水平井鉆井技術專題講座之一：-水平井技術為提高勘探效果、單井產量和油藏采收率開辟了一條嶄新途徑,給石油工業發展帶來了一場新的革命,已列為當今石油工業最重要的關鍵技術之一。-主要內容一、水平井技術概述二、水平井的主要技術問題三、水平井軌跡控制技術-一、水平井技術概述1、水平井的基本概念2、水平井的基本類型3、水平井的用途4、水平井的發展狀況-水平井（horizontalwell）是指井眼軌跡達到水平（井斜角>86o）并繼續延伸一定長度（延伸長度/油層厚度≧6）的定向井。1、水平井的基本概念-造斜點水平位移垂深靶前位移水平段水平井的靶區：圓柱型、矩形、梯形等圓柱型矩形梯形水平井垂直剖面圖-根據剖面形狀和從直井段至水平段拐彎半徑的大小，可分為：長半徑：K<6°/30m中半徑：6°/30m、K<28°/30m短半徑：K<1~5°/m超短半徑：R<0.5m2、水平井的基本類型-水平井的類型類別造斜率(°/30m)井眼曲率半徑（m)水平段長度(m)長半徑2~6860~280300~1700中半徑6~20280~85200~1000中短半徑20~8085~20200~500短半徑90~30060~10100~300超短半徑特殊轉向器0.330~60-同短半徑水平井相比，中半徑水平井可采用常規設備和工具就可以完成，且井眼尺寸和完井方式不受限制，水平段長可達1000m以上，具有長半徑水平井的大部分優點。同長半徑水平井相比，中半徑水平井的無效水平位移和彎曲段長度明顯要短，摩阻扭矩小，軌跡控制井段短，且因為減小了無效井段長度，降低了鉆井費用；造斜率相對較高，中靶和跟蹤油層的能力較強。鑒于中半徑水平井以上優點，其數量明顯要多于長半徑和短半徑水平井的數量，占水平井總量60%。中半徑水平井的優點-水平井的剖面類型根據油藏特性的不同，按水平段的幾何形狀分為以下幾類-(1)開發薄油層或低滲透油藏，可提高單井產量與直井和常規定向井相比，水平井可以大大增加泄油面積，顯著提高薄油層和低滲透油藏的產能，使其具有開采價值或增加經濟效益。3、水平井的用途-(1)水平井技術適合于薄層的開采擴大泄油面積增加控制儲量提高油井產能0.6萬噸直井的5倍以上（L=300m）-水平井鉆遇垂直裂縫的機會要遠大于直井，可以獲得更高的產能和采收率，例如：Rospo-Mare油藏。(2)開發以垂直裂縫為主的油藏-水平井可以延緩水錐、氣錐的推進速度，延長油井壽命，提高采收率。（3）開發底水或氣頂活躍的油藏-水平井可以增加稠油油藏的產液量，從而保持井筒及井口油流溫度，有利于稠油的開采。（4）開發常規稠油油藏-水平井開發稠油油藏-用一口水平井可鉆穿多層陡峭的產層，相當于多口直井的勘探效果。（5）水平井勘探-側鉆水平井可使一批老井返青，死井復活。荷蘭的Helder油田，底水油藏，后期生產含水率平均達到94%，基本沒有效益。在11口老井上，通過側鉆水平井，二次完井，老井復活，含水率降到10-20%，40天收回側鉆井成本，效益很好。側鉆水平井（6）開采剩余油（側鉆水平井）-有利于水線的均勻推進，有利于提高采收率。（7）平注平采-一口水平井可以替代多口直井，大量減少鉆井過程中的排污量，有利于保護環境。叢式水平井階梯式水平井（8）保護環境-4.1國外水平井技術發展概況上世紀80年代水平井技術呈大規模、加速發展趨勢，至1985年底全世界共鉆水平井100口，至1995年一年為1500口；1996年一年即鉆水平井2700口。目前已經成為成熟技術。Sperry-Sun公司在卡塔爾海上所鉆ALS-8B井，水平段最長5004m。

MaerskOilQatarAS公司于2004年4月在海上S區塊的Al-Shaheen油田的EA-04井，在井斜大于86o的井中鉆成8154m的最長水平段，測量深度9437m，總垂深1070m，水深65m。

4、水平井的發展狀況-SperrySun公司使用8-3/4″牙輪鉆頭、旋轉導向系統和磁測距技術，在加拿大不列顛哥倫比亞省Jedney油田創出了將兩口井距3104m的井底部相交的紀錄；測量深度為5864m，總垂深1545m。Mobil公司在德國鉆成的R—308井（4?”井眼），創短半徑水平井水平段最長600m的世界記錄。美國Bechtel公司采用高壓水射流技術開發的超短半徑水平井系統，在4?”井眼中同一深度半徑方向鉆24個輻射狀的水平井眼，水平段長3060m，曲率半徑0.3m。4.1國外水平井技術發展概況-卡塔爾海上油田鉆成的ALS-8B井，水平段長5004m（sperry-sun）,是目前水平段長最長的水平井。意大利米蘭市西部油田鉆成垂深5994m，井深6330m的水平井（Anadnil），是目前世界上垂深最深的水平井。加拿大阿爾伯特一油田的H1、H2、H3叢式水平井、平均井深597m，平均垂深僅162m，是世界上最淺的水平井。英國Bp公司在WytchFarm油田鉆的M11井，水平位移10141m，是目前世界上延伸距離最大的水平井；M14井，井深9557m，水平位移8938m，鉆井周期81.7d，是目前同類水平井速度最快的一口。貝克休斯創造了2分支水平段長4500m，3分支水平段長8319m的分支水平井記錄

。水平井技術世界記錄-“八五”期間CNPC組織6個油田、5個院校、762名技術人員，投入資金3.6億元，在水平井理論、實驗技術、工藝方法、軟件技術、工具儀器等方面進行研究，取得16項重大技術成果。“九五”期間開展了短半徑水平井、側鉆水平井、徑向水平井、直角轉向水平鉆進系統等工藝技術研究，在中原、遼河、吉林、長慶油田、勝利油田應用，提高產量2.35~9倍。“十五”以來，水平井鉆井技術進入了超薄油層、深層、大位移、隨鉆地質導向的方向發展，規模應用水平得到了進一步發展。勝利油田：2002年完成的卡塔爾杜漢油田DK-586井，井徑Φ152.4mm，水平段長1635m，水平位移1852m，水平段靶點數12個。2003年10月完成孤平1井，水平段長度達到1054.15m，是目前國內陸地水平段最長記錄。

2003年3月完成的東河1-平2井，井深6476m，水平段400m，創出國內水平井垂深、井深最深記錄。4.2國內水平井技術發展情況-勝利鉆井從90年代開始水平井的鉆探。經過十多年的發展，勝利油田已經形成了完善配套的水平井鉆井完井技術。至2005年4月底共完成各類水平井464口，占中國水平井總數67%。勝利油田內部年完成水平井在70～80口之間。

單井產量是同區鄰近直井的3倍以上，取得了顯著的經濟效益。并在一些特殊油藏中得到了很好應用。勝利油田水平井技術-水平井技術的應用類型水平探井階梯式水平井三維、多目標水平井大位移水平井超深水平井叢式水平井蒸汽重力驅油水平井稠油礫石油藏水平井連通式水平井套管開窗側鉆水平井短半徑水平井

超短半徑水平井分支水平井薄油層水平井-（1）套管開窗側鉆水平井義118-28-側平1井，在Φ139.7套管內3225.33m側鉆，完鉆井深3337.42m，最大井斜89.8°，平均造斜率達1.39°/m；塔中16-側平1井Ф244.5mm套管開窗側鉆點3063m。STM4-C1井，Ф177.8mm套管開窗側鉆點達到4426.50m。TK-438井側鉆點5442m。庫1井側鉆點6335m。-（2）三維多目標水平井國內最深的階梯式水平井DH1-H3井，完鉆井深6326m，垂深5736.79m，造斜點5483.02m，水平位移725.32m，最大井斜88.8°，兩水平段落差13.51m；卡塔爾杜漢油田大部分井眼直徑為152.4mm，

DK-522井水平段連續調整方位70°，水平段靶點數最多達到12個。MD1956.09m640.22m109m11mL2-P1井-多井聯通實現連續生產，提高產量。順9-平1井等25對連通水平井，使該礦單井芒硝產量提高8倍以上。是水平井在非石油行業應用的成功范例。重要的是為井噴救援、非石油行業應用積累了重要經驗。486m順9-平1井順5井（3）連通水平井-（4）單井蒸氣驅重力泄油水平井、多井聯合蒸汽吞吐熱采井草南SWSD--平1井、單60--平3井等。鄭科平1井區多井聯合試驗進行了注蒸汽吞吐試驗，產液效果好。-主要用于老井側鉆，可以節省費用，成本比鉆新井可節約30

60%。TK406CH1，完鉆井深5879.60m，垂深5473.55m，井眼直徑Ф149.2mm，造斜率1.44°/m，最大井斜角92.30°，具有較高的水平井技術綜合應用水平。在新疆地區服務完成的S23C井，完鉆井深5778.00m，造斜點深5397.00m，最大造斜率110.10°/100m。長半徑>285m中半徑>86m=57～12m短半徑水油（5）短半徑水平井-研究新型高效旋轉射流，使用特殊設計的造斜器和旋轉射流鉆頭，在老油井中對應生產層位置鉆出多個超短半徑（0.3米）的徑向水平井網，大幅度提高老井原油采收率。國內大港、中原、勝利等油田都有成功的應用。（6）旋轉射流徑向水平井-一是形成的孔眼要有足夠大的面積；二是形成的孔眼必須具有規則的形狀；三是具有較高的破巖效率和鉆進速度。常規的圓射流不具備這些功能，因此設計利用旋轉射流。水射流破巖必須具備三個基本條件：-旋轉射流可以鉆出大于噴嘴面積百倍的規則孔眼。并比普通圓射流的破巖效率高得多。旋轉射流破巖形成的孔底成規則的內凸錐狀，完全與圓射流形成的類半球狀或錐狀不同。其破巖成孔的過程和孔底形狀如左圖。-超薄油層油藏在國內外各油田都廣泛分布。在“九五”引進FEWD隨鉆地質評價系統進行攻關研究的基礎上，“十五”以來應用范圍迅速擴大，形成了配套技術。到2004年底，勝利油田使用FEWD、LWD完成薄油層水平井鉆井127口，使難動用儲量油藏得到了有效開發，也推動了水平井技術的發展。（7）超簿油層水平井技術-油層厚度0.90m營31-平2井油層段垂直剖面圖-另外，還有大位移水平井、分支水平井、欠平衡水平井、叢式水平井、小井眼水平井等等。樁139叢式井組：在70.13°扇面內由淺海人工平臺向海上深水區鉆井27口（其中2口水平井），平均井深2189.93m，平均水平位移1157.69m，實現了海油陸采，取得了顯著的開發效益。海洋鉆井埕島西A井組：鉆井23口，井間距離為1.524×1.829m(5×6ft)，通過科學設計、精心施工、嚴格控制井身軌跡，在鉆井速度、井身質量、固井質量等方面都取得了良好效果。墾東12平臺在人工島鉆井28口，連同老井共29口，是目前井數最多的叢式井組。（8）其它水平井技術-

采用4口水平探井、1口開發井整體勘探開發的水平油田4口探井探明油層673.9m，相當于29口直井的效果產量是同區直井的3-5倍SP-1水平井在水平段鉆遇油層381.5mm，日產原油240噸。（1）水平井探井中的應用-水平井在探井中的應用埕科1井：是一口長半徑水平探井，是勝利油田第一口水平井，也是我國第一口水平探井。完鉆井深2650.13m，位移1005m，水平段長505m，水平段鉆穿19個油層中穿211.5m試油獲230噸/日高產量。水平2井：勝利油田完成的水平段最長的水平井，也是我國完成的水平段最長的水平井。水平段長901.43m，并在215.9mm井眼的水平段內下入Φ139.7mm的油層套管882.02m，這在我國內是僅有的，在世界上也是少見的。-（2）用叢式水平井整體開發稠油油藏草13-平5井、草13-平6井（2001年，叢式水平井組）草13-平6井用23h鉆達A點,24h鉆完335m水平段。草13-平5井用21h鉆達A點，25h鉆完330m水平段。兩口水平井從定向到完鉆均用一只鉆頭。創同地區同類井鉆井周期最短、使用鉆頭最少等多項紀錄。-在江漢王平1井完成沿背斜構造順層延伸的拱形水平段水平井鹽層9韻律鹽間非砂巖油藏（3）三維、多目標水平井的應用國內首次在泡沫泥漿中使用MWD鉆井周期僅11天9小時比設計鉆井周期提前12天2小時完鉆井深1427.00m水平位移736.50m水平段長404.03m草古100-平5井（99年，樂安油田-三維繞障水平井

勝利鉆井在所完成的水平井中，近五分之一的是三維繞障水平井最大繞度達２０°。

93年12月在單家寺油田試驗并鉆成了第一口三維設計的中半徑水平井—單

2-平1井，之后又在草橋油田整體設計和開發的水平井平臺上及其它地區相繼鉆成了三維水平井18口，形成了水平井三維繞障設計與井眼軌跡控制技術。-階梯式水平井技術階梯式水平井的水平段要鉆穿具有一定高差的兩個或兩個以上的水平段。臨2-平1井:兩個水平段高差相差10.10m，共鉆穿上下兩個油層累計厚度390.50m。僅投產下部一個油層199.0m水平段，初產原油115.0t，相當于鄰井的4~5倍。-井深

5206.00m

垂深

4775.00m

造斜點

4436.00m

水平段

300.00m

水平段落差7.00mLN10-H1井（1997年，塔里木油田）同期國內最深的階梯水平井；在塔里木地區首次采用上部長裸眼井身結構。-（4）深層水平井超深水平井鉆井技術在我國西部油田得到了廣泛推廣應用。解放128井：完鉆井深6001.30m，造斜點深5060m，垂深5341.76m，水平段長260m，最大井斜91.5度，是當時亞洲垂深最深的水平井。-亞洲垂深第一，世界垂深第二的水平井。井號:DH-P1斜深:6452.00m垂深:5782.29m造斜點:5552.11m水平段長:500.46m最大井斜:91.5°超深水平井-完鉆井深5218.00m鉆井周期

48天6小時定向段

15天

水平段

5天3小時刷新了該地區鉆井周期的最短紀錄ST7-H3井（2000年，桑塔木油田）塔里木是我國應用水平井技術進行油田開發比例最大、效果最明顯的地區。塔指共有300余口開發井，年產量約400余萬噸，完成水平開發井35口，水平井的產量占總產量的34.3%。水平一井，日產過千噸，并長期保持高產、低含水，成為我國單井日產最高和單井出油最多的冠軍。-創同期國內陸上水平井水平位移最大、6″井眼水平段最長兩項國內記錄完鉆井深5942.00m

造斜點4585.43m水平位移1056.25m

水平段長320.00m

HD402H超深水平井（2001年，塔里木油田）-YM7-H1井——2003塔里木油田技術難點：導眼與造斜段兩次通過膏泥巖互層12?″井眼定向鉆井液密度1.68g/cm3完鉆井深5011.76m完鉆垂深4699.51m造斜點4458.76m水平位移404.07m水平段長225.75m被甲方稱為亞洲第一的高難度水平井。新疆英買力區塊第一口水平井-江蘇省洪澤縣的芒硝礦，用直井以水吞吐方式開采。為提高產量，根據礦藏開采特點采用雙井連通式水平井開采。順５井是一口直井，完鉆井深2242m，硭硝層位于2210至2200m。順９-平１井與直井順５井連通，水平段長250m，水平位移480m，兩口井連線夾角87度。（5）水平井在非石油領域的應用鉆至2629m實現連通，其產量是直井8倍。獲得巨大經濟效益，將水平井技術運用到非石油行業，屬國內首創。雙井連通式水平井-煤層氣多分支水平井技術-大寧煤礦DNP02項目-“九五”期間，完成了國家重點科技攻關項目“屋脊式斷塊和稠油油藏側鉆水平井鉆采配套技術研究”,重點對51/2″套管內短半徑側鉆水平井進行系統攻關。形成了51/2″套管內短半徑側鉆水平井鉆井、井下專用工具和鉆柱及套管柱力學研究等一系列配套技術。（6）短半徑水平井技術-全國記錄梁11—23側平1井（1998年，勝利油田）51/2

套管內短半徑側鉆水平井水平段最長（151m）井斜角最大（99.23

）產油量是鄰井的3-4倍-TK406CH1（2003年，塔河油田）

深部短半徑欠平衡側鉆水平井完鉆井深：5879.60m側鉆點：5390.00m設計方位：359.41°水平位移：430.29m靶前位移：90.00m最高造斜率：1.44°/1m

A點垂深：5472.61mB點垂深：5473.55m-序號井號區塊完鉆井深（m）垂深（m）水平位移（m）造斜率（°/m）定向到完鉆時間完成時間1TK406CH1新疆塔河5879.605473.55430.291.4432d20032TK731CH新疆塔河6274.515690.48614.001.4637d20033TK645CH新疆塔河6027.295634.74413.691.1048d20044TK470CH新疆塔河5754.005461.39344.711.4528d10h20055TK818CH新疆塔河6391.005791.84663.170.8245d21h20056TK815CH新疆塔河6042.785598.21479.671.2224d20057TK320CH新疆塔河5961.005487.07460.551.2324d12h2005鉆井院近年完成新疆塔河油田部分井的主要指標取得該地區鉆井速度最快、鉆井周期最短等多項高指標，為塔河油田對已無產能的直井進行有效的改造利用積累了寶貴經驗-“超短半徑側鉆水平井”目前被定義為：在垂直井眼的半徑方向上用高壓水射流鉆出的曲率半徑為0.3m左右的水平井眼。超短半徑側鉆水平井是指曲率半徑遠比常規的短曲率半徑水平井更短的一種水平井，其英文名稱為“UltrashortRadiusRadialwe11”，完成該水平井的鉆井系統稱之為“UltrashortRadiusRadialSystem”，簡稱URRS。（7）超短半徑水平井技術-超短半徑側鉆水平井鉆井技術特點鉆柱和鉆頭不旋轉，不用鉆桿給鉆頭加鉆壓，解決了加鉆壓困難問題，減少了鉆柱事故。定向工藝簡單、曲率半徑短（只有0.3m），進入油層方向和位置準確。地面設備簡單，鉆井施工操作方便，機械鉆速高，建井周期短，經濟效益顯著。井場面積小、排放的鉆井液、鉆屑少等，有利于環保。-超短半徑側鉆水平井鉆井技術應用領域開發薄油藏、垂直裂縫油藏、稠油油藏、低滲透油藏等。可以進行老井重鉆，在同一油層深度鉆出幾口甚至幾十口輻射狀水平井眼，擴大油層裸露面積，提高產量和采收率。作為一種增產措施，代替重復射孔、酸化壓裂等。且比重復射孔和酸化壓裂效果更好。-高12-39側平1井（2001年，高青油田）勝利油田第一口超短半徑側鉆雙分支井側鉆井深：982.81m兩個分支：

90

方向，12.56m290

方向，11.68m完井示意圖-欠平衡鉆井技術是中石化“十條龍”項目之一。商741-平1井，在鉆至3522m（垂深3400.44m）進入火成巖地層后，采用充氮氣誘噴的方法實現欠平衡鉆井，解決了該區鉆井中的嚴重漏失問題、也做到了對火成巖油氣層的有效保護，試油初產80噸/日，現控制穩產70噸/日。（8）欠平衡水平井-江漢油田王場地區鹽間非砂巖儲層欠平衡水平井實測地層壓力系數1.62，采用1.35-151g/cm3的鉆井液，靜欠壓1.43MPa，動欠壓0.78MPa，投產效果良好，日產油65t。王平1井-孤東７-平１井是我國第一口海油陸采水平井，也是目前國內繞障難度最大的水平井。該井井深1750m，垂深1038m，水平段200m。（9）海油陸采水平井-埕北21-平1井：完鉆井深4837.4m，井底垂深2633.91m，水平位移與垂深比為1.2:1。水平位移達到3167.34m。大位移水平井-井號：草南SWSD-平1水平段長：642.72m垂深/位移比1：1.014

油管蒸氣注入管MD1500m812.52m823.78m（10）單井蒸汽驅重力泄油水平井-

草南SWSD—平1井完鉆井深1560m；水平段長642.72m；總水平位移823.78m；垂直深度：813.25m，水平位移與垂深之比：1.01：1CNSWSD—平1井-由于油層太薄，利用直井和常規定向井開發，油層裸露面積有限，難以形成商業生產能力。利用水平井技術，可將有工業價值產量所要求的最小油層厚度降低到最小限度，從而達到提高采收率和開發薄油層難動用儲量的目的。指利用水平井技術控制水平段井眼軌跡在厚度不超過2m的油層里穿行，確保最大限度的鉆穿油層的水平井。（11）薄油層水平井-臨33-平1井（2001年，臨盤油田）靶半高1m靶半寬5m

完鉆井深2154.00m水平段長332.09m

投產后日產液12.5m3，日油12.3噸的水平，是臨近直井產量的6~8倍，位居大蘆家油田老區日產水平的榜首。首口薄互層-單增32°/100m設計薄油層水平井埕71-平1井(2001，埕島油田）靶半高1m靶半寬5m油層厚度0.9~4.0m

完鉆井深1643.44m水平段148.49m定向到完鉆6天14小時2002年1月26日投產，初期產量日油25噸，不含水，為同區塊直井產量的12倍。-油層厚度0.9~1.5m超薄油層水平井塔里木哈得地區油層大多是厚度0.9~1.5m、埋深都在5000m左右的超薄油層，在該地區已成功開發9口水平井，平均產量是同地區直井的3~6倍，取得了良好的經濟效益和社會效益.-HD1-27H（2002年，塔里木油田）2號砂層厚度0.6m～1.8m，主要為1.0m～1.2m3號砂層厚度1.2m～2.1m，主要為1.5m～1.7m泥巖隔層3.0m～3.8m

井深5488m側鉆點4790m

水平位移571.78m水平段長365m油層穿透率100%2002年7月18日用?9.53mm油嘴求產，獲得高產工業油流，日產原油240m3。深層雙階梯薄油層水平井-1、水平井目標區的設計2、井眼軌跡控制要求高、難度大3、管柱受力復雜4、泥漿密度窗口小，易出現井漏、井塌5、攜帶巖屑困難6、保證固井質量難度大7、井下纜線作業困難8、完井工藝難度大二、水平井的主要技術問題-1、水平井目標區的設計水平井合理井位的選擇水平井目標區的設計是水平井是否有效益的關鍵技術，①水平井合理井位的選擇；②水平井完井方法選擇；③水平井靶區參數設計：水平段長設計；水平段方位設計；水平段井斜角計算；水平段垂向位置計算；水平井靶體設計。-限制水平段長度的因素目標段太長，下鉆摩阻可能大得下不去；滑動鉆進加不上鉆壓。摩阻增大，受壓鉆柱發生屈曲失穩，更增大摩阻；在某種工況下，鉆柱受力可能超過鉆柱的強度極限，導致鉆柱破壞。水平段過長，下鉆或開泵井內波動壓力過大，可能壓漏地層。水平段過長，起鉆的抽吸可能導致井壁坍塌。水平井長度限制條件-已知：地層傾角δ；目標段設計方位線與地層下傾方位線的夾角為Δφ；求：目標段的井斜角

T目標段井斜角的計算-要求高，是指軌跡控制的目標區的要求高。普通定向井的目標區是一個靶圓，井眼只要穿過此靶圓即為合格。水平井的目標區則是一個扁平的立方體，如圖所示，不僅要求井眼準確進入窗口，而且要求井眼的方位與靶區軸線一致，俗稱“矢量中靶”。2、井眼軌跡控制要求高、難度大-難度大，是指在軌跡控制過程中存在“兩個不確定性因素”。軌跡控制的精度稍差，就有可能脫靶。所謂“兩個不確定性因素”，一是目標垂深的不確定性，即地質部門對目標層垂深的預測有一定的誤差；二是造斜工具的造斜率的不確定性。這兩個不確定性的存在，對直井和普通定向井來說，影響不大，但對水平井來說，則可能導致脫靶。2、井眼軌跡控制要求高、難度大-由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱在井內運動將受到巨大的摩阻，致使起下鉆困難，下套管困難，給鉆頭加壓困難。在大斜度和水平井段需要使用“倒裝鉆具”，下部的鉆桿將受軸向壓力，壓力過大將出現失穩彎曲，彎曲之后將摩阻更大。摩阻力、摩扭矩和彎曲應力將顯著地增大，使鉆柱的受力分析、強度設計和強度校核比直井和普通定向井更為復雜。由于彎曲應力很大，在鉆柱旋轉條件下應力交變，將加劇鉆柱的疲勞破壞。要求精心設計鉆柱，嚴格按規定使用鉆柱。3、管柱受力復雜-地層的破裂壓力和坍塌壓力隨井斜角和井斜方位角而變化。在原地應力的三個主應力中，垂直主應力不是中間主應力的情況下，隨著井斜角的增大，地層破裂壓力將減小，坍塌壓力將增大，所以泥漿密度選擇范圍變小，容易出現井漏和井塌。在水平井段，地層破裂壓力不變；隨著水平井段長的增長，井內泥漿液柱的激動壓力和抽吸壓力將增大，也將導致井漏和井塌。要求精心設計井身結構和泥漿參數，并減小起下管柱的壓力波動。4、泥漿密度窗口小，易出現井漏、井塌-地層破裂壓力隨井斜角的變化規律垂直主應力是中間主應力-地層破裂壓力隨井斜角的變化規律垂直主應力是最大主應力，兩個水平主應力相等-地層破裂壓力隨井斜角的變化規律垂直主應力是最大主應力，兩個水平主應力不相等-地層破裂壓力隨井斜角的變化規律垂直主應力是最小主應力。-地層破裂壓力隨方位角的變化規律-5、攜帶巖屑困難由于井眼傾斜，巖屑在上返過程中將沉向井壁的下側，堆積起來，形成“巖屑床”。特別是在井斜角45°~60°的井段，已形成的“巖屑床”會沿井壁下側向下滑動，形成嚴重的堆積，從而堵塞井眼。要求精心設計泥漿參數和水力參數。第三洗井區：井斜角550～900(60～900)第一洗井區：井斜角00～450(0～300)第二洗井區：井斜角450～550(30～600)-影響攜巖效果的因素：井斜角的影響：由于井斜角的影響，形成了三個洗井區。最復雜的是第二洗井區。順利鉆過第二和第三洗井區的關鍵在于大排量。鉆柱偏心的影響：在大斜度和水平井中，鉆柱總是偏向井壁下側，鉆井液流動主要在上側方向的環空中，所以偏心不利于清除巖屑床。鉆柱旋轉的影響：鉆柱旋轉有利于攪動巖屑床，所以是有利于攜巖的。鉆柱尺寸的影響：鉆柱尺寸大，環空間隙小，相同排量條件下返速高，有利于攜巖。-6、保證固井質量難度大水平井固井存在的主要問題：順利將套管下入井內問題；套管在井內的居中及頂替效率問題；井眼高邊的自由水通道問題；-提高注水泥質量措施：使用扶正器使套管居中：在彎曲段和水平段，至少一根套管一個扶正器，或兩根套管三個扶正器；在保證不壓裂地層的條件下，使用大排量紊流注水泥注水泥過程中，盡量采用上下提放或旋轉套管從循環泥漿轉換到注水泥漿，最好不要停泵，盡量減少井內泥漿的靜止時間（觸變性問題）；使用長段隔離液（在井內有200m~300m長），充分清除泥漿；注水泥前至少循環三周，充分洗凈井眼；使用零自由水的水泥漿；-7、井下纜線作業困難大斜度和水平井段，測井儀器不可能依靠自重滑到井底。鉆進過程中的測斜和隨鉆測量，均可利用鉆柱將儀器送至井下。射孔測試時亦可利用油管將射孔槍彈送至井下。只有完井電測時井內為裸眼，儀器難以送入。目前解決此問題的方法有多種，利用鉆柱送入是主要方法，但仍不甚理想。-泵入挺桿系統：先下鉆，然后從鉆桿內下入儀器；儀器上部聯接“挺桿”，再上部是電纜；儀器、挺桿及電纜的下入，需要開泵循環推動；挺桿可將儀器推動到鉆桿以外一定距離，然后在上提過程中測井；只能使用小直徑儀器。-撓性管測井系統撓性管中預先裝設電纜，管前端與標準測井儀器聯接；可在裸眼中進行測井；撓性管的下入由滾筒控制；缺點是撓性管受剛性影響，難以承受大的軸向壓力，不可能太長，測井深度有限。-9、完井工藝難度大水平井井眼曲率較大時，套管將難以下入，無法使用射孔完井法，將不得不采用裸眼完井或篩管完井法等。這將使完井方法不能很好地與地層特性相適應，將給采油工藝帶來困難。萬仁溥有“三不歡迎”：不歡迎短半徑，不歡迎小井眼，不歡迎裸眼完井。-水平井的完井方法-

優化設計

先進裝備

精確高效控制井眼軌跡

優化完井水平井鉆井關鍵技術-三、水平井軌跡控制技術直井段軌跡控制技術（打好垂直井段）定向造斜段軌跡控制技術把好定向造斜關跟蹤控制到靶點水平段軌跡控制技術-(1)直井段施工要點直井段軌跡控制技術采用防斜打直技術，在直井段中盡量使井眼打直，為后續的定向造斜井段提供條件。在叢式井中，正鉆井與其它井眼相距太近有磁干擾井段，應使用陀螺測斜儀測斜，進行防碰設計。-(2)常用防斜打直技術滿眼鉆具：鉆頭＋近鉆頭扶正器＋短鉆鋌×1根＋扶正器＋無磁鉆鋌×1根＋扶正器

＋鉆鋌＋加重鉆桿＋鉆桿鐘擺鉆具：鉆頭＋無磁鉆鋌×1根＋鉆鋌×1根＋扶正器

＋鉆鋌＋加重鉆桿＋鉆桿塔式鉆具：鉆頭＋鉆鋌1＋鉆鋌2＋鉆鋌3＋加重鉆桿＋鉆桿大尺寸鉆鋌在最下面，小尺寸鉆鋌在最上面；無磁鉆鋌的下端是與之直徑最接近的大鉆鋌；與鐘擺鉆具使用方法相同，適合采用小鉆壓“吊打”。-(2)常用防斜打直技術導向鉆具：單彎螺桿鉆具＋隨鉆測量系統＋旋轉鉆進方式有線隨鉆：鉆頭＋彎螺桿＋短鉆鋌×1根＋扶正器＋定向直接頭＋無磁鉆鋌×1根＋鉆鋌＋加重鉆桿＋鉆桿無線隨鉆（MWD）：鉆頭＋彎螺桿＋短鉆鋌×1根＋扶正器＋無磁鉆鋌×1根＋MWD無磁短節＋鉆鋌＋加重鉆桿＋鉆桿BHA設計要點：單彎螺桿鉆具的彎角1°左右、帶欠尺寸扶正器；短鉆鋌的長度需要計算；上扶正器為欠尺寸扶正器。鉆進參數選擇：控制排量不超過螺桿鉆具額定排量；小鉆壓、低轉盤轉速。-(1)定向造斜鉆具組合：定向方法（擺工具面方法）鉆頭＋彎螺桿鉆具＋定向直接頭＋無磁鉆鋌鉆頭＋直螺桿鉆具＋定向彎接頭＋無磁鉆鋌原理：利用彎接頭或彎馬達使下部鉆具產生一個彈性力矩，迫使井下動力鉆具驅動鉆頭側向切削，使鉆出的新井眼偏離原井眼軸線，達到定向和扭方位目的。(2)定向方法：單點定向；有線隨鉆定向；無線隨鉆定向-水平井造斜工具帶柔性連接的彎外殼馬達帶墊塊的彎外殼馬達柔性連接旁通閥螺桿馬達彎外殼軸承部分旁通閥螺桿馬達彎外殼軸承部分墊塊-水平井造斜工具帶彎接頭的短馬達旁通閥同向雙彎馬達旁通閥螺桿馬達螺桿馬達彎外殼軸承部分軸承部分彎接頭彎接頭-水平井造斜工具彎外殼馬達帶穩定器的雙彎馬達旁通閥旁通閥彎接頭扶正器螺桿馬達螺桿馬達彎外殼彎外殼扶正器軸承部分軸承部分-水平井造斜工具帶彎接頭的標準馬達彎外殼馬達(導向馬達系統)軸承部分軸承部分和扶正器旁通閥旁通閥彎接頭螺桿馬達螺桿馬達彎外殼萬向連接扶正器-水平井造斜工具帶墊塊的雙彎馬達反向雙彎馬達彎接頭彎接頭軸承部分軸承部分旁通閥旁通閥螺桿馬達螺桿馬達彎外殼彎外殼墊塊-下入造斜鉆具至造斜點位置。單點測斜，測量造斜位置的井斜角、方位角和工具面。在測斜的同時，對井口鉆桿，方鉆桿，地面鉆桿進行打印，并把井口鉆桿的印痕投到轉盤的外緣上，作為基準點。調整安置角（設計方位角＋反扭角），鎖住轉盤，開泵鉆進。定向鉆進，每鉆進1-2根進行單點測斜，根據測量的井斜角和方位角及時修正反扭角，并調整造斜工具的安置角。定向造斜至井斜角8°左右、方位合適，起鉆更換轉盤增斜鉆進。A、單點定向方法-當前井底井斜角<3°時：直接定向單點定向就是設法將實測的裝置方位線轉到校正方位線上。定向角＝校正后的設計方位＋反扭角＋磁偏角＋馬達角差－磁工具面(MTF)。注意：使用直馬達時，馬達角差為0測斜結束之后、定向鉆進之前，如果將鉆柱順時針旋轉某個角度（定向角），那么裝置方位線就旋轉至定向方位線上。-彎馬達與定向直接頭之間的角差直接頭動力鉆具直接頭動力鉆具起始角=定向角＋轉盤角差起始角＋鉆桿角差(累計求和)＋方鉆桿角差＝轉動角(以轉盤標志線為基準線，方鉆桿的基準棱順時針轉過的角度）注意：讀角差時左負右正或者是順正逆反（從上望下看）。每次測斜之后就重新計算定向角、起始角、鉆桿角差。角差輸入：-△Ф角差輸入：＋△Ф-當前井底井斜角>3°時：按扭方位對待單點扭方位就是將實測的裝置方位線轉到設定的裝置方位線上。定向角1＝測量方位＋裝置角＋反扭角＋磁偏角＋馬達角差－磁工具面(MTF)定向角2＝反扭角＋裝置角＋動力鉆具角差－高邊工具面(GTF)測斜結束之后、扭方位鉆進之前，如果將鉆柱順時針旋轉某個角度（定向角），此時的裝置方位線就旋轉至設定的裝置方位線上。井斜角>5°以后要求使用重力高邊工具面(GTF)。-井斜角<3°時：直接定向加壓前：磁工具面(MTF)＝校正方位＋反扭角＋磁偏角加壓后：磁工具面(MTF)＝校正方位＋磁偏角

井斜角>3°時：按扭方位對待加壓前：磁工具面(MTF)＝測量方位＋反扭角＋磁偏角＋裝置角加壓后：磁工具面(MTF)＝測量方位＋磁偏角＋裝置角加壓前：高邊(GTF)＝反扭角＋裝置角加壓后：高邊(GTF)＝裝置角B、有線隨鉆定向方法注意：預先修正彎馬達與定向直接頭之間的角差。-井斜角<3°時：直接定向加壓前：磁工具面(MTF)＝校正方位＋反扭角加壓后：磁工具面(MTF)＝校正方位井斜角>3°時：按扭方位對待加壓前：磁工具面(MTF)＝測量方位＋反扭角＋裝置角加壓后：磁工具面(MTF)＝測量方位＋裝置角加壓前：高邊(GTF)＝反扭角＋裝置角加壓后：高邊(GTF)＝裝置角C、無線隨鉆定向方法注意：用MWD時，動力鉆具角差和方位修正角（磁偏角）要在工作前確認準確無誤后輸入計算機。-定向井常規鉆具組合-(1)增斜鉆具：一般增斜率6゜/100m一般采用雙穩定器組合。是利用杠桿原理設計的。它有一個近鉆頭足穩定器作為支點，第二個穩定器與近鉆頭穩定器之間的距離應根據兩穩定器之間的剛性（尺寸）大小和要求的增斜率的大小確定，一般為20m（兩根鉆鋌長度），兩穩定器之間的鉆鋌在鉆壓下，產生向下的的彎曲變形，使鉆頭產生斜向力。-95/8"Bit＋Φ244mmSST＋擋板＋7"NMDC×1根＋7"DC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×2柱＋5"DP(常規)95/8"Bit＋Φ244mmSST＋擋板＋5"NMDP×1根＋7"DC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×2柱＋5"DP(參考)81/2"Bit＋Φ214mmSST＋擋板＋61/4"NMDC×1根＋61/4"DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×2柱＋5"DP81/2"Bit＋Φ214mmSST＋擋板＋5"NMDP×1根＋61/4"DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×2柱＋5"DP常規增斜鉆具組合-通過減小近鉆頭穩定器與2號穩定器的距離或者減小近鉆頭穩定器的外徑尺寸（欠尺寸穩定器），以減小鉆具的造斜能力。95/8"Bit＋Φ244mmSST＋擋板＋7"NMDC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×2柱＋5"DP（常規）81/2"Bit＋Φ214mmSST＋擋板＋61/4"DMDC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×2柱＋5"DP（常規）(2)微增斜鉆具：一般增斜率3゜/100m-采用剛性滿眼鉆具結構，通過增大下部鉆具的剛性，控制下部鉆具在鉆壓作用下的彎曲變形，達到穩定井斜和方位的目的，常用穩斜鉆具組合：鉆頭＋近鉆頭穩定器(雙母扶正器)＋短鉆鋌（2-3m）＋穩定器＋單根鉆鋌（9m）＋穩定器＋鉆鋌＋鉆桿(3)穩斜鉆具95/8"Bit＋Φ244mmSST＋7"SDC＋Φ244mmSST＋擋板＋7"NMDC×1根＋Φ244mmSST＋7"DC×2柱＋5"DP（常規）81/2"Bit＋Φ214mmSST＋61/4"SDC＋Φ214mmSST＋擋板＋61/4"NMDC×1根＋Φ214mmSST＋61/4"DC×2柱＋5"DP（常規）-一般采用鐘擺鉆具組合，利用鉆具自身的重力產生的鐘擺力實現降斜目的；根據鉆頭與穩定器的距離又分為大鐘擺和小鐘擺。大鐘擺鉆具：鉆頭＋鉆鋌×2根＋穩定器＋鉆鋌×1根＋穩定器＋鉆鋌＋鉆桿小鐘擺鉆具：鉆頭＋鉆鋌×1根＋穩定器＋鉆鋌×1根＋穩定器＋鉆鋌＋鉆桿(4)降斜鉆具-171/2″Bit＋730×730＋擋板＋9″NMDC×1根＋9″DC×1根＋Φ444mmSST＋8″DC×2柱＋7″DC×2柱＋5″DP（新疆）121/4″Bit＋630×630＋擋板＋8″NMDC×1根＋8″DC×1根＋Φ311mmSST＋8″DC×2柱＋7″DC×2柱＋5″DP（新疆）95/8″Bit＋630×410＋擋板＋7″NMDC×1根＋7″DC×1根＋Φ244mmSST＋7″DC×1根＋Φ244mmSST＋7″DC×2柱＋5″DP95/8″Bit＋630×410＋擋板＋7″NMDC×1根＋Φ244mmSST＋7″DC×1根＋Φ244mmSST＋7″DC×2柱＋5″DP

81/2″Bit＋430×4A10＋擋板＋61/4″NMDC×1根＋61/4″DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4″DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4″DC×2柱＋5″DP81/2″Bit＋430×4A10＋擋板＋61/4″NMDC×1根＋Φ214mmSST＋61/4″DC×1根＋Φ214mmSST＋61/4″DC×2柱＋5″DP常規降斜鉆具組合-A、7″套管開窗側鉆：6″Bit＋330×330(動力鉆具)＋331×310＋43/4″NMDC×1根＋31/2″DPB、51/2″套管開窗側鉆:41/2″Bit＋230×230(動力鉆具)＋231×210＋31/2″NMDC×1根＋27/8″DP(5)小井眼鉆具組合-(1)增斜段：鉆頭＋動力鉆具＋無磁鉆鋌＋MWD短節＋無磁鉆鋌＋加