水平井讲课1

水平井技术讲座（为培训班讲课）韩志勇水平井技术讲座1.水平井的定义；2.水平井的分类；3.水平井的巨大效益；4.各类水平井的特点；5.水平井的目标区设计及完井方法选择；6.水平井的轨道设计；7.水平井的井眼稳定问题；水平井分类水平井分类水平井的应用水平井目标区设计水平井的主要难度1.井眼轨迹控制要求高，难度大要求高，是指轨迹控制的目标区的要求高。普通定向井的目标区是一个靶园，井眼只要穿过此靶园即为合格。水平井的目标区则是一个扁平的立方体，如图所示，不仅要求井眼准确进入窗口，而且要求井眼的方位与靶区轴线一致，俗称“矢量中靶”。水平井的主要难度1.井眼轨迹控制要求高，难度大难度大，是指在轨迹控制过程中存在“两个不确定性因素”。轨迹控制的精度稍差，就有可能脱靶。所谓“两个不确定性因素”，一是目标垂深的不确定性，即地质部门对目标层垂深的预测有一定的误差；二是造斜工具的造斜率的不确定性。这两个不确定性的存在，对直，但对水平井来说，则可能导致脱靶。这一方面要求精心设计水平井轨道，一方面要求具有较高的轨迹控制能力。水平井轨道设计最简单的应该是单增轨道。水平井轨道设计造斜率不确定可能导致脱靶；预计为8º/30m实际7.58.5/30m。曲率半径分别为214米，202米，229米。水平井轨道设计目标垂深的不确定可能导致脱靶；4‰的预测精度，2500米深度，偏差10米。水平井轨道设计造斜率不准确时的轨道设计水平井轨道设计目标垂深不准确时的轨道设计水平井轨道设计两个都不准确时的轨道设计水平井轨迹控制水平井轨迹控制水平井轨迹控制三维空间扭方位，在两个空间斜平面上扭方位。水平井造斜工具左：带柔性连接的弯外壳马达右：带垫块的弯外壳马达水平井造斜工具左：带弯接头的短马达右：双弯马达水平井造斜工具左：弯外壳马达右：带稳定器的双弯马达水平井造斜工具左：带弯接头的标准马达右：弯外壳马达水平井造斜工具左：带垫块的双弯马达右：反向双弯马达水平井的主要难度2.管柱受力复杂。①.由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱在井内运动将受到巨大的摩阻，致使起下钻困难，下套管困难，给钻头加压困难。②.在大斜度和水平井段需要使用“倒装钻具”，下部的钻杆将受轴向压力，压力过大将出现失稳弯曲，弯曲之后将摩阻更大。③.摩阻力、摩扭矩和弯曲应力将显著地增大，使钻柱的受力分析、强度设计和强度校核比直井和普通定向井更为复杂。④.由于弯曲应力很大，在钻柱旋转条件下应力交变，将加剧钻柱的疲劳破坏。这就要求精心设计钻柱，严格按规定使用钻柱。水平井的主要难度3.泥浆密度选择范围变小，容易出现井漏和井塌。地层的破裂压力和坍塌压力随井斜角和井斜方位角而变化。在原地应力的三个主应力中，垂直主应力不是中间主应力的情况下，随着井斜角的增大，地层破裂压力将减小，坍塌压力将增大，所以泥浆密度选择范围变小，容易出现井漏和井塌。在水平井段，地层破裂压力不变，而随着水平井段长度的增长，井内泥浆液柱的激动压力和抽吸压力将增大，也将导致井漏和井塌。这就要求精心设计井身结构和泥浆参数，并减小起下管柱的压力波动。水平井轨道设计垂直主应力是中间主应力的情况：随井斜角增大，破裂压力也增大。水平井轨道设计垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力相等的清况。水平井轨道设计垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力不相等的清况水平井轨道设计水平井轨道设计水平井的主要难度4.岩屑携带困难。由于井眼倾斜，岩屑在上返过程中将沉向井壁的下侧，堆积起来，形成“岩屑床”。特别是在井斜角45°～60°的井段，已形成的“岩屑床”会沿井壁下侧向下滑动，形成严重的堆积，从而堵塞井眼。这就要求精心设计泥浆参数和水力参数。水平井的主要难度6.保证固井质量的难度大此难度一方面由于大斜度和水平井段的套管在自重下贴在下井壁，居中困难；另一方面水泥浆在凝固过程中析出的自由水将集中在井眼上侧，从而形成一条沿井眼上侧的“水槽”。大大影响固井质量。目前此问题的解决方法是：在套管上加足够的特制扶正器，使用“零自由水”水泥浆。水平井的主要难度5.井下缆线作业困难。这主要指完井电测和射孔困难。在大斜度和水平井段，测井仪器不可能依靠自重滑到井底。钻进过程中的测斜和随钻测量，均可利用钻柱将仪器送至井下。射孔测试时亦可利用油管将射孔枪弹送至井下。只有完井电测时井内为裸眼，仪器难以送入。目前解决此问题的方法是利用钻柱送入，但仍不甚理想。水平井的测量一般水平井钻进都有MWD。更先进的要有LWD，即随钻测井。右图：中间是MWD部分；两端是LWD部分。水平井的主要难度7.完井方法选择和完井工艺难度大水平井井眼曲率较大时，套管将难以下入，无法使用射孔完井法，将不得不采用裸眼完井或筛管完井法等。这将使完井方法不能很好地与地层特性相适应，将给采油工艺带来困难。万仁溥有“三不欢迎”：不欢迎短半径，不欢迎小井眼，不欢迎裸眼完井。水平井完井射孔完井：固井的主要困难：–下套管难问题；–套管不居中问题；–水泥浆析出自由水问题；水平井完井带管外封隔器的筛管完井水平井完井预钻孔尾管完井水平井完井预割缝尾管完井水平井完井裸眼完井