定向井施工技术

无论是定向井，还是水平井，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同，在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。

我们在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中，针对不断出现的轨迹控制问题，建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。

一、水平井的中靶概念

地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。我们可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，因此，控制水平井井眼轨迹中靶，与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念，主要体现是:

井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面（也称目标窗口），但中靶的靶区不是一个平面，而是一个柱状体，因此，不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内，而且要求点的矢量方向符合设计，使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。也就是说，控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位（即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内），也就是我们所讲的矢量中靶。

二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素

对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。

水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。

实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是：

① 实钻轨迹点的位置超前，相当于缩短了靶前位移。此时若井斜角偏大，会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标窗口平面的位置，必将延迟入靶，且往往在窗口处脱靶。

② 轨迹点位置适中，若此时井斜角大小也适中，是实钻轨迹与设计轨道符合的理想状态。但若井斜角大小超前过多，往往需要加长稳斜段，可能造成延迟入靶，或在窗口处脱靶。

③ 轨迹点的位置滞后，相当于加长靶前位移。此时若井斜角偏低，就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关系，往往要采用较高的造斜率而提前入靶。

实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控制。点的井斜角偏大可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。

在实际井眼轨迹控制过程中，我们根据造斜段井眼轨迹控制的新概念和实钻轨迹点的位置、点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律，将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢量中靶的范围内。也就是说，在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高工作效率，减少起下钻次数。

三、井身剖面的特点及广义调整井段的概念

根据长、中半径水平井常用井身剖面曲线的特点，剖面类型大致可分为单圆弧增斜剖面、具有稳斜调整段的剖面和多段增斜剖面（或分段造斜剖面）几种类型，不同的剖面类型在轨迹控制上有不同的特点，待钻井眼轨迹的预测和现场设计方法也有所不同。

1、 水平井常用井身剖面曲线的特点

① 单圆弧增斜剖面

单圆弧增斜剖面是最简单的剖面，它从造斜点开始，以不变的造斜率钻达目标,胜利油田的樊 13- 平 1 井采用了这种剖面。这种剖面要求靶区范围足够宽，以满足钻具造斜率偏差的要求，除非能够准确地控制钻具的造斜性能，否则需要花较大的工作量随时调整和控制造斜率，因而一般很少采用这种剖面。

② 具有切线调整段的剖面

具有切线调整段的剖面，它又可分为：

（a）单曲率—切线剖面：具有造斜率相等的两个造斜段，中间以稳斜段调整。

（b）变曲率—切线剖面：由两个（或两个以上）造斜率不相等的造斜段组成，中间用一个（或一个以上）稳斜段来调整。如永35—平 1 井、草 20—平 1 井、草 20—平 2 井等就属于这种剖面。

这是最常用的剖面类型，因为多数造斜钻具的造斜特性不可能保持非常稳定，常常产生一定程度的偏差，这就需要在造斜井段之间增加一斜直井段来调节补偿这种偏差。单曲率—切线剖面后一段的造斜率可以在钻第一造斜段的过程中比较精确地预测出来，然后及时计算修改稳斜段的长度，以补偿第一段造斜率与设计的偏差，使井眼轨迹准确地钻达目标点的垂深。

③ 多造斜率剖面

多造斜率剖面（或分段造斜剖面），造斜曲线由两个以上不同造斜率的造斜段组成，是一种比较复杂的井身剖面。

在水平 4 井攻关和试验过程中，我们根据胜利油田地质地层特点，采用了三段增斜方法设计水平井井眼轨道，在实钻过程中可以充分发挥动力钻具和转盘钻具各自的优势，提高钻井速度。将常规设计的稳斜井段改为第二增斜段，通过调整该段的造斜率和段长，同样可以弥补钻具造斜能力的偏差，而且还可以实现用一套钻具组合完成第一造斜段的通井和第二造斜段的钻进，并减少了起下钻次数。转盘增斜钻具组合与稳斜的刚性钻具组合比较，其刚性小，摩阻力小，不易出新井眼，有利于井下安全。采用转盘钻具钻进可以使用较大的钻压以提高机械钻速，缩短钻井周期。

2、 广义的调整井段概念

据国外水平井资料介绍，在多数水平井设计中习惯采用具有稳斜调整段的剖面，用稳斜段作为轨迹控制的调整井段。通过实践我们认识到，水平井的调整井段还有更为广泛的含义。

首先，我们知道，目的层入靶点位置的准确性和目的层厚度是影响水平井中靶的重要因素之一。如何利用稳斜调整井段来提高中靶精度，对目的层是薄产层的水平井尤为重要。由于在井斜角较大时，增斜率的偏差主要影响水平位移，而对垂深的影响很小，可以在大井斜角度下提高垂深的精度。因此，在入靶前的大井斜角井段增加一稳斜调整段，既可调整垂深精度，又有助于及时辨别地质标准层，以便及时准确地确定目的层入靶点的相对位置。

其次，由于目前的硬件条件不十分完善，在钻中半径水平井的两趟动力钻具组合井段之间选择一调整井段，采用柔性的转盘增斜钻具组合来钻进，不仅可以钻出较小的造斜率井段以缓解第一和第三段造斜率，满足对井眼轨迹控制的需要，而且对改变井眼的清洁状况、防止出新眼都具有十分重要的作用。

因此，调整井段的广义概念不仅是调整井眼轨迹，同时可以调整钻井过程中井眼的清洁净化状况；不仅调整井眼轨迹的中靶精度，还可根据地质要求及时调整目的层入靶点的相对位置；不仅可以是稳斜井段，还可以是适当造斜率的增斜井段。

四、水平井待钻井眼轨迹的现场设计预测模式

在水平井井眼轨迹的控制过程中，由于地质因素、钻具的造斜能力、钻井参数等发生变化，往往使实际的造斜率与设计或理论造斜率不同，或者由于地质设计目的层发生变化等，这都需要根据实钻情况在现场随时预测待钻井眼的钻进趋势，及时调整和修改设计方案，采取相应措施。

现场待钻井眼的设计和预测，在不同的条件和具有不同的中靶要求下具有不同的计算模式，但水平井待钻井眼轨迹设计和预测的目的都是要计算在一定前提条件下钻至入靶窗口时的垂深、投影位移、井斜角和井斜方位角是否合符要求（也即控制实钻轨迹点的位置和矢量方向在设计精度范围内中靶）。

对设计的二维剖面水平井，控制井眼轨迹的中心任务是控制其造斜率Kα（也即控制剖面曲率半径 Rv），中半径水平井更是如此。在这类水平井中虽然控制方位变化率也是非常重要的，但通过我们的现场实践和分析比较后认为有下列几方面的原因，在待钻井眼轨迹现场设计预测时可以先不考虑方位变化率 KФ，待造斜率 Kα设计完成后（由 Kα=5730/Rv 求得），再根据所需方位变化量△Ф求出待钻井眼的方位变化率KФ，或求出单位水平投影位移的方位变化量 KvФ。

① 造斜率 Kα 远比方位漂移率 KФ高，Kα 非常接近井眼曲率 K（即狗腿严重度），因而在作待钻井眼轨迹设计时可以先忽略KФ。

② 一般在大井斜角情况下的井斜方位角变化很小，趋于稳定。

③ 在以动力钻具为主控制井眼轨迹时，随时可以修正调整方位角Ф。

④ 入靶窗口和靶区往往对横距 △d 的要求范围较大，因而对方位角Ф 的允许误差范围 △Ф 也较大。

因此，我们所建立的待钻井眼设计模式主要以设计 Rv 为主，对待钻井眼的三维设计和预测，我们也建立了相应的设计预测模式。 。

2)、目前钻井现场常用的定向造斜方法

随着定向井钻井技术和测量仪器的发展，定向造斜的方法也不断向着更科学更精确的方向发展变化，从最早使用的转盘钻井定向钻进，发展到目前的井底动力钻具定向钻进，从地面定向法，经过氢氟酸井底定向法、磁力测斜仪井底定向法、有线随钻测斜仪定向法发展到今天的MWD随钻测斜仪配合动力钻具的导向钻井系统。

定向井钻井技术论文篇一

浅析定向井钻井轨迹控制技术

[摘 要]定向井钻井中的关键技术是井眼轨迹控制技术，本文在分析定向井井眼轨迹剖面优化设计技术的基础上，对钻井中的井眼轨迹控制技术进行了探究。

[关键词]定向井井眼轨迹关键技术

中图分类号：TG998 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)08-0056-01

随着我国油气资源勘探开发力度的不断加大，对于地面遮挡物无法正常钻井开采、地质情况复杂存在断层等构造遮挡和钻井发生事故需要侧钻等复杂油气藏的勘探开发日益重视，而这些油气藏一般需要采用定向井钻井技术进行开发，从而增加油气储层裸露面积、提高油气采收率、降低钻井成本。但是，定向井钻井的井眼轨迹控制难度较大，需要对井眼轨迹进行优化设计，并通过在直井段、造斜段和稳斜井段采用不同的钻井轨迹控制技术进行控制，才能有效保证定向井的井眼轨迹，而对这些技术措施进行探究，成为提高定向井钻井水平的关键。

一、科学进行定向井井眼轨迹和轨道设计

1、定向井井眼轨迹的优化设计技术

井眼轨迹的剖面设计是定向井钻井施工的基础，只有不断优化完善井眼轨迹设计，保证井眼轨迹设计的科学性、合理性，才能确保定向井钻井实现预期目标。在定向井井眼轨迹剖面优化设计中，要坚持一定的原则：要以实现定向井钻井地质目标为原则，定向井钻井的地质目标很多，包括穿越多个含油地层提高勘探开发效果、避开地层中的断层等地质构造从而实现对地下剩余油气储层的有效开采、实现油井井眼轨迹在油气储层目的层的大范围延伸以增加油气藏的裸露面积等，同时，因为钻井或油气开采中发生事故导致无法正常开采的油井，可以通过定向井实现对油气储层的侧钻来达到开采目的，存在地面障碍物无法进行正常钻井的区域也可以通过定向井来实现钻井开采的目的，为了节约钻井成本，还可以通过丛式平台定向井开发的方式来节省井场占地面积要以高校、优质、安全钻井施工作为现场施工目的，在进行定向井井眼轨迹剖面设计时，结合所处区域的地质特征进行设计，选择在地层稳定、松软度适中的位置进行造斜，造斜点要尽量避开容易塌陷、缩径或漏失以及压力异常的地层层位进行，要将造斜段的井斜角控制在15°-45°之间，因为过大的井斜角会增加施工难度且易引发钻井事故，而过小的井斜角会造成钻井方位的不稳定性，增加调整次数，还有就是在造斜率的选择上，要综合考虑油井所处地层的地质状况和钻井工具的实际造斜能力，在满足定向井钻井目标的前提下尽量减小造斜率并缩短造斜段的长度，实现快速钻井的目的要尽量满足后期采油和完井工艺实施的要求，在满足定向井钻井要求的前提下，尽量减小井眼的曲率，方便后期抽油杆和油层套管下井，同时减小二者之间的偏磨，方便后期改造安全采油泵等井下作业施工。

2、定向井钻井的轨道设计

根据定钻井的目的和用途不同，可以将定向井分为常规定向井、丛式井、大位移井等几种类型进行设计，常规定向井一般水平位移不超过1km、垂直深度不超过3km，丛式井可减小井场面积，大位移定向井的轨道一般采用悬链曲线轨道，在井眼轨迹上采用高稳斜角和低造斜率。我国定向井井眼剖面轨迹主要有“直―增―稳”三段制剖面、“直―增―稳―降”四段制剖面和“直―增―稳―降―直”五段制剖面三种类型，在具体设计时根据所在地层地质特征不同进行优化设计。三种井眼轨迹各有优缺点：三段制井眼轨迹造斜段短，设计和施工操作比较方便，在没有其他特殊要求时可以采用三段制轨迹剖面四段制井眼轨迹剖面起钻操作时容易捋出键槽加大下钻的摩擦力，容易造成卡钻事故，且容易形成岩屑床，一般不会采用，只在特殊情况下使用五段制井眼轨迹剖面在目的油气储层中处于垂直状态，有利于采油泵安全下入，且便于后期采油工艺的实现。

二、三段制定向井轨迹剖面钻井控制技术

基于三种不同类型轨迹剖面的优缺点，在现实中多应用三段制和五段制井眼轨迹剖面进行定向井钻井设计，而三段制井眼轨迹剖面最为常用，下面就对三段制定向井井眼轨迹钻井控制技术进行研究。

1、直井段的井眼轨迹控制技术

直井段的井眼轨迹控制技术主要是防斜打直，这是定向井轨迹控制的基础，因为地质、工程因素和井眼扩大等原因，直井段钻井中会发生井斜，地质因素无法控制，可通过在施工和井眼扩大两方面采取技术措施进行直井段钻井的轨迹控制，关键要选择满眼钻具和钟摆钻具组合进行直井段钻井，前者可以在钻井中防止倾斜，将扶正器与井壁尽量靠近，就可以有效防止井斜问题出现钟摆钻具的工作原理是超过一定角度后会产生回复力，具有纠正井斜问题的作用，但要保证钻压适量，因为钻压过大会使钟摆力减小而增斜力增大，妨碍纠斜效果。

2、造斜段的井眼轨迹控制技术

在定向井钻井中，造斜段钻井是关键部位，造斜就是从设计好的造斜点开始，使钻头偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程，关键是要让钻头偏离铅垂线开始造斜钻进。要根据设计好的井眼轨迹，综合井斜角、方位偏差来计算造斜率，以此指导造斜钻井施工，通过增加钻铤等措施，调整滑动钻进和复合钻进的比例，从而使钻头按照设计的井眼轨迹进行钻进，指导造斜段完成。

3、稳斜段的井眼轨迹控制技术

造斜段完成后，需要进行稳斜段的钻井施工，在稳斜段的钻进中，要选用无线随钻测井仪器对钻头的工作进程进行动态跟踪，实时监测钻头的实际井斜角、方位角偏离情况并与设计值进行对比，确保钻头中靶。在没有无线随钻测井仪器的情况下，需要通过稳斜钻具组合进行钻井，并应用单、多点测斜仪进行定点测斜，从而保证井眼中靶，提高钻井质量。

三、结论

综上所述，定向井是开采复杂油气藏的有效手段，可以对常规油井无法开采的油气藏进行开采，但要顺利实现定向井钻井，需要根据地质特征等设计井眼轨迹剖面、选择合适的轨道类型，并对不同井段采取对应的井眼轨迹控制技术，确保按设计的井眼轨迹钻进，提高油气资源开采效果。

参考文献

[1] 王辉云.定向井录井技术难点浅析[J].科技情报开发与经济，2009(10).

[2] 鲁港，王刚，邢玉德，孙忠国，张芳芳.定向井钻井空间圆弧轨道计算的两个问题[J].石油地质与工程，2006(06).

[3] 王学俭.浅层定向井连续控制钻井技术[J].石油钻探技术，2004(05).

[4] 崔剑英，贺昌华.定向井信息查询系统的开发[J].数字化工，2005(07).

定向井钻井技术论文篇二

寿阳区块煤层气定向井钻井技术浅谈

摘要：本文介绍了寿阳煤层气的开发现状和煤层气特征，分析了定向井钻井技术在施工过程中的应用，对今后在寿阳区块内施工的定向井有一定的指导作用。

关键词：寿阳区块定向井造斜段稳斜段

Abstract: This paper introduces the development status and characteristics of Shouyang coal-bed methane coal-bed gas, analyzes the application of directional drilling technology in the construction process, has the certain instruction function to the construction of directional well in Shouyang block.

Keywords: Shouyang blockdirectional welloblique sectionsteady inclined section

中图分类号：P634.5

1.概况

寿阳区块位于山西省中部，沁水盆地的北端，沁水盆地是我国大型含煤盆地之一，蕴藏着丰富的煤层气资源，根据远东能源(百慕大)有限公司前期在沁水盆地南部施工的参数井和定向生产井所获得的相关资料，显示该区具有良好的开发前景。

1.1寿阳区块勘探开发历史和现状

1995年由联合国开发计划署(UNDP)利用全球环境基金资助、煤科总院西安分院承担的《中国煤层气资源开发》项目，《阳泉矿区煤层气资源评价》专题科研报告，对阳泉矿区(包括生产区、平昔区和寿阳区)煤层气资源开发进行了评价和研究，其中重点对寿阳区的煤层气资源开发进行了评价和研究。

中国煤田地质总局于1996～1997年在韩庄井田施工了一批煤层气勘探参数井，获得了该区有关的煤储层参数，并对HG6井的主要煤层进行了压裂改造和排采试验，取得了该井合层排采的一整套数据。中联公司1997～1998年在寿阳区块施工了4口煤层气生产井，其中1口探井，3口生产试验井，获得该区宝贵的煤储层参数和生产数据。1998年完成了四条二维地震勘探线，共计167km，获得了丰富的地质成果。2005年远东公司在该区施工了3口羽状水平井，其中2口在煤层段进尺超过3000m，3口井均在生产。

2007年远东能源(百慕大)有限公司根据取得的初步成果资料研究、分析后，认为该区15#煤层十分稳定，储层参数比较有利，是煤层气开发的有利区块，决定在寿阳县南燕竹镇共计部署一批定向井及参数井，以获取该地区15#煤层的埋深、厚度等储层参数，进一步扩大勘探范围，并逐步形成区域生产井网，争取短期内该区煤层气地面开发进入大规模商业化运营。

1.2寿阳区块地质背景

沁水盆地北端位于北东向新华夏系第三隆起太行山隆以西，汾河地堑东侧，阳曲——盂县纬向构造带南翼。总体形态呈现走向东西、向南倾斜的单斜构造。区内构造简单，地层平缓，倾角一般在10°左右。燕山运动和喜马拉雅运动期间，由于较大规模的岩浆侵入活动，大地热流背景值升高，本区石炭二叠纪煤层在原来深成变质作用的基础上，又叠加了区域岩浆热变质作用，致使煤化作用大大加深，形成了本区高变质的瘦煤、贫煤以及少量无烟煤。

本区所钻遇的地层为：第四系(Q)，三叠系下统刘家沟组(T1l)，二叠系上统石千峰组(P2sh)，二叠系上统上石盒子组(P2x)，二叠系下统下石盒子组(P1x)，二叠系下统山西组(P1s)，石炭系上统太原组(C3t)。

1.3寿阳区块煤储层特征

主要含煤地层为上石炭统太原组及下二叠统山西组，含煤10余层，其中3#、9#、15#煤为主力煤层。

3#煤层：俗称七尺煤，全区煤层厚0～3.78m，煤层较稳定，寿阳矿区西部和阳泉三矿矿区煤层较厚，其他地区煤层变薄，甚至尖灭。结构简单，有时含一层夹矸，顶底板为泥岩，砂质泥岩、粉砂岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。

9#煤层：全区煤层厚不一，煤层较稳定。结构简单，顶底板为泥岩，砂质泥岩、粉砂岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。

15#煤层：煤层厚0.27～6.48m，是寿阳区块内煤层气开发的主力煤层。15#煤含1～3层夹矸，结构中等，顶底板K2灰岩，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。

沁水盆地北端煤储层厚度大，埋深适中煤的热化程度较高，己进入生气高峰，煤层顶底板封闭性能好，含气量高煤储层裂隙较发育，孔隙以小孔和微孔为主，渗透性较好煤的吸附性能强，但含气饱和度偏低。

2.设备设备选择

2.1钻机选择

寿阳区块定向生产井井深一般在在1000m以内，水平段不超过500m，根据我井队现有设备的情况，选择了TSJ-2000、GZ-2000钻机。该钻机提升、回转能力均能满足煤层气定向生产井施工的需要。

2.2设备配置

水泵：TBW-850(直井段)、3NB-1000、F-500排量0～42L/s，压力5～32MPa。

动力：PZ12V-190、PZ8V-190、12V135功率120～800HP。

钻塔：27.5m/A型塔(750KN)。

钻具：Φ127mm钻杆，Φ203钻铤，Φ178钻铤+Φ159钻铤。

2.3定向钻具

Φ172(1.5°)螺杆、Φ165(1.5°)螺杆

Φ172MWD定向短节、Φ165MWD定向短节

Φ165mm、Φ159mm短钻挺

Φ214mm扶正器、Φ48MWD

Φ165mm无磁钻铤、Φ172无磁钻挺

3钻井工艺

3.1井身结构

井身结构在钻井工程中处于最基础的地位，体现了钻井的目的，也是决定该目的能否顺利实现的重要因素之一。井身结构设计以钻井目的为目标，以现实的钻井工程和地质等条件为依据，使目标和过程统一起来。

一开采用Φ311mm钻头钻至稳定基岩，且水文显示正常，下入Φ244.5mm表层套管，固井并候凝48小时。

二开采用Φ215.9mm钻头钻至完井，达到钻井目的后，下入Φ139.7mm生产套管并固井。

3.2钻头选用

二开选择造适岩的HJ537G钻头。

3.3动力钻具选择

为了适应软及中软地层，选择了中转速中扭矩马达。

3.4钻井液的选择

煤层气井施工时，煤储层保护是关键。在煤层段钻井中，主要采用清水钻进，严格控制钻井液中的固相含量、比重，井内岩粉较多时，可换用高粘无污染钻井液排出岩粉，既能保证孔内安全，又防止了储层污染。

4.定向钻具组合及钻进处理措施

定向井施工中主要分直井段、造斜段、稳斜段，要针对不同地层、不同井深、位移有效地选择好三个井段的钻具组合。实现设计的井身规迹是施工的关键。

4.1直井段钻井技术

直井段的防斜是定向井施工的重要保证，一般要求井斜100m内小于1°。直井段的钻具组合是关系到定向井下部定向造斜段的难易程度。

(1)钻具组合：一开采用塔式钻具组合：Φ311钻头+Φ203钻铤+Φ178钻铤+Φ159钻铤+Φ127钻杆。

二开：Φ215.9钻头 +Φ178钻铤+Φ159钻铤+Φ127钻杆。

(2)钻进参数： 钻压 10～80 kN排量 12 L/s 泵压 0.5～2MPa

钻井液性能： 密度 1.02～1.10g/cm3粘度 21 s

(3)见基岩时要轻压慢转，防止井斜。

(4)直井段换径时要吊打，换定向钻具前测井斜。

4.2造斜段钻井技术

造斜段下钻到底后，EMWD仪器无干扰开始定向钻进施工采用1.5°单弯螺杆，测得实际造斜率为9°/30m，定向过程中采用滑动钻进与复合钻进交替作业，确保狗腿度满足要求。

(1)钻具组合Φ215.9钻头+Φ172(1.5°)螺杆+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+Φ178钻铤*2根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆

(2)钻进参数：钻压 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵压 2～4MPa

钻井液性能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 16 s

(3)要调整好钻井液性能，采用三级固控设备控控制固相含量不超标。

(4)及时测量井斜、方位，发现与设计不符，应马上采取措施。

(5)做好泥浆的性能维护，提高防塌性能和携带岩屑的能力，清洁井眼。

4.3稳斜段钻井技术

稳斜段钻具组合在本区可采用以下三种方法，也可以交替作业，确保井斜方位满足要求，三班各钻井参数要保持一致辞，并保证井下安全。

(1)采用螺杆复合稳斜钻进

钻具组合：Φ215.9钻头+Φ172(1.5°)螺杆+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+Φ178钻铤*2根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆

钻进参数：钻压 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵压 3～5 MPa

钻井液性能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 17s

(2)采用近钻头扶正器稳斜钻进。

钻具组合：Φ215.9钻头+Φ214扶正器+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆

钻进参数：钻压 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵压 2～4 MPa

钻井液性能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 17s

(3)采用光钻铤钻进。

钻具组合：Φ215.9钻头+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆

钻进参数：钻压 80～120 kN排量 20～24 L/s 泵压 2～4 MPa

钻井液性能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 16 s

5.经验与建议

通过对本区FCC-HZ-23D、FCC-HZ-33D、FCC-HZ-11D、FCC-HZ-47D、FCC-HZ-70D井的施工，取得了以下经验：

(1)及时测斜、准确计算、跟踪作图是保证井身轨迹的关键。使用MWD能准确掌握井身轨迹的变化情况，使轨迹得到有效的控制。

(2)在钻井过程中，随时观察扭矩、泵压的变化，发现问题及时分析与解决。

(3)勤测泥浆中固相含量的变化，确保固相含量不超标，从而影响螺杆的使用。有条件的话可以上三级固控设备。

(4)采取“转动+滑动”的复合钻进方式，利用无线随钻实时监测，能有效的确保井眼轨迹质量，使施工安全、快速进行在稳斜过程中采用“转动+滑动”的复合钻进方式，有效降低摩阻和扭矩，降低施工风险。

(5)在定向造斜过程中使实际井斜略超前设计井斜，提前结束造斜段，使实钻稳斜段井斜略小于设计稳斜段井斜，在复合钻中使井斜微增至设计轨迹要求，达到快速、安全目的。参考文献

[1]王明寿.2006.寿阳区块煤层气勘探开发现状、地质特征及前景分析.北京：地质出版社

[2]大港油田.1999.钻井工程技术.北京：石油工业出版社

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一、内容概述

美国Varel国际公司成立于1947年，是世界上最大的独立供应商，全球钻头市场上的第5大公司，现拥有资本16亿美元，向石油、天然气、采矿和工业市场提供全套的牙轮钻头和固定刀具钻头。该公司技术研发一直走在世界前列，近年来更是开发出众多适用于特殊钻井环境的专用钻头。

Varel国际公司应用其先进的钻头设计软件为导向钻井系统设计配套钻头，该种钻头在钻进的可控性和定向性方面取得了良好的效果。Varel国际公司在设计钻头的过程中主要应用了3个软件：

（1）GeoScience测井数据分析软件

一种室内鉴定岩性和测试岩石强度的应用软件，可以进行钻前和钻后的测井数据分析。

（2）SPOT钻井软件

一种虚拟的钻井模拟器，可以检验不同的切削结构设计和切削齿的布局是否合适。

（3）CFD计算流体力学软件

一种优化钻头流体特性的应用软件，可以确定最佳的喷嘴排列方向，从而优化钻头的水力特性，使设计出的钻头获得最佳效率。

Varel国际公司推出的Navigator系列钻头（图1）是专门设计用于钻定向井的钻头产品，且可根据用户需要为特定用途设计专门的定向轮廓。该公司设计定向钻井用PDC钻头的理念，钻头是影响定向钻井成功与否的最重要因素，且每只钻头的设计都要与配套使用的旋转导向系统（RSS）、井的定向目标以及所钻地层相匹配。一只钻头钻至井眼目标的能力取决于其可导向性以及定向行为。

图1 Navigator系列钻头

Varel国际公司的工程师在设计钻头时会充分考虑配套使用的RSS的类型以及每种类型的功能和钻井特征，在设计过程中应用GeoScience、SPOT和CFD等工具。GeoScience是该公司的机械岩石性质模型，来自GeoScience的信息被输入到SPOT中。SPOT是一种能够对钻头动力学进行精密建模的设计软件，通过在实验室和现场进行单齿试验和全尺寸钻头试验得出，SPOT可为不同的钻井用途进行切削结构优化。CFD（计算流体力学）软件可验证钻头的喷嘴定向位置是否合理，从而保证钻头喷嘴结构和井底清洗效果的最优化。

二、应用范围及应用实例

通过使钻头与具体的钻井系统相匹配，Varel国际公司为用户创下了多项钻井纪录。该公司始终认为根据钻井系统对钻头进行针对性设计是取得成功的必要手段。在设计过程中，工程技术人员首先要确定影响所有设计特征的相关钻头性能标准，通过应用GeoScience软件进行研究之后，设计出钻头的切削结构，然后再用SPOT软件模拟钻井过程，以确保所设计的钻头在机械钻速、耐用性、稳定性和可导向性方面都符合钻井目标的要求。

该公司设计了一种与斯伦贝谢公司Vortex旋转导向系统配套使用的ϕ215.9mm的VRT619 GX钻头。在沙特阿拉伯的一次钻井应用中，该钻头被下入井深1684m、井斜角20°的井内，历时56.5h，钻进1104m，最终以86°的井斜角钻完计划井段，机械钻速比邻井提高了44%。

三、资料来源

黄蕾蕾，薛启龙.2010.国外钻头技术新进展，石油机械，（4）

钻井设计分析 钻:

井设计包括地质、钻井液和工程设计三部分。开钻前必须认真阅读设计了解基本数据及施工 中的要求以便在施工中贯彻设计达到设计要求顺利完成钻井目的。 地质设计 地质设计介绍了该区块的地质情况及压力动态各项基本数据及施工要求体现了甲方的施工目的。对地质设计不应该忽视要认真阅读和理解。 1了解各项基本数据 包括设计井深、目的层、完钻层位及原则、井型、井别、井位坐标、构造位置、地理位置等。还应该进一步注意到设计的依据包括所用各项资料的日期对比井的井号等。 2了解地质分层及主要岩性 根据设计书中的地质分层及岩性表格参照对比井的录井综合图明确各层的深度及岩性做为选择钻头和钻进参数的依据。了解所在区域的产出情况是以油为主还是以气为主是已开发的区块还是新区块。探井还要了解沉积特征油气资源情况邻井钻探成果及地层倾角、施工情况。 3了解所在区域地质简况及压力动态 根据设计中提供的区域地质简介开发井往往列出邻近许多井的注采情况或测压资料给出地下压力动态。阅读这一部分时应结合井位图和现场调查注意发现有无设计中未列出的注水及采油井弄清这些井的注入和采出情况施工中予以密切注意。同时还要注意到设计中资料的日期是否是近期的是否符合目前的实际。探井根据地震层速度法给出地层压力曲线或数据表施工中可以参考。这些数据往往存在一定的误差使用中应结合实际情况。了解这些资料的目的是为了更安全地施工确定合理的钻井液密度确定井控工作的重点。 4技术要求 这一部分内容包括井身质量完井方面的要求钻井取心、中途测试等方面。调整井还包括要停注的注水井井号及停注时间等。对这些要求要有明确的了解施工中提前做好各项技术和物资的准备对于一些不合理的要求和规定要事先和甲方联系妥善解决例如注水井停注泄压等问题。 工程设计 工程设计是钻井施工的依据开钻前必须认真阅读理解施工中按设计和审批意见执行。 1井身结构 根据井身结构设计确定合理的钻头外径尤其是表层段按设计深度下人表层套管。二开前选用适当的钻头打掉套管内及口袋段的水泥塞按设计要求钻到设计井深下人指定的油层套管。 2定向井设计 根据复测井位坐标了解设计中提出的钻井顺序是否合理如果有问题应及时和甲方联系更改钻井顺序。剖面设计方面要注意造斜点要互相错开50m。同时还要参照井位图了解有无邻井的防碰问题

钻井：就是在地上用钻机钻探一口井目的就是为了勘探或者开发。完井就是这口井钻到完钻井深了并且下完套管完井电测试压完毕了也就是完成钻井了。定向井就是有一个给定的目标靶点要控制好井眼轨迹和方位什么的目的就是中靶向他钻。这么通俗应该好理解吧。

刚开始定向 就是130-（-20）=150，120+20=140，（这里刚开始定向是不加装置角的，

井斜3度以上才加装置角）则需要150转到140 也就是转盘正传350度就可以了或者说倒转10度。记得测斜一定要做钻杆标记