轨迹技术课件.pptx

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1、长庆钻井定向井公司一、国内外水平井技术概况一、国内外水平井技术概况二、相关基础知识二、相关基础知识三、水平井钻井关键技术三、水平井钻井关键技术四、水平井钻井事故预防四、水平井钻井事故预防内容纲要内容纲要长庆钻井定向井公司一、国内外水平井技术概况一、国内外水平井技术概况二、水平井钻井基础知识二、水平井钻井基础知识三、水平井钻井关键技术三、水平井钻井关键技术四、水平井钻井事故预防四、水平井钻井事故预防内容纲要内容纲要长庆钻井定向井公司拓宽视野；重温基础；认识盲点；启发思考；提升实践。本次培训目的：长庆钻井定向井公司开发薄油层或低渗透油藏，可提高单井产量开发薄油层或低渗透油藏，可提高单井产量开发以垂

2、直裂缝为主的油藏开发以垂直裂缝为主的油藏开发底水或气顶活跃的油藏。水平井可以延缓水锥、气开发底水或气顶活跃的油藏。水平井可以延缓水锥、气锥的推进速度，延长油井寿命，提高采收率；锥的推进速度，延长油井寿命，提高采收率；开发常规稠油油藏。水平井可以增加稠油油藏的产液量，开发常规稠油油藏。水平井可以增加稠油油藏的产液量，从而保持井筒及井口油流温度，有利于稠油开采；从而保持井筒及井口油流温度，有利于稠油开采；水平井勘探。用一口水平井可钻穿多层陡峭的产层，相水平井勘探。用一口水平井可钻穿多层陡峭的产层，相当于多口直井的勘探效果。当于多口直井的勘探效果。开开采采剩剩余余油油。老老井井返返青青，死死井井复复

3、活活。美美国国人人70 70 年年代代预预言言，美美国国石石油油将将在在20002000年年枯枯竭竭。水水平平井井技技术术出出现现后后，认认为该时间至少可以推迟为该时间至少可以推迟100100年。年。平注平采。利于水线的均匀推进，利于提高采收率。平注平采。利于水线的均匀推进，利于提高采收率。致密油气体积压裂改造。阳平致密油气体积压裂改造。阳平1 1、2 2。保护环境。一口水平井替代多口直井，减少钻井过程中保护环境。一口水平井替代多口直井，减少钻井过程中的排污量。的排污量。（一）水平井开发油气田优势（一）水平井开发油气田优势（一）水平井开发油气田优势（一）水平井开发油气田优势长庆钻井定向井公司国

4、外：国外：国外：国外：最最最最井井井井斜斜斜斜最最最最大大大大的的的的井井井井 美美美美国国国国曾曾曾曾在在在在北北北北海海海海钻钻钻钻成成成成一一一一口口口口垂垂垂垂深深深深为为为为6710671067106710米米米米，水水水水平平平平位位位位移移移移达达达达8714871487148714米米米米，在在在在水水水水平平平平段段段段内内内内钻钻钻钻进进进进一一一一段段段段距距距距离离离离之之之之后后后后，又又又又继继继继续续续续增增增增斜斜斜斜至至至至130130130130度度度度的的的的最最最最大大大大井井井井斜斜斜斜角角角角，共探明共探明共探明共探明5 5 5 5个目标层，表明具有

5、很高的钻井技术水平。个目标层，表明具有很高的钻井技术水平。个目标层，表明具有很高的钻井技术水平。个目标层，表明具有很高的钻井技术水平。最深的水平井最深的水平井最深的水平井最深的水平井 意大利米兰所钻的井深意大利米兰所钻的井深63306330米，垂深米，垂深59945994米。米。最浅的水平井最浅的水平井最浅的水平井最浅的水平井 加拿大的一口井，井深加拿大的一口井，井深597597米，垂深米，垂深162162米。米。最大水平位移的井最大水平位移的井最大水平位移的井最大水平位移的井 美国完成的美国完成的M16LPZM16LPZ井水平位移井水平位移1072810728米。米。英国英国英国英国BPBP

6、BPBP公司公司公司公司M14M14M14M14井，井，井，井，井深井深井深井深9557m9557m9557m9557m，水平位移，水平位移，水平位移，水平位移8938m8938m8938m8938m，钻井周期，钻井周期，钻井周期，钻井周期81.7d,81.7d,81.7d,81.7d,是目前是目前是目前是目前同类水平井速度最快的一口同类水平井速度最快的一口同类水平井速度最快的一口同类水平井速度最快的一口。（二）国内外水平井钻井高水平指标（二）国内外水平井钻井高水平指标（二）国内外水平井钻井高水平指标（二）国内外水平井钻井高水平指标长庆钻井定向井公司国内：国内：垂垂深深最最深深水水平平井井：D

7、H-P1DH-P1超超深深水水平平井井垂垂深深5782.295782.29米米,水水平平段段长长500.46500.46米。米。最大水平位移：最大水平位移：南海西江南海西江A14A14井的水平位移井的水平位移8060.78060.7米。米。三维绕障三维绕障在水平段方位变化最大在水平段方位变化最大7272最薄油藏水最薄油藏水平段油层厚度平段油层厚度0.76m0.76m；侧钻水平井侧钻水平井最小井眼尺寸最小井眼尺寸104.8mm104.8mm；最大曲率最大曲率1.8/m1.8/m辽辽河河静静5252一一H1ZH1Z主主井井眼眼长长10001000米米，共共2020个个分分支支，每每个个分分支支长长

8、180180米米，目目的层段进尺的层段进尺46004600米。是中国石油水平段最长、分支最多的水平井米。是中国石油水平段最长、分支最多的水平井最长水平段最长水平段 渤海钻探完成的苏渤海钻探完成的苏76-1-20H76-1-20H井井28562856米水平段米水平段最最浅浅水水平平井井，新新疆疆油油田田HQHQHW001HW001超超浅浅层层稠稠油油水水平平井井，垂垂深深108.93108.93m m，井深井深492.15m492.15m。长庆钻井定向井公司先后钻成各种类型的水平井先后钻成各种类型的水平井常规水平井；常规水平井；阶梯水平井；阶梯水平井；三维水平井；三维水平井；分支水平井；分支水平

9、井；鱼翅水平井；鱼翅水平井；侧钻水平井；侧钻水平井；连通水平井；连通水平井；撬型水平井撬型水平井长庆钻井定向井公司长庆钻井长庆钻井长庆钻井长庆钻井:1993199319931993年第一口年第一口年第一口年第一口水平井塞平水平井塞平水平井塞平水平井塞平1 1 1 1井实施以来，井实施以来，井实施以来，井实施以来，累计完成累计完成累计完成累计完成338338338338口水平井，口水平井，口水平井，口水平井，其中油井其中油井其中油井其中油井222222222222口，气井口，气井口，气井口，气井116116116116口。口。口。口。年度完井机械钻速钻机月速钻井周期建井周期平均井深水平段2011

10、577.53 1915 57.73 73.93 4641 1073 2010386.80 1788 66.55 83.64 4502 978 2009104.96 1346 99.88 123.87 4483 786 200843.62 946 161.57 192.00 4507 994 200733.41 903 112.71 130.99 3785 200623.46 781 157.60 175.71 4185 934 200224.12 735 159.71 178.13 4267 836 油井水平井年度完井机械钻速钻机月速钻井周期建井周期平均井深水平段199314.11483 76

11、1051658 136 199515.261158 35.3846.711726 301 199667.581686 28.7236.531941323 200118.611811 27.9242.792415350200416.741560 28.8847.252353303 200547.451810 26.9942.122420426 20061911.53239224.2235.092417 354 20072918.58281115.4628.072244 315 20083515.13254919.9329.792277 264 20091615.31247927.2436.982

12、761451 20103215.06290621.3830.362612492 20117715.06296420.8128.012645552气井水平井长庆钻井定向井公司l1995年，完成陆上第一口水平井组塞平年，完成陆上第一口水平井组塞平2424井组（三口水平井塞平井组（三口水平井塞平3、塞平塞平4、塞平、塞平5，一口直井塞，一口直井塞2627；l2002年完成的苏平年完成的苏平1、苏平、苏平2两口阶梯形水平井，达到国内先进水平。两口阶梯形水平井，达到国内先进水平。l2006年完成杏平年完成杏平1井，井，7个鱼骨状水平分支，累计钻井总进尺个鱼骨状水平分支，累计钻井总进尺5068m，主，主水

13、平段长水平段长1206m，目的油层内水平钻进总进尺，目的油层内水平钻进总进尺3503m；l2011年年50672钻井队苏钻井队苏5-3-16H1井以井以2606米、米、3162.83米、米、6329米创长庆米创长庆钻井最长水平段、最长水平位移、最深井三项纪录；钻井最长水平段、最长水平位移、最深井三项纪录；l2011年年4005钻井队以钻井队以9.75天钻井周期完成了丹平天钻井周期完成了丹平6井，井深井，井深1910米，水米，水平段平段600米。米。l2011年完成分层合采、同层合采年完成分层合采、同层合采两口双两口双分支水平井，分支水平井，l2012年年50673队以队以25.6天钻井周期完成

14、了苏天钻井周期完成了苏井，井深井，井深米，水平段米，水平段1000米。米。长庆钻井定向井公司一、国内外水平井技术概况一、国内外水平井技术概况二、水平井钻井基础知识二、水平井钻井基础知识三、水平井钻井关键技术三、水平井钻井关键技术四、水平井钻井事故预防四、水平井钻井事故预防内容纲要内容纲要长庆钻井定向井公司n n长长长长半半半半径径径径水水水水平平平平井井井井（小小小小曲曲曲曲率率率率）：其其其其造造造造斜斜斜斜井井井井段段段段的的的的设设设设计计计计造造造造斜斜斜斜率率率率6/30m6/30m6/30m6/30m，曲曲曲曲率率率率半半半半径径径径大于大于大于大于286.5286.5286.52

15、86.5米。米。米。米。n n中中中中半半半半径径径径水水水水平平平平井井井井（中中中中曲曲曲曲率率率率）：其其其其造造造造斜斜斜斜井井井井段段段段的的的的设设设设计计计计造造造造斜斜斜斜率率率率6 6 6 620/30m20/30m20/30m20/30m，曲曲曲曲率率率率半径半径半径半径286.5 286.5 286.5 286.5 86868686米。米。米。米。n n短短短短半半半半径径径径水水水水平平平平井井井井（大大大大曲曲曲曲率率率率）：其其其其造造造造斜斜斜斜井井井井段段段段的的的的设设设设计计计计造造造造斜斜斜斜率率率率3 3 3 3 10/m10/m10/m10/m，曲曲曲

16、曲率率率率半径半径半径半径19.1 19.1 19.1 19.1 5.735.735.735.73m m m m。(一一一一)水平井分类水平井分类水平井分类水平井分类水水水水平平平平井井井井：井井井井斜斜斜斜角角角角86868686并并并并在在在在目目目目的的的的层层层层中中中中维维维维持持持持一一一一定定定定长长长长度度度度水水水水平平平平段段段段的的的的定定定定向向向向井井井井。目目目目前前前前，形成形成形成形成3 3 3 3种基本类型：种基本类型：种基本类型：种基本类型：长庆钻井定向井公司类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点长长长长半半半半径径径径穿透油层段长穿透油层段长穿透

17、油层段长穿透油层段长(大于大于大于大于1000100010001000米）；米）；米）；米）；使用标准的钻具及套管；使用标准的钻具及套管；使用标准的钻具及套管；使用标准的钻具及套管；使用常规钻井设备；使用常规钻井设备；使用常规钻井设备；使用常规钻井设备；狗腿严重度较小；狗腿严重度较小；狗腿严重度较小；狗腿严重度较小；可使用选择性完井方法；可使用选择性完井方法；可使用选择性完井方法；可使用选择性完井方法；可用各种人工举升采油工艺；可用各种人工举升采油工艺；可用各种人工举升采油工艺；可用各种人工举升采油工艺；测井及取心方便；测井及取心方便；测井及取心方便；测井及取心方便；井眼及工具尺寸不受限制。井

18、眼及工具尺寸不受限制。井眼及工具尺寸不受限制。井眼及工具尺寸不受限制。井眼轨道控制段最长；井眼轨道控制段最长；井眼轨道控制段最长；井眼轨道控制段最长；全井斜深增加；全井斜深增加；全井斜深增加；全井斜深增加；钻井费用增加；钻井费用增加；钻井费用增加；钻井费用增加；不适用于薄油层及浅油层；不适用于薄油层及浅油层；不适用于薄油层及浅油层；不适用于薄油层及浅油层；钻杆扭矩较大；钻杆扭矩较大；钻杆扭矩较大；钻杆扭矩较大；套管用量最大。套管用量最大。套管用量最大。套管用量最大。长庆钻井定向井公司类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点中中中中半半半半径径径径进入油层前的无效井段较短；进入油层前的无

19、效井段较短；进入油层前的无效井段较短；进入油层前的无效井段较短；使用的井下工具接近于常规工具；使用的井下工具接近于常规工具；使用的井下工具接近于常规工具；使用的井下工具接近于常规工具；造斜段多用井下动力钻具及导向系统；造斜段多用井下动力钻具及导向系统；造斜段多用井下动力钻具及导向系统；造斜段多用井下动力钻具及导向系统；钻井可控性好；钻井可控性好；钻井可控性好；钻井可控性好；离构造控制点较近；离构造控制点较近；离构造控制点较近；离构造控制点较近；可用常规的套管及完井方法；可用常规的套管及完井方法；可用常规的套管及完井方法；可用常规的套管及完井方法；井下扭矩及阻力较小；井下扭矩及阻力较小；井下扭矩

20、及阻力较小；井下扭矩及阻力较小；较高及较稳定的造斜率；较高及较稳定的造斜率；较高及较稳定的造斜率；较高及较稳定的造斜率；井眼控制井段较短；井眼控制井段较短；井眼控制井段较短；井眼控制井段较短；穿透油层段长（可达穿透油层段长（可达穿透油层段长（可达穿透油层段长（可达1000100010001000）；）；）；）；井眼尺寸不受限制；可以测井及取心；井眼尺寸不受限制；可以测井及取心；井眼尺寸不受限制；可以测井及取心；井眼尺寸不受限制；可以测井及取心；可实现选择性完井方法。可实现选择性完井方法。可实现选择性完井方法。可实现选择性完井方法。中半径水平井钻井技术发中半径水平井钻井技术发中半径水平井钻井技术

21、发中半径水平井钻井技术发展迅速，数量增加幅度远展迅速，数量增加幅度远展迅速，数量增加幅度远展迅速，数量增加幅度远大于长、短半径水平井。大于长、短半径水平井。大于长、短半径水平井。大于长、短半径水平井。长庆钻井定向井公司类型类型类型类型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点短短短短半半半半径径径径井眼曲线段最短；井眼曲线段最短；井眼曲线段最短；井眼曲线段最短；容易侧钻；容易侧钻；容易侧钻；容易侧钻；中靶准确度相对较高；中靶准确度相对较高；中靶准确度相对较高；中靶准确度相对较高；从一口直井中可以钻多口水从一口直井中可以钻多口水从一口直井中可以钻多口水从一口直井中可以钻多口水平分支井；平分支井；平分支井；

22、平分支井；造斜点与油层距离最小；造斜点与油层距离最小；造斜点与油层距离最小；造斜点与油层距离最小；可用于浅油层；可用于浅油层；可用于浅油层；可用于浅油层；全井斜深最小；全井斜深最小；全井斜深最小；全井斜深最小；不受地表条件的影响。不受地表条件的影响。不受地表条件的影响。不受地表条件的影响。非常规的井下工具；非常规的井下工具；非常规的井下工具；非常规的井下工具；非常规的完井方法；非常规的完井方法；非常规的完井方法；非常规的完井方法；穿透油层段短；穿透油层段短；穿透油层段短；穿透油层段短；井眼尺寸受到限制；井眼尺寸受到限制；井眼尺寸受到限制；井眼尺寸受到限制；起下钻次数较多；起下钻次数较多；起下钻

23、次数较多；起下钻次数较多；要求使用顶部驱动系统或动力水龙头；要求使用顶部驱动系统或动力水龙头；要求使用顶部驱动系统或动力水龙头；要求使用顶部驱动系统或动力水龙头；井眼方位控制受到限制。井眼方位控制受到限制。井眼方位控制受到限制。井眼方位控制受到限制。长庆钻井定向井公司（二）基本概念（二）基本概念（二）基本概念（二）基本概念 1.1.1.1.磁偏角。磁偏角。磁偏角。磁偏角。就是地球南北极连线与就是地球南北极连线与就是地球南北极连线与就是地球南北极连线与地磁南北极连线交叉构成的夹角。地磁南北极连线交叉构成的夹角。地磁南北极连线交叉构成的夹角。地磁南北极连线交叉构成的夹角。真方位与磁方位的换算真方位

24、与磁方位的换算真方位与磁方位的换算真方位与磁方位的换算：“东加西东加西东加西东加西减减减减”2.2.2.2.子午线收敛角。子午线收敛角。子午线收敛角。子午线收敛角。是地球椭球体面是地球椭球体面是地球椭球体面是地球椭球体面上一点的真子午线与位于此点所在上一点的真子午线与位于此点所在上一点的真子午线与位于此点所在上一点的真子午线与位于此点所在的投影带的中央子午线之间的夹角。的投影带的中央子午线之间的夹角。的投影带的中央子午线之间的夹角。的投影带的中央子午线之间的夹角。“东加西减东加西减东加西减东加西减”。大位移井要考虑。大位移井要考虑。大位移井要考虑。大位移井要考虑。中国地磁偏角等值线图中国地磁偏

25、角等值线图长庆钻井定向井公司3.3.井井眼眼高高边边：在在斜斜井井段段用用一一个个垂垂直直于于井井眼眼轴轴线线的的平平面面于于井井眼眼相相交交，由由于于井井眼眼是是倾倾斜斜的的，故故井井眼眼在在该该平平面面上上有有一一个个最最高高点点，最最高高点点与与井井眼眼圆圆心心所所形形成成的的直直线线即即为井眼的高边。为井眼的高边。4.4.工具面：工具面：造斜工具弯曲方向的平面。造斜工具弯曲方向的平面。5.5.磁性工具面角：磁性工具面角：造斜工具弯曲平面与正北方位所在平面的夹角。造斜工具弯曲平面与正北方位所在平面的夹角。6.6.高边工具面角：高边工具面角：造斜工具弯曲方向的平面与井斜方位角所在平造斜工具

26、弯曲方向的平面与井斜方位角所在平面的夹角。面的夹角。一般井斜一般井斜6 6 读取高边工具面读取高边工具面,R,R或或L xL x7.7.装置角：装置角：造斜工具弯曲方向平面与原井斜方向所在平面的夹角。造斜工具弯曲方向平面与原井斜方向所在平面的夹角。长庆钻井定向井公司（二）基本（二）基本 概念概念 7.储层顶部：储层顶部：水平井段控制油层的顶部水平井段控制油层的顶部8.储层底部：储层底部：水平井段控制油层的底部水平井段控制油层的底部9.9.设计入口角度：设计入口角度：进入储层顶部的井斜角度进入储层顶部的井斜角度10.10.着陆点：着陆点：井眼轨迹中井斜角达到井眼轨迹中井斜角达到9090的点的点1

27、1.11.入口窗口高度：入口窗口高度：入靶点垂直方向上下误差之和入靶点垂直方向上下误差之和12.12.入口窗口宽度：入口窗口宽度：入靶点水平方向左右误差之和入靶点水平方向左右误差之和13.13.倒倒装装钻钻具具组组合合：在在钻钻大大斜斜度度井井段段和和水水平平段段时时，为为了了加加压压，将将部部分分重重量量较较轻轻的的钻钻具具放放至至钻钻具具组组合合下下部部，把把钻钻铤铤、加加重重钻钻杆等较重的钻具放至直井段或较小井斜的井段。杆等较重的钻具放至直井段或较小井斜的井段。长庆钻井定向井公司l水平井中靶控制质量计算与评价：水平井中靶控制质量计算与评价：井身轨迹质量值的计算方法按井身轨迹质量值的计算方

28、法按SY/T5435-2003SY/T5435-2003第第8 8章规定，计算结果保留两章规定，计算结果保留两位小数；位小数；水平井偏移距不大于表中规定；水平井偏移距不大于表中规定；斜井段井眼曲率满足下管柱强度要求；斜井段井眼曲率满足下管柱强度要求；其它特殊要求应在设计中提出。其它特殊要求应在设计中提出。l测量数据要求：测量数据要求：轨迹测量轨迹测量MWDMWD测斜仪测得的为准；测斜仪测得的为准；井斜角、方位角单位保留两位小数；井斜角、方位角单位保留两位小数；轨迹测量间距不大于轨迹测量间距不大于30m30m，短曲率半径水平井斜井段测量间距不大于，短曲率半径水平井斜井段测量间距不大于2m2m。水

29、平段长m纵偏移m横偏移m0-500210500-1000215大于100020水平井靶区偏移限定值水平井靶区偏移限定值（三）井身轨迹控制质量要求（三）井身轨迹控制质量要求（SY/T5955-2004SY/T5955-2004）长庆钻井定向井公司钻井过程中测量的特点钻井过程中测量的特点1 1钻钻井井过过程程中中的的测测量量是是间间接接测测量量，根根据据测测量量仪仪器器的的数数据据记记录录和和传传输输方方式式的不同，钻井测量分为实时测量和事后测量。的不同，钻井测量分为实时测量和事后测量。2 2测测量量仪仪器器的的尺尺寸寸受受到到井井眼眼和和钻钻井井工工具具的的限限制制，特特别别是是下下井井仪仪器器

30、的的径径向向尺尺寸寸必必须须能能够够下下入入套套管管和和钻钻具具内内，而而且且不不会会因因仪仪器器的的下下入入而而影影响响泥泥浆浆的的流流动或产生过大的泥浆压降。动或产生过大的泥浆压降。3 3下下井井仪仪器器受受到到地地层层和和泥泥浆浆的的高高压压，仪仪器器的的保保护护筒筒和和密密封封件件必必须须能能够够承承受高压，而且还应具备一定的安全系数。受高压，而且还应具备一定的安全系数。4 4要要求求下下井井仪仪器器具具有有良良好好的的抗抗高高温温性性能能，一一般般称称耐耐温温125125以以下下的的仪仪器器为为常温或常规仪器，称耐温常温或常规仪器，称耐温182 182 以下的仪器为高温仪器。以下的仪

31、器为高温仪器。5 5仪器在使用过程中要承受冲击、钻具转动、振动等。仪器在使用过程中要承受冲击、钻具转动、振动等。（四）测量仪器（四）测量仪器长庆钻井定向井公司1.1.无线随钻无线随钻MWDMWD。YST-48R MWDYST-48R MWD：一种正脉冲无线随钻测斜仪一种正脉冲无线随钻测斜仪,整套系统包括井下设备和地面整套系统包括井下设备和地面设备两大部份。设备两大部份。井下设备井下设备 主要由定向探管、脉冲发生器、伽马探管以及电池筒组成主要由定向探管、脉冲发生器、伽马探管以及电池筒组成,完成完成测量和传输参数的功能。测量和传输参数的功能。地地面面设设备备 主主要要由由专专用用数数据据处处理理仪

32、仪、远远程程数数据据处处理理器器、压压力力传传感感器器以以及及计计算机组成算机组成,完成井下数据的接收、处理、显示等功能。完成井下数据的接收、处理、显示等功能。长庆钻井定向井公司无线随钻无线随钻MWDMWD测量原理：测量原理：仪器工作时，仪器工作时，由探管测得三个相互垂直方向的重力分量和地球磁场强度，由探管测得三个相互垂直方向的重力分量和地球磁场强度，经经A/DA/D转换和格式编排后，信号传至转换和格式编排后，信号传至MWDMWD控制器，控制器根据信号的不同，有控制器，控制器根据信号的不同，有规律地控制脉冲发生器动作，使钻柱内的泥浆压力发生相应地变化，立管处规律地控制脉冲发生器动作，使钻柱内的

33、泥浆压力发生相应地变化，立管处的压力传感器探知这些压力变化从而获取原始信号的值，再由控制箱负责信的压力传感器探知这些压力变化从而获取原始信号的值，再由控制箱负责信号的接收和解码，号的接收和解码，并传至计算机进行随钻并传至计算机进行随钻参数的计算，最后以数参数的计算，最后以数字光标形式显示在司钻字光标形式显示在司钻阅读器和计算机上。阅读器和计算机上。MWDMWD脉冲发生器工作原理示意图脉冲发生器工作原理示意图长庆钻井定向井公司l lYST-48RYST-48RYST-48RYST-48R可以选配两种定向探管，一种选用了磁液悬浮加可以选配两种定向探管，一种选用了磁液悬浮加可以选配两种定向探管，一种

34、选用了磁液悬浮加可以选配两种定向探管，一种选用了磁液悬浮加速度计，另一种选用了石英加速度计。速度计，另一种选用了石英加速度计。速度计，另一种选用了石英加速度计。速度计，另一种选用了石英加速度计。井斜：井斜：井斜：井斜：0.20.20.20.2（磁悬浮），（磁悬浮），（磁悬浮），（磁悬浮），0.10.10.10.1（石英）（石英）（石英）（石英）方位：方位：方位：方位：1.51.51.51.5（磁悬浮），（磁悬浮），（磁悬浮），（磁悬浮），1.01.01.01.0（石英）（石英）（石英）（石英）工具面：工具面：工具面：工具面：1.51.51.51.5（磁悬浮），（磁悬浮），（磁悬浮），（磁悬浮）

35、，1.01.01.01.0（石英）（石英）（石英）（石英）l l正常正常正常正常Gt=11%Gt=11%Gt=11%Gt=11%，Bt=110%Bt=110%Bt=110%Bt=110%，如不准，数据不可信。可能，如不准，数据不可信。可能，如不准，数据不可信。可能，如不准，数据不可信。可能原因：探管坏、地磁异常、无磁钻铤磁化。原因：探管坏、地磁异常、无磁钻铤磁化。原因：探管坏、地磁异常、无磁钻铤磁化。原因：探管坏、地磁异常、无磁钻铤磁化。l l方位方位方位方位90909090、270270270270的水平井要用双无磁，以避免轴向钻具干扰。的水平井要用双无磁，以避免轴向钻具干扰。的水平井要用双

36、无磁，以避免轴向钻具干扰。的水平井要用双无磁，以避免轴向钻具干扰。长庆钻井定向井公司l l电池工作时间电池工作时间电池工作时间电池工作时间150150小时（无伽玛，常温小时（无伽玛，常温小时（无伽玛，常温小时（无伽玛，常温105105）120120小时（有伽玛，常温小时（有伽玛，常温小时（有伽玛，常温小时（有伽玛，常温105105）220220小时（无伽玛，高温电池小时（无伽玛，高温电池小时（无伽玛，高温电池小时（无伽玛，高温电池150150）180180小时（有伽玛，高温电池小时（有伽玛，高温电池小时（有伽玛，高温电池小时（有伽玛，高温电池150150）长庆钻井定向井公司2.FEWD2.FE

37、WD。实现地质导向钻井可以控制钻头始终在产层中钻进。实现地质导向钻井可以控制钻头始终在产层中钻进。随钻地质参数：随钻地质参数：双向自然咖玛、电阻率（双向自然咖玛、电阻率（4 4种探测深度）、补偿中子孔隙种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度度、岩石密度 定向工程参数：定向工程参数：井斜角、方位角、井斜角、方位角、磁性工具面、高边工具面角磁性工具面、高边工具面角井下仪器工况诊断：井下仪器工况诊断：震动传感器、震动传感器、温度传感器温度传感器磁参数：磁参数：地磁场强度，地磁倾角地磁场强度，地磁倾角长庆钻井定向井公司（1）电阻率）电阻率(EWR)地质导向地质导向：油气边界和目的层着陆预测：油气边界和

38、目的层着陆预测：电阻率可提前探测到储层的边界，根据钻电阻率可提前探测到储层的边界，根据钻具与储层的夹角，可计算出钻头与储层的边界距离。具与储层的夹角，可计算出钻头与储层的边界距离。储层钻穿预测与预防储层钻穿预测与预防：按照地层上倾、下倾两种情况，预测以某一角度按照地层上倾、下倾两种情况，预测以某一角度钻穿水平段需要多少米，然后根据仪器的电阻率探测深度提前进行调整，钻穿水平段需要多少米，然后根据仪器的电阻率探测深度提前进行调整，防止钻穿水平段。防止钻穿水平段。长庆钻井定向井公司（2 2）自然伽玛）自然伽玛(DGR)(DGR)地质导向：地质导向：利用方位伽玛判断水平段上下岩性：利用方位伽玛判断水平

39、段上下岩性：随钻方位伽玛使伽玛具有很强的方向特随钻方位伽玛使伽玛具有很强的方向特性性,两个相对的伽玛室独立地测量井眼高、低边，判定钻头是否钻离产层的两个相对的伽玛室独立地测量井眼高、低边，判定钻头是否钻离产层的上下边界。上下边界。利用上、下伽玛计算水平段上下倾角：利用上、下伽玛计算水平段上下倾角：在水平段钻进中，可利用方位上、下在水平段钻进中，可利用方位上、下伽玛测量值的变化来计算视地层倾角公式，从而有助于判断储层走向趋势。伽玛测量值的变化来计算视地层倾角公式，从而有助于判断储层走向趋势。长庆钻井定向井公司3 3陀螺测斜仪陀螺测斜仪测量原理测量原理 陀螺探管依靠陀螺转子高速转动（陀螺探管依靠陀

40、螺转子高速转动（3600036000转转/分钟），不管仪器分钟），不管仪器壳体如何转动或倾斜，装有陀螺本体的外框架仍在惯性空间保持方位稳定，壳体如何转动或倾斜，装有陀螺本体的外框架仍在惯性空间保持方位稳定，测量电路以这种恒定的水平轴转子方向为基准，结合重力加速度计给出的测量电路以这种恒定的水平轴转子方向为基准，结合重力加速度计给出的信息，来确定井眼井斜角、井斜方位角和陀螺工具面角。信息，来确定井眼井斜角、井斜方位角和陀螺工具面角。陀螺测斜仪的特点陀螺测斜仪的特点根据陀螺测斜仪的原理及数学模式，陀螺测斜仪有以下特点：根据陀螺测斜仪的原理及数学模式，陀螺测斜仪有以下特点：不受磁性环境干扰，可以准确

41、测量出每一点的井斜和方位；不受磁性环境干扰，可以准确测量出每一点的井斜和方位；根据陀螺工具面角，可以实现套管内斜向器定向；根据陀螺工具面角，可以实现套管内斜向器定向；可以完成磁性环境条件下的裸眼绕障单点定向可以完成磁性环境条件下的裸眼绕障单点定向 长庆钻井定向井公司1.1.井下动力钻具。井下动力钻具。螺杆钻具和涡轮钻具，螺杆钻具选型要根据图所示的思螺杆钻具和涡轮钻具，螺杆钻具选型要根据图所示的思路和方法，具体确定螺杆钻具的结构与工作参数。路和方法，具体确定螺杆钻具的结构与工作参数。（五）专用井下工具（五）专用井下工具l l井眼尺寸井眼尺寸井眼尺寸井眼尺寸l l钻井排量钻井排量钻井排量钻井排量l

42、 l井底温度井底温度井底温度井底温度l l钻头转速钻头转速钻头转速钻头转速l l破岩力矩破岩力矩破岩力矩破岩力矩l l水眼压降水眼压降水眼压降水眼压降l l造斜率造斜率造斜率造斜率l l钻井液类型钻井液类型钻井液类型钻井液类型公称尺寸公称尺寸公称尺寸公称尺寸转子类型（常规转子类型（常规转子类型（常规转子类型（常规/中空）中空）中空）中空）定子类型（常规定子类型（常规定子类型（常规定子类型（常规/高温）高温）高温）高温）马达类型（头数）马达类型（头数）马达类型（头数）马达类型（头数）传动轴类型传动轴类型传动轴类型传动轴类型结构形式结构形式结构形式结构形式弯角形式（单弯弯角形式（单弯弯角形式（单弯

43、弯角形式（单弯/双弯，同向双弯，同向双弯，同向双弯，同向/反向）反向）反向）反向）弯角规格、是否要稳定器弯角规格、是否要稳定器弯角规格、是否要稳定器弯角规格、是否要稳定器/垫片。垫片。垫片。垫片。螺杆钻具选型思路螺杆钻具选型思路长庆钻井定向井公司2.2.钻具稳定器。钻具稳定器。为了满足水平井钻井过程中增斜，稳斜或降斜等的需要，为了满足水平井钻井过程中增斜，稳斜或降斜等的需要，设计了短螺旋稳定器、球形稳定器，锥形稳定器、偏心稳定器和动力钻具设计了短螺旋稳定器、球形稳定器，锥形稳定器、偏心稳定器和动力钻具稳定器。稳定器。3.3.抗压缩钻杆：抗压缩钻杆：在中曲率水平井的造斜段，由于井眼曲率较大，在钻

44、柱的在中曲率水平井的造斜段，由于井眼曲率较大，在钻柱的承压部分要用特种钻杆。承压部分要用特种钻杆。4.4.柔性短节。柔性短节。提高下部钻具增斜率。从哈里伯顿了解到，柔性短节调整位提高下部钻具增斜率。从哈里伯顿了解到，柔性短节调整位置是钻头到扶正器置是钻头到扶正器1818米。长北几口井整个斜井段的滑动钻进比例降到了米。长北几口井整个斜井段的滑动钻进比例降到了10-13%10-13%。长庆钻井定向井公司5.5.水力振荡荡器水力振荡荡器:由水力振荡器和水力由水力振荡器和水力振振荡短节组成。它可使邻近近钻具组振振荡短节组成。它可使邻近近钻具组组合产生小幅度的的轴向振动，有效改组合产生小幅度的的轴向振动

45、，有效改善钻压向钻头传递，另外将钻具与井壁善钻压向钻头传递，另外将钻具与井壁的静摩擦变为动摩擦，减小摩阻，消除的静摩擦变为动摩擦，减小摩阻，消除在定向钻进中的托压现象。水水力振荡在定向钻进中的托压现象。水水力振荡器器的纵向向振动之特性，可使定向滑器器的纵向向振动之特性，可使定向滑动机械钻钻速更快，使大位位移井水平动机械钻钻速更快，使大位位移井水平位移延伸更远。位移延伸更远。水力振荡器距距离钻头水力振荡器距距离钻头100-200100-200 长庆钻井定向井公司长庆钻井定向井公司一、国内外水平井技术概况一、国内外水平井技术概况二、相关基础知识二、相关基础知识三、水平井钻井关键技术三、水平井钻井关

46、键技术四、水平井钻井事故预防四、水平井钻井事故预防内容纲要内容纲要长庆钻井定向井公司一、水平井的主要技术难点一、水平井的主要技术难点一、水平井的主要技术难点一、水平井的主要技术难点1.1.1.1.井眼轨迹控制要求高、难度大。井眼轨迹控制要求高、难度大。井眼轨迹控制要求高、难度大。井眼轨迹控制要求高、难度大。要要求求高高：水水平平井井的的目目标标区区是是一一个个扁扁平平的的立立方方体体，如如图图所所示示，不不仅仅要要求求井井眼眼准准确确进进入入窗窗口口，而而且且要要求求井井眼眼的的方方位位与与靶靶区区轴线一致，俗称轴线一致，俗称“矢量中靶矢量中靶”。难难难难度度度度大大大大：轨轨轨轨迹迹迹迹控控

47、控控制制制制过过过过程程程程中中中中存存存存在在在在“两两两两个个个个不不不不确确确确定定定定性性性性因因因因素素素素”。一一一一是是是是目目目目标标标标垂垂垂垂深深深深的的的的不不不不确确确确定定定定性性性性，即即即即对对对对目目目目标标标标层层层层垂垂垂垂深深深深的的的的预预预预测测测测有有有有一一一一定定定定的的的的误差；二是造斜工具的造斜率的不确定性。误差；二是造斜工具的造斜率的不确定性。误差；二是造斜工具的造斜率的不确定性。误差；二是造斜工具的造斜率的不确定性。这两个不确定性的存在，对水平井来说，则可能导致脱靶。这两个不确定性的存在，对水平井来说，则可能导致脱靶。这两个不确定性的存在

48、，对水平井来说，则可能导致脱靶。这两个不确定性的存在，对水平井来说，则可能导致脱靶。长庆钻井定向井公司2.2.管柱受力复杂管柱受力复杂管柱受力复杂管柱受力复杂由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱受到由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱受到由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱受到由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱受到摩阻大摩阻大摩阻大摩阻大，致，致，致，致使起下钻、下套管及钻头加压困难。使起下钻、下套管及钻头加压困难。使起下钻、下套管及钻头加压困难。使起下钻、下套管及钻头加压困难。在大斜度和水平井段需要使用在大斜度和水平井段需要使用在大斜度和水平井段需要使用在大斜度和水平井段需要使用“倒装钻具

49、倒装钻具倒装钻具倒装钻具”，下部的钻杆，下部的钻杆，下部的钻杆，下部的钻杆将受轴向压力，压力过失稳弯曲，弯曲之后将摩阻更大。将受轴向压力，压力过失稳弯曲，弯曲之后将摩阻更大。将受轴向压力，压力过失稳弯曲，弯曲之后将摩阻更大。将受轴向压力，压力过失稳弯曲，弯曲之后将摩阻更大。摩阻力、扭矩和弯曲应力将显著地增大，摩阻力、扭矩和弯曲应力将显著地增大，摩阻力、扭矩和弯曲应力将显著地增大，摩阻力、扭矩和弯曲应力将显著地增大，使钻柱的受力分使钻柱的受力分使钻柱的受力分使钻柱的受力分析、强度设计和强度校核更为复杂析、强度设计和强度校核更为复杂析、强度设计和强度校核更为复杂析、强度设计和强度校核更为复杂。由于

50、弯曲应力很大，旋转条件下应力交变，加剧钻柱由于弯曲应力很大，旋转条件下应力交变，加剧钻柱由于弯曲应力很大，旋转条件下应力交变，加剧钻柱由于弯曲应力很大，旋转条件下应力交变，加剧钻柱疲劳疲劳疲劳疲劳破坏破坏破坏破坏。这就要求精心设计钻柱，严格按规定使用钻柱。这就要求精心设计钻柱，严格按规定使用钻柱。这就要求精心设计钻柱，严格按规定使用钻柱。这就要求精心设计钻柱，严格按规定使用钻柱。长庆钻井定向井公司限制水平段长度的因素：限制水平段长度的因素：水平段太长，下钻摩阻大，滑动钻进加不上钻压；水平段太长，下钻摩阻大，滑动钻进加不上钻压；摩阻增大，受压钻柱发生屈曲失稳，更增大摩阻；摩阻增大，受压钻柱发生屈