国内外小井眼钻井技术.

采油10302班201024160215原志杰目录1.井身结构...................................................................................-1-2.小井眼钻井工具........................................................................-1-3.小井眼钻井液体系....................................................................-3-4..国内钻机系列.........................................................................-5-1.钻深能力1000m左右钻机.............................................-6-2.第四石油机械厂小井眼钻机系列..................................-9-3.小井眼定向井钻井螺杆钻具及测量仪器...................-10-4..小井眼定向钻井测量仪器...........................................-11-5.小井眼钻井技术的应用........................................................-12--1.小井眼井钻井概况..............................................................参考文献-1-4/4/20201.井身结构国外公司采用的典型小井眼井身结构如表8。表1国外小井眼钻井技术发达国家典型小井眼井身机构BP公司1000m井常规井小井眼井井眼尺寸/mm套管尺寸/mm井眼尺寸/mm套管尺寸/mm444.5311.1215.9339.7244.5139.7158.8120.685.9139.798.073.9Amoco公司2400m井常规井小井眼井井眼尺寸/mm套管尺寸/mm井眼尺寸/mm套管尺寸/mm444.5311.1215.9339.7142.9114.3钻杆215.9152.4111.1177.7127.O93.9Nabors公司3000m小井眼井Texaco公司3000m小井眼井井眼尺寸/mm套管尺寸/mm井眼尺寸/mm套管尺寸/mm311.1209.6155.6104.8244.5177.8127.093.9钻杆311.1215.9139.7103.277.O244.5177.8127.093.969.92.小井眼钻井工具（2）克里斯坦森和DBS公司研制的小尺寸PDC（聚晶金刚石）、TSD-2-4/4/2020（热稳定聚晶金刚石）、天然金刚石钻头具有抗偏转、适应高转速特点。在深层、中硬地层钻井及扩眼效果比较好。穹形设计在耐磨结构上更紧凑，更适用于钻较硬岩石。（3）阿莫科公司开发出了避免小型聚晶金刚石（PDC）过早损坏的抗涡旋钻头，具有较强的穿透能力，钻速高。（4）美国Maurer工程公司研制的混合型PDC/TSD高效钻头特别是用于钻软硬交错地层。其结构特点是：PDC切削齿置于齿前排上，以高速度钻软地层；而TSD切削齿置于PDC切削齿的后排上，用于钻易损坏PDC切削齿的硬夹层。（5）在连续取心作业中，1000~3000m的井，59%使用金刚石取心钻头。2.国内小井眼钻头国内许多专业钻头厂、各油田科研单位及石油院校都在进行小井眼钻头研究与开发。以江钻股份有限公司、成都钻头厂为代表的牙轮钻头专业生产厂家，小井眼钻头规格多，品种齐全，最小钻头直径117.5mm。以四川川石·克锐达金刚石钻头专业生产厂家，小井眼金刚石钻头自成系列，不仅品种多而且规格齐全。大港中成机械制造有限公司为代表的油田生产厂家也开发小井眼金刚石钻头，及具有特殊用途的双心扩眼钻头。石油院校可以针对地层设计具有个性化的钻头及新型钻头，如西南石油学院研究设计的单牙轮钻头，石油大学可以针对特殊地层设计具有个性化的PDC钻头。1）小井眼三牙轮钻头系列-3-4/4/2020江钻股份有限公司小直径钻头系列比较齐全，牙轮钻头直径有149.2mm、152.4mm、155.6mm、165.21mm四种规格。成都钻头厂主要牙轮钻头生产的小直径牙轮钻头有Y系列和SH系列钻头。Y系列钻头为滚动轴承，有三种系列；SH系列钻头为滑动密封轴承保径，有四种系列。2）以四川川石·克锐达金刚石钻头有限公司、大港中成机械制造有限公司为代表，生产天然金刚石、聚晶金刚石（PDC）、热稳定聚晶金刚石（TSD）钻头。四川川石·克锐达金刚石钻头有限公司专门针对小井眼研发的星系列（STR）金刚石钻头，有14个规格37种钻头。3）特殊用途的双心扩眼钻头双心钻头可用于特殊钻井作业，如定向井专用定向造斜钻头；为了保证固井质量，对钻成的小井眼扩眼，或者用于开窗侧钻，能够获得较大直径的井眼3.小井眼钻井液体系国外小井眼钻井用于连续取心的较多，通常要求钻井液低固相、低粘度、强抑制性、低失水。1987年Amoco公司在俄克拉荷马州Cattoosa附近钻了一系列小井眼井和连续取心井，使用了阳离子聚合物/盐水钻井液作连续取心液，即CBF钻井液，取得了良好的效果。现在CBF钻井液已全面用于小井眼钻井作业。Amoco公司随后又研制出一种适合小井眼钻井液的加重材料：一种颜料级重晶石，降低高速旋转固相含量在钻杆壁上沉积现象。同年Shell公司开始研究小井眼技术，研制出甲酸盐盐水钻井液体系，因此钻井液体系成功地完成井深达5000m的小井眼探井和开发井。该体系易于维护，对金属无腐蚀，耐高温可达170℃。1992年Shell公司对甲酸盐复配的钻井液进行了现场实验。1991年Total公司在加蓬小井眼-4-4/4/2020探井Nyanyoul连续取心阶段用K2CO3/乙二醇制成的水基钻井液满足了小井眼钻井和取心的要求。BP公司也研制出一种SH7X钻井液。它们都具有良好的润滑性和页岩抑制性。1993年Elf公司在巴黎钻了两口超小井眼井（钻头41/2in）LTR1、LTR2，分别采用水解聚丙烯酰胺和表2国内一些油田钻小井眼井使用的钻井液的组成与配方井况区块特点钻井液体系配方深井尾管中原文72块防卡漏抗高温相对密度大3%QS-2（超细CaCO3）+1.5%FL+1.2%SMP（液体）+0.5%LV-CMC+2.5%腐殖酸钾+2%C-8501深井尾管胜利坨71块高相对密度淡水+5%~6%膨润土+2%~3%无荧光防塌剂+3%~4%正电胶（浓度13%）+0.5%~1%PHP+1%NH4-NPAN老井侧钻水平井辽河稳定井壁防粘卡漏XC生物聚合物钻井液+氧化沥青+固体润滑剂老井开窗侧钻中原防卡漏4%膨润土基浆+0.3%MMH+2%SDX+1.5%SMP+0.5C9501+1%LFT-重晶石粉短半径水平井大庆低固相CBF钻井液低产井松南GSP-KHm聚合物泥浆体系，钻开油气层前转化为PKZ-Ⅱ型完井液实现屏蔽暂堵，主要处理剂为K-PAN\NH4-PAN\GSP\RH65和891低产井吉林小阳离子聚合物钻井液侧钻小井眼大港官3断完井段：基浆+1%200目CaCO3+2%QS-2+2%~3%D单向暂堵剂-5-4/4/2020水平井块+3%EP-1深井尾管塔里木抗高温KCLHTPloyard钻井液体系：KCL+XCD+X-CID207+KLAGARD老井开窗华北钾胺基聚合物钻井液。4%膨润土+0.2%KPAM+0.5%NPAN+0.2%XY-27+1%ZFJ+2%RT9501浅油层小井眼丛式井长庆稳定井壁防粘卡无固相和低固相钻井液。无固相体系:水+0.1%~0.2%PHP或KPAM+0.3~0.5%CSJ-1+提粘剂；低固相体系：2%~4%膨润土+0.3PAC141+0.5%~1.0%FL-1+0.3%CSJ-1+润滑剂等。PHPA钻井液。1996年HS能源公司在Deven-JulesburgBasin，Colorodo小井眼钻井中，用2%或稍多于2%KCL与聚合物、降失水剂配置的水基钻井液，该钻井液具有易剪切、高切力、低粘度（30~40mPa•s）。Forasol公司在罗马尼亚三口探井使用KCL/PHPA钻井液，证明对确保优质的井眼条件非常有效的，钾含量保持30000mg/L以上，饱和盐水钻井液被用来钻盐层。同年法国FrancaisDUPetrole研究所与FinaChemicals共同研制出一种生物降解脂基润滑剂，减少延伸井和小井眼井扭矩过大及压差卡钻风险。各油田使用的钻井液体系主要有：正电胶钻井液、小阳离子聚合物钻井液、钙基钻井液、CBF钻井液、XC生物聚合物钻井液、强抑制性聚合物钻井液。4..国内钻机系列国内钻机系列可分为钻深能力1000m左右钻机和钻深能力大于1200m钻机两大类。-6-4/4/2020钻深能力1000m左右钻机这种类型的钻机没有形成系列，各油田根据自己的实际情况用修井机或车载钻机改造而成。（1）XJ-450钻机是长庆油田用车装修井机改造而成，最大提升能力784kN，转盘扭矩39.2kN·m，配备F-500钻井泵，可钻井深1200m。（2）XJ-350钻机是长庆油田用车装修井机改造而成，最大提升能力670kN，转盘扭矩39.2kN·m，配备F-500钻井泵，可钻井深1000m。（3）TB50钻机是长庆油田用车装钻机改造而成，最大提升能力490kN，转盘扭矩28.3kN·m，配备NB-350钻井泵，可钻井深800m。（4）K61钻机是吉林油田机械厂制造的车载小井眼钻机，最大提升能力300kN，配3NC350钻井泵，可钻井深700m。2.钻深能力大于1200m钻机系列国内能够制造小型钻机的厂家比较多，其中宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、第四石油机械厂生产的ZJ系列小型钻机种类比较齐全，这些小型钻机可以用于小井眼钻井。1）宝鸡石油机械厂钻机系列宝鸡石油机械厂生产的小型钻机结构形式以传统的模块式为主，开发了电动钻机和使用于丛式井组钻井的钻机（底座带轨道），见表1。表3宝鸡石油机械厂ZJ型小钻机基本性能参数钻机型号最大钩载（kN）钻井泵型号及参数转盘转速（r/min）钻井深度（m）（114mm/Ø88.9mm钻杆备注-7-4/4/2020ZJ15/585585F-5001台29.6~2871000/1260ZJ15/900900NB1-3502台排量24.8L/s泵压12.7MPa62~2761500/1930ZJ15/900DB-1900F-10001台1500/1930电动钻机，绞车无级变速ZJ20/1350ZDB1350F-13001台0~136136~2772000/2500电动钻机，绞车无级变速ZJ20/1350Z1350F-8002台2000/2500车载钻机ZJ30/1700B1700F-13001台3000/3850底座带轨道ZJ30/1700DZ1700F-13001台0~136136~2773000/3850电动钻机，绞车无级变速ZJ30/1700JD1700F-13001台3000/3850电动钻机，绞车四正一倒ZJ30/17001700F-8002台3000/38502）南阳石油机械厂小井眼钻机系列南阳石油机械厂生产车载式和橇装模块式轻型钻机，这两种系列的钻机共同特点是结构紧凑，占地面积小，特别适应小井眼钻井。（1）车载轻型钻机（表2）的特点：①整机布置结构紧凑，装有绞车、井架、液压绞车、柴油机、液力变速箱、辅助刹车、角（并）传动箱、转盘传动箱、液气控制系统，集装化程度高，占地面积小。-8-4/4/2020②底盘为重载8×6、10×8、12×8、14×8常驱动自走底盘，采用动力转向系统，钻机的通过性，越野性好。③井架为前开口、双节套装，液压起放及伸缩。④车装钻机及配套部件集装化程度高，占地面积小。表4南阳石油机械厂ZJ型车载钻机系列序号