定向井水平井培训教材.doc

第一章 定向井（水平井）钻井技术概述 第一节 定向井、水平井基本概念 1、定向井、丛式井、水平井发展介绍 定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对直井而言它具有一定的井斜角和方位角，而直井是井斜角为零的井，虽然实钻井眼都存在一定井斜度，但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻井让救援井和失控井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压住失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10654米； 水平位移最大的定问井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的 Rych Farn油田钻成的M11井，水平位移高达10114米。 我国定向钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井：玉门油田的C2—15井和四川磨三井，其中磨三井总井深168米，垂直井深350米，水平位移444．2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大试验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国定向钻井软件到硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利油田完成的DH1-H1井，完钻井深达到6452．00米。水平位移最大的大位移井是海洋石油总公司南海东部公司完成的西江24-3-A14井，水平位移超过8000米。最大的丛式井组是胜利油田完成的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，共完成定向井42口。 2．定向钻井的分类 按定向钻井的用途分类可分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 丛式井 定向井 救援定向井 水平井 空间三维多目标水平井 分枝井、多底井 国外定向钻井发展简况 内容 年代 50年代 60年代 70年代 80年代 90年代 剖面设计及轨迹计算方法 误差很大的正切法进行轨迹计算 发展到三维设计和大组丛式井整体设计 计算机专家系统进行设计和指导施工 井斜控制理论 斜井段二维分析 三维数据分析，由静态发展到动态 发展了多种分析计算方法并编制了计算机程序 定向造斜工艺 涡轮加弯接头 斜向器配合转盘钻 涡轮、螺杆动力田具向低速大扭矩发展。各种专用井下工具系列化 发展了复合式动力钻具，导向钻井系统，长寿命PDC钻 头等 测量方式 氢氟酸玻璃法和地面定向法 有线随钻测斜仪投入工业性使用，无线随钻测斜仪研制成功 多种无线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统和陀螺测量系统 定向井钻井水平 精度要求不高 中深定向井 可打准确度较高的定向救援井和大组丛式井 钻成大量水平井，从大半径水平井到小半径水平井、多底泄油井 我国定向钻井技术发展情况 内容 年代 60年代 80年代 90年代 剖面设计及轨迹计算方法 设计采用查表法、图解法等精度不高的方法 发展了曲率半径法，最小曲率半径法精确的轨迹计算和设计方法，编制了预测和防碰扫描的计算机软件包。 引入了人工智能和专家系统 井斜控制理论 进行了钻具的二维静态分析主要使用有限元法 发展了多种新的分析计算方法，例如：平衡梁法、加权余量法等，并编制了计算机分析程序 理论分析模型由静态发展到动态，由二维发展到三维 定向造斜工艺 使用地面定向法（钻杆打钢印）。数据测量石油电测井数据。 使用精度高的磁性单多点测斜仪进行定向和轨迹数据测量，发展了有线随钻测斜仪定向。 发展了导向钻井系统，初步研制出径向水平井造斜工艺 测量方式 氢氟酸测斜仪，机械式罗盘的电测井方法。 多种引进的有线随钻测斜仪系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统 发展了无线随钻测斜系统引进了带地质参数的MWD系统 定向井钻井水平 简单的单口定向井、水平井位移小，精度低 钻成了大量高难度定向井、大组丛式井、多目标井、套管定向开窗井、水平井也从大半径水平井发展到了中半径水平井 在水平井方面取得大型突破，钻成了长、中、短半径水平井 第二节 水平井钻井技术简介 所谓水平井，是指一种井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定长度水平段的定向井。 1、