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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
2、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，对直井和普通定向井来担换嵊泻艽蟮影响，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8/30m实际7.58.5/30m。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
3、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。,.由于井眼的井斜角大，井眼曲率
4、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。.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。.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。.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，
5、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
6、，形成“岩屑床”。特别是在井斜角4560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，
7、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,
