水平井鉆井技術研究多媒體課件

水平井鉆井工藝技術鉆井工藝研究所水平井鉆井工藝技術鉆井工藝研究所1一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱2匯報提綱一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語31、水平井基本概念2、水平井基本術語一、水平井基本術語3、水平井的基本類型4、水平井常用剖面類型5、基本概念和控制指標1、水平井基本概念2、水平井基本術語一、水平井基本術語341、水平井基本概念

通常人們把進入油氣層井眼的井斜角不低于86°的井段稱為水平井段。能沿油層走向形成這種水平位移的特殊定向井歸納為水平井，它主要被廣泛應用到下列幾方面?？蓽p少油田開發(fā)過程中水錐,氣錐問題，可開發(fā)低滲透致密油藏和重油；可開發(fā)天然裂縫性油藏，邊水驅動和氣驅動油藏，不易鉆探的油藏；熱采應用；低產能油藏；不規(guī)則油藏及薄層油藏。1、水平井基本概念通常人們把進入油氣層井眼的52、水平井基本術語入靶點：是指地質設計規(guī)定的目標起始點。終止點：是指地質設計規(guī)定的目標結束點。靶前位移：是指入靶點的水平位移。水平段長：入靶點與終止點的軌道長度。梯形靶：即縱向為a米,橫向b米的夾角內。圓柱靶：即沿水平段設計井眼軸線的半徑為R米的圓柱。矩形靶：即縱向為a米,橫向為b的長方體。水平井除具有普通定向井的一些基礎的技術術語外,其本身的特點仍有下面的一些基本術語2、水平井基本術語入靶點：是指地質設計規(guī)定的目標起始點。63、水平井的基本類型

水平井的分類通常按造斜率（或曲率半徑)分為三種類型：長半徑水平井：造斜率K<6°/30m，曲率半徑R>300m。中半徑水平井：造斜率K=6°-20°/30m，曲率半徑R=100-300m。短半徑水平井：造斜率K=5°-l0°/30m，曲率半徑R=6-l2m。造斜率K=1.5°-3°/（在6-18m）的過程中由垂直變?yōu)樗健?、水平井的基本類型水平井的分類通常按74、水平井常用剖面類型

水平井常用的剖面主要有下列四種：雙增穩(wěn)剖面，即直井段一增斜段一穩(wěn)斜段一增斜段一水平段。雙增剖面，即直井段-增斜段-增斜段一水平段。三段制剖面，即直井段一增斜段一水平段。三增剖面，即直井段一增斜段一增斜段一增斜段一水平段。4、水平井常用剖面類型水平井常用的剖面85、基本概念和控制指標水平井設計軌道示意圖水平井實鉆示意圖5、基本概念和控制指標水平井設計軌道示意圖水平井實鉆示意圖9一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱101、水平井剖面設計內容二、水平井剖面設計2、水平井剖面設計要求與類型3、水平井雙增形軌道設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計1、水平井剖面設計內容二、水平井剖面設計2、水平井剖面設計要11水平井剖面設計原則地質提供入靶點止靶點三維坐標數(shù)據(jù)，計算水平段長，水平段穩(wěn)斜角及設計方位角；確定剖面類型，并考慮第一次增斜角的范圍；確定水平井鉆井方法及造斜率，選擇合適的靶前位移；初步計算井身剖面分段數(shù)據(jù)；對剖面進行摩阻、扭矩計算分析，選取摩阻及扭矩最小的剖面；根據(jù)剖面靶前位移及設計方位，計算井口坐標，到施工現(xiàn)場落實井位；復測井口坐標，對設計方位及剖面進行微調，完成剖面設計。二、水平井剖面設計1、水平井剖面設計內容水平井剖面設計原則地質提供入靶點止靶點三維坐標數(shù)據(jù)，計算12水平井剖面設計的原理和方法水平段的數(shù)據(jù)計算增斜段的考慮因素、設計方法、數(shù)據(jù)計算二、水平井剖面設計穩(wěn)斜段設計方法,考慮因素及數(shù)據(jù)計算1、水平井剖面設計內容水平井剖面設計的原理和方法水平段的數(shù)據(jù)計算增斜段的考13二、水平井剖面設計可行的最簡單造斜曲線是從造斜點井斜接近零度時開始，以單一連續(xù)的弧鉆進到90°井斜的單一均勻曲線。如果馬達造斜鉆具增斜特性的變化小于水平目標區(qū)的容許誤差，那么這一設計便是最佳設計。由于大多數(shù)馬達造斜鉆具增斜特性的變化和誤差都大大地超過水平目標區(qū)的允許誤差。為了補償這些變化和誤差，就有必要在造斜井段設計增加一段調節(jié)用的斜直井段。2、水平井剖面設計要求與類型剖面設計要求二、水平井剖面設計可行的最簡單造斜曲線是從造斜點井14二、水平井剖面設計單曲率—斜直剖面的設計2、水平井剖面設計要求與類型水平剖面設計類型變曲率一斜直剖面設計理想造斜曲率剖面設計二、水平井剖面設計單曲率—斜直剖面的設計2、水平井剖面設計要15思路和方法如下:（1）根據(jù)窗底垂深Hx和最小造斜率Kx以及和初始驚斜角和入靶井斜角,可以設計一條單增軌道，此軌道可稱為下界軌道,據(jù)此可以算出造斜點垂深和井口位置。(2)根據(jù)造斜點位置和窗頂垂深、最高造斜率以及和初始驚斜角和入靶井斜角,可以設計一條雙增軌道,此軌道稱為上界軌道，（3)由于實鉆造斜率Kt在Kx和Ks之間，實鉆軌跡必然在下界軌道和上界軌道之間,鉆達目標窗口時的進入點必須在窗頂1點和窗底2點之間。所以實際設計的軌道也是一條雙增軌道。二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計平行切線法設計雙增軌道思路和方法如下:（1）根據(jù)窗底垂深Hx和最小造斜率K16二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計17最理想的進入點應該與窗口中心重合，設計的目標井段應該與目標中心線重合。平行切線法做不到這點。不同的實鉆造斜率,就有不同的進入點。平行切線法設計雙增仇道，雖然可以保證進入點在窗口以內，卻無法使進入點達到最優(yōu)。二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計最優(yōu)進入法設計雙增軌道最理想的進入點應該與窗口中心重合，設計的目標井段應該18目標垂深的不準確和工具造斜率的不準確，在水平井鉆井中是普遍存在的，這使水平井井眼準確進入目標窗口的難度大大增加，甚至導致脫靶，本文按照這兩個不準確是否存在，提出四種組合情況，并針對每種組合情況提出解決不準確問題的基本思路和方法，研究表明。用最低造斜率的曲率半徑和窗底可能滯后的最大垂深來計算第一造斜點的垂深和窗心水平位移；采用雙增軌道，設計出最佳穩(wěn)斜角，在鉆進中及時發(fā)現(xiàn)標志層或油層頂界面等方法，可以解決兩個不準確問題。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深的不準確和工具造斜率的不準確，在水平井鉆19二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深和造斜率兩個都準確這種情況多見于老井側鉆的短半徑水平井，也是水平井軌道設計中最簡單的情況。如下圖所示。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目20二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計21二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深準確而造斜率不準確造斜率不準確。在中、長半徑水平井中大量存在，是指實際造斜率有個變化范圍，即Kx≤K≤Ks對應的曲率半徑為Rx≥R≥Rs。為了保證在給定的造斜范圍內不致脫靶，應根據(jù)R和HE設計一條雙增軌道求出Ha和SE從而確定造斜點和井口的位置。然后根據(jù)Ha和SE及預計的R1和R2設計一條雙增軌道，這樣，不管造斜率如何變化，在施工時只要調整穩(wěn)斜角和穩(wěn)斜段長度，即可保證進靶。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目22二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計23二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計造斜率準確而目標垂深不準確在使用導向鉆井系統(tǒng)的中、長半徑水平井中，常會遇到造斜率準確而目標垂深不準確的情況。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計造24二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計25二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深和造斜率都不準確目標垂深和造斜率都不準確的情況最具有普遍性，而且從設計到施工都是難度最大的。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目26二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計27匯報提綱一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語28三、水平井環(huán)空攜砂效果分析1、水平井作業(yè)中遇到的洗井問題2、水平井鉆井中鉆井液流變參數(shù)的合理范圍4、水平井鉆井水力參數(shù)的設計方法3、鉆井液流變參數(shù)合理范圍的標準三、水平井環(huán)空攜砂效果分析1、水平井作業(yè)中遇到的洗井問題2、29從直井段到斜井段至水平井段，巖屑在環(huán)空中運移規(guī)律表現(xiàn)出明顯的不同，基本上可用井斜角表示：即0°～30°，30°~60°，60°～90°。稱為第一洗井區(qū)，第二洗井區(qū)，第三洗井區(qū)。理論分析認為在三個冼井區(qū)中，第一洗井區(qū)用層流攜巖最佳。第三洗井區(qū)用紊流攜巖最佳，第二洗井區(qū)層紊流和均可。但對于現(xiàn)場實際情況，由于大斜度井段和水平井段鉆進時使用動力鉆具，而動力鉆具又受到大排量的限制，所以環(huán)空很難達到紊流流態(tài)。大量文獻資料表明：環(huán)空返速是影響環(huán)空攜巖的主要因素。因此，對一口水平井來講關鍵是合理設計返速。水平井作業(yè)中遇到的洗井問題三、水平井環(huán)空攜砂效果分析從直井段到斜井段至水平井段，巖屑在環(huán)空中運移規(guī)律表現(xiàn)30水平井鉆井中鉆井液流變參數(shù)的合理范圍三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（1）第一洗井區(qū)（0°-30°）在此洗井區(qū)基本類似直井攜巖情況，從保證井眼凈化要求這一角度，只要能夠保證下列式子成立，就能夠安全地鉆進水平井鉆井中鉆井液流變參數(shù)的合理范圍三、水平井環(huán)空攜砂效31三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（2）第二洗井區(qū)（30°-60°）

在該傾角范圍內，大部分巖屑沉聚在下井壁，形成巖屑床。宏觀上講環(huán)空內的流動狀態(tài)為非均稱懸浮，巖屑以移動床、固定床形式出現(xiàn)；微觀上講床層表面的巖屑顆粒以懸浮，躍移、層移的形式沿井軸向上運動。在第二洗井區(qū)，如果由于其它原因環(huán)空返速較小(如采用動力鉆具，額定排量小)那么從清洗環(huán)空的角度來講，在具體的鉆井條件許可的情況下，宜采用高限的流變參數(shù)來提高鉆井液的攜巖能力。三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（2）第二洗井區(qū)（30°-60°）32三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（3）第三洗井區(qū)(60°-90°)

在大斜度環(huán)空井眼內，巖屑的形成是必然的，宏觀上巖屑以固定模型出現(xiàn)，也就是說在此傾角范圍內，不存在巖屑床下滑問題。鉆井液流變參數(shù)對攜巖效果的影響基本上與第二洗井區(qū)相似。大斜度井段的巖屑運移不再完全依賴于鉆井液的引力，所以用固相顆粒下沉速度來預測井況就不合適。大斜度井中的巖屑在井眼底側形成了巖屑床，一旦形成，鉆具將不同程度地嵌埋進去，巖屑床越厚，越易造成卡鉆事故，這就要求鉆井液具有適宜的靜切力和屈服值，使巖屑在水平段、大斜度井眼環(huán)空中形成非均相浮體，達到攜巖的效果三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（3）第三洗井區(qū)(60°-90°)33三、水平井環(huán)空攜砂效果分析在直井段或者近直井段，亦即在第一洗井區(qū)，判斷井眼環(huán)空是否干凈，表征鉆井液攜巖能力大小的標準是巖屑運移比，但在斜井段和大斜度井段鉆井液攜巖能力的評估，原因是由于在斜井段和大斜度段巖屑下沉速度和鉆井液平均上返速度矢量不在同一方向上，所以仍按直井段或近直井段攜巖效果好壞的標準來計算是不科學的。鉆井液流變參數(shù)合理范圍的標準三、水平井環(huán)空攜砂效果分析在直井段或者近直井段，亦即在34三、水平井環(huán)空攜砂效果分析國內外許多學者提出了關于斜井的環(huán)空攜巖效果好壞的標準，有的用巖屑床高度，巖屑床面積，有的用不淤積臨界流速，最小環(huán)空返速等。對于現(xiàn)場來說①振動篩篩面濾去的巖屑量與鉆進速度相比正常；②鉆井液各種性能穩(wěn)定；③水平井鉆井工況正常；④地質錄井撈取的砂樣各層位界限明顯純凈、無混雜，泥巖和砂巖的巖屑分隔清晰。三、水平井環(huán)空攜砂效果分析國內外許多學者提出了關于斜井的35三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第一洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法水平井鉆井水力參數(shù)的設計方法第二洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第一洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法水平36三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第三洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法（1）根據(jù)每趟鉆設計的鉆具組合給出鉆具在環(huán)空中的偏心度大??；（2）根據(jù)鉆機設備條件確定轉盤鉆具鉆進時的轉速；（3）根據(jù)大斜度井段、水平段鉆井液流變參數(shù)的設計方案，計算出有效粘度的大小和鉆井液密度的大??；（4）根據(jù)鉆大斜度井段水平段鄰近井的巖屑錄井或密度測井資料，確定巖屑密度的大??；（5）設計所鉆層位鉆時大??；（6）設計巖屑在環(huán)空中的濃度；（7）用經驗公式計算合理返速。三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第三洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法（1）根37一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱38四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術1、以轉盤鉆為主的水平井井眼軌跡控制模式2、以動力鉆具為主的水平井井眼軌跡控制模式四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術1、以轉盤鉆為主的水平井39四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以轉盤鉆為主的水平井井眼軌跡控制模式①充分利用成功的高壓噴射和防斜打直技術，嚴格的將造斜點前的直井段井眼軌跡控制在允許范圍之內，快速優(yōu)質地鉆完該井段。②定向造斜段的施工用常規(guī)動力鉆具、彎接頭或單彎動力鉆具的方式進行。應選擇合適的彎接頭或彎殼體度數(shù)，使實際造斜率盡可能地接近設計造斜率。井斜角應達到10一l5°換轉盤鉆進，以利于待鉆井段增斜和方位的穩(wěn)定。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以轉盤鉆為主的水平井40四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術

③根據(jù)設計增斜率選擇合適的轉盤增斜鉆具組合增斜鉆進，并根據(jù)實際增斜率及時調整鉆井參數(shù)或更換鉆具組合，必要時用動力鉆具進行井斜角和方位角的修正，使之滿足軌跡點的位置和矢量方向的綜合控制。

④在轉盤鉆鉆具組合的鉆進過程中，要經常短起下鉆和交叉接力循環(huán)，以鏟除巖屑床和修理井壁，長半徑水平井更應如此四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術③根據(jù)設計增斜率選擇41四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術⑤長半徑水平井的水平段相對較短，可以轉盤鉆具組合為主要鉆進方式，但必須利用水平井的摩阻計算程序進行鉆具組合的倒裝設計，并采用大排量來提高攜巖能力。備用一套DTU導向鉆具或者1°左右的單彎動力鉆具，以彌補轉盤鉆鉆具組合的意外失控。用這種方式鉆中半徑水平井的水平段，由于摩阻和扭矩都比長半徑水平井小,可以更為安全地鉆出更長的水平段。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術⑤長半徑水平井的水平42四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以動力鉆為主的水平井井眼軌跡控制模式①直井段與轉盤鉆模式相同。②對入靶前地層較穩(wěn)定的水平井，造斜段的施工以彎殼體動力鉆具為主要鉆進方式，以轉盤鉆具組合通井鏟除巖屑床和修整井眼，并完成穩(wěn)斜段或造斜率較低的調整段，以二至三套鉆具組合在二至三趟鉆內鉆完0-90°造斜段。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以動力鉆為主的水平井43四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術

③對入靶前地層穩(wěn)定性較差的水平井，造斜段的施工以單彎動力鉆具與轉盤鉆具組合相結合的鉆進方式，用動力鉆具在易造斜井段按設計先打出高造斜率，再用轉盤鉆具組合鉆掉可鉆性差的井段（即后打出低造斜率)。對設計造斜率較低的疏松地層,在采用動力鉆具或轉盤鉆具組合時，都應當使用比正常井段造斜率高一級的鉆具組合來完成。

④對地質設計靶區(qū)垂深誤差要求在5一10m、而平面誤差大于5m的水平探井和水平開發(fā)井，以轉盤鉆鉆具組合為主要鉆進方式，可采用大排量來提高攜巖能力，以兩套轉盤鉆鉆具組合用二至三趟鉆鉆完500m左右的水平井段。應備用一套DTU導向鉆具或1°左右的單彎動力鉆具，以彌補轉盤鉆鉆具組合的意外失控。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術③對入靶前地層穩(wěn)定性44四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術

⑤對地質設計靶區(qū)垂深誤差要求在5m之內、而平面誤差也小于5m的水平穿巷道井，采用DTU導向鉆具或1°左右的單彎動力鉆具與轉盤鉆鉆具組合相結合的方式鉆水平段。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術⑤對地質設計靶區(qū)垂45一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱46五、軌道控制方案設計1、單元弧法2、應變法3、導眼法五、軌道控制方案設計1、單元弧法2、應變法3、導眼法47單元弧法五、軌道控制方案設計該法是一單元弧造斜段從著陸控制過程的起始點直接鉆至靶區(qū)著陸點的方法。適用于油層厚度大，靶窗高度大，且油中的深度相對確定的情況。這樣，僅需考慮工具的造斜的誤差，以選擇合適的造斜率和井斜角。另一方面，為保證工具的造斜率存在誤差的情況下亦能順利中靶著陸，則必須要求以所選工具造斜率的上限造斜時不高出靶窗上方，而以其造斜率的下限造斜時不低于靶窗下方單元弧法五、軌道控制方案設計該法是一單元弧造斜段從48五、軌道控制方案設計五、軌道控制方案設計49應變法五、軌道控制方案設計該法指在著陸控制中，為適應實鉆過程中可能出現(xiàn)的各種誤差而在兩段增斜段中設置一穩(wěn)斜調整段的方法。設置調整段的目的，一方面是為了適應在實驗中油中深度發(fā)生變化時，改變調整方案而不致于使軌道控制處于被動地位，另一方面可通過調整段補償前段造斜時工具造斜率的誤差所造成的軌道偏差，以使在最終著陸時，進靶能夠更加準確、順利。這是一種“以不變應萬變”的設計方法。應變法五、軌道控制方案設計該法指在著陸控制中，為50五、軌道控制方案設計五、軌道控制方案設計51導眼法五、軌道控制方案設計所謂導眼法即在水平井著陸控制之前，先以一定的井斜直接穩(wěn)斜鉆入油層，探得油頂及油中深度之后，回填到一定深度后以單元弧方式直接進行著陸。采用這種方法，主要地對油層的確切深度把握不準，且在油層上部無合適的標準層可做參考，這樣為確保水平井鉆井目的，該法不失為行之有效的最直接的方法。導眼法五、軌道控制方案設計所謂導眼法即在水平井著陸52五、軌道控制方案設計五、軌道控制方案設計53謝謝謝謝請領導、專家提出寶貴意見謝謝謝謝請領導、專家提出寶貴意見549、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、人的志向通常和他們的能力成正比例。10:29:3410:29:3410:2912/25/202210:29:34AM11、夫學須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。12月-2210:29:3410:29Dec-2225-Dec-2212、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。10:29:3410:29:3410:29Sunday,December25,202213、志不立，天下無可成之事。12月-2212月-2210:29:3410:29:34December25,202214、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。25十二月202210:29:34上午10:29:3412月-2215、會當凌絕頂，一覽眾山小。十二月2210:29上午12月-2210:29December25,202216、如果一個人不知道他要駛向哪頭，那么任何風都不是順風。2022/12/2510:29:3410:29:3425December202217、一個人如果不到最高峰，他就沒有片刻的安寧，他也就不會感到生命的恬靜和光榮。10:29:34上午10:29上午10:29:3412月-22謝謝觀看THEEND9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳55水平井鉆井工藝技術鉆井工藝研究所水平井鉆井工藝技術鉆井工藝研究所56一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱57匯報提綱一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語581、水平井基本概念2、水平井基本術語一、水平井基本術語3、水平井的基本類型4、水平井常用剖面類型5、基本概念和控制指標1、水平井基本概念2、水平井基本術語一、水平井基本術語3591、水平井基本概念

通常人們把進入油氣層井眼的井斜角不低于86°的井段稱為水平井段。能沿油層走向形成這種水平位移的特殊定向井歸納為水平井，它主要被廣泛應用到下列幾方面。可減少油田開發(fā)過程中水錐,氣錐問題，可開發(fā)低滲透致密油藏和重油；可開發(fā)天然裂縫性油藏，邊水驅動和氣驅動油藏，不易鉆探的油藏；熱采應用；低產能油藏；不規(guī)則油藏及薄層油藏。1、水平井基本概念通常人們把進入油氣層井眼的602、水平井基本術語入靶點：是指地質設計規(guī)定的目標起始點。終止點：是指地質設計規(guī)定的目標結束點。靶前位移：是指入靶點的水平位移。水平段長：入靶點與終止點的軌道長度。梯形靶：即縱向為a米,橫向b米的夾角內。圓柱靶：即沿水平段設計井眼軸線的半徑為R米的圓柱。矩形靶：即縱向為a米,橫向為b的長方體。水平井除具有普通定向井的一些基礎的技術術語外,其本身的特點仍有下面的一些基本術語2、水平井基本術語入靶點：是指地質設計規(guī)定的目標起始點。613、水平井的基本類型

水平井的分類通常按造斜率（或曲率半徑)分為三種類型：長半徑水平井：造斜率K<6°/30m，曲率半徑R>300m。中半徑水平井：造斜率K=6°-20°/30m，曲率半徑R=100-300m。短半徑水平井：造斜率K=5°-l0°/30m，曲率半徑R=6-l2m。造斜率K=1.5°-3°/（在6-18m）的過程中由垂直變?yōu)樗健?、水平井的基本類型水平井的分類通常按624、水平井常用剖面類型

水平井常用的剖面主要有下列四種：雙增穩(wěn)剖面，即直井段一增斜段一穩(wěn)斜段一增斜段一水平段。雙增剖面，即直井段-增斜段-增斜段一水平段。三段制剖面，即直井段一增斜段一水平段。三增剖面，即直井段一增斜段一增斜段一增斜段一水平段。4、水平井常用剖面類型水平井常用的剖面635、基本概念和控制指標水平井設計軌道示意圖水平井實鉆示意圖5、基本概念和控制指標水平井設計軌道示意圖水平井實鉆示意圖64一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱651、水平井剖面設計內容二、水平井剖面設計2、水平井剖面設計要求與類型3、水平井雙增形軌道設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計1、水平井剖面設計內容二、水平井剖面設計2、水平井剖面設計要66水平井剖面設計原則地質提供入靶點止靶點三維坐標數(shù)據(jù)，計算水平段長，水平段穩(wěn)斜角及設計方位角；確定剖面類型，并考慮第一次增斜角的范圍；確定水平井鉆井方法及造斜率，選擇合適的靶前位移；初步計算井身剖面分段數(shù)據(jù)；對剖面進行摩阻、扭矩計算分析，選取摩阻及扭矩最小的剖面；根據(jù)剖面靶前位移及設計方位，計算井口坐標，到施工現(xiàn)場落實井位；復測井口坐標，對設計方位及剖面進行微調，完成剖面設計。二、水平井剖面設計1、水平井剖面設計內容水平井剖面設計原則地質提供入靶點止靶點三維坐標數(shù)據(jù)，計算67水平井剖面設計的原理和方法水平段的數(shù)據(jù)計算增斜段的考慮因素、設計方法、數(shù)據(jù)計算二、水平井剖面設計穩(wěn)斜段設計方法,考慮因素及數(shù)據(jù)計算1、水平井剖面設計內容水平井剖面設計的原理和方法水平段的數(shù)據(jù)計算增斜段的考68二、水平井剖面設計可行的最簡單造斜曲線是從造斜點井斜接近零度時開始，以單一連續(xù)的弧鉆進到90°井斜的單一均勻曲線。如果馬達造斜鉆具增斜特性的變化小于水平目標區(qū)的容許誤差，那么這一設計便是最佳設計。由于大多數(shù)馬達造斜鉆具增斜特性的變化和誤差都大大地超過水平目標區(qū)的允許誤差。為了補償這些變化和誤差，就有必要在造斜井段設計增加一段調節(jié)用的斜直井段。2、水平井剖面設計要求與類型剖面設計要求二、水平井剖面設計可行的最簡單造斜曲線是從造斜點井69二、水平井剖面設計單曲率—斜直剖面的設計2、水平井剖面設計要求與類型水平剖面設計類型變曲率一斜直剖面設計理想造斜曲率剖面設計二、水平井剖面設計單曲率—斜直剖面的設計2、水平井剖面設計要70思路和方法如下:（1）根據(jù)窗底垂深Hx和最小造斜率Kx以及和初始驚斜角和入靶井斜角,可以設計一條單增軌道，此軌道可稱為下界軌道,據(jù)此可以算出造斜點垂深和井口位置。(2)根據(jù)造斜點位置和窗頂垂深、最高造斜率以及和初始驚斜角和入靶井斜角,可以設計一條雙增軌道,此軌道稱為上界軌道，（3)由于實鉆造斜率Kt在Kx和Ks之間，實鉆軌跡必然在下界軌道和上界軌道之間,鉆達目標窗口時的進入點必須在窗頂1點和窗底2點之間。所以實際設計的軌道也是一條雙增軌道。二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計平行切線法設計雙增軌道思路和方法如下:（1）根據(jù)窗底垂深Hx和最小造斜率K71二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計72最理想的進入點應該與窗口中心重合，設計的目標井段應該與目標中心線重合。平行切線法做不到這點。不同的實鉆造斜率,就有不同的進入點。平行切線法設計雙增仇道，雖然可以保證進入點在窗口以內，卻無法使進入點達到最優(yōu)。二、水平井剖面設計3、水平井雙增形軌道設計最優(yōu)進入法設計雙增軌道最理想的進入點應該與窗口中心重合，設計的目標井段應該73目標垂深的不準確和工具造斜率的不準確，在水平井鉆井中是普遍存在的，這使水平井井眼準確進入目標窗口的難度大大增加，甚至導致脫靶，本文按照這兩個不準確是否存在，提出四種組合情況，并針對每種組合情況提出解決不準確問題的基本思路和方法，研究表明。用最低造斜率的曲率半徑和窗底可能滯后的最大垂深來計算第一造斜點的垂深和窗心水平位移；采用雙增軌道，設計出最佳穩(wěn)斜角，在鉆進中及時發(fā)現(xiàn)標志層或油層頂界面等方法，可以解決兩個不準確問題。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深的不準確和工具造斜率的不準確，在水平井鉆74二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深和造斜率兩個都準確這種情況多見于老井側鉆的短半徑水平井，也是水平井軌道設計中最簡單的情況。如下圖所示。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目75二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計76二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深準確而造斜率不準確造斜率不準確。在中、長半徑水平井中大量存在，是指實際造斜率有個變化范圍，即Kx≤K≤Ks對應的曲率半徑為Rx≥R≥Rs。為了保證在給定的造斜范圍內不致脫靶，應根據(jù)R和HE設計一條雙增軌道求出Ha和SE從而確定造斜點和井口的位置。然后根據(jù)Ha和SE及預計的R1和R2設計一條雙增軌道，這樣，不管造斜率如何變化，在施工時只要調整穩(wěn)斜角和穩(wěn)斜段長度，即可保證進靶。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目77二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計78二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計造斜率準確而目標垂深不準確在使用導向鉆井系統(tǒng)的中、長半徑水平井中，常會遇到造斜率準確而目標垂深不準確的情況。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計造79二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計80二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目標垂深和造斜率都不準確目標垂深和造斜率都不準確的情況最具有普遍性，而且從設計到施工都是難度最大的。二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計目81二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計二、水平井剖面設計4、兩個不準確條件下的水平井軌道設計82匯報提綱一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語83三、水平井環(huán)空攜砂效果分析1、水平井作業(yè)中遇到的洗井問題2、水平井鉆井中鉆井液流變參數(shù)的合理范圍4、水平井鉆井水力參數(shù)的設計方法3、鉆井液流變參數(shù)合理范圍的標準三、水平井環(huán)空攜砂效果分析1、水平井作業(yè)中遇到的洗井問題2、84從直井段到斜井段至水平井段，巖屑在環(huán)空中運移規(guī)律表現(xiàn)出明顯的不同，基本上可用井斜角表示：即0°～30°，30°~60°，60°～90°。稱為第一洗井區(qū)，第二洗井區(qū)，第三洗井區(qū)。理論分析認為在三個冼井區(qū)中，第一洗井區(qū)用層流攜巖最佳。第三洗井區(qū)用紊流攜巖最佳，第二洗井區(qū)層紊流和均可。但對于現(xiàn)場實際情況，由于大斜度井段和水平井段鉆進時使用動力鉆具，而動力鉆具又受到大排量的限制，所以環(huán)空很難達到紊流流態(tài)。大量文獻資料表明：環(huán)空返速是影響環(huán)空攜巖的主要因素。因此，對一口水平井來講關鍵是合理設計返速。水平井作業(yè)中遇到的洗井問題三、水平井環(huán)空攜砂效果分析從直井段到斜井段至水平井段，巖屑在環(huán)空中運移規(guī)律表現(xiàn)85水平井鉆井中鉆井液流變參數(shù)的合理范圍三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（1）第一洗井區(qū)（0°-30°）在此洗井區(qū)基本類似直井攜巖情況，從保證井眼凈化要求這一角度，只要能夠保證下列式子成立，就能夠安全地鉆進水平井鉆井中鉆井液流變參數(shù)的合理范圍三、水平井環(huán)空攜砂效86三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（2）第二洗井區(qū)（30°-60°）

在該傾角范圍內，大部分巖屑沉聚在下井壁，形成巖屑床。宏觀上講環(huán)空內的流動狀態(tài)為非均稱懸浮，巖屑以移動床、固定床形式出現(xiàn)；微觀上講床層表面的巖屑顆粒以懸浮，躍移、層移的形式沿井軸向上運動。在第二洗井區(qū)，如果由于其它原因環(huán)空返速較小(如采用動力鉆具，額定排量小)那么從清洗環(huán)空的角度來講，在具體的鉆井條件許可的情況下，宜采用高限的流變參數(shù)來提高鉆井液的攜巖能力。三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（2）第二洗井區(qū)（30°-60°）87三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（3）第三洗井區(qū)(60°-90°)

在大斜度環(huán)空井眼內，巖屑的形成是必然的，宏觀上巖屑以固定模型出現(xiàn)，也就是說在此傾角范圍內，不存在巖屑床下滑問題。鉆井液流變參數(shù)對攜巖效果的影響基本上與第二洗井區(qū)相似。大斜度井段的巖屑運移不再完全依賴于鉆井液的引力，所以用固相顆粒下沉速度來預測井況就不合適。大斜度井中的巖屑在井眼底側形成了巖屑床，一旦形成，鉆具將不同程度地嵌埋進去，巖屑床越厚，越易造成卡鉆事故，這就要求鉆井液具有適宜的靜切力和屈服值，使巖屑在水平段、大斜度井眼環(huán)空中形成非均相浮體，達到攜巖的效果三、水平井環(huán)空攜砂效果分析（3）第三洗井區(qū)(60°-90°)88三、水平井環(huán)空攜砂效果分析在直井段或者近直井段，亦即在第一洗井區(qū)，判斷井眼環(huán)空是否干凈，表征鉆井液攜巖能力大小的標準是巖屑運移比，但在斜井段和大斜度井段鉆井液攜巖能力的評估，原因是由于在斜井段和大斜度段巖屑下沉速度和鉆井液平均上返速度矢量不在同一方向上，所以仍按直井段或近直井段攜巖效果好壞的標準來計算是不科學的。鉆井液流變參數(shù)合理范圍的標準三、水平井環(huán)空攜砂效果分析在直井段或者近直井段，亦即在89三、水平井環(huán)空攜砂效果分析國內外許多學者提出了關于斜井的環(huán)空攜巖效果好壞的標準，有的用巖屑床高度，巖屑床面積，有的用不淤積臨界流速，最小環(huán)空返速等。對于現(xiàn)場來說①振動篩篩面濾去的巖屑量與鉆進速度相比正常；②鉆井液各種性能穩(wěn)定；③水平井鉆井工況正常；④地質錄井撈取的砂樣各層位界限明顯純凈、無混雜，泥巖和砂巖的巖屑分隔清晰。三、水平井環(huán)空攜砂效果分析國內外許多學者提出了關于斜井的90三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第一洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法水平井鉆井水力參數(shù)的設計方法第二洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第一洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法水平91三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第三洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法（1）根據(jù)每趟鉆設計的鉆具組合給出鉆具在環(huán)空中的偏心度大??；（2）根據(jù)鉆機設備條件確定轉盤鉆具鉆進時的轉速；（3）根據(jù)大斜度井段、水平段鉆井液流變參數(shù)的設計方案，計算出有效粘度的大小和鉆井液密度的大??；（4）根據(jù)鉆大斜度井段水平段鄰近井的巖屑錄井或密度測井資料，確定巖屑密度的大??；（5）設計所鉆層位鉆時大??；（6）設計巖屑在環(huán)空中的濃度；（7）用經驗公式計算合理返速。三、水平井環(huán)空攜砂效果分析第三洗井區(qū)水力參數(shù)設計方法（1）根92一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術五、軌道控制方案設計匯報提綱一、水平井基本術語匯報提綱93四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術1、以轉盤鉆為主的水平井井眼軌跡控制模式2、以動力鉆具為主的水平井井眼軌跡控制模式四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術1、以轉盤鉆為主的水平井94四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以轉盤鉆為主的水平井井眼軌跡控制模式①充分利用成功的高壓噴射和防斜打直技術，嚴格的將造斜點前的直井段井眼軌跡控制在允許范圍之內，快速優(yōu)質地鉆完該井段。②定向造斜段的施工用常規(guī)動力鉆具、彎接頭或單彎動力鉆具的方式進行。應選擇合適的彎接頭或彎殼體度數(shù)，使實際造斜率盡可能地接近設計造斜率。井斜角應達到10一l5°換轉盤鉆進，以利于待鉆井段增斜和方位的穩(wěn)定。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以轉盤鉆為主的水平井95四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術

③根據(jù)設計增斜率選擇合適的轉盤增斜鉆具組合增斜鉆進，并根據(jù)實際增斜率及時調整鉆井參數(shù)或更換鉆具組合，必要時用動力鉆具進行井斜角和方位角的修正，使之滿足軌跡點的位置和矢量方向的綜合控制。

④在轉盤鉆鉆具組合的鉆進過程中，要經常短起下鉆和交叉接力循環(huán)，以鏟除巖屑床和修理井壁，長半徑水平井更應如此四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術③根據(jù)設計增斜率選擇96四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術⑤長半徑水平井的水平段相對較短，可以轉盤鉆具組合為主要鉆進方式，但必須利用水平井的摩阻計算程序進行鉆具組合的倒裝設計，并采用大排量來提高攜巖能力。備用一套DTU導向鉆具或者1°左右的單彎動力鉆具，以彌補轉盤鉆鉆具組合的意外失控。用這種方式鉆中半徑水平井的水平段，由于摩阻和扭矩都比長半徑水平井小,可以更為安全地鉆出更長的水平段。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術⑤長半徑水平井的水平97四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以動力鉆為主的水平井井眼軌跡控制模式①直井段與轉盤鉆模式相同。②對入靶前地層較穩(wěn)定的水平井，造斜段的施工以彎殼體動力鉆具為主要鉆進方式，以轉盤鉆具組合通井鏟除巖屑床和修整井眼，并完成穩(wěn)斜段或造斜率較低的調整段，以二至三套鉆具組合在二至三趟鉆內鉆完0-90°造斜段。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術以動力鉆為主的水平井98四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術

③對入靶前地層穩(wěn)定性較差的水平井，造斜段的施工以單彎動力鉆具與轉盤鉆具組合相結合的鉆進方式，用動力鉆具在易造斜井段按設計先打出高造斜率，再用轉盤鉆具組合鉆掉可鉆性差的井段（即后打出低造斜率)。對設計造斜率較低的疏松地層,在采用動力鉆具或轉盤鉆具組合時，都應當使用比正常井段造斜率高一級的鉆具組合來完成。

④對地質設計靶區(qū)垂深誤差要求在5一10m、而平面誤差大于5m的水平探井和水平開發(fā)井，以轉盤鉆鉆具組合為主要鉆進方式，可采用大排量來提高攜巖能力，以兩套轉盤鉆鉆具組合用二至三趟鉆鉆完500m左右的水平井段。應備用一套DTU導向鉆具或1°左右的單彎動力鉆具，以彌補轉盤鉆鉆具組合的意外失控。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術③對入靶前地層穩(wěn)定性99四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術

⑤對地質設計靶區(qū)垂深誤差要求在5m之內、而平面誤差也小于5m的水平穿巷道井，采用DTU導向鉆具或1°左右的單彎動力鉆具與轉盤鉆鉆具組合相結合的方式鉆水平段。四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技術⑤對地質設計靶區(qū)垂100一、水平井基本術語二、水平井剖面設計三、水平井環(huán)空攜砂效果分析四、水平井井眼軌跡控制工藝模式與技