水平井鉆井液技術(shù)課件

水平井鉆井液技術(shù)鉆井工程技術(shù)研究院水平井鉆井液技術(shù)ppt課件1內(nèi)容概述水平井井眼凈化水平井井壁穩(wěn)定水平井摩阻控制水平井防漏堵漏水平井儲(chǔ)層保護(hù)水平井鉆井液內(nèi)容概述2水平井是指一種井斜角大于或等于86°，并保持這種角度鉆完一定長度水平段的定向井。定義水平井是指一種井斜角大于或等于86°，并保持這種角度鉆完3水平井技術(shù)是當(dāng)代油氣資源勘探開發(fā)的重點(diǎn)技術(shù)之一.從80年代末期開始，為了提高勘探開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)效益，世界各油公司掀起了水平井的熱潮，在生產(chǎn)中取得了重大經(jīng)濟(jì)效益我國在四川打成了磨3井和巴24井之后，針對(duì)水平井鉆井技術(shù)中工程設(shè)計(jì)、軌跡控制、水平井鉆井完井液、水平井固井和完井及測(cè)井等5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，取得了豐碩成果，并成功在各油田推廣應(yīng)用證實(shí)了水平井“少井高產(chǎn)”的突出優(yōu)點(diǎn)，取得了減少油田勘探開發(fā)費(fèi)用，縮短油出建設(shè)時(shí)間，加快資金回收，少占土地和減少環(huán)境污染等一系列經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益水平井技術(shù)是當(dāng)代油氣資源勘探開發(fā)的重點(diǎn)技術(shù)之一.從80年代末41863年，瑞士工程師首先提出鉆水平井的建議；1870年，俄國工程師在勃良斯克市鉆成井斜角達(dá)60°的井；瑞典和美國研制出測(cè)量井眼空間位置的儀器，1888年俄國也設(shè)計(jì)出了測(cè)斜儀器；1929年，美國加利福尼亞州鉆成了幾米長的水平分支井；30年代，美國開始用撓性鉆具組合在垂直井內(nèi)鉆曲率半徑小的水平分支井眼；1954年蘇聯(lián)鉆成第一口水平井；1964年一1965年我國鉆成兩口水平井，磨-3井、巴-24井；自從80年代以來，隨著先進(jìn)的測(cè)量儀器、長壽命馬達(dá)和新型PDC鉆頭等技術(shù)的發(fā)展，水平井鉆井大規(guī)模高速度的發(fā)展起來。水平井鉆井技術(shù)發(fā)展概況1863年，瑞士工程師首先提出鉆水平井的建議；水平井鉆井技5水平井鉆井技術(shù)發(fā)展概況

“八五”期間進(jìn)行水平井鉆井研究試驗(yàn)，形成了配套技術(shù)。經(jīng)過“八五”攻關(guān)、“九五”攻關(guān)與推廣，形成成熟技術(shù)，可以完成多種類型的水平井鉆井設(shè)計(jì)與施工技術(shù)?！笆濉币院螅骄@井技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，重點(diǎn)突出了深層水平井、薄油層水平井、大位移水平井、分支水平井、側(cè)鉆小井眼水平井等方面的關(guān)鍵技術(shù)，取得了重大進(jìn)展。水平井鉆井技術(shù)發(fā)展概況“八五”期間進(jìn)行水平井鉆井研究6“十一五”以來，我院圍繞東濮油田、普光氣田勘探開發(fā)的需求，大力開展水平井鉆井技術(shù)配套應(yīng)用，形成以東濮老區(qū)薄油層提高采收率、套管開窗側(cè)鉆挖掘剩余油、普光氣田超深天然氣安全高效開發(fā)等系列水平井鉆井技術(shù)，較好的滿足了油田勘探開發(fā)的需要。中原水平井概況“十一五”以來，我院圍繞東濮油田、普光氣田勘探開發(fā)的需求，大7中原水平井鉆井技術(shù)發(fā)展簡況1988年中原油田開始水平井鉆井技術(shù)研究1990年完成創(chuàng)多項(xiàng)全國技術(shù)指標(biāo)的第一口水平井--衛(wèi)2-25井1994年完成第一口51/2″套管開窗側(cè)鉆井--側(cè)明151井1995年研究形成徑向水平井技術(shù)1998-2000年每年推廣100口51/2

″套管開窗側(cè)鉆井2000年引進(jìn)第一套無線MWD2001年完成4口水平井2004年完成側(cè)鉆小井眼水平井6口，側(cè)鉆短半徑水平井2口

中原水平井鉆井技術(shù)發(fā)展簡況1988年中原油田開始水平井鉆井技8序號(hào)井號(hào)類型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)開窗側(cè)鉆井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段長(m)完成年份施工地點(diǎn)1TK318CH-1短半徑側(cè)鉆水平井5705.085451.8497.053962731.42132004塔河油田2TK318CH-2短半徑側(cè)鉆水平井5793.865444.9895.25399.99337.811.4276.72004塔河油田3豐收3-平181/2″井眼常規(guī)水平井2448.282120.796.21690669.10.38333.482004江蘇油田4周9-5-3CH51/2″套管開窗側(cè)鉆水平井2685240088.22320.593000.401502004江漢油田5濮側(cè)平13095/8″套管開窗側(cè)鉆水平井30682859.59217602850.45702004中原油田6濮側(cè)平1651/2″套管開窗側(cè)鉆水平井2549.67239387.321072420.6078.112004中原油田7橋69-平181/2″常規(guī)天然氣水平井42483692.4192.13280721.420.42461.732004中原油田8濮1-側(cè)平23951/2″套管開窗側(cè)鉆水平井26622430.6893.72156254.220.55612004中原油田9濮6-側(cè)平6551/2″套管開窗側(cè)鉆水平井2856.672751.16762503196.680.46802004中原油田序號(hào)井號(hào)類型井深垂深最大井斜開窗側(cè)位移最大造斜率水平段長(9序號(hào)井號(hào)類型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)開窗或側(cè)鉆井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段長(m)施工日期施工地點(diǎn)10濮2-平181/2″井眼常規(guī)水平井28802371.5592.72086.02629.220.45389.512004中原油田11文92-平181/2″井眼常規(guī)水平井36803177.794.92844606.20.44376.52003中原油田12云2-平181/2″井眼常規(guī)水平井32002234.12941890.871099.660.41757.612003中原油田13胡5-平181/2″井眼常規(guī)水平井26102096.5993.11755.69646.830.532842003中原油田14濮1-側(cè)平23151/2″套管開窗側(cè)鉆水平井2600240896.52042265.90.601092005中原油田15濮1-側(cè)平19351/2″套管開窗側(cè)鉆水平井2788240191.321375000.60158.112005中原油田序井號(hào)類型井深垂深最大井開窗或位移最大造水平段長施工施工1101．采用水平井開發(fā)，占地面積小，綜合投入少，資金流動(dòng)加快，油田整體開發(fā)綜合效益提高2．水平井眼增大了油藏泄油面積，減緩、減小水錐氣錐，大大提高原油采收率。通常水平井單井單產(chǎn)量是直井的4-7倍水平鉆井的意義1．采用水平井開發(fā)，占地面積小，綜合投入水平鉆井的意義111、開發(fā)低滲透油氣藏增加泄油長度增大傳導(dǎo)率通過水平井穿透低滲透儲(chǔ)層中的天然裂縫，亦可對(duì)水平井進(jìn)行增產(chǎn)處理，可顯著提高油氣采收率2、開發(fā)裂縫性油氣藏3、開發(fā)薄層的油氣藏4、減少氣、水錐進(jìn)，延長無水開采期5、改善蒸汽驅(qū)效率，開發(fā)稠油油藏水平井的用途1、開發(fā)低滲透油氣藏水平井的用途12水平井的用途6、提高聚合物驅(qū)油效果水平井能大大提高注入能力和區(qū)域掃油效率，尤其對(duì)聚合物和活性劑的注入很有效7、改善水驅(qū)和注水利用水平井開發(fā)，壓力降不像直井那樣集中在某一點(diǎn)上，而是分散在比較長的瀉油井段上，因而壓力降較小，油水界面的變形也比較小,含水量緩慢增加。8、避免出砂，或者降低出砂幾率出砂量與井眼附近的流體流速成正比。由于水平井的瀉油長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直井的瀉油長度，因而水平井井壁附近的流體流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直井井壁附近的流體流速水平井的用途6、提高聚合物驅(qū)油效果13水平井的類型及各種類型水平井的特點(diǎn)（1）水平井的類型：根據(jù)水平井曲率半徑的大小分為：長曲率半徑水平井（小曲率水平井）；中曲率半徑水平井（中曲率水平井）；短曲率半徑水平井（大曲率水平井）。造斜率分類造斜率半徑國際長2°－8°/25.4m2865－716m中8°－30°/25.4m716－191m中短30°－60°/25.4m191－95m短60°－200°/25.4m95－28m國內(nèi)長＜8°/30m286.5m中8°－20°/30m286.5－86m中短20°－70°/30m85－24m短70°－300°/30m24－5.77m水平井的類型及各種類型水平井的特點(diǎn)（1）水平井的類型：造斜率14水平井的分類長半徑水平井造斜率：2°/30m－6°/30m應(yīng)用范圍：水平位移較大的水平井鉆具組合：常規(guī)的鉆具組合（彎接頭、彎外殼、多穩(wěn)定器鉆具組合）測(cè)量工具：常規(guī)測(cè)量工具（單點(diǎn)、多點(diǎn)、有線和無線MWD）水平段長度：取決于可用的工藝技術(shù)水平完井：常規(guī)完井技術(shù)，完井方式取決于油藏條件水平井的分類長半徑水平井15水平井的分類中半徑水平井造斜率：6°/30m－20°/30m應(yīng)用范圍：水平位移較大的水平井鉆具組合：常規(guī)的鉆具組合（彎外殼、導(dǎo)向鉆具組合）測(cè)量工具：常規(guī)測(cè)量工具（單點(diǎn)、多點(diǎn)、有線和無線MWD）水平段長度：300m－900m完井：常規(guī)完井技術(shù)，完井方式取決于油藏條件水平井的分類中半徑水平井16短半徑水平井造斜率：1°/m－10°/m應(yīng)用范圍：水平位移不大的水平井鉆具組合：特殊鉆具組合（鉸接馬達(dá)、撓性鉆桿等）測(cè)量工具：特殊的測(cè)量工具水平段長度：60m－120m完井：多數(shù)裸眼水平井的分類短半徑水平井水平井的分類17優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)長半徑水平井1.穿透油層段最長2.使用標(biāo)準(zhǔn)的鉆具及套管3.“狗腿嚴(yán)重度”最小4.使用常規(guī)鉆井設(shè)備5.可使用多種完井方法6.可采用多種舉升采油工藝7.測(cè)井及取芯方便8.井眼及工具尺寸不受限制1.井眼軌道控制段最長2.全井斜深增加最多3.鉆井費(fèi)用增加4.各種下部鉆具組合較長5.不適合薄油層和淺油層6.轉(zhuǎn)盤扭矩較大7.套管用量最大8.穿過油層長度與總水平位移比最小中半徑水平井1.進(jìn)入油層時(shí)無效井段較短2.使用的井下工具接近常規(guī)工具3.使用動(dòng)力鉆具成導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)4.離構(gòu)造控制點(diǎn)較近5.可使用常規(guī)的套購及完井方法6.井下扭矩及阻力較小7.較高及較穩(wěn)定的造斜率8.井眼軌跡控制井段較短9.穿透油層段較長（1000米）10.井眼尺寸不受限制11.可以測(cè)井及取芯12.從一口直井可以鉆多口水平分枝井13.可實(shí)現(xiàn)有選擇的完井方案1.要求使用MWD測(cè)量系統(tǒng)2.要求使用加重鉆桿或抗壓縮鉆桿短半徑水平井l.井眼曲線段最短2.側(cè)鉆容易3.能夠準(zhǔn)確擊中油層目標(biāo)4.從一口直井可以鉆多口水平分枝井5.直井段與油層距離最小6.可用于淺油層7.全井斜深最小8.不受地表?xiàng)l件的影響1．非常規(guī)的井下工具2．非常規(guī)的完井方法3．穿透油層段短（120—180米）4．井眼尺寸受到限制5．起下鉆次數(shù)多6．要求使用頂部驅(qū)動(dòng)系或動(dòng)力水龍頭7．井眼方位控制受到限制8．目前還不能進(jìn)行電測(cè)（2）各種類型水平井的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1.穿透油層段最長1.井眼軌道控制段最長1.進(jìn)入油18由于水平井在鉆井過程中井斜角從0°~90°變化，因而水平井與直井鉆井工藝有較大的差別為了確保水平井的鉆成井保護(hù)好油氣層，對(duì)水平井的鉆井液完井液提出了特殊要求，必須解決：井眼凈化井壁穩(wěn)定摩阻控制防漏堵漏保護(hù)儲(chǔ)層概述由于水平井在鉆井過程中井斜角從0°~19井眼凈化井眼凈化是水平井鉆井工程的一個(gè)主要組成部分，井眼凈化不好會(huì)導(dǎo)致：摩阻和扭矩增加、卡鉆影響下套管和固井作業(yè)正常進(jìn)行井眼凈化井眼凈化是水平井鉆井工程的一20影響井眼凈化的因素井斜角環(huán)空返速環(huán)空流型鉆井液流變性能鉆井液密度鉆柱尺寸轉(zhuǎn)速鉆柱的偏心度鉆井速度和巖屑尺寸井眼凈化影響井眼凈化的因素井眼凈化21井斜角環(huán)空巖屑濃度或臨界流速隨井斜角的增加而變大，而清潔率則隨之下降環(huán)空返速其大小直接影響環(huán)空巖屑的運(yùn)移方式、狀態(tài)和環(huán)空巖屑濃度。提高環(huán)空運(yùn)速：

環(huán)空巖屑濃度降低，井眼凈化狀況得以改善巖屑床厚度降低或被破壞，井眼下側(cè)不形成明顯的巖屑床影響因素井眼凈化井斜角影響因素井眼凈化22環(huán)空流型<45°：層流比紊流攜屑效果好45°~55°：兩種流態(tài)的攜屑效果基本相同。通過調(diào)整鉆井液流變性能，改變層流速度剖面的平板程度來取代紊流，使鉆井液在環(huán)空處于平板型層流，從而達(dá)到改善井眼凈化的目的55°~90°：紊流比層流攜屑效果好井眼凈化影響因素環(huán)空流型井眼凈化影響因素23鉆井液流變性能層流狀態(tài)下，提高鉆井液的動(dòng)切力和動(dòng)塑比，有較好的攜巖效果；隨著井斜角增大，動(dòng)切力的作用減弱，但動(dòng)塑比對(duì)攜巖的影響仍較大，故必須盡可能使用高動(dòng)塑比鉆井液紊流狀態(tài)下，在整個(gè)環(huán)空傾角范圍內(nèi)，鉆井液的攜巖能力不受其流變性能的影響環(huán)空鉆井液必須保持一定的初切力，但初、終切力之間的差值不宜過大。過高的觸變性，會(huì)加劇巖屑床的形成并增加清除的難度影響因素井眼凈化動(dòng)切力YP=0.48(φ300－PV)塑性粘度PV=φ600－φ300動(dòng)塑比=YP/PV塑性粘度反映了在層流情況下，鉆井液中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的破壞與恢復(fù)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，懸浮的固相顆粒之間、固相顆粒與液相之間以及連續(xù)液相內(nèi)部的內(nèi)摩擦作用的強(qiáng)弱動(dòng)切力反映了鉆井液在層流情況下，粘土顆粒之間及高分子聚合物分子之間相互作用力的大?。葱纬煽臻g網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能力的強(qiáng)弱鉆井液流變性能影響因素井眼凈化動(dòng)切力YP=0.48(φ30024鉆井液密度鉆井液密度的提高，有利于鉆屑的攜帶鉆柱尺寸當(dāng)井身結(jié)構(gòu)已確定，隨著鉆桿尺寸的增大環(huán)空返速增加，有利于攜屑井眼凈化影響因素鉆井液密度井眼凈化影響因素25轉(zhuǎn)速鉆柱的旋轉(zhuǎn)，對(duì)沉積的巖床起攪動(dòng)作用，有利于床面巖屑的離去轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱可以限制鉆柱的偏心效應(yīng)，從而改善井眼凈化提高轉(zhuǎn)速可防止鉆井液在井壁周圍形成不流動(dòng)層，從而提高井眼凈化鉆柱除了自轉(zhuǎn)外，還圍繞井眼周界作圓周運(yùn)動(dòng)，因而有利于巖屑的攜帶影響因素井眼凈化轉(zhuǎn)速影響因素井眼凈化26鉆柱的偏心度隨著井斜角的增大，鉆校的偏心度對(duì)環(huán)空巖屑的影響較大環(huán)空巖屑濃度隨鉆柱偏心度的增大而增大鉆井速度和巖屑尺寸當(dāng)鉆速過高時(shí)，會(huì)造成環(huán)空鉆屑濃度過大，巖屑床厚度增加巖屑尺寸大小亦會(huì)對(duì)井眼凈化效果帶來影響井眼凈化影響因素鉆柱的偏心度井眼凈化影響因素27技術(shù)措施水平井的井眼清洗在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常采用機(jī)械清洗和水力清洗相結(jié)合的措施來解決：機(jī)械清洗主要是頂部驅(qū)動(dòng)和加強(qiáng)固控水力清洗指采用適當(dāng)?shù)乃?shù)和鉆井液性能來提高清洗效果井眼凈化技術(shù)措施水平井的井眼清洗在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常采用28實(shí)現(xiàn)水平井凈化的技術(shù)措施可歸納為以下幾個(gè)方面：提高環(huán)空返速選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)

改變下部鉆具組合適當(dāng)增加鉆井液密度轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具或上下大范圍活動(dòng)使用鉆桿扶正器泵硬果殼段塞控制鉆進(jìn)速度采用高轉(zhuǎn)速金剛石鉆頭倒劃眼帶噴嘴的鉆井工具接頭檢測(cè)返出鉆屑量井眼凈化計(jì)算機(jī)軟件井眼凈化技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)水平井凈化的技術(shù)措施可歸納為以下幾個(gè)方面：井眼凈化技術(shù)29選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)

井斜角較小井段(小于45°)，層流能獲得最佳的井眼清洗效果，盡可能提高鉆井液的動(dòng)切力和動(dòng)塑比大斜度井段中，使用紊流的清除效果更高：由于紊流只取決于流體的動(dòng)量特性，而與鉆井液的流變性能無關(guān)，因而應(yīng)使用低粘度鉆井液。鉆井液在環(huán)空無法達(dá)到紊流，可通過提高鉆井液動(dòng)塑比，使其在環(huán)空形成平板型層流來提高巖屑清洗效果；采用高粘度清掃液在此井段只能對(duì)液流中巖屑起作用，而對(duì)清除巖屑床不起作用，但可通過間斷注入低粘劑，促成局部紊流，來清掃巖屑床。必須保持一定低剪切速率下的鉆井液粘度(3轉(zhuǎn)和6轉(zhuǎn)讀數(shù))，以提高懸浮鉆屑能力及防止鉆屑床的形成。嚴(yán)格控制初、終切力差值，力求避免鉆井液觸變性過大而帶來的各種不利的影響，避免起下鉆過程產(chǎn)生過高的抽吸和激動(dòng)壓力技術(shù)措施井眼凈化選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)技術(shù)措施井眼凈化30井壁穩(wěn)定井壁穩(wěn)定是鉆井工程中最常見的井下復(fù)雜情況之一。發(fā)生井壁不穩(wěn)定的原因可歸納為力學(xué)因素與物理化學(xué)因素，但最終均歸結(jié)為井壁巖石所受的應(yīng)力超過其自身強(qiáng)度造成巖石發(fā)生剪切破壞井壁穩(wěn)定井壁穩(wěn)定是鉆井工程中最常見的井下復(fù)雜情況之一。31井眼鉆開前，地下巖石在上覆地層壓力、水平地應(yīng)力及地層孔隙壓力的作用下，保持應(yīng)力平衡狀態(tài)井眼被鉆開后，井筒內(nèi)的鉆井液柱壓力取代了所鉆巖石對(duì)井壁的支撐，引起井壁周圍的應(yīng)力重新分布當(dāng)井筒中的液柱壓力小于地層坍塌壓力時(shí)，井壁周圍的巖石所受的應(yīng)力就會(huì)超過巖石本身的強(qiáng)度，造成井壁四周巖石發(fā)生剪切破壞

井壁穩(wěn)定井眼鉆開前，地下巖石在上覆地層壓力、水平地應(yīng)力及地層孔隙壓力32鉆水平井時(shí)穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施選用合理的鉆井液密度鉆井液密度必須大于地層坍塌壓力而低于地層破裂壓力優(yōu)化井身剖面設(shè)計(jì)優(yōu)選所鉆井的方位盡量選用較小曲率半徑的井身剖面依據(jù)地層組構(gòu)特性優(yōu)選鉆井液類型與配方地層的組構(gòu)特性鉆井液的抑制性和封堵性HTPFL與滲透濾失量應(yīng)更低，泥餅質(zhì)量更高封堵劑易在下井壁堆積采用強(qiáng)封堵材料確定合理的環(huán)空返速，減少對(duì)井壁的沖蝕因而必須優(yōu)選合理的環(huán)空返速，既保證井眼凈化，又不沖蝕井壁井壁穩(wěn)定鉆水平井時(shí)穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施井壁穩(wěn)定33摩阻控制鉆具在重力的作用下，鉆具與井壁的接觸面積比直井大幅度增加，因而起下鉆具的摩擦阻力和旋轉(zhuǎn)鉆具的扭矩與直井相比就會(huì)大幅度增加，其值隨井斜角的增大而增加；隨方位角的變化而增大

因而水平井鉆井過程中的卡鉆可能性比直井大得多

摩阻控制鉆具在重力的作用下，鉆具與井34井身剖面鉆柱結(jié)構(gòu)鉆井液潤滑性能鉆井液濾失量和泥餅質(zhì)量

井眼凈化固控井身結(jié)構(gòu)影響因素摩阻控制井身剖面影響因素摩阻控制35鉆井液潤滑性能鉆井液的潤滑性能是影響鉆柱的摩阻力和扭矩的主要因素之一。降低鉆柱與套管的摩擦系數(shù)和鉆具與泥餅的摩擦系數(shù)就可以大大降低鉆柱的摩阻力和扭矩鉆井液濾失量和泥餅質(zhì)量鉆柱的摩阻力和扭矩與鉆柱與井壁的接觸面積有關(guān)，如鉆井液固相含量高，HTHPFL大，泥餅厚，則鉆柱在斜井段和水平井段嵌入泥餅越深，接觸面積就愈大，摩阻力增高影響因素摩阻控制鉆井液潤滑性能影響因素摩阻控制36優(yōu)化水平井井身結(jié)構(gòu)和井身剖面設(shè)計(jì)進(jìn)行各種井身結(jié)構(gòu)和井身剖面的摩阻計(jì)算，既要考慮降低摩阻與扭矩，又要考慮盡可能短的拐彎井段優(yōu)選鉆具結(jié)構(gòu)在大斜度或水平井段應(yīng)將常規(guī)鉆柱總成換成倒置總成在套管中的鉆柱應(yīng)加橡皮護(hù)箍，起下鉆具使用頂驅(qū)，邊起下鉆具邊轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具優(yōu)選鉆井液類型與配方降低鉆井液的濾失量、潤滑系數(shù)與泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，改善泥餅質(zhì)量

改善井眼凈化狀況優(yōu)選環(huán)空返速、流型、鉆井液流變性能，提高井眼凈化效果，盡可能地降低環(huán)空鉆屑濃度與鉆屑床的厚度

技術(shù)措施摩阻控制優(yōu)化水平井井身結(jié)構(gòu)和井身剖面設(shè)計(jì)技術(shù)措施摩阻控制37技術(shù)措施摩阻控制技術(shù)措施摩阻控制38防漏堵漏井漏是鉆井工程常見的井下復(fù)雜情況之一，但在水平井鉆井過程中井漏更容易發(fā)生，而且防漏堵漏比直井難度更大，特別是水平井段為油氣層時(shí)，既要堵住漏失，確保水平井順利完井，又不能對(duì)油氣層產(chǎn)生損害，因而必須尋求有效的防漏堵漏措施防漏堵漏井漏是鉆井工程常見的井下復(fù)雜情況之一，但在水平39井漏的特殊性水平井井漏發(fā)生的原因除與直井引起井漏相同的起因之外，還由于鉆水平井作用于相向垂深地層的壓差較直井大，造成鉆水平井比鉆直井井漏更容易發(fā)生，其原因：水平段壓耗較大，在水平井段的尾部井漏的危險(xiǎn)性最大水平井井眼凈化難度大，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)因堵井眼而造成開泵時(shí)蹩漏地層使用高粘度的鉆井液，易產(chǎn)生較大流阻，使壓差增大；在下鉆過程中，形成更大的激動(dòng)壓力，增大了對(duì)地層的壓差防漏堵漏井漏的特殊性水平井井漏發(fā)生的原因除與直井引起井漏相同的起因之40技術(shù)難點(diǎn)水平井在斜井段和大斜度井段循環(huán)過程中所加入的堵漏劑極易被沉積在井眼的下側(cè)，無法封堵井眼上側(cè)的漏失地層，造成防漏堵漏失敗絕大多數(shù)水平井的水平井段為儲(chǔ)層，故在水平井段鉆進(jìn)所采用的防漏堵漏技術(shù)措施堵住漏層，又不能損害儲(chǔ)層，故增加了難度防漏堵漏技術(shù)難點(diǎn)水平井在斜井段和大斜度井段循環(huán)過程中所加入的堵漏劑41技術(shù)措施斜井段和水平井段上井壁的封堵：增加堵漏材料的加量來提高堵漏材料通過井眼上側(cè)的機(jī)會(huì)提高堵漏漿液的粘度和動(dòng)切力，增強(qiáng)攜帶堵漏材料的能力降低堵漏漿液的頂替速度，流速宜降到可避免井漏進(jìn)一步加劇的程度防漏堵漏技術(shù)措施斜井段和水平井段上井壁的封堵：防漏堵漏42漏失層為水平井段儲(chǔ)層時(shí)：采用欠平衡壓力鉆水平段采用屏蔽暫堵技術(shù)采用能酸溶或油溶或水溶的堵漏材料進(jìn)行防漏堵漏采用水力射流堵塞法采用水力渦流堵塞法優(yōu)選合理的水平井段長度優(yōu)選環(huán)空運(yùn)速和鉆井液流變參數(shù)防漏堵漏技術(shù)措施水平段儲(chǔ)層為不易坍塌的裂縫及其發(fā)育的碳酸鹽巖類和巖漿巖類低壓儲(chǔ)層、膠結(jié)強(qiáng)度大的枯竭砂巖油氣層時(shí)，可采用欠平衡壓力鉆進(jìn)

暫堵帶既可以防止井漏，又可以阻止鉆井液及其濾液進(jìn)入儲(chǔ)層，減少了對(duì)儲(chǔ)層的損害。完井后可通過射孔來解堵，消除了對(duì)儲(chǔ)層的損害

采用不同粒度的油溶性樹脂、鹽粒、超細(xì)碳酸鈣、酸溶水泥堵劑等堵劑堵漏

漏失層為水平井段儲(chǔ)層時(shí)：防漏堵漏技術(shù)措施水平段儲(chǔ)層為不易43保護(hù)儲(chǔ)層水平井油氣層損害的特殊性：鉆井液與油氣層的接觸面積較大油氣層浸泡時(shí)間較長

鉆進(jìn)油氣層時(shí)的壓差較高

一旦損害，難以恢復(fù)保護(hù)儲(chǔ)層水平井油氣層損害的特殊性：44儲(chǔ)層特性儲(chǔ)層巖性和類型油氣層巖石物理性質(zhì)巖石礦物組分與結(jié)構(gòu)流體特性油氣層壓力和溫度原地應(yīng)力大小及方向敏感性儲(chǔ)層保護(hù)儲(chǔ)層特性儲(chǔ)層巖性和類型儲(chǔ)層保護(hù)45技術(shù)措施優(yōu)選完井方式優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度優(yōu)選鉆井液完井液類型屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)可解堵的保護(hù)油氣層技術(shù)儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施優(yōu)選完井方式儲(chǔ)層保護(hù)46技術(shù)措施優(yōu)選完井方式完井方式直接影響對(duì)油氣目的損害程度，因而進(jìn)行水平井設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)儲(chǔ)層特性確定完井方式。裸眼完井射孔完井篩管完井礫石充填完井

儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施優(yōu)選完井方式儲(chǔ)層保護(hù)47技術(shù)措施優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度

壓差是造成油氣層損害的主要因素之一。通常油氣層的損害程度隨壓差增大而增加：負(fù)壓差可以減少鉆井液對(duì)油氣層的損害，但過高的負(fù)壓差也會(huì)引起油氣層出砂、有機(jī)垢的形成、裂縫閉合，反而會(huì)對(duì)油氣層帶來損害水平井段鉆進(jìn)過程中，必須依據(jù)儲(chǔ)層特性和孔隙壓力來優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度儲(chǔ)層保護(hù)48技術(shù)措施優(yōu)選鉆井液完井液類型儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施優(yōu)選鉆井液完井液類型儲(chǔ)層保護(hù)49技術(shù)措施屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)使用于不能采用欠平衡壓力鉆進(jìn)，并采用射孔完成的水平井儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)儲(chǔ)層保護(hù)50技術(shù)措施可解堵的保護(hù)油氣層技術(shù)裸眼或篩管完成的水平井，采用鹽粒完井液、油溶正電膠完井液、可酸溶解堵的完井液及能自動(dòng)降解的聚合物完井液儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施可解堵的保護(hù)油氣層技術(shù)儲(chǔ)層保護(hù)51鉆井液類型選擇原則國內(nèi)外水平井鉆井液中原油田水平井鉆井液水平井鉆井液鉆井液類型選擇原則水平井鉆井液52鉆井液選擇原則水平井鉆進(jìn)大斜度和水平井段過程中，鉆井液必須解決井眼凈化、井壁穩(wěn)定、摩阻控制、防漏堵漏和保護(hù)儲(chǔ)層等技術(shù)難題，然而鉆進(jìn)不同儲(chǔ)層時(shí)，上述5大技術(shù)難題有的是共存的，有的所表現(xiàn)的嚴(yán)重程度不完全相同水平井鉆井液鉆井液選擇原則水平井鉆進(jìn)大斜度和水平井53鉆進(jìn)水平井時(shí)確定鉆井液類型必須遵循下述原則：地層礦物組分、理化性能、井溫及潛在的各種井下復(fù)雜情況地層壓力剖面(孔隙壓力、破裂壓力、地應(yīng)力、坍塌壓力)儲(chǔ)層的組構(gòu)特征和各種敏感性井身結(jié)構(gòu)和完井方式鉆井參數(shù)鉆井沒備條件、后勤供應(yīng)經(jīng)濟(jì)的合理性環(huán)保水平井鉆井液鉆井液選擇原則鉆進(jìn)水平井時(shí)確定鉆井液類型必須遵循下述原則：水平井54鉆井液選擇原則水平井鉆井液鉆井液選擇原則水平井鉆井液55國內(nèi)外水平井鉆井液國內(nèi)外用來鉆進(jìn)大斜度和水平井段的鉆井液有油基鉆井液、水基鉆井液、無土相鉆井液和氣基鉆井液

油基鉆井液

優(yōu)點(diǎn):對(duì)儲(chǔ)層損害程度低，易穩(wěn)定井壁，能有效地抑制泥頁巖水化膨脹，潤滑性能好，性能穩(wěn)定缺點(diǎn):其成本高，對(duì)環(huán)境有污染，嚴(yán)重井漏時(shí)堵漏難度較大水平井鉆井液國內(nèi)外水平井鉆井液國內(nèi)外用來鉆進(jìn)大56國內(nèi)外水平井鉆井液水基鉆井液

優(yōu)點(diǎn):流變性易調(diào)整，能滿足相對(duì)付鉆井過程中多種因素和多變情況的需求，成本低，對(duì)環(huán)境污染程度低、易預(yù)防井漏和封堵漏失層缺點(diǎn):抑制性、潤滑性、保護(hù)儲(chǔ)層等方面均不及油基鉆井液水平井鉆井液國內(nèi)外水平井鉆井液水基鉆井液水平井鉆井液57國內(nèi)外水平井鉆井液水基鉆井液正電膠聚合物鉆井液：固液雙重特性，強(qiáng)抑制性，抗鹽污染強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好兩性離子聚磺鉆井液：強(qiáng)抑制性、封堵性，穩(wěn)定井壁，對(duì)儲(chǔ)層的損害減少陽離子聚合物鉆井液：抑制粘土水化膨脹和穩(wěn)定井壁，流變參數(shù)易調(diào)，抗溫、抗鹽、能力強(qiáng)，對(duì)油氣層損害程度低

生物聚合物鉆井液：抗剪切能力強(qiáng)，能顯著地提高粘度和動(dòng)塑比，懸浮和攜帶巖肩能力強(qiáng)水平井鉆井液國內(nèi)外水平井鉆井液水基鉆井液水平井鉆井液58國內(nèi)外水平井鉆井液無土鉆井液

為了減少對(duì)儲(chǔ)層的損害，在條件許可情況下，應(yīng)盡可能采用無土相鉆井液。此類鉆井液的密度可采用加入各種可溶性鹽(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、甲酸鈉、甲酸鉀等)或油來調(diào)節(jié)；其粘度和濾失量可通過加入各種聚合物來實(shí)現(xiàn)；為減少對(duì)儲(chǔ)層的損害，可采取加入與儲(chǔ)層孔喉直徑相匹配的酸溶、油溶、水溶和其他等暫堵劑

水平井鉆井液國內(nèi)外水平井鉆井液無土鉆井液水平井鉆井液59國內(nèi)外水平井鉆井液無土鉆井液

水包油鉆井液：壓力系數(shù)低于1，易發(fā)生漏失的裂縫性儲(chǔ)層，強(qiáng)水敏砂巖和松散儲(chǔ)層。與油基鉆井液相比，其成本低，對(duì)環(huán)境污染小

鹽粉懸浮鉆井液：使用一定顆粒尺寸的特制鹽粒在聚合物溶液中所形成的懸浮液流體體系。保持井眼規(guī)則、穩(wěn)定

顆粒碳酸鈣(或油溶性樹脂)/鉀鹽聚合物鉆井液

甲酸鹽聚合物鉆井液：加入不同種類和加量的甲酸鹽來調(diào)節(jié)密度，不需要固體的加重劑；通過加入聚合物來控制流變參數(shù)，不需要膨潤土

水平井鉆井液國內(nèi)外水平井鉆井液無土鉆井液水平井鉆井液60水平井鉆井液性能密度：防止發(fā)生井壁失穩(wěn)和漏失，在地層各種應(yīng)力之間尋求平衡塑性粘度、動(dòng)切力和靜切力：鉆屑懸浮和井眼凈化濾失量與泥餅：減少儲(chǔ)層傷害，減小摩阻潤滑性：減小摩阻固相控制：減少儲(chǔ)層傷害，減小摩阻，控制含砂量油氣層滲速率恢復(fù)值

井壁穩(wěn)定性：提高鉆井液抑制性和封堵性水平井鉆井液水平井鉆井液性能密度：防止發(fā)生井壁失穩(wěn)和漏失，在地層各種應(yīng)力61中原油田水平井鉆井液中原油田是個(gè)斷塊油氣田，地層巖性復(fù)雜、東營組以上地層以泥巖和細(xì)粉砂巖為主，膠結(jié)性差、造漿嚴(yán)重；沙一、沙二、三段地層砂巖發(fā)育，泥頁巖破碎嚴(yán)重，斷層面較陡且大部分地層都含有不同程度的鹽膏成分。作為水平井最重要的兩個(gè)井段造斜段和水平段正是要鉆遇這些易造漿、易坍塌、易污染的不穩(wěn)定地層水平井鉆井液中原油田水平井鉆井液中原油田是個(gè)斷塊油氣田，地層巖性62中原油田水平井鉆井液具有一般水平井泥漿具有的優(yōu)良的潤滑性、良好的攜砂性，還必須具有強(qiáng)抑制、抗污染、防塌等方面的優(yōu)良特性鉆井液預(yù)處理：在造斜段前50米進(jìn)行預(yù)處理。泥漿的搬含控制在40g/cm3,粘度36-40s的范圍開鉆。全井鉆進(jìn)過程中主要以聚合物降濾失劑、防塌劑維護(hù)，增強(qiáng)鉆井液的抑制性、防塌性和抗污染能力，全井鉆井液性能穩(wěn)定、起下鉆順利

水平井鉆井液中原油田水平井鉆井液具有一般水平井泥63中原油田水平井鉆井液

摩阻控制：當(dāng)井斜大于30°后一次性混入原油20方，到井斜為60°前分三次混入原油30方，配合使用OP－10來提高鉆井液的乳化性能。同時(shí)嚴(yán)格控制鉆井液的含砂量，全井段含沙量不大于0.2%、泥餅粘滯系數(shù)不大于0.1，通過這些措施所鉆井摩阻控制良好，井斜50°之前摩阻在10～15KN，井斜50°之后摩阻20～60KN。保證短起下、電測(cè)、懸掛尾管完井作業(yè)順利水平井鉆井液中原油田水平井鉆井液摩阻控制：當(dāng)井斜大于30°后一次性64中原油田水平井鉆井液井眼凈化：為了減少鉆屑沉淀，提高鉆井液攜巖能力，鉆井液采取了以下幾種措施：大排量（28L/S以上）、高環(huán)空返速，讓鉆井液在環(huán)空處于紊流鉆井液流變性控制：嚴(yán)格控制鉆井液的粘切，使鉆井液具有較高的動(dòng)切力，提高動(dòng)塑比。在大斜度井段和水平井段把鉆井液的動(dòng)塑比值控制在0.45以上、初切3～9Pa、終切10～25Pa、動(dòng)切力10～16Pa水平段之前每鉆進(jìn)50m、水平段之后每鉆進(jìn)30m、或者不超過8小時(shí)短起下鉆，利用鉆具鉆頭破壞巖屑床，使鉆井液能及時(shí)清砂攜帶至地面水平井鉆井液中原油田水平井鉆井液井眼凈化：為了減少鉆屑沉淀，提高鉆井液攜65中原油田水平井鉆井液固相控制：提高鉆井液的抑制性，嚴(yán)格控制泥漿中的亞微米顆粒含量，有利于固相清除，固控設(shè)備的使用遵循以下原則：振動(dòng)篩布目數(shù)大于80目，2000米以后提高到120目。用好后三級(jí)固控，嚴(yán)格控