小井眼钻井

2005年3月15日一、油井钻井的分类：钻井类型不仅体现了钻井的目的，而且是加强钻井工程管理和施工的重要依据，因为探井和开发井、直井和定向井的钻探工艺要求不同，考核的项目不同，各项技术经济指标的水平也不同。要按照钻井的不同类型编制钻井队和资金计划，分析各类井型的比例关系和经济效益。以便指导钻井工程的开展。（一）按照钻井的地质设计目的，可分为探井和开发井两大类1、探井：A地质探井B予探井C祥探井D地质浅井地质探井（参数井、基准井）是为了解构造的地层年代、岩性、厚度、生储盖层组合等，并为地球物理解释提供各种参数为目的所钻的探井。予探井是指在地质祥查和地质综合研究后所确定的有利圈闭上，已发现油气藏为目的所钻的探井，以及在已知的油气田上，已发现未知的新油气藏为目的所钻探井。祥探井（评价）是指在发现油（气）的圈闭上，以探明含油（气）面积和储量，了解油（气）面积和储量，了解油气层变化结构和产能为目的所钻的探井。地质浅井（剖面探井、制图井、构造井）是指为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质、地层剖面和局部构造为目的所钻的井。2、开发井：A油（气）井——→生产调整井、生产评价井、扩边井、控制井B注水（气）井C检查资料井D浅油气井2、开发井：油气井是指为开发油（气）用大型钻机所钻的采油井、采气井。注水（气）井（辅助生产井）是指为合理开发油气田，有计划、有目的地给地层补充能量，所钻的用于注水、注气和开采稠油的注气井。滚动开发调整井是指在油田开采过程中，为提高采收率而在老油田上按新井网所钻的井。2、开发井：检擦资料井（观察井）是指在已开发的油气田内，为了解研究开发过程中地下情况变化所钻井。浅油气井是指为开发浅油气层一般用轻型钻机所钻的500米以内的采油、采气井。（二）按照钻井深度分浅井〈=2000米中深井2000--4000米深井4001—5500米超深井＞5500米（＞6000米）（三）按照钻井地域划分：陆地井和海上井两种陆地井是指在陆地范围内所钻的井，包括在湖泊和沼泽地区的钻井。海上井是指在海洋范围内所钻的井，滩海井是指水深在5m以内（含5m）的海域所钻井。包括在海滩、滩涂和潮汐波及区内所钻井。（四）按照钻井井身轨迹轴线方向，可分为直井和定向井两种1）直井是按设计规定，采用一般的钻井工艺和手段，井斜标准在规定要求的范围。2）定向井是指按照钻井设计规定采取的特殊工艺和手段，井斜标准和井眼形状按预定的方位和距离所钻的井。注：定向井按照地面井口数的多少又可分为丛式井和多底井ⅰ从式井是指按照钻井设计规定，采用特殊的钻井工艺和手段，在一个井场内，按照预定的要求，向不同方位和距离钻两口以上的井。它的特点是：一个井场内有两个以上的井口，而井底则向口向不同方向展开，地下有几个井底，地面就有几个相对应的井口。一、小井眼钻井技术发展状况关于小井眼的定义，不同国家、不同油公司有各自不同的理解，有的根据环空尺寸，有的是依据井径，有的则根据90％或更多井段用小于小177.8mm钻头钻进的井眼来定义。比较普遍认可的定义是：70％的井深直径小于小177.8mm的井为小井眼。二、应用小井眼技术的目的小井眼钻井技术最早用于采矿工业，之所以受到石油工业的青睐，主要是因为其所需设备小而少，所消耗的材料、管材、燃料少，井场占地而积小，对环境影响小，可节约勘探、开发成本。国外一些钻井承包商、油公司的实践表明，小井眼可节约成本30％左右，边远探井或后勤供应困难的地区应用小井眼钻井技术成本节50％一75％。由于小井眼能够大幅度降低钻井成本，各国钻井承包商和油公司纷纷应用小井眼技术，使之成为石油工程界的又一热点技术。二、应用小井眼技术的目的其应用领域主要集中在4个方面：1、探井：新区或边际探区环境比较恶劣如砂漠、沼泽、海滩、丛林、山区等远离生产基地，后勤供应困难，导致钻井成本高。2、浅油气藏开发。一般指在油藏埋深600-1000m,应用常规井眼开发，动用比较大的设备，形成大马拉小车的局面，浪费材料、燃料、钻进作业费用高。二、应用小井眼技术的目的其应用领域主要集中在4个方面：3、低压、低渗、低产油气藏的开发。4、老油田油气改造。老油气田由于生产时间长，一些井因套管已经被腐蚀损坏而停产，因此采用在套管内开窗钻小井眼，既能使老井恢复生产，又能避免打新井，节约钻井成本。三、小井眼的发展过程1、从1942年开始到20世纪50年代末期，Setkoll石油公司就已完成了井深从∮91.44～∮152.4m不等的小井眼井1000多口：采用∮173.03mm套管，∮125.4mm油管完井，并安装抽油机和有杆泵采油。2、20世纪60年代初期，有131家公司在世界范围内已钻成3261口，井眼尺寸∮161.93mm或更小的小井眼井，平均井深1376.1m其中大部分井深在3658m。在这个时期，小井眼钻井异常兴旺，相应地开发出小井眼多种完井技术和专门的工具小井眼完井技术：1、多层管柱完井（同时可下三层套管柱；2、注水泥和挤水泥固井困难；（3）伽马和井径测井：似的（4）喷砂和射孔：（5）取心：小井眼专门工具1、吊卡2、卡瓦3、防喷器4、封井器小井眼钻井系统在钻井的工艺方面取得的进展以先进的钻井设备和工具为前提，包括了转盘钻进、井下马达钻进连续取心三种钻井系统，这些小井眼钻井系统的主要优点是采用小型钻机和高转速钻进，并减少套管费用，所以，钻井成本仅为现用常规钻井系统的30%～60%。`1、转盘钻井；转盘钻井采用小直径钻柱，配小直径金刚石钻头（钻头尺寸可小到∮50.8mm）,金刚石钻头与牙轮钻头不同之处是能在高转速下钻进。。2、井下马达钻井系统；应用小型井下马达配套金刚石钻头可以代替转盘钻井3、顶部驱动钻机钻井（小型驱动）；三种钻井系统。小井眼钻井随着勘探开发的深入，一些老油田和主力油田已进入中后期阶段，而新发现的大储量的油气层越来越少，小井眼开窗侧钻井技术开始出现，对那些开发中后期阶段的油气田提供了用其他方法开发无利可图的机会。中国小井眼钻井技术于20世纪70年代的开始，吉林油田用于浅油层开发（井深400m）,但由于钻机、工具不配套而中途停止，90年代小井眼钻井技术在国内又一次兴起，首先被应用于老油田的挖潜改造方面进行开窗侧钻。90年代中期应用于浅油藏、“低压、低渗、低产”油气藏的勘探开发，钻井工艺、装备、工具也随之迅速发展起来开窗侧钻工艺20世纪90年代初期开始，各油田相继在∮177.8mm和∮139.7mm套管进行开窗侧钻小井眼，井眼尺寸为∮152.4mm和∮120.65mm,开窗井深有浅有深。吐哈油田在玉东平1井（水平井）内侧钻水平井，开窗井深2395m,侧钻井段长570m，水平段长100m,成为国内第一口双层套管开窗侧钻水平井。小井眼钻井.深井小井眼钻井深井小井眼是小井眼钻井技术新的应用领域。塔里木油田在迪那11井采用转盘﹢井下马达复合钻井方式，在5844～6050m井段钻成∮101.7mm小井眼。如果说套管开窗侧钻小井眼、深井小井眼钻井是为了工艺需求，那么将小井眼钻井技术用于浅层油气藏、“低压、低渗、低产”油气藏开发。使得小井眼钻井技术成为降低钻井成本的有效措施。（一）井身结构一）井身结构（千18-19H实际完钻井身结构444.5mm×2036m＋技套339.7mm×2033m水泥返地面660.4mm×266m＋表套508mm×265.1m水泥返地面311.1mm×4535.6m＋技套244.5mm×4535.4m双级固井，一级水泥返至1833m，二级水泥返至896m215.9mm×5347m悬挂筛管177.8mm筛管（4147～4967.5m）127mm筛管（4122～5344m）一、千18-19H井概况244.5mm套管鞋处井斜：75.55°，全井最大井斜91.63°。244.5mm套管进入风化壳垂深１m，斜深５m。小井眼钻井工艺技术（二）钻井参数钻压：选择钻井参数既要考虑提高钻速，又要兼顾防斜打直。参考钻头厂家推荐的钻压值0．35～1。05KN/mm，152mm钻头一般加压60～120KN。转速：浅井小于（1000米）一般控制在60～110钻压60～110r/min，深井一般控制在60～80r/min；（三）水利参数浅井选用的钻机功率有限，不能进行高压喷射钻井，因此水利参数只要能够满足清洁井眼即可。对于深井小井眼，可以考滤高压喷射钻，以提高机械钻速。水力参数可根据机泵功率条件循环压力损耗确定。小井眼钻井工艺技术（四）钻头选型及应用根据钻头选型原则，直井钻井主要以提搞机械钻速为主，因此要按钻头特点与不同地区的岩性特点相结合来选择钻头。(五)复合钻井转盘＋螺杆钻具的复合钻井于直井钻井可以提高钻速，这在常规井眼钻井已得到证明。但是，在小井眼钻井中应用要特别注意，如果应用不当，机械钻速有可能比常规的钻具结构钻井速度还要低。如：由于泵排量过低，螺杆转速没有达到额定转速而且由于泵压过低，高压喷射钻井优势未能得到发挥结果钻头破岩效率大打折扣，反而没有常规转盘钻井速度高。小井眼固井技术固井作业是钻井工程的最后一部分，固井质量的好坏，直接影响整个油气井的合理开发，因此小井眼固井技术是小井眼成功的关键。同时也是保证一口井油气能否在几年、几十年安全生产的关键，小井眼与常规井（215.9mm井眼，139.7mm套管）固井相比较存在很多难点和复杂性。小井眼固井技术的难点小井眼固井存在着和常规井不同的技术难题，必进行研究才能解决技术问题，也才能促进小井眼固井技术进步。小井眼由于井眼变小、环空间隙变小，对注水泥作业以及如何提高古井质量带来了新的难题：1、水泥浆技术；A.由于小井眼施工的特殊性，环控间隙小，施工阻力大，在环空中容易形成串槽，顶替效率差，尤其在套管居中不良时，顶替效率会更差，因此必须保证水泥浆有很好的流动性。小井眼固井的难点B、小井眼在注水泥时流体通道整体变小，使得注水泥作业时流动阻力明显增大，造成泵压增高，导致水泥浆易于失水和脱水，发生桥杜和憋泵的机率随之增加，同时易于压漏地层，不利于产层保护，以此对水泥浆的流变性、虑失量、稳定性更要求更高，对于注替速率也应科学设计。C、小间隙造成水泥环薄，因此小井眼固井对水泥石抗压、抗折强度设计要求高，对水泥石的韧性也提出了更高的要求。小井眼固井的难点D、环空间隙小，水泥环薄，如果油田注水开发，油水同层地水活越，油水气串发生机率和危害随之增大，对于工艺措施和水泥浆防串能力要求更高E、小井眼井利用小套管固井，套管壁薄，容易弯曲，居中困难导致偏心和贴壁，为了减少过高的排量，只能采取低速的方法，导致顶替效率降低，从而影响固井质量。F、小井眼固井所需灰量小，对注水工艺和水泥浆密度控制要求更高。小井眼固井的难点2、扶正器加放技术：在环空间隙中，由于小套管的套管的刚度小，容易弯曲、偏心和贴壁，使顶替效率下降，所以套管扶正器问题及如何提高顶替效率，常规固井工具不能适应于小井眼。应以与以特别，常规固井工具不能适应于小井眼固井，小井眼固井工具（扶正器、浮鞋、浮箍、井口）的设计和制造更加困难。如果扶正器加装的不合理，有可能导致下套管过程的有关问题发生，容易发生下套管失败，特别严重的情况造成套管下不到小井眼固井难点3、延迟固井技术主要是应用老油田的老井改造上，其主要原理是：将予配的水泥浆先注入井内，然后将套管闭口插入水泥浆中，是井内水泥浆自然上返到设计高度，充分充填环形空间，侯凝完井。这样可有效的克服或减轻套管偏心和贴壁问题，控制水泥浆上返速度，控制井筒内外压力提高顶替效率，保证固井质量。小井眼固井难点4、顶替技术水泥浆的流变性与稳定性是一对相互对立的矛盾。水泥浆的流动性好，顶替效率高，但稳定性相对较差，如果套管偏心，使窄边变得更小，形成钻井液滞留区，不容易被水泥浆顶替彻底；流动阻力大，因此排量不能过大，难以实现紊流顶替。因此顶替是小井眼难题之一。一般提高小井眼顶替效率常用的方法有：A提高井身质量D提高顶替液性能B优化钻井液性能E合理加放扶正器，使套管居中C活动套管F设计合理的顶替工小井眼固井关键技术1、小井眼固井水泥环薄，为了提高水泥石承受射孔、油气层改造等工程载荷时的抗碎裂能力，可