短半径侧钻水平井技术

胜利石油管理局钻井工艺研究院王敏生侧钻水平井配套技术侧钻水平井是指使用专门的井下工具，从老井套管内侧钻而成的水平井利用原井场和地面流程，减少占地利用老井上部井段，降低成本充分利用老井开发地质资料扩大泄油面积，提高产量和采收率下斜向器开窗侧钻水平段钻进复杂断块油藏实现稳产的需要实现稳产的途径：•寻找新的资源接替•开发难动用储量•挖掘老区剩余油潜力，提高采收率多次地质事件地壳运动油层停产井资源利用的需要胜利油田开发30多年来，已钻井近4万口，随着开发时间的增加，已有4000多口油井因井下管柱损坏、高含水、产能低于经济极限等原因关井停产开发剩余油，提高采收率的需要剩余油水锥需要寻求一种既能利用报废井，又能提高采收率，最大限度挖掘剩余油的钻采工艺技术需要研究攻关套管内短半径侧钻水平井技术R1R2R3短半径：R312~57mK31~5°/m860mK12°/30m287mK26°/30m长半径中半径短半径水平井更适合胜利油田油层薄、夹层多、井距小的特点3、只有通过各种资料分析、数模等手段将上述问题研究清楚，确保水平井钻入剩余油富集区，取得良好开发效果1、目前胜利油区大部分油田已进入高含水或特高含水期，剩余油分布零散，预测不准容易钻入水层2、油层较深，顶面起伏不平，描述不准确，易导致水平井钻入泥岩中地质及油藏工程技术难点技术难点短半径侧钻水平井钻井工程技术难点井眼尺寸小机械钻速低曲率大管柱通过能力受限轨迹控制难度大套管开窗磁干扰问题突出测量精度要求高仪器工具不配套施工工艺技术基本空白139.7mm套管118mm井眼技术难点短半径侧钻水平井完井工艺技术难点小井眼、窄间隙带来的固井困难间隙小、曲率大完井管柱下入困难小井眼防砂工具的设计及防砂施工难度大技术难点139.7mm套管73mm套管膨胀式封隔器118mm井眼尾管悬挂器研制的高效段铣器,平均每套刀片磨铣套管14.17m，速度0.6—0.7m/h。创造了一副刀片一次段铣27m的国内最高记录研制了配套的段铣及开窗工具、PDC钻头、动力钻具和相应测量仪器由保护接头、壳体、切断报知装置、活塞总成、弹簧、刀片、下稳定器等组成。•段铣器有六个刀片，可同时伸出切割或磨铣•采用水力活塞结构，设计有切断报知装置•段铣器下部增设稳定器，保证工作平稳•切削元件为新型合金，设计有断屑槽和刃前角•刀片钢体设计独特，焊接可靠结构设计特点包括套管开窗地锚斜向器和铣锥。开窗工具（1）一体式地锚斜向器由护送器、斜向器体、地锚总成等部分组成，地锚总成由悬挂系统、液控系统组成。（2）铣锥由接头、柱状体、锥体三部分组成。特点是左旋形状，磨铣平稳，不挂窗口，不卡斜向器。一次下钻即可完成全部开窗作业造斜、稳斜钻头研制（1）造斜钻头结构的特点a)采用浅内锥冠部形状b)短冠部、短保径c)加强了外边缘部位切削齿的密度及出露高度造斜PDC钻头实物图片（2）稳斜钻头结构特点a)短抛物线冠部形状b)加长保径c)加强外边缘部位切削齿的密度d)加强保径，增加耐磨性(3)布齿设计•采用等功率原理及计算机优化设计•加强钻头外边缘部位布齿密度(4)制造技术•整体压制石墨阴模技术，已申报国家发明专利•PDC复合片与胎体焊接采用钎焊技术，强度达到390MPa铰接动力钻具研制动力钻具结构示意图φ95mm铰接动力钻具最高造斜率达到3.6°/m•具有两个可在5°范围内弯曲活动的铰接体，保证了钻具能顺利通过高造斜率井段•近钻头和弯壳体部位具有垫块，有利于增加钻具的造斜能力•内传动采用高强度的连杆万向节总成•传动轴总成使用密封油润滑方式（1）整体结构特点（2）性能参数设计总长mm马达外径mm转速rpm排量l/s输出扭矩N.m最大压差MPa两端扣型3960φ95170-28098972.727/8〃REGФ95mm铰接动力钻具性能参数不同度数弯壳体的设计造斜能力弯壳体度数°造斜段半径m弯壳体度数°造斜段半径m212.0～14.0121.5～23.013/414.0～15.53/423.0～24.515/817.0～18.55/824.5～26.011/218.5～20.01/226.0～27.511/420.0～21.51/427.5～30.5（3）传动轴总成设计•传动轴总成设计采用密封油润滑方式•有三列径向轴承和一套止推轴承•最关键的传动轴旋转动密封采用美国专利Kalsi密封圈（4）铰接总成设计•铰接动力钻具的显著特点，是一种可以在通过轴线的任一平面上弯曲活动，又能传递周向扭矩的机械结构•预载结构设计，密封油脂润滑速率陀螺测斜仪速率陀螺是通过测量地球自转角速度来直接测量方位，优点是：•测量精度高、不漂移•体积小•抗震性能好系统框图马龙头磁定位电源仓微机仓陀螺电路仓陀螺仓减震及引斜便携机打印机接口箱井下仪（2）性能参数•可测参数：井斜角、方位角、工具面角、工作温度、磁定位。•测量范围与精度：方位角：0～360，误差≤3井斜角：0～90，误差≤0.5工具面角:0～360，误差≤1•工作温度:-20℃～125℃•抗冲击:50g•每≤1米设一个挠性接头，每接头弹性变化角度0～3•电缆通讯采用曼彻斯特半双工方式，由单芯电缆完成。创造的国内新纪录①平均造斜率1.13/m，最大造斜率为3.6/m②Ф139.7mm套管内侧钻短半径水平井钻井周期最短5天17小时③Ф139.7mm套管内侧钻水平井水平段最长162mФ177.8mm套管内侧钻水平井水平段最长214.6mФ244.5mm套管内侧钻水平井水平段最长507m④造斜点最深4495.5m、完钻井深最深4952.5m开窗侧钻水平井和同地区直井相比1.4万吨92%3-5亩每口井新增可采储量综合成本每口井节约占地社会经济效益单井产量直井2倍以上0.8万吨侧钻水平井同区直井