二二一一年十一一一年十一月月水平井钻井完井设计技术水平井钻井完井设计技术邵长明 ；scmzjy163.com 在多年的石油开发实践中，人们一直在探秘高效开发油气藏的有效途径。于是，定向井、水平井、分支井等复杂结构井及旋转导向、地质导向等先进钻井技术相继得到开发应用，并在生产实践中发挥了巨大的作用，为进一步丰富油气藏开发手段、提高油气藏开发利用率和采收率创造了条件。 前言水平井属于定向井家族的分支，它的最基本特点是设计的井眼轨迹同油层的走向基本一致。其最大井斜度达到90或水平段的井斜角达到85 以上。且在目的层内维持一定长度的水平的或近水平井段。前言水平井的分类前言类别类别造斜率造斜率（/30m）井眼曲率半径井眼曲率半径（m）水平段长度水平段长度（m）长半径长半径268602803001700中半径中半径620280852001000中短半径中短半径20808520200500短半径短半径301506010100300超短半径超短半径特殊转向器特殊转向器0.33060水平井的分类 水水平平井井等等复复杂杂结结构构井井的的设设计计除除涵涵盖盖直直井井设设计计的的主主要要内内容容外，还要进行以下专项设计外，还要进行以下专项设计地下和地面地下和地面油气的通道油气的通道n轨道优化设计轨道优化设计n实现轨道的相关工艺设计实现轨道的相关工艺设计n完井设计完井设计前言内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计 水平井井身剖面设计是水平井钻井施工的首要环节，其轨水平井井身剖面设计是水平井钻井施工的首要环节，其轨道优化能有效地降低钻进过程中的摩阻扭矩、降低施工难度和道优化能有效地降低钻进过程中的摩阻扭矩、降低施工难度和提高中靶精度。它决定着水平井能否成功着陆、钻井难度大小、提高中靶精度。它决定着水平井能否成功着陆、钻井难度大小、钻井速度快慢和钻井成本的高低。钻井速度快慢和钻井成本的高低。 水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计水平井轨道设计水平井轨道设计水平井轨道设计水平井轨道设计 前提：前提：满足油藏、地质、采油工艺的需求。满足油藏、地质、采油工艺的需求。 任务：任务：确定剖面类型，优选造斜率、造斜点。确定剖面类型，优选造斜率、造斜点。 目标：目标：钻井施工安全、经济，整体开发方案合理钻井施工安全、经济，整体开发方案合理 对对于于水水平平井井等等复复杂杂结结构构井井确确定定轨轨道道类类型型、靶靶前前位位移移、水平段形状等水平段形状等是关键。是关键。井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井靶区的确定水平井靶区的确定水平井靶区的确定水平井靶区的确定水平井靶区的确定水平井靶区的确定 确定靶区的依据有五个方面确定靶区的依据有五个方面确定靶区的依据有五个方面确定靶区的依据有五个方面确定靶区的依据有五个方面确定靶区的依据有五个方面: :油藏的边界条件油藏的边界条件油藏的边界条件油藏的边界条件油藏的边界条件油藏的边界条件钻探目的钻探目的钻探目的钻探目的钻探目的钻探目的地质勘探地质勘探地质勘探地质勘探地质勘探地质勘探开发精度要求开发精度要求开发精度要求开发精度要求开发精度要求开发精度要求钻井能力和手段。钻井能力和手段。钻井能力和手段。钻井能力和手段。钻井能力和手段。钻井能力和手段。 水平井的靶区类型：水平井的靶区类型：水平井的靶区类型：水平井的靶区类型：水平井的靶区类型：水平井的靶区类型： 圆柱靶：即沿水平设计井眼轴线半径为圆柱靶：即沿水平设计井眼轴线半径为圆柱靶：即沿水平设计井眼轴线半径为圆柱靶：即沿水平设计井眼轴线半径为圆柱靶：即沿水平设计井眼轴线半径为圆柱靶：即沿水平设计井眼轴线半径为R RR的圆柱体。的圆柱体。的圆柱体。的圆柱体。的圆柱体。的圆柱体。 矩形靶：即纵向为矩形靶：即纵向为矩形靶：即纵向为矩形靶：即纵向为矩形靶：即纵向为矩形靶：即纵向为aaa米，横向为米，横向为米，横向为米，横向为米，横向为米，横向为bbb米的长方体。米的长方体。米的长方体。米的长方体。米的长方体。米的长方体。 梯形靶：即纵向为梯形靶：即纵向为梯形靶：即纵向为梯形靶：即纵向为梯形靶：即纵向为梯形靶：即纵向为aaa米，米，米，米，米，米，A AA靶横向为靶横向为靶横向为靶横向为靶横向为靶横向为bbb、B BB靶横向靶横向靶横向靶横向靶横向靶横向ccc米的空间几何柱状体。米的空间几何柱状体。米的空间几何柱状体。米的空间几何柱状体。米的空间几何柱状体。米的空间几何柱状体。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计造斜点造斜点造斜点造斜点水水水水 平平平平 位位位位 移移移移垂垂垂垂深深深深靶前靶前靶前靶前位移位移位移位移水平水平水平水平段段段段水平井的靶：圆柱型矩形水平段设计水平段设计 水平段应尽可能多地钻开产层。水平段应尽可能多地钻开产层。 水平段轨迹形状要有利于油藏开发和轨迹控制。水平段轨迹形状要有利于油藏开发和轨迹控制。 水平段若需要绕障时，应根据摩阻力和管柱强度对三维轨迹进行全面水平段若需要绕障时，应根据摩阻力和管柱强度对三维轨迹进行全面校核。校核。 水平段应位于渗透率较高，含油饱和度高的构造位置。若油藏存在垂水平段应位于渗透率较高，含油饱和度高的构造位置。若油藏存在垂直裂缝，则水平井段应尽可能多地穿过垂直裂缝，以提高油井产量。直裂缝，则水平井段应尽可能多地穿过垂直裂缝，以提高油井产量。 水平段设计及优化水平段设计及优化水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计水平井目标深水平井目标深度不准确是水度不准确是水平井重钻重要平井重钻重要因素。因素。目标深度变浅，井斜角未达到进目标深度变浅，井斜角未达到进入水平段的要求，须填眼缩短稳入水平段的要求，须填眼缩短稳斜段或增大井眼造斜率斜段或增大井眼造斜率目标深度变深，井斜角达到进入目标深度变深，井斜角达到进入水平段要求，井眼却未进入产层，水平段要求，井眼却未进入产层，须填眼增加稳斜段或降低造斜率须填眼增加稳斜段或降低造斜率重钻重钻实钻中实钻中以海平面为基准标以海平面为基准标定目标深度，测量定目标深度，测量井口坐标时同时测井口坐标时同时测量井口海拔高度量井口海拔高度地质设地质设计时计时为更准确地使井眼水平为更准确地使井眼水平段进入设计产层，地质段进入设计产层，地质部门一般应与钻井工程部门一般应与钻井工程设计部门共同来完成目设计部门共同来完成目标设计。标设计。 水平段方向、水平段方向、长度和深度一长度和深度一般由地质部门般由地质部门提供。提供。工程设工程设计时计时根据井口海拔高根据井口海拔高度和钻机补心到度和钻机补心到地面距离对目标地面距离对目标深度进行校核。深度进行校核。123水平井轨道设计水平井轨道设计深度目标的确定深度目标的确定海平面海平面地面地面转盘面转盘面目的层目的层海拔海拔地面地面转盘转盘水水平平井井钻钻井井目目标标深深度度关关系系示示意意图图水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计水平井轨道设计水平井轨道设计 为水平段平缓的剖面。这是一种最简单、最经济的一种剖面设计，这为水平段平缓的剖面。这是一种最简单、最经济的一种剖面设计，这种剖面的水平井较容易完成。该剖面应用于各向同性的油藏以及解决气种剖面的水平井较容易完成。该剖面应用于各向同性的油藏以及解决气/ /水水锥等问题。锥等问题。 根据油藏特性的不同，从水平段的几何形状看，水平井剖面类型，可分为根据油藏特性的不同，从水平段的几何形状看，水平井剖面类型，可分为以下几类以下几类: : 水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 波浪型井底的水平井。这种剖面应用于那些被不渗透性障碍隔波浪型井底的水平井。这种剖面应用于那些被不渗透性障碍隔开的几个单个油藏。开的几个单个油藏。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 井底水平段上倾的水平井。这种水平井应用于解决气锥的问题。井底水平段上倾的水平井。这种水平井应用于解决气锥的问题。当油气界面下移，进入水平段远端时，这时可以将水平段远端封死，当油气界面下移，进入水平段远端时，这时可以将水平段远端封死，但整个井还能继续生产。但整个井还能继续生产。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 井底水平段下倾的水平井。这种水平井应用于解决水锥的问题。井底水平段下倾的水平井。这种水平井应用于解决水锥的问题。当油水界面上移，进入水平段远端时，这时，可以将水平段远端封当油水界面上移，进入水平段远端时，这时，可以将水平段远端封死，但整个井还能继续生产。死，但整个井还能继续生产。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 阶梯状井底水平井。这种水平井同样应用于被不渗透性障碍分阶梯状井底水平井。这种水平井同样应用于被不渗透性障碍分割的几个油层。这种水平井风险大，轨迹控制很难。割的几个油层。这种水平井风险大，轨迹控制很难。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 多分支的水平井。多分支短曲率水平井已得到广泛应用。多分多分支的水平井。多分支短曲率水平井已得到广泛应用。多分支中、长曲率水平井的应用正在开始，随着作业费用的降低以及驱油支中、长曲率水平井的应用正在开始，随着作业费用的降低以及驱油面积的增加，多分支中、长半径水平井的应用将进一步推广。面积的增加，多分支中、长半径水平井的应用将进一步推广。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 复杂水平段剖面的水平井。这种剖面综合上述几种水平段剖复杂水平段剖面的水平井。这种剖面综合上述几种水平段剖面形式，它应用于那些水平段上油层地质结构变化很大的油藏的开面形式，它应用于那些水平段上油层地质结构变化很大的油藏的开发。发。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计 轨轨道道的的选选择择是是受受井井口口位位置置、地地质质目目标标、目目标标数数目目、油油层层深深度度准准确确性性、开开发发井井网网完完善善程程度度等等因因素素的的约约束束，因因而而水水平平井井井井身身剖剖面面选选择择并并没没有有固固定定的的模式，其设计原则是：模式，其设计原则是：要满足地质要求，尽可能多地钻遇油气层要满足地质要求，尽可能多地钻遇油气层应保证钻进和起下钻摩阻扭矩尽可能小应保证钻进和起下钻摩阻扭矩尽可能小其形状有利于油藏开发和现场实际轨迹控制其形状有利于油藏开发和现场实际轨迹控制能保证设计套管安全顺利下入能保证设计套管安全顺利下入能克服油层深度预测和工具（含地层）造斜率的不确定问题等等能克服油层深度预测和工具（含地层）造斜率的不确定问题等等 水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计根据地质提供的靶点三维坐标，计算水平段长度，水平段稳斜角，及方位角。根据地质提供的靶点三维坐标，计算水平段长度，水平段稳斜角，及方位角。根据地质提供的靶点三维坐标，计算水平段长度，水平段稳斜角，及方位角。根据地质提供的靶点三维坐标，计算水平段长度，水平段稳斜角，及方位角。确定井身剖面类型。确定井身剖面类型。确定井身剖面类型。确定井身剖面类型。确定水平井钻井方法及造斜率，选定合适的靶前位移。确定水平井钻井方法及造斜率，选定合适的靶前位移。确定水平井钻井方法及造斜率，选定合适的靶前位移。确定水平井钻井方法及造斜率，选定合适的靶前位移。利用计算软件，初步计算井身剖面分段数据。利用计算软件，初步计算井身剖面分段数据。利用计算软件，初步计算井身剖面分段数据。利用计算软件，初步计算井身剖面分段数据。对初定剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计参数，选取摩阻扭矩最对初定剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计参数，选取摩阻扭矩最对初定剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计参数，选取摩阻扭矩最对初定剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计参数，选取摩阻扭矩最小的剖面。小的剖面。小的剖面。小的剖面。根据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到现场落实。根据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到现场落实。根据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到现场落实。根据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到现场落实。根据复测井口坐标，对设计方位及剖面数据进行微调，完成剖面设计。根据复测井口坐标，对设计方位及剖面数据进行微调，完成剖面设计。根据复测井口坐标，对设计方位及剖面数据进行微调，完成剖面设计。根据复测井口坐标，对设计方位及剖面数据进行微调，完成剖面设计。基本数据计算基本数据计算基本数据计算基本数据计算基本数据计算基本数据计算井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计So=RSo=R1 1（1 1coscos maxmax）+L+L稳稳sinsinmaxmax R R1 1为曲率半径为曲率半径R R1 1=100=10057.3/K57.3/K K K为造斜率为造斜率轨道设计考虑的因素轨道设计考虑的因素 （1 1）地层造斜率，储层特性（是否有底水）。）地层造斜率，储层特性（是否有底水）。 （2 2）工具仪器（）工具仪器（FEWDFEWD外径尺寸外径尺寸194194mmmm）。）。 （3 3）完井方式）完井方式。 （4 4）入靶优化设计留有余地。）入靶优化设计留有余地。水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计井眼轨道优化设计井眼轨道优化设计水平井轨道设计水平井轨道设计根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选择择 三增、双增、单增等不同的剖面类型三增、双增、单增等不同的剖面类型水平井轨道设计水平井轨道设计设计原则：选择切实可行的造斜率和水平段钻井方法。设计原则：选择切实可行的造斜率和水平段钻井方法。 合适的靶前位移，确定井口坐标、造斜点，初步计算合适的靶前位移，确定井口坐标、造斜点，初步计算剖面参数。剖面参数。水平井轨道设计水平井轨道设计轨道类型的选择轨道类型的选择单增斜剖面示意图单增斜剖面示意图 KADS2OR1BS1C从造斜点开始通过造斜使井眼在达到水平时直接进入目的层的设计方法。适合于靶前位移小、多层位、目标层较厚、造斜工具造斜能力比较稳定的水平井设计。缺点是无法适应地层变化，常常要先钻探油层井眼，探明目标层，再修正水平井剖面设计。或先根据设计钻井，发现目标层有变化时，回填井眼，根据变化情况修正井眼剖面，选择适当位置进行侧钻。水平井轨道设计水平井轨道设计轨道类型的选择轨道类型的选择双增斜剖面示意图双增斜剖面示意图 KAFTSEHJO1O2R1R2CBIIhN国内外普遍使用的方法，适用于地层单一，地层和工具造斜率稳定的较国内外普遍使用的方法，适用于地层单一，地层和工具造斜率稳定的较大曲率的中半径水平井剖面设计。大曲率的中半径水平井剖面设计。水平井轨道设计水平井轨道设计KAFSEHO1R1R2CBIhNO2O3R3具有两个稳斜井段的直增稳增稳（探油顶）增（着陆段）水平段三增剖面，具有两个稳斜井段的直增稳增稳（探油顶）增（着陆段）水平段三增剖面，设计造斜率设计造斜率6 61010 /30m/30m。优点：。优点：(1)(1)第一稳斜段可解决上直段和第一次造斜后实际井眼轨迹第一稳斜段可解决上直段和第一次造斜后实际井眼轨迹与设计轨迹及井斜偏差问题，提高井眼轨迹控制精度；与设计轨迹及井斜偏差问题，提高井眼轨迹控制精度；(2)(2)第二稳斜井段第二稳斜井段( (探油顶段探油顶段) )，可克，可克服地质不确定因素，保证准确探知油顶位置，并为根据实际钻探情况对实钻轨迹进行修正服地质不确定因素，保证准确探知油顶位置，并为根据实际钻探情况对实钻轨迹进行修正和控制留有余地。探油顶段稳斜角一般选和控制留有余地。探油顶段稳斜角一般选8181 8585 ，可在油层垂深有变化时需提前或延迟，可在油层垂深有变化时需提前或延迟着陆时靶前水平位移不要变化太大，另一方面又可保证进入油层前迅速增斜至水平，保证着陆时靶前水平位移不要变化太大，另一方面又可保证进入油层前迅速增斜至水平，保证水平井按地质要求精确着陆和沿油层水平钻进。水平井按地质要求精确着陆和沿油层水平钻进。（3 3）入窗）入窗油层为上倾方向，水平段井斜角大于油层为上倾方向，水平段井斜角大于9090时，控制井眼轨迹在时，控制井眼轨迹在A A点前点前202030m30m，垂深达到设计油顶位置，井斜达到，垂深达到设计油顶位置，井斜达到85858686，进入油层。，进入油层。AB2030m85-86油层为上倾方向油层为上倾方向水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计水平井轨道设计水平井轨道设计油层为下倾方向，水平段井斜角小于油层为下倾方向，水平段井斜角小于9090时，控制井眼轨时，控制井眼轨迹在迹在A A点前点前404050m50m，垂深达到设计油顶位置，井斜达到，垂深达到设计油顶位置，井斜达到82828484，进入油层。，进入油层。AB4050m82-84油层为下倾方向油层为下倾方向水平井轨道（剖面）设计水平井轨道（剖面）设计水平井轨道设计水平井轨道设计内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计水平井钻井设备选择水平井钻井设备选择钻机选型钻机选型依据钻井施依据钻井施工中的最大工中的最大载荷，结合载荷，结合地质环境，地质环境，钻井工艺、钻井工艺、井口装置确井口装置确定钻机类型。定钻机类型。选用钻机需满足以下两个条件：选用钻机需满足以下两个条件： （1+M1+M）最大钻柱重量最大钻柱重量钻机最大钻柱重力；钻机最大钻柱重力； 1.331.33（1+M1+M）最大套管柱重量最大套管柱重量钻机最大载荷钻机最大载荷。内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计胜利油田常规水平井钻井成本井身结构设计井身结构设计基本思路是平衡各种地层压力水平井井身结构设计水平井井身结构设计孔隙压力坍塌压力漏失压力破裂压力BreakoutMW井身结构设计井身结构设计水平井井身结构设计水平井井身结构设计井身结构设计井身结构设计孔隙压力坍塌压力裂纹漏失压力破裂压力BreakoutMW在目前工艺水平下始终保持井筒压力在坍塌压力与裂纹漏失压力之间。在目前工艺水平下始终保持井筒压力在坍塌压力与裂纹漏失压力之间。孔隙压力坍塌压力漏失压力破裂压力BreakoutMW在目前工艺水平下始终保持井筒压力在坍塌压力与漏失压力之间。在目前工艺水平下始终保持井筒压力在坍塌压力与漏失压力之间。水平井井身结构设计水平井井身结构设计井井身身结结构构设设计计的的基基本本依依据据地质数据地质数据工艺数据工艺数据孔隙压力孔隙压力轨道数据轨道数据漏失压力漏失压力破裂压力破裂压力抽吸压力系数抽吸压力系数激动压力系数激动压力系数破裂压力安全允许值破裂压力安全允许值压差卡钻允许值压差卡钻允许值井涌允许值井涌允许值物性参数物性参数流体性质流体性质井身结构设计井身结构设计坍塌压力坍塌压力水平井井身结构设计水平井井身结构设计井身结构设计井身结构设计特点：特点： （1 1）裸露面积大。长水平段水平井激动压力因素。）裸露面积大。长水平段水平井激动压力因素。 （2 2）水平井段为储层，油气侵入到井筒难以发现。增加了井控的风险。）水平井段为储层，油气侵入到井筒难以发现。增加了井控的风险。 （3 3）钻具或套管靠近下井壁，易发生卡钻。）钻具或套管靠近下井壁，易发生卡钻。 （4 4）水平井摩阻、扭矩大，由此易诱发相关的复杂情况。）水平井摩阻、扭矩大，由此易诱发相关的复杂情况。水平井井身结构设计水平井井身结构设计 在井身结构设计时除满足常规井的需要外，还要考虑水平井的特点：在井身结构设计时除满足常规井的需要外，还要考虑水平井的特点： （1 1）高压、大位移水平井要增加套管层次。）高压、大位移水平井要增加套管层次。 （2 2）满足特殊打捞的要求。）满足特殊打捞的要求。 套铣筒外径（mm）套铣筒内径（mm）壁厚 （mm）最小使用井眼（mm）最大套铣钻具（mm）203.2184.159.53215.9177.80206.38187.589.40219.08177.80219.08198.7610.16244.48177.80228.6207.0110.80250.83200.00244.48224.4110.04266.7215.90244.48220.511.99266.7212.73273.05252.7310.16298.45244.48273.05247.912.58298.45238.13套铣筒的选择套铣筒的选择 水平井井身结构设计水平井井身结构设计通过配套工艺技术的优化，套管程序一般都采取了与普通直井相似的通过配套工艺技术的优化，套管程序一般都采取了与普通直井相似的长裸眼井身结构，从而降低了钻井周期和钻井综合成本，为大规模推广应长裸眼井身结构，从而降低了钻井周期和钻井综合成本，为大规模推广应用奠定了基础。用奠定了基础。水平井井身结构设计水平井井身结构设计常规水平井井身结构设计常规水平井井身结构设计水平井井身结构设计水平井井身结构设计长水平段水平井井身结构设计长水平段水平井井身结构设计特殊因素特殊因素 （1 1）长水平段水平井激动压力因素。）长水平段水平井激动压力因素。 （2 2）钻压有效传递，管柱顺利下入。）钻压有效传递，管柱顺利下入。 高平高平1井井u水平井段最长：水平井段最长：3462.07m；井深：；井深：4535m;uA点井深：点井深：1070.11m;水平位移水平位移352.06m;u位垂比最大位垂比最大4.0198；u水平段技术套管（水平段技术套管（244.5mm）下深最长：）下深最长：724.3m。例例非常规长水平段水平井井身结构设计要考虑完井工艺的需要。非常规长水平段水平井井身结构设计要考虑完井工艺的需要。内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计要考要考要考要考虑虑的两大部分的两大部分的两大部分的两大部分问题问题钻柱的设计钻柱的设计钻柱的设计钻柱的设计钻柱的设计钻柱的设计目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩 最小，并最小，并最小，并最小，并最小，并最小，并能满足钻机和水力要求。能满足钻机和水力要求。能满足钻机和水力要求。能满足钻机和水力要求。能满足钻机和水力要求。能满足钻机和水力要求。井底钻柱组合的设计井底钻柱组合的设计井底钻柱组合的设计井底钻柱组合的设计井底钻柱组合的设计井底钻柱组合的设计目的是设计出符合轨道剖面设计要求的井底钻具组合，来实现井身剖面。包目的是设计出符合轨道剖面设计要求的井底钻具组合，来实现井身剖面。包目的是设计出符合轨道剖面设计要求的井底钻具组合，来实现井身剖面。包目的是设计出符合轨道剖面设计要求的井底钻具组合，来实现井身剖面。包目的是设计出符合轨道剖面设计要求的井底钻具组合，来实现井身剖面。包目的是设计出符合轨道剖面设计要求的井底钻具组合，来实现井身剖面。包括直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底括直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底括直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底括直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底括直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底括直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底 钻具组合的设计，中半钻具组合的设计，中半钻具组合的设计，中半钻具组合的设计，中半钻具组合的设计，中半钻具组合的设计，中半径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心所在。所在。所在。所在。所在。所在。钻具组合设计钻具组合设计水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计 （1 11）直井段钻具组合设计：）直井段钻具组合设计：）直井段钻具组合设计：）直井段钻具组合设计：）直井段钻具组合设计：）直井段钻具组合设计： 通常采用：通常采用：通常采用：通常采用：通常采用：通常采用：“ “塔式防斜钻具塔式防斜钻具塔式防斜钻具塔式防斜钻具塔式防斜钻具塔式防斜钻具” ”或或或或或或“ “双扶正器钟摆钻具双扶正器钟摆钻具双扶正器钟摆钻具双扶正器钟摆钻具双扶正器钟摆钻具双扶正器钟摆钻具” ”既能打快，又能打直。既能打快，又能打直。既能打快，又能打直。既能打快，又能打直。既能打快，又能打直。既能打快，又能打直。 （2 22）增斜段钻具组合设计：）增斜段钻具组合设计：）增斜段钻具组合设计：）增斜段钻具组合设计：）增斜段钻具组合设计：）增斜段钻具组合设计： 长半径水平井：与普通定向井相同；长半径水平井：与普通定向井相同；长半径水平井：与普通定向井相同；长半径水平井：与普通定向井相同；长半径水平井：与普通定向井相同；长半径水平井：与普通定向井相同； 中半径水平井：主要用单、双弯壳体动力钻具完成；中半径水平井：主要用单、双弯壳体动力钻具完成；中半径水平井：主要用单、双弯壳体动力钻具完成；中半径水平井：主要用单、双弯壳体动力钻具完成；中半径水平井：主要用单、双弯壳体动力钻具完成；中半径水平井：主要用单、双弯壳体动力钻具完成； 短半径水平井：主要用单、双弯壳体或铰接动力钻具完成；但尺寸短，度数高。短半径水平井：主要用单、双弯壳体或铰接动力钻具完成；但尺寸短，度数高。短半径水平井：主要用单、双弯壳体或铰接动力钻具完成；但尺寸短，度数高。短半径水平井：主要用单、双弯壳体或铰接动力钻具完成；但尺寸短，度数高。短半径水平井：主要用单、双弯壳体或铰接动力钻具完成；但尺寸短，度数高。短半径水平井：主要用单、双弯壳体或铰接动力钻具完成；但尺寸短，度数高。 （3 33）水平段钻具组合设计：）水平段钻具组合设计：）水平段钻具组合设计：）水平段钻具组合设计：）水平段钻具组合设计：）水平段钻具组合设计： 转盘钻进钻具组合：转盘钻进钻具组合：转盘钻进钻具组合：转盘钻进钻具组合：转盘钻进钻具组合：转盘钻进钻具组合： 与常规的稳斜、微增斜或降斜钻具组合相同。与常规的稳斜、微增斜或降斜钻具组合相同。与常规的稳斜、微增斜或降斜钻具组合相同。与常规的稳斜、微增斜或降斜钻具组合相同。与常规的稳斜、微增斜或降斜钻具组合相同。与常规的稳斜、微增斜或降斜钻具组合相同。 导向钻具组合：导向钻具组合：导向钻具组合：导向钻具组合：导向钻具组合：导向钻具组合： 易用小度数动力钻具。易用小度数动力钻具。易用小度数动力钻具。易用小度数动力钻具。易用小度数动力钻具。易用小度数动力钻具。井底井底井底井底钻钻具具具具组组合的合的合的合的设计设计水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计钻具组合设计钻具组合设计水平井水平井直井直井水平井的钻柱受力比直井和普通定向井要复杂得多水平井的钻柱受力比直井和普通定向井要复杂得多.倒装钻柱的使用将使钻倒装钻柱的使用将使钻杆受压并可能发生屈曲，巨大的摩阻将可能使钻头得不到足够的钻压，高杆受压并可能发生屈曲，巨大的摩阻将可能使钻头得不到足够的钻压，高曲率井眼将使钻柱产生很大的弯曲应力并可能加快钻柱的疲劳破坏。曲率井眼将使钻柱产生很大的弯曲应力并可能加快钻柱的疲劳破坏。水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计钻具组合设计钻具组合设计水平井水平井直井直井保证钻柱有足够的强度：保证钻柱有足够的强度：直井或普通定向井根据最大直井或普通定向井根据最大静拉载荷，按照安全系数法或拉力余量法设计静拉载荷，按照安全系数法或拉力余量法设计保证钻柱有足够的强度保证钻柱有足够的强度：水平井存在摩阻力和弯曲应力，应：水平井存在摩阻力和弯曲应力，应重视倒装钻具的作用，须模拟钻柱的真实受力。重视倒装钻具的作用，须模拟钻柱的真实受力。水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计钻具组合设计钻具组合设计水平井水平井直井直井保证钻杆不发生屈曲：保证钻杆不发生屈曲：直井或普通定向井中钻杆是不直井或普通定向井中钻杆是不允许受压的。允许受压的。保证钻杆不发生屈曲：保证钻杆不发生屈曲：水平井倒装钻具的存在，钻杆水平井倒装钻具的存在，钻杆必须承受压力，不得超过钻杆的临界必须承受压力，不得超过钻杆的临界屈曲载荷屈曲载荷。水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计优化钻具组合及钻井参数设计优化钻具组合及钻井参数设计 （1 1）倒装钻具组合。）倒装钻具组合。 （2 2）改进马达本体稳定器结构。）改进马达本体稳定器结构。 （3 3）缩短马达弯点到钻头的距离。）缩短马达弯点到钻头的距离。 （4 4）高效）高效PDCPDC钻头钻头+ +动力钻具的钻具组合，满足导向钻井动力钻具的钻具组合，满足导向钻井要求，钻具优化组合。要求，钻具优化组合。 （5 5）优化钻进参数，强化技术措施。）优化钻进参数，强化技术措施。马达弯点无磁钻铤（MWD）钻杆加重钻杆水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计水平井钻具组合设计对于水平井和大位移井来说，钻具选择极其关键。总体来说有对于水平井和大位移井来说，钻具选择极其关键。总体来说有以下主要关注点：以下主要关注点：钻具组合钻具组合钻杆加重钻杆钻杆加重钻杆井下安全井下安全最大载荷最大载荷扭矩需求扭矩需求排量与泵压（井眼清洗）排量与泵压（井眼清洗）环空压降地层破裂环空压降地层破裂例如：需要钻例如：需要钻6”井眼，比较一下下列钻具：井眼，比较一下下列钻具：底部钻具组合相同，钻杆：底部钻具组合相同，钻杆：101.6mm钻杆（钻杆（壁厚壁厚9.65：48904）；）；88.9mm钻杆（壁钻杆（壁:9.35：31156）。）。几何几何导向钻井井下钻具主要由导向钻井井下钻具主要由导向仪器导向仪器、井下导向工具井下导向工具和和配套工具配套工具组成。组成。导向仪器导向仪器主要是只提供定向参数的测量仪器。导向仪器主主要是只提供定向参数的测量仪器。导向仪器主要为要为MWDMWD。导向工具导向工具主要是井下动力钻具、可变径稳定器和配套工具主要是井下动力钻具、可变径稳定器和配套工具组成。组成。几何导向几何导向几何导向几何导向水平井测量方案设计水平井测量方案设计 几何几何导向钻井技术在提高定向井钻井速度、缩短建井周期、精确控制导向钻井技术在提高定向井钻井速度、缩短建井周期、精确控制轨迹走向方面发挥了积极的作用，但该钻井技术不能确保轨迹一直在产层轨迹走向方面发挥了积极的作用，但该钻井技术不能确保轨迹一直在产层中穿行，对于油气的运移不能识别，在碰到意外地质变化的情况下仍需要中穿行，对于油气的运移不能识别，在碰到意外地质变化的情况下仍需要借助电测仪器来确定真实的目的层或重新评价其开发价值，因此，该技术借助电测仪器来确定真实的目的层或重新评价其开发价值，因此，该技术存在一定的局限性。存在一定的局限性。 随着钻井技术的不断发展和人们对现场施工的要求不断提高，钻井技随着钻井技术的不断发展和人们对现场施工的要求不断提高，钻井技术人员不能再单单依靠常规导向方法，而需要地质参数来辅助几何导向，术人员不能再单单依靠常规导向方法，而需要地质参数来辅助几何导向，这就是地质导向钻井技术。这就是地质导向钻井技术。几何导向的局限性几何导向的局限性几何导向的局限性几何导向的局限性水平井测量方案设计水平井测量方案设计 地质导向井下钻具主要由地质导向井下钻具主要由地质导向仪器地质导向仪器、地质导向工具地质导向工具和和配套工具配套工具共同共同组成。组成。 地质导向仪器由地质导向仪器由MWDMWD和带地质参数的传感器共同组成。和带地质参数的传感器共同组成。 地质导向工具主要是指能实现井下地质导向施工的工具。和几何导向钻地质导向工具主要是指能实现井下地质导向施工的工具。和几何导向钻井技术相比，地质导向工具的性能更高，范围也更广，如可调弯壳体、近钻井技术相比，地质导向工具的性能更高，范围也更广，如可调弯壳体、近钻头井斜伽玛传感器等。头井斜伽玛传感器等。 地质导向仪器实时提供轨迹控制所需要的工程、地质数据，井下导向工地质导向仪器实时提供轨迹控制所需要的工程、地质数据，井下导向工具更精确地实现轨迹的控制。具更精确地实现轨迹的控制。地质导向地质导向水平井测量方案设计水平井测量方案设计仪器组成仪器组成LWDLWD随钻地质评价仪器由测井传感器、定向工程参数传感器、钻具随钻地质评价仪器由测井传感器、定向工程参数传感器、钻具振动传感器等部分组成，可以实时获得地层自然伽马、电阻率、补偿中振动传感器等部分组成，可以实时获得地层自然伽马、电阻率、补偿中子孔隙度、岩石密度四道地质参数和井斜角、方位角、磁子孔隙度、岩石密度四道地质参数和井斜角、方位角、磁/ /高边工具面高边工具面角等工程参数，同时仪器自动记录井下钻具的振动情况，当井下钻具的角等工程参数，同时仪器自动记录井下钻具的振动情况，当井下钻具的振动超过允许的范围时，井下仪器优先将该钻具剧烈震动的信息传递至振动超过允许的范围时，井下仪器优先将该钻具剧烈震动的信息传递至地面，以警示施工人员采取措施减震、预防井下复杂情况或井下事故的地面，以警示施工人员采取措施减震、预防井下复杂情况或井下事故的发生。发生。定向参数定向参数+ +电阻率电阻率+ +伽玛仪器组合伽玛仪器组合定向参数定向参数+ +中子孔隙度中子孔隙度+ +电阻率电阻率+ +密度密度+ +伽玛仪器组合伽玛仪器组合水平井测量方案设计水平井测量方案设计优化测量设计方案优化测量设计方案：先使用：先使用MWDMWD无线随钻，后使用无线随钻，后使用LWDLWD无线随无线随钻钻，即在井斜即在井斜40-5040-50时之前用时之前用MWDMWD，在井斜，在井斜40-5040-50以上斜井以上斜井段段水平段直到完钻，全部采用水平段直到完钻，全部采用LWDLWD。解决的问题解决的问题: : （1 1）、根根据据施施工工需需要要，采采用用不不同同的的仪仪器器组组合合来来完完成成水水平平井的施工。井的施工。 （2 2）、在钻进施工的同时，完成随钻测井施工。）、在钻进施工的同时，完成随钻测井施工。 （3 3）、提供实时地质参数，进行地层评价。）、提供实时地质参数，进行地层评价。 （4 4）、进行地层预测。）、进行地层预测。 （5 5）、回避钻探风险，提高了水平井施工的成功率。）、回避钻探风险，提高了水平井施工的成功率。 （6 6）、与与钻钻时时录录井井、气气测测录录井井、岩岩屑屑录录井井共共同同使使用用，达达到到综综合合分分析析地地层层，卡卡准准标标志志层层，准准确确找找油油，减减少少水水平平井井施施工工工工序。序。 水平井测量方案设计水平井测量方案设计内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计 美国、前苏联和我国过去的完井工程的概念一般都认为是钻井工程的最后一道工序，即钻完目的层后下套管、注水泥设计（或包括射孔）完井。SY/T 5333-1996 在设计内容的规定中，把相关的内容规定为“固井设计”。某井的某井的“钻井进度计划图钻井进度计划图”水平井完井设计水平井完井设计完井工程定义 完井工程完井工程是衔接钻井和采油而又相对独立的工程。是从钻是衔接钻井和采油而又相对独立的工程。是从钻开油层开始，到下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排开油层开始，到下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项液，直至投产的一项系统工程系统工程。完井的目的完井的目的是建立生产层和井眼之间的良好联通，并使井是建立生产层和井眼之间的良好联通，并使井能长期高产稳产。现代完井是建立在对油、气储集层的地质结能长期高产稳产。现代完井是建立在对油、气储集层的地质结构、储油性质、岩石力学性质和流体性质分析的基础上，研究构、储油性质、岩石力学性质和流体性质分析的基础上，研究井筒和生产层的联通关系，追求在井底建立有全井最小的油气井筒和生产层的联通关系，追求在井底建立有全井最小的油气流阻力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命这一目标，流阻力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命这一目标，从而达到一口井有最大开采效益。从而达到一口井有最大开采效益。水平井完井设计水平井完井设计 当前提出完井工程概念，并形成完井工程系统。进行完井设计的原则： 尽可能的减少对油气层的伤害；尽可能的减少对油气层的伤害；提供必要的条件来调节生产的压差，提高单井产量；提供必要的条件来调节生产的压差，提高单井产量；为采用不同的采油工艺技术措施提供必要的条件；为采用不同的采油工艺技术措施提供必要的条件；有利于保护套管和油管，减少井下作业工作量，延长油气有利于保护套管和油管，减少井下作业工作量，延长油气井的寿命；井的寿命；做到近远期相结合，尽可能的做到最低的投资和最少的操做到近远期相结合，尽可能的做到最低的投资和最少的操作费用，提高综合经济效益。作费用，提高综合经济效益。水平井完井设计水平井完井设计完完井井工工程程设设计计依依据据储层类型、敏感性储层类型、敏感性储层岩性、物性储层岩性、物性储层流体介质储层流体介质水平井完井设计水平井完井设计井型井型1、油气藏的类型按储集层储油结构的分为按储集层储油结构的分为孔隙型孔隙型裂缝型裂缝型裂缝裂缝孔隙型孔隙型孔隙孔隙裂缝型裂缝型溶洞型溶洞型 不同储、渗结构的油气藏具有各自的渗流特性不同储、渗结构的油气藏具有各自的渗流特性和特点，在选择完井方法时是重点考虑的因素之一。和特点，在选择完井方法时是重点考虑的因素之一。孔隙型油藏孔隙型油藏 这类油藏以粒间孔隙为油藏空间和渗流通道，故也称为孔这类油藏以粒间孔隙为油藏空间和渗流通道，故也称为孔隙性渗流。砂岩储油层、砾岩储油层、生物碎屑岩储油层均隙性渗流。砂岩储油层、砾岩储油层、生物碎屑岩储油层均属于此类。属于此类。裂缝型油藏裂缝型油藏 这类油藏的裂缝既是主要的储油空间又是渗流通道，称为这类油藏的裂缝既是主要的储油空间又是渗流通道，称为裂缝性渗流。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗裂缝性渗流。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。碳酸盐岩储油层、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。透。碳酸盐岩储油层、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。裂缝裂缝- -孔隙型油藏孔隙型油藏 这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间, ,以裂缝为主要渗流以裂缝为主要渗流通道通道, ,称为双重介质渗流称为双重介质渗流, ,其裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率其裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低却很低. .孔隙孔隙- -裂缝型油藏裂缝型油藏 这类油藏的粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通这类油藏的粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道，亦称为双重介质渗流道，亦称为双重介质渗流, ,其裂缝发育而延伸不远其裂缝发育而延伸不远, ,油层孔隙油层孔隙度较低。度较低。洞隙型油藏洞隙型油藏 这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生渗流通道。储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有后生孔隙。孔隙，只有后生孔隙。涉及完井方式和储层保护。涉及完井方式和储层保护。水平井完井设计水平井完井设计3、流体性质、流体性质油油气气是否含是否含H2S、CO2密度、粘度密度、粘度地下水性质等地下水性质等涉及到完井方式设计及增产措施涉及到完井方式设计及增产措施2、储层敏感性、储层敏感性岩心岩心敏感性敏感性储层物性储层物性钻井过程中的油层保护措施钻井过程中的油层保护措施射孔液、增产措施射孔液、增产措施油气层敏感性评价主要是通过岩心流动实验，考察油气层岩油气层敏感性评价主要是通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石心与各种外来流体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石性质，主要是对渗透率的影响及其程度。性质，主要是对渗透率的影响及其程度。此外，对于与油气层敏感性密切相关的岩石的某些物理此外，对于与油气层敏感性密切相关的岩石的某些物理化学性质，还必须通过化学方法进行测定，以便在全面、充化学性质，还必须通过化学方法进行测定，以便在全面、充分认识油气层性质的基础上，优选出与油气配伍的工作液，分认识油气层性质的基础上，优选出与油气配伍的工作液，为完井工程设计和实施提供必要的参数和依据。为完井工程设计和实施提供必要的参数和依据。水平井完井设计水平井完井设计4、储层物性、储层物性渗透性：渗透性：e.g.低渗透油气藏低渗透油气藏埋埋藏藏深深，储储层层物物性性差差，储储量量丰丰度度低低，直直井井单单井井控控制制储储量量小小，为为改改善善开开发发效效果果，提提高高采采收收率率，常常考考虑虑复复杂杂结结构构井井开开发技术。发技术。孔隙度孔隙度渗透性渗透性孔喉特性孔喉特性水平井完井设计水平井完井设计一、完井方式的选择原则一、完井方式的选择原则（1 1）油、气层和井筒之间保持）油、气层和井筒之间保持最佳的连通条件，油、气入井的阻力最小；最佳的连通条件，油、气入井的阻力最小；（2 2）各生产环节做到最大限度地保护产层，）各生产环节做到最大限度地保护产层，尽量减少对生产层造成的永久尽量减少对生产层造成的永久性伤害，性伤害，并能使受到的伤害尽量得到修复；并能使受到的伤害尽量得到修复；（3 3）能有效地封隔油、气、水层和不同压力的地层，）能有效地封隔油、气、水层和不同压力的地层，防止生产中各层之间防止生产中各层之间的互相干扰。的互相干扰。在生产中发生油气水界面移动的情况下，井底结构能保在生产中发生油气水界面移动的情况下，井底结构能保证井的正常生产。证井的正常生产。（4 4）对出砂产层，能有效地控制产层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期）对出砂产层，能有效地控制产层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；生产；（5 5）应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理等措施。）应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理等措施。（6 6）稠油开采能达到注蒸汽热采的要求；）稠油开采能达到注蒸汽热采的要求；（7 7） 完井和修井施工工艺简便，成本较低。完井和修井施工工艺简便，成本较低。水平井完井设计水平井完井设计 二、完井方式二、完井方式常用的完井方法：固井射孔完井、筛管完井、裸眼完井、常用的完井方法：固井射孔完井、筛管完井、裸眼完井、砾石充填完井等。砾石充填完井等。钻穿生产层，下套管至油气层底部后固井，射孔完井。分为2种方式：套管固井射孔完井和尾管固井射孔完井。1、固井射孔完井固井射孔完井水平井完井设计水平井完井设计能够比较有效地封隔和支撑疏松易塌产层；能够分隔不同压力体系和不同性质的油气层；可进行无油管完井或多油管完井。经济性好。 固井射孔完井的优点：二、完井方式二、完井方式水平井完井设计水平井完井设计油层易污染；油气层与井筒连通面积小，阻力大。固井射孔完井的缺点：不下套管支撑井壁，油气直接从储层经井壁流入井筒。分为先期裸眼完井和后期裸眼完井。2、裸眼、裸眼完井完井二、完井方式二、完井方式水平井完井设计水平井完井设计3、筛管、筛管完井完井钻头钻开油气层后，在钻头钻开油气层后，在油气层部位下入筛管。分为油气层部位下入筛管。分为套管直接连接筛管和悬挂筛套管直接连接筛管和悬挂筛管两种方式。管两种方式。按筛管的功能分为：不同按筛管的功能分为：不同打孔筛管和精密虑砂管。打孔筛管和精密虑砂管。二、完井方式二、完井方式水平井完井设计水平井完井设计4、砾石充填、砾石充填完井完井将将绕丝筛管绕丝筛管下入井内油下入井内油层部位，然后用充填液将在层部位，然后用充填液将在地面预先选好的砾石泵送至地面预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环空，构成砾与套管之间的环空，构成砾石充填层，以阻挡油层砂流石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁防沙入井筒，达到保护井壁防沙的目的。的目的。二、完井方式二、完井方式水平井完井设计水平井完井设计三、各种完井方式适用的地质条件三、各种完井方式适用的地质条件1、裸眼、裸眼完井完井岩石坚硬致密、井壁稳定不易坍塌的储层；不要求层段分隔的储层；裂缝性性碳酸盐或硬质砂岩。短半径或极短半径水平井。 水平井完井设计水平井完井设计三、各种完井方式适用的地质条件三、各种完井方式适用的地质条件2、筛管、筛管完井完井井壁不稳定，易坍塌的储层；不要求层段分隔的储层；裂缝性性碳酸盐或硬质砂岩。水平井完井设计水平井完井设计三、各种完井方式适用的地质条件三、各种完井方式适用的地质条件3、固井射孔、固井射孔完井完井要求实施层段分隔的注水开发层；储层较多且压力相差较大的产层；裂缝性砂岩储层。要求实施水力压裂的储层。 水平井完井设计水平井完井设计三、各种完井方式适用的地质条件三、各种完井方式适用的地质条件第一类储层：第一类储层：岩石坚固的均质储层，上下没有高压水气层，岩石坚固的均质储层，上下没有高压水气层， 储层无底水。储层无底水。可以使用各种裸眼完井。可以使用各种裸眼完井。第二类储层：第二类储层：岩石坚固的均质储层，顶部有气顶或附近有高压层，岩石坚固的均质储层，顶部有气顶或附近有高压层， 有底水有底水。 采用混合型完井井底结构（较少用）。采用混合型完井井底结构（较少用）。第三类储层：第三类储层：稳定和非稳定岩层相互交错，存在不同的压力体系，稳定和非稳定岩层相互交错，存在不同的压力体系， 有含水、气的夹层。有含水、气的夹层。 封闭式完井井底结构（常用）。封闭式完井井底结构（常用）。第四类储层：第四类储层：高孔隙、高渗透、弱胶结的孔隙性砂岩储层，具有正高孔隙、高渗透、弱胶结的孔隙性砂岩储层，具有正 常或较低的地层压力，油井会出砂。常或较低的地层压力，油井会出砂。适合于防砂完井的适合于防砂完井的 井底结构。井底结构。储层岩石类型与储层特性是完井要考虑的最重要因素，在一定程度上储层岩石类型与储层特性是完井要考虑的最重要因素，在一定程度上决定了完井方式。决定了完井方式。井眼的稳定性，有无底水或气顶以及储层的孔隙度、井眼的稳定性，有无底水或气顶以及储层的孔隙度、渗透性和含油性质等，是确定完井的井底结构的主要因素。渗透性和含油性质等，是确定完井的井底结构的主要因素。水平井完井设计水平井完井设计水平井完井方式水平井完井方式裸眼水平井完井裸眼水平井完井割缝衬管水平井完井割缝衬管水平井完井水平井尾管射孔完井水平井尾管射孔完井管外封隔器及割缝衬管完井管外封隔器及割缝衬管完井水平井裸眼预充填砾石水平井裸眼预充填砾石筛管完井筛管完井水平井套管内预充填水平井套管内预充填砾石筛管完井砾石筛管完井水平井完井设计水平井完井设计水平井完井设计水平井完井设计 由单一的固井射孔完井方式发展了由单一的固井射孔完井方式发展了筛管完井、分段完井、筛管完井、分段完井、顶部注水泥顶部注水泥等适应不同油藏类型特点的配套完井工艺。等适应不同油藏类型特点的配套完井工艺。完井方式多元化完井方式多元化20102010年年十五期间十五期间在在主主要要油油层层段段采采用用筛筛管管完完井井，保持油层的原始渗透率；保持油层的原始渗透率；在在上上部部井井段段采采用用配配套套工工具具实实施施注水泥，有效封隔上部地层。注水泥，有效封隔上部地层。水平井完井设计水平井完井设计水平井完井设计水平井完井设计 压裂分隔单元压裂分隔单元 - - 裸眼封隔器裸眼封隔器12 12 - - 投球打开滑套投球打开滑套1111顶部回接密封顶部回接密封筒筒S3顶部悬挂封顶部悬挂封隔器隔器浮鞋浮鞋WIV井筒隔离阀井筒隔离阀P-sleeve压力打开滑套压力打开滑套非常规油藏长水平水平井裸眼分段压裂完井非常规油藏长水平水平井裸眼分段压裂完井内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计致密砂岩和页岩油气均属低渗透油藏类型，常规的开发方式不能有效地开发， 水平井是非常规油气藏成功开发的关键因素, 水平井的推广应用加速了是非常规油气藏的开发进程。在是非常规油气藏钻水平井, 可以获得更大的储层泄流面积, 更高的天然气产量。水平井成本为直井的1.52.5 倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的34 倍。 非常规油气藏开发的总体要求是：打的成、下的去、封的住、压的开。非常规油藏非常规油藏井型：井型：长水平段水平井。长水平段水平井。完井方式：完井方式：裸眼分段压裂、套管内分段压裂。裸眼分段压裂、套管内分段压裂。对钻井工程的要求：对钻井工程的要求：井眼规则、光滑。井眼规则、光滑。技术关键：技术关键：保证井眼规则、保持井眼稳定，井径扩大保证井眼规则、保持井眼稳定，井径扩大率控率控制在制在5%以内。以内。 满足泥页岩储层分段压裂对固井质量的要求。满足泥页岩储层分段压裂对固井质量的要求。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计钻完井技术难点钻完井技术难点 管柱在井内的摩阻扭矩问题管柱在井内的摩阻扭矩问题 管柱的摩阻扭矩给钻井带来的问题包括：管柱的摩阻扭矩给钻井带来的问题包括： 1.1.钻柱起钻负荷大，下钻阻力大；钻柱起钻负荷大，下钻阻力大； 2.2.滑动钻进时加不上钻压，轨迹控制难度大，钻井施工困难，钻滑动钻进时加不上钻压，轨迹控制难度大，钻井施工困难，钻速低；速低； 3.3.旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏；旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏； 4.4.钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿；钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿； 5.5.完井管柱下入困难，甚至下不到底。完井管柱下入困难，甚至下不到底。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计钻完井技术难点钻完井技术难点斜井段长，水平位移大，钻具与井壁的接触面积增大，施工过斜井段长，水平位移大，钻具与井壁的接触面积增大，施工过程中摩阻高、扭矩大。程中摩阻高、扭矩大。水平段长，水力携带岩屑困难，易在水平段及大斜度段沉降形水平段长，水力携带岩屑困难，易在水平段及大斜度段沉降形成岩屑床。成岩屑床。井深井深m井斜井斜方位方位垂深垂深m水平位移水平位移m南北南北m东西西m狗腿度狗腿度/100m工具面工具面靶点靶点0.000.0000.000.000.000.000.000.001877.170.00278.301877.170.000.000.000.000.002779.9288.72278.302460.00570.0082.25-564.039.820.00A3992.9288.72278.302487.001782.69257.25-1764.030.000.00B4027.9288.72278.302487.781817.68262.30-1798.660.000.00斜井段：斜井段：920.75m水平段：水平段：1248.00m渤页平渤页平1 1井井例例摩阻系数摩阻系数复合复合钻进扭矩扭矩(KN.M)上提摩阻上提摩阻(KN)下放摩阻下放摩阻(KN)滑滑动摩阻摩阻(KN)0.3518.637179.2259.5298.00.4020.596207.7301.4343.70.4522.556239.8345.1393.30.5024.515273.5391.1448.8钻具组合：钻具组合：215.9mm215.9mm钻头钻头172mm 1.25172mm 1.25单弯动力钻具单弯动力钻具1 1根根(212mm(212mm本体扶正块本体扶正块) )210mm210mm欠尺寸扶正器欠尺寸扶正器FEWD+PWDFEWD+PWD127mm127mm无磁承压钻杆无磁承压钻杆1 1根根127mm 127mm 斜坡钻杆斜坡钻杆（视水平段长）（视水平段长）127.0mm 127.0mm 加重钻杆加重钻杆60 60 根根127.0mm127.0mm斜坡钻杆斜坡钻杆渤页平渤页平1 1井管柱摩阻扭矩模拟计算井管柱摩阻扭矩模拟计算设定参数：复合钻进钻压设定参数：复合钻进钻压60kN，钻头附加扭矩钻头附加扭矩2kN-m滑动钻进钻压滑动钻进钻压80kN，钻头附加扭矩钻头附加扭矩2kN-m泥浆参数：密度泥浆参数：密度1.60，塑粘塑粘30mPa.s套管摩阻系数套管摩阻系数0.25复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计储层轨迹穿行位置最优化及油层钻遇率最大化问题储层轨迹穿行位置最优化及油层钻遇率最大化问题1.1.部分油层深度不够精确，影响轨迹准确着陆及后续轨迹控制；部分油层深度不够精确，影响轨迹准确着陆及后续轨迹控制；2.2.水平段全角变化率控制精度高，轨迹穿行难以控制，影响油层钻遇率。水平段全角变化率控制精度高，轨迹穿行难以控制，影响油层钻遇率。3.3.为了确保完井管柱的下入，以井眼圆滑度为核心的轨迹控制方式难以确为了确保完井管柱的下入，以井眼圆滑度为核心的轨迹控制方式难以确保轨迹在油层的最佳位置穿行。保轨迹在油层的最佳位置穿行。水平井目标深水平井目标深度不准确是水度不准确是水平井重钻重要平井重钻重要因素。因素。目标深度变浅，井斜角未达到进目标深度变浅，井斜角未达到进入水平段的要求，须填井缩短稳入水平段的要求，须填井缩短稳斜段或增大井眼造斜率斜段或增大井眼造斜率目标深度变深，井斜角达到进入目标深度变深，井斜角达到进入水平段要求，井眼却未进入产层，水平段要求，井眼却未进入产层，一是下探找油层，损失水平段长一是下探找油层，损失水平段长度，二是填井增加稳斜段或降低度，二是填井增加稳斜段或降低造斜率。造斜率。重钻重钻实钻中实钻中AB井斜角偏大井斜角偏大井斜角偏小井斜角偏小复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计井眼清洁问题井眼清洁问题 造成井眼清洁问题的原因主要包括：造成井眼清洁问题的原因主要包括： 1. 1.水平水平井井井井斜角大，岩屑在自重作用下下沉，很容易形成岩屑床；斜角大，岩屑在自重作用下下沉，很容易形成岩屑床； 2. 2.长水平段水平井岩屑上返过程中，路程长，岩屑被磨得很细，很难长水平段水平井岩屑上返过程中，路程长，岩屑被磨得很细，很难从泥浆中清除。从泥浆中清除。营营31-331-3井眼轨道钻井方式 钻井液体系施施工工顺顺利利保保证证井井眼眼规规则则、平平滑滑与主应力的关系 靶前位移的选择 常规钻进 旋转导向 水基钻井液油基钻井液 钻完井关键技术影响因素钻完井关键技术影响因素复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计 安全控制措施轨道形状优化与主应力的关系 靶前位移的选择 保证井眼规则、平滑-井眼轨迹井井眼眼轨轨迹迹套管完井优化为350m裸眼分段压裂完井优化为470m例例复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计轨道形状优化复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计优化井眼轨道形状，减小摩阻优化井眼轨道形状，减小摩阻起钻摩阻 （kN）旋转摩扭（kNm）滑动摩阻（kN）井眼长度（10m）悬链线390.7222314.1483.88修正悬链线409.8230.8313.46487.366准悬链线432.78246.3303.27483.216双圆弧435.29252.6301.63474.438单圆弧398.59238.40306.08484.1441 1）悬链线具有最大的优势，只是滑动钻进摩阻稍大；）悬链线具有最大的优势，只是滑动钻进摩阻稍大；2 2）准悬链线和双圆弧具有较小的滑动摩阻，其中双圆弧的滑动摩阻最小；）准悬链线和双圆弧具有较小的滑动摩阻，其中双圆弧的滑动摩阻最小；3 3）单圆弧曲线扭矩稍大，总体来看不如悬链线好。）单圆弧曲线扭矩稍大，总体来看不如悬链线好。 解决长水平段水平井滑动钻进摩阻是延伸水平段施工的关键，因此，利解决长水平段水平井滑动钻进摩阻是延伸水平段施工的关键，因此，利用长水平段水平井开发非常规油气藏优先采用用长水平段水平井开发非常规油气藏优先采用双圆弧剖面双圆弧剖面。 对对5 5种曲线类型分别选取不同种曲线类型分别选取不同的造斜点、不同的稳斜角各做出的造斜点、不同的稳斜角各做出9 9种剖面进行优选，优选的种剖面进行优选，优选的5 5个剖面个剖面数据如右表。通过对比，得出以下数据如右表。通过对比，得出以下结论：结论：例例1、滑动导向钻井2、地面控制导向钻井弯马达弯马达+ +随钻测量随钻测量可变径稳定器可变径稳定器+ +井下弯马达井下弯马达+MWD/LWD+MWD/LWD3、旋转导向钻井旋转导向钻井系统旋转导向钻井系统导向钻井技术发展的三个阶段钻井方式复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计导向马达钻进钻压传递困难复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计导向马达钻进遇到问题实例复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计旋转导向旋转导向常规钻进常规钻进减少钻井风险压差卡钻、钻具弯折提高机械钻进速率，更能发挥钻头的效用难以有效传输钻压机械钻进速率低下光滑的井眼轨迹定向困难更好的井眼清洁,减少卡钻井眼清洁问题更高的精确度井轨弯曲连续旋转减小了摩阻,更长的水平位移和更强的延伸能力保证井眼规则、平滑-钻井方式复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计井井 段：段：324832484588m4588m 地地 层：层：沙三下沙三下 井斜角：井斜角：89.1289.12选选用用钻钻具具组组合合1.25单弯动力钻具单弯动力钻具(212mm本体扶正块本体扶正块)欠尺寸扶正器欠尺寸扶正器FEWD+PWD1.5单弯动力钻具单弯动力钻具(无本体扶正块无本体扶正块)FEWD+PWD螺旋扶正器螺旋扶正器+钻铤钻铤*6m+欠尺寸扶正器欠尺寸扶正器+FEWD+PWD钻具组合钻具组合1 1钻具组合钻具组合2 2钻具组合钻具组合3 3渤页平渤页平1 1井轨迹控制方案井轨迹控制方案三开水平段三开水平段 保证井壁稳定-钻井液体系国内外页岩国内外页岩开发现状开发现状储层储层实钻情况实钻情况钻井液钻井液体系体系水基钻井液油基钻井液 复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计国外页岩油气藏开发钻井液现状国外页岩油气藏开发钻井液现状p国外以国外以油基钻井液、合成基钻井液油基钻井液、合成基钻井液为主，部分地区使用有为主，部分地区使用有机或无机盐钻井液。机或无机盐钻井液。p哈里伯顿曾在页岩油气藏水平井中使用过哈里伯顿曾在页岩油气藏水平井中使用过胺基钻井液胺基钻井液。p美国的派克美国的派克3131井是页岩气井，该井采用井是页岩气井，该井采用气体泡沫钻井液气体泡沫钻井液。 保证井壁稳定-钻井液体系例例复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计国内外页岩国内外页岩开发现状开发现状罗家储层罗家储层实钻情况实钻情况钻井液钻井液体系体系水基钻井液油基钻井液 保证井壁稳定-钻井液体系复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计v用于钻复杂地层，有利于井壁稳定用于钻复杂地层，有利于井壁稳定软、硬脆性泥页岩等易垮塌地层软、硬脆性泥页岩等易垮塌地层蒙脱石含量较高的水敏性地层蒙脱石含量较高的水敏性地层盐膏层盐膏层v抗温性强抗温性强v润滑性好润滑性好v有利于储层保护有利于储层保护 油基钻井液目前已成为钻高难度的高温探井、大斜度油基钻井液目前已成为钻高难度的高温探井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要技术。定向井、水平井和各种复杂地层的重要技术。 保证井壁稳定-钻井液体系例例复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计n从微裂缝本身来讲从微裂缝本身来讲,不能仅靠某一粒径的封堵材料，必须综合选用不能仅靠某一粒径的封堵材料，必须综合选用多种粒径，多种粒径，不同封堵原理不同封堵原理的材料进行搭配。的材料进行搭配。n因此因此强封堵油基钻井液强封堵油基钻井液封堵材料选用封堵材料选用刚性、柔性和树脂类成膜封堵材料刚性、柔性和树脂类成膜封堵材料相相结合，协同解决泥页岩的井壁掉块和坍塌问题。结合，协同解决泥页岩的井壁掉块和坍塌问题。常规油基钻井液常规油基钻井液油基钻井液的微裂缝封堵能力油基钻井液的微裂缝封堵能力解决页岩的水化解决页岩的水化不能阻止滤液沿微裂缝的侵入不能阻止滤液沿微裂缝的侵入油基钻井液压差传递引起剥油基钻井液压差传递引起剥落掉块，甚至井塌落掉块，甚至井塌提高提高 保证井壁稳定-钻井液体系复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计油基钻井液乳化稳定性技术油基钻井液乳化稳定性技术油基钻井液封堵技术油基钻井液封堵技术油基钻井液流型调节技术油基钻井液流型调节技术油基钻井液油基钻井液关键技术关键技术 保证井壁稳定-钻井液体系复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计1 1、柴油基、柴油基钻井液配方井液配方配方：配方：0#柴油柴油+CaCL2溶液溶液+3%主乳化主乳化剂+1.5%辅乳化乳化剂+2%润湿湿剂+4%有机土有机土+1.5%碱度碱度调节剂+3%降降滤失失剂+ +封堵封堵剂2、白油基白油基钻井液配方井液配方配方：配方：5号白油号白油+CaCL2溶液溶液+3%主乳化主乳化剂+1.5%辅乳化乳化剂+ +2%润湿湿剂+4%有机土有机土+1.5%碱度碱度调节剂+3%降降滤失失剂+ +封堵封堵剂 保证井壁稳定-钻井液体系复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计国内外页岩国内外页岩开发现状开发现状罗家储层罗家储层实钻情况实钻情况钻井液钻井液体系体系水基钻井液油基钻井液 保证井壁稳定-钻井液体系复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计配方：配方：35%土土+0.5%PAM+1%有机胺有机胺+1.52%有机铝有机铝+11.5%磺酸盐降失水剂磺酸盐降失水剂+23%树脂树脂+12%非渗透类处理剂非渗透类处理剂+2%纳米乳液纳米乳液+10%BH-1。添加剂：添加剂：SF-1，烧碱，加重剂，烧碱，加重剂水基钻井液水基钻井液-胺基钻井液胺基钻井液目前目前 水基水基钻井液中抑制性最好的是高性能井液中抑制性最好的是高性能有机胺有机胺钻井液井液 保证井壁稳定-钻井液体系例例复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计油基钻井液胺基钻井液泥页岩井壁稳定 储层保护效果 润滑性 成本 环境影响 钻井成功率 保证井壁稳定-钻井液体系复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计难度难度主因主因诱发问题诱发问题解决措施解决措施长水平段水平井的特点水平段水平井的特点及措施及措施技术分类技术分类技术技术经济经济综合综合评价评价复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂结构井易产生摩阻、扭矩大的原因：复杂结构井易产生摩阻、扭矩大的原因：井眼不规则井眼不规则井眼不清洁井眼不清洁常规措施常规措施短起下钻短起下钻分段循环分段循环效果效果井斜角小于井斜角小于45度的定向井、直井有效度的定向井、直井有效p大斜度定向井、水平井效果差大斜度定向井、水平井效果差为什么？为什么？复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计井眼清洁井眼清洁：u每个大斜度井筒都会有一定厚度和分散程度的岩屑床，不管井眼清洁措施每个大斜度井筒都会有一定厚度和分散程度的岩屑床，不管井眼清洁措施多么有效，大斜度井筒中都会形成岩屑床，岩屑在井筒中的分布方式表明需多么有效，大斜度井筒中都会形成岩屑床，岩屑在井筒中的分布方式表明需要移除岩屑的方式。井筒中岩屑的控制是有效钻井的关键要移除岩屑的方式。井筒中岩屑的控制是有效钻井的关键。u但是一个井眼不必完全清洁。一个清洁的井眼定义是：岩屑床的高度和分但是一个井眼不必完全清洁。一个清洁的井眼定义是：岩屑床的高度和分布不影响各种操作的井筒。布不影响各种操作的井筒。u钻进时清洁的岩屑床不必与起下井底钻具组合或者下套管时的一致。这主钻进时清洁的岩屑床不必与起下井底钻具组合或者下套管时的一致。这主要是由于在这些不同的工况下环空清洁程度不同，同时所需的上提钻具通过要是由于在这些不同的工况下环空清洁程度不同，同时所需的上提钻具通过岩屑床的能力不同。岩屑床的能力不同。u对于起下钻来说，井眼必须进一步清洁以便让井底钻具组合自由顺利通过对于起下钻来说，井眼必须进一步清洁以便让井底钻具组合自由顺利通过岩屑床。而合适的岩屑床高度通常是由钻头和扶正器的设计决定的。岩屑床。而合适的岩屑床高度通常是由钻头和扶正器的设计决定的。 复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计岩屑运移分析岩屑运移分析岩屑运动岩屑运动045045井筒中岩屑抵消钻屑滑移速度带到地表，此井筒中岩屑抵消钻屑滑移速度带到地表，此时钻屑需要降落相当长的井段才能到达井底。时钻屑需要降落相当长的井段才能到达井底。井眼清洁通过钻井液的流变性和流速来维持。井眼清洁通过钻井液的流变性和流速来维持。当泥浆泵关闭时，岩屑通过粘性钻井液悬浮，当泥浆泵关闭时，岩屑通过粘性钻井液悬浮，同时一些岩屑会沉淀。同时一些岩屑会沉淀。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计在水平井中，尤其在大斜度井段和水平井段，岩屑重力沉降方向与钻井液轴向流速不在一在水平井中，尤其在大斜度井段和水平井段，岩屑重力沉降方向与钻井液轴向流速不在一条直线上；对于水平井段，二者方向垂直，其合速度方向指向井眼下侧，因而极易在井壁下条直线上；对于水平井段，二者方向垂直，其合速度方向指向井眼下侧，因而极易在井壁下侧形成岩屑沉积床。因此研究井眼清洁的关键就是研究井筒中岩屑的运移，影响岩屑运移的侧形成岩屑沉积床。因此研究井眼清洁的关键就是研究井筒中岩屑的运移，影响岩屑运移的因素及清除岩屑床的方法。因素及清除岩屑床的方法。岩屑运移分析岩屑运移分析岩屑运动岩屑运动4565在在45到到65的井斜角范围内，岩屑开始形成一个的井斜角范围内，岩屑开始形成一个岩屑床，钻屑降落数英寸到井筒截面底部，岩屑岩屑床，钻屑降落数英寸到井筒截面底部，岩屑大多通过井筒低端运移出井，但是岩屑可以较容大多通过井筒低端运移出井，但是岩屑可以较容易地被搅起来到流动区内。这个井斜范围内最显易地被搅起来到流动区内。这个井斜范围内最显著的特点是，当停泵时这些岩屑床会滑移至井底。著的特点是，当停泵时这些岩屑床会滑移至井底。与直井相比，这明显改变了井眼清洁措施。与直井相比，这明显改变了井眼清洁措施。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计岩屑运移分析岩屑运移分析岩屑运动岩屑运动6590出现了一个完全不同的作业环境。此时钻屑落到井眼低端形成了一个长出现了一个完全不同的作业环境。此时钻屑落到井眼低端形成了一个长的连续的岩屑床，钻井液在钻柱上部运移，此时需要通过人工搅动来移动的连续的岩屑床，钻井液在钻柱上部运移，此时需要通过人工搅动来移动钻屑（不管泥浆的粘度和流速）。尽管岩屑床崩塌的难题消失了，这个环钻屑（不管泥浆的粘度和流速）。尽管岩屑床崩塌的难题消失了，这个环境下井眼清洁更困难（即时间的消耗）。境下井眼清洁更困难（即时间的消耗）。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计影响复杂结构井井眼清洁的因素影响复杂结构井井眼清洁的因素复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计钻井设计主要内容：钻井设计主要内容：钻井工艺钻井工艺及时清除钻屑及时清除钻屑平衡地层压力，保持井眼稳定平衡地层压力，保持井眼稳定u井眼清洗的主要因素：井眼清洗的主要因素：井身几何形状井身几何形状环空流速环空流速钻具转速钻具转速泥浆性能泥浆性能机械钻速机械钻速粘度对于岩屑清除的影响粘度对于岩屑清除的影响t/sh/D020004000600080000.380.390.40.410.420.430.440.450.46低粘度低粘度高粘度高粘度在相同的环空返速在相同的环空返速（vt=0.6m/s）条件下，钻井液流）条件下，钻井液流变参数的影响规律。使用的低粘变参数的影响规律。使用的低粘度钻井液参数为度钻井液参数为k=0.2mPasn，n=0.68；高粘度钻井液参数为；高粘度钻井液参数为k=0.37mPasn，n=0.70。可以看出，高粘度的钻井液比低粘度的钻井液携岩更有效。即使两钻井液具有相同的密可以看出，高粘度的钻井液比低粘度的钻井液携岩更有效。即使两钻井液具有相同的密度，其瞬时时间也不同：低粘度的钻井液在井眼中达到稳态大约需度，其瞬时时间也不同：低粘度的钻井液在井眼中达到稳态大约需1200s1200s左右，而高粘度的钻左右，而高粘度的钻井液在井液在2000s2000s后还在冲蚀岩屑床。从图中也可以看出，高粘度钻井液在稳态时所形成的岩屑床后还在冲蚀岩屑床。从图中也可以看出，高粘度钻井液在稳态时所形成的岩屑床比低粘度钻井液在稳态时所形成的岩屑床要低一些。但是同时也应该指出在实际钻井过程中，比低粘度钻井液在稳态时所形成的岩屑床要低一些。但是同时也应该指出在实际钻井过程中，泥浆粘度会受到一定限制，这是因为，粘度增加沿程摩阻必然增加，从而对于泵压的要求就增泥浆粘度会受到一定限制，这是因为，粘度增加沿程摩阻必然增加，从而对于泵压的要求就增加，从而在钻井设计阶段就要考虑泥浆泵的性能。加，从而在钻井设计阶段就要考虑泥浆泵的性能。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计环空返速对于岩屑清除的影响环空返速对于岩屑清除的影响t/sh/D0200040006000800000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5低低环环空返速空返速高高环环空返速空返速空返速分别是空返速分别是vt=0.6m/s（较（较低环空返速）和低环空返速）和vt=1.2m/s（较高环空返速）情况下，岩（较高环空返速）情况下，岩屑床高度随时间的变化情况。屑床高度随时间的变化情况。从图中可以看出，如果环空返速较低，只有部分岩屑被除去。随着钻井液流速的增从图中可以看出，如果环空返速较低，只有部分岩屑被除去。随着钻井液流速的增加至一定程度，岩屑床可以完全被除去。高流速时在加至一定程度，岩屑床可以完全被除去。高流速时在5000s后，井段的大部分岩屑后，井段的大部分岩屑均被除去。因此，在一定流速条件下，长时间循环钻井液可以完全除去岩屑床。均被除去。因此，在一定流速条件下，长时间循环钻井液可以完全除去岩屑床。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计井眼清洗井眼清洗AREAOFHIGHESTFLOWDEADZONEDEADZONEDRILLPIPEHoleCrossSectioninHighAngleHole-NoRotationCuttingsBedAREAOFHIGHESTFLOWDRILLPIPEHoleCrossSectioninHighAngleHolewithRotationDrillpiperotationthrowscuttingsintohighflowareaDEADZONE在在大井斜或水平井眼大井斜或水平井眼大井斜或水平井眼大井斜或水平井眼内，钻具不转动时，钻内，钻具不转动时，钻内，钻具不转动时，钻内，钻具不转动时，钻屑下落，离开高速液流屑下落，离开高速液流屑下落，离开高速液流屑下落，离开高速液流区区区区钻具在转动时，将下落钻具在转动时，将下落钻具在转动时，将下落钻具在转动时，将下落的钻屑，抛进高速液流的钻屑，抛进高速液流的钻屑，抛进高速液流的钻屑，抛进高速液流区区区区旋转对机械清除岩屑床的影响旋转对机械清除岩屑床的影响大小井眼的定义大小井眼的定义PHAR3.25属大井眼属大井眼PHAR3.25属小井眼属小井眼复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计Hole SizeHole SizeDesirable Desirable Range (RPM)Range (RPM)Minimum to Clean Minimum to Clean Hole (RPM)Hole (RPM)17171 1/ /2 2” ”120 180 120 180 12012012121 1/ /4 4” ”150 - 180150 - 1801201209 97 7/ /8 8” ”120 - 150120 - 1501001008 81 1/ /2 2” ”70 - 10070 - 1006060推荐的钻具最低推荐的钻具最低推荐的钻具最低推荐的钻具最低转动速度转动速度转动速度转动速度钻具转速与井眼清洗钻具转速与井眼清洗钻具转速与井眼清洗钻具转速与井眼清洗实验曲线实验曲线实验曲线实验曲线钻进时保持井眼清洁，比清洗钻进时保持井眼清洁，比清洗钻进时保持井眼清洁，比清洗钻进时保持井眼清洁，比清洗脏的井眼更安全，容易，有效脏的井眼更安全，容易，有效脏的井眼更安全，容易，有效脏的井眼更安全，容易，有效错误的认识错误的认识-倒滑眼倒滑眼尽管倒划眼是一个在直井和小斜度井合适的措施，但是对于尽管倒划眼是一个在直井和小斜度井合适的措施，但是对于水平井和大斜度井来说，遇卡和清洁井眼不能使用倒划眼。在水平井和大斜度井来说，遇卡和清洁井眼不能使用倒划眼。在直井中卡点很可能是由于井筒自身问题产生，水平井和大斜度直井中卡点很可能是由于井筒自身问题产生，水平井和大斜度井中的卡点很可能是由于井眼清洁或者岩屑引起。倒划眼对岩井中的卡点很可能是由于井眼清洁或者岩屑引起。倒划眼对岩屑床的运移和返出可能非常有害：屑床的运移和返出可能非常有害：倒划眼完全清洁钻头及井底钻具组合以下的井筒，而不会留倒划眼完全清洁钻头及井底钻具组合以下的井筒，而不会留下一个小的岩屑床，钻头和井底钻具组合可以安全的通过。但下一个小的岩屑床，钻头和井底钻具组合可以安全的通过。但是在井底钻具组合以上开始形成一个危险的岩屑盾。这个盾可是在井底钻具组合以上开始形成一个危险的岩屑盾。这个盾可能是比清洁井眼段的岩屑床更高，增加了卡钻的风险。能是比清洁井眼段的岩屑床更高，增加了卡钻的风险。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计错误的认识错误的认识-倒滑眼倒滑眼如果发生封堵如果发生封堵，会对封堵部位以下井筒造成一个高风险的永久性伤害。，会对封堵部位以下井筒造成一个高风险的永久性伤害。倒划眼倒划眼遇到卡点时会水锤效应，造成井眼破坏。遇到卡点时会水锤效应，造成井眼破坏。倒划眼倒划眼对套管防磨套也会造成伤害。对套管防磨套也会造成伤害。倒划眼倒划眼可能也会对钻柱疲劳寿命产生重要的影响可能也会对钻柱疲劳寿命产生重要的影响倒划眼倒划眼时在时在MWD会出现大波动和震动。会出现大波动和震动。注意到仅提高排量（没有或者旋转不足）增加了封堵和注意到仅提高排量（没有或者旋转不足）增加了封堵和/或卡钻的风险。此或卡钻的风险。此时会形成岩屑床，而没有足够的旋转只能通过井底钻具组合拉动移动岩屑床，时会形成岩屑床，而没有足够的旋转只能通过井底钻具组合拉动移动岩屑床，会造成岩屑的局部堆积，影响钻进安全。会造成岩屑的局部堆积，影响钻进安全。复杂储层水平井钻井完井设计复杂储层水平井钻井完井设计内容一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计一、水平井轨道设计二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型二、钻机选型三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计三、井身结构设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计四、钻具组合设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计五、完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计六、长水平段水平井钻井完井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计七、分支水平分支井设计 分支井技术是九十年代国际上分支井技术是九十年代国际上发展起来的一项集地质设计、钻井、发展起来的一项集地质设计、钻井、完井和采油于一体的崭新的开采技完井和采油于一体的崭新的开采技术。分支井也称多底井，即在一主术。分支井也称多底井，即在一主井眼中钻出两个或多个分支井眼。井眼中钻出两个或多个分支井眼。分支井眼是水平井的分支井称作分分支井眼是水平井的分支井称作分支水平井。与目前比较成熟的水平支水平井。与目前比较成熟的水平井、侧钻水平井技术相比具有更大井、侧钻水平井技术相比具有更大的优越性，一方面可以发挥水平井的优越性，一方面可以发挥水平井高效、高产的优势，增加泄油面积，高效、高产的优势，增加泄油面积，挖掘剩余油潜力，提高采收率，改挖掘剩余油潜力，提高采收率，改善油田开发效果。另一方面可共用善油田开发效果。另一方面可共用一个直井段同时开采两个或两个以一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一个油层，上的油层或不同方向的同一个油层，在更好地动用储量的同时比水平井在更好地动用储量的同时比水平井更节省投资。更节省投资。分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计 在一个主井眼内侧钻出在一个主井眼内侧钻出在一个主井眼内侧钻出在一个主井眼内侧钻出2 2 2 2个或个或个或个或2 2 2 2个以上分支井眼（二级井眼），甚至再个以上分支井眼（二级井眼），甚至再个以上分支井眼（二级井眼），甚至再个以上分支井眼（二级井眼），甚至再从二级井眼中钻出三级子井眼，统称为从二级井眼中钻出三级子井眼，统称为从二级井眼中钻出三级子井眼，统称为从二级井眼中钻出三级子井眼，统称为分支井分支井分支井分支井。 主井眼主井眼主井眼主井眼可为直井、定向井、水平井。可为直井、定向井、水平井。可为直井、定向井、水平井。可为直井、定向井、水平井。 分支井眼分支井眼分支井眼分支井眼可为定向井、水平井等。可为定向井、水平井等。可为定向井、水平井等。可为定向井、水平井等。分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计发展趋势发展趋势 分支井技术始于50年代初，随着现代科学技术的进步，国外分支井技术已发展到了一个较高水平。主要表现在以下几点： A.由一般分支定向井发展到大斜度、大位移分支定向井和分支水平井； B.由最初的新井侧钻分支定向井发展到套管内侧钻中、短半径分支水平井，甚至超短半径分支水平井； C.分支井施工工具已从老式侧钻工具发展到先进的可回收式斜向器和段铣工具； D.由最初凭经验侧钻发展到采用先进的有线或无线随钻测量控制侧钻。轨迹控制水平得到了大大提高； E.井下钻具已由柔性钻具发展到新型铰接式马达等井下动力钻具； F.由经验施工发展到计算机指导施工； G.从裸眼完井发展到衬管完井和砾石充填完井； H.分支中半径（3050m）水平井将是今后主要的发展方向。 分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井的类型分支井的类型分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计优点1：有利于制定更合理的开采方案有利于制定更合理的开采方案以尽量少的井控制尽量大的含油面积以尽量少的井控制尽量大的含油面积分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计优点2：可有效开采多产层油藏可有效开采多产层油藏断块遮掩油藏透镜体油藏分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计优点3：可替代长水平段水平井可替代长水平段水平井降低钻井成本，降低井底流动阻力，提高产量降低钻井成本，降低井底流动阻力，提高产量分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计SHELL公司在BRUNEI油田钻分支井实例开发各断块油藏需6口直井一口分支井即可开发各断块油藏优点4：用尽量少的井开采形状不规则的油藏用尽量少的井开采形状不规则的油藏分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计优点5：可在一口井内实现注采结合，提高采收率可在一口井内实现注采结合，提高采收率稠油或低渗油藏分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井的缺点分支井的缺点u在钻多分支井时，已钻分支井眼常处于裸眼状态，因而存在着潜在的污染及复杂性；u对各分支井井眼进行井下作业更为复杂，为避免井下作业时出现事故，应保证能顺利地再次进入各分支井眼；u钻井和采油作业期间的井控较为复杂。 分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计uu 层状油气藏层状油气藏层状油气藏层状油气藏uu 孤立小断块油气藏孤立小断块油气藏孤立小断块油气藏孤立小断块油气藏 uu 低渗透油气藏低渗透油气藏低渗透油气藏低渗透油气藏uu 天然裂缝油气藏天然裂缝油气藏天然裂缝油气藏天然裂缝油气藏uu 气顶、底水油气藏气顶、底水油气藏气顶、底水油气藏气顶、底水油气藏适用的油藏类型适用的油藏类型理论上讲，多分支井理论上讲，多分支井理论上讲，多分支井理论上讲，多分支井适用于各类油气藏，主要适用于各类油气藏，主要适用于各类油气藏，主要适用于各类油气藏，主要应用于：应用于：应用于：应用于：分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计主井眼与分支井眼均为裸眼L1主、分支井眼均为裸眼分支井眼再进入受限控制采油受限适用于胶结性好的地层分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计主井眼有套管裸眼或丢筛管完井L2主井眼全尺寸通畅筛管无机械悬挂能再进入分支井适用于胶结性好的地层分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计主井眼有套管悬挂筛管完井L3筛管机械悬挂于主井眼套管分支井眼不注水泥主井眼和分支井眼都可再进入适用于胶结性好的地层分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计主井眼有套管分支井下套管完井L4分支井眼下套管固井主井眼全尺寸通畅适用于各种地层分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计主井眼有套管分支 接合处靠液压方式进行压力封隔L5分支结合处靠液压进行压力封隔主井眼和分支井眼都可再进入双管柱完井适用于各种地层分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计L6主井眼有套管靠井下分支装置钻分支井和进行压力封隔分支结合处可液压压力封隔主、分支井眼均全尺寸通畅双套管完井适用于各种地层分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计完井方式完井方式/TAML地质及油藏工程地质及油藏工程设计参数设计参数钻钻井井工工程程优优化化设设计计采油要求及地层采油要求及地层出砂情况出砂情况地层情况及钻井地层情况及钻井工艺要求工艺要求分支井类型分支井类型分支窗口位置分支窗口位置分支井眼数量分支井眼数量分支井眼形状分支井眼形状分支井工程设计要点分支井工程设计要点分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井整体方案分支井整体方案油藏地质条件油藏地质条件分支井类型分支井类型采油要求采油要求完井方案完井方案技术装备水平技术装备水平分分支支井井系系统统井身结构井身结构井眼轨道井眼轨道侧钻方案侧钻方案经济合理性评价经济合理性评价技术可行性分析技术可行性分析钻井液设计分支井工程设计步骤分支井工程设计步骤分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计 主井眼钻主井眼钻121/4井眼下井眼下95/8技术套管技术套管 在在95/8套管中利用可回收斜向器定向开窗侧钻套管中利用可回收斜向器定向开窗侧钻 分支井段分支井段81/2井眼挂井眼挂51/2尾管或割缝筛管尾管或割缝筛管分支井井身结构设计及侧钻方案选择分支井井身结构设计及侧钻方案选择该侧钻方式工艺技术比较成熟，成功率高该侧钻方式工艺技术比较成熟，成功率高95/8 套管内空间较大，侧钻或斜向器回收过程套管内空间较大，侧钻或斜向器回收过程中中一旦出现复杂情况时，比较容易处理一旦出现复杂情况时，比较容易处理可回收斜向器要为套管定向开窗和分支井眼侧钻可回收斜向器要为套管定向开窗和分支井眼侧钻提供支撑，完井时和重叠套管一起回收提供支撑，完井时和重叠套管一起回收分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计地质角度地质角度首先应满足地质的需要。也就是先打储量高、地质显示好、开采前景乐观的；后打显示相对差的。工程角度工程角度首先应满足工艺要求。由于分支井难度大、风险高，应把安全施工放在第一位，也就是先打埋藏深、靶前位移小、井斜角大的；后打埋藏浅、靶前位移大、井斜角小的。轨迹设计应尽可能小的设计狗腿度，从而减少施工难度。一般设计的剖面都是三维剖面，要求近早地扭方位。在剖面类型上一般尽可能选择增-稳-增或增-微增-增剖面，尽量不选单增剖面，在轨迹实施上留出一定的调整余地。分支井井眼轨道设计原则分支井井眼轨道设计原则分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计分支井井眼轨道设计原则分支井井眼轨道设计原则5）可回收斜向器坐放位置设计可回收斜向器坐放位置设计应尽量坐放在直或斜直井段应尽量坐放在直或斜直井段1）分支井眼侧钻点间距分支井眼侧钻点间距20-80m2）初始井段设计初始井段设计裸眼侧钻裸眼侧钻过渡段过渡段利用斜向器开窗侧钻利用斜向器开窗侧钻增斜段增斜段3）窗口位置设计窗口位置设计致密、岩性易钻和稳定的地层，必须避开水层致密、岩性易钻和稳定的地层，必须避开水层4）造斜率设计造斜率设计工具造斜能力、管柱通过能力、完井方式及后期采油、作工具造斜能力、管柱通过能力、完井方式及后期采油、作业等要求业等要求7）避免在井斜）避免在井斜45-60井段侧钻，尽量缩短井斜井段侧钻，尽量缩短井斜45-60范围内的井段长度范围内的井段长度6）侧钻点深度、靶前位移及水平段长度设计侧钻点深度、靶前位移及水平段长度设计油层压力、能量、油流阻力、油气流的相互作用及主井眼条油层压力、能量、油流阻力、油气流的相互作用及主井眼条件等件等分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计 为为满满足足分分支支水水平平井井对对窗窗口口部部分分固固井井质质量量高高的的要要求求，研研制制出出了了PS-1PS-1塑塑性性水水泥泥体体系系。应应用用表表明明, ,该该技技术术在在能能保保证证与与常常规规水水泥泥强强度度大大小小相相同同的的情情况况下下，抗抗冲冲击击韧韧性性强强度度可可提提高高15%15%，大大大大提提高高了了分分支支井井眼眼及及主主井井眼眼的的固固井井质质量量，较较好好地地改改善善了了在在后后期期完完井井及及采采油油作作业业过过程程中中对对水水泥泥环环的的冲冲击击破破坏坏，并并且且可可以以减减少少射射孔孔对对水泥环的冲击伤害，从而降低气窜或水窜的可能。水泥环的冲击伤害，从而降低气窜或水窜的可能。分支井塑性水泥固井技术分支井塑性水泥固井技术分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计现有技术的缺陷现有技术的缺陷u采用套铣回收的四级完井方式，风险大，采用套铣回收的四级完井方式，风险大，容易对窗口的水泥环、套管造成伤害容易对窗口的水泥环、套管造成伤害u套铣后第二分支套管切割部位失去支撑套铣后第二分支套管切割部位失去支撑u叉口部位的水泥环承压能力有限叉口部位的水泥环承压能力有限u井下工具系统可靠性差，胜利、辽河甚井下工具系统可靠性差，胜利、辽河甚至国外公司在施工过程中，均出现过不至国外公司在施工过程中，均出现过不同程度的井下事故同程度的井下事故u目前大多试验井多采用合采或单眼分采，目前大多试验井多采用合采或单眼分采，再进入功能需要验证，井下分支系统还再进入功能需要验证，井下分支系统还需不断完善需不断完善分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计TAML6TAML6级级分分支支井井技技术术逐逐渐渐成成为为解解决决回回接接承承压压、水水力力封封隔隔与与再再进入的主流技术。进入的主流技术。uTAML6TAML6级分支井技术由于其地面级分支井技术由于其地面预成形的技术特点，回接承压、预成形的技术特点，回接承压、水力封隔与再进入性能大大提高，水力封隔与再进入性能大大提高，基本能适应大部分的油藏类型基本能适应大部分的油藏类型u降低了井下作业风险降低了井下作业风险uTAML6TAML6级分支井技术成为该技术级分支井技术成为该技术领域的研究热点和发展趋势，胜领域的研究热点和发展趋势，胜利油田复杂的油藏类型尤其适应利油田复杂的油藏类型尤其适应于于TAML6TAML6级分支井技术的发展级分支井技术的发展u目前正在开展目前正在开展“六级分支井关键六级分支井关键技术研究技术研究”分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计建立一套分支井设计的综合评估方法或体系建立一套分支井设计的综合评估方法或体系 这套体系要包括地质、油藏、钻井、采油和修井的评价方法，始终贯这套体系要包括地质、油藏、钻井、采油和修井的评价方法，始终贯穿于分支井施工的全过程，对要不要钻分支井、穿于分支井施工的全过程，对要不要钻分支井、TAMLTAML级别的选择、采级别的选择、采油方法、井下风险和后期作业等问题都要给出油方法、井下风险和后期作业等问题都要给出“是是”与与“否否”的回答，的回答，不但要不但要“瞻前瞻前”，而且要，而且要“顾后顾后”。分支井钻井完井设计分支井钻井完井设计鱼鱼骨骨状状水水平平井井是是指指在在水水平平段段侧侧钻钻出出两两个个或或两两个个以以上上分分支支井井眼眼的的水水平平井井。从从三三维维立立体体图图上上看看，各各分分支支井井眼眼与与主主井井眼眼之之间间呈呈鱼鱼骨骨状状分分布布；从从水水平平投投影影图图上上看看，各各分分支支井井眼眼与与主主井井眼眼呈呈羽羽状状分分布布，国国外外也也将将其其称称为为羽状水平井羽状水平井。 鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计技术优点u最大限度地增加油藏泄油面积最大限度地增加油藏泄油面积u充分利用上部主井眼充分利用上部主井眼u增加井眼有效进尺增加井眼有效进尺u节约开发成本节约开发成本鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计u井井布布井井区区储储层层分分布布要要稳稳定定，油油砂砂体体井井控控程程度度高高，同同时时要要有有一一定定的的单单井井控控制制地地质质储储量量，储储层层描描述述清清楚楚，避避免免钻钻进进过过程程中中的的盲目性；盲目性；u距距油油水水边边界界应应有有一一定定距距离离，设设计计时时应应避避开开边底水，以求得最佳的开发效果；边底水，以求得最佳的开发效果；u油油层层厚厚度度不不能能太太薄薄，应应该该有有一一定定的的厚厚度度，至至少少大大于于6m，以以便便为为钻钻进进分分支支井井眼眼预预留留空间；空间；鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计 侧钻点侧钻点C C 分支井眼与主井眼夹角关系与主井眼与主井眼最大夹角最大夹角方位方位井眼最大井眼最大造斜率造斜率/100m分支井眼分支井眼侧钻点侧钻点m弯曲井弯曲井段长段长m弯曲井段终点弯曲井段终点与主井眼的距离与主井眼的距离m稳斜稳斜段长段长m分支井眼分支井眼总长总长m与主井眼与主井眼距离距离m与主井眼与主井眼距离距离m终点与主井眼终点与主井眼的直线夹角的直线夹角1525195073.388.39226.62300.0067.2867.2813.002025195093.4114.42206.59300.0085.3218.0416.6225251950113.3522.05186.65300.00101.1115.7919.9030251950133.3031.28166.70300.00114.7513.6422.8635251950153.2742.01146.73300.00126.2611.5125.4940251950173.2954.20126.71300.00135.739.4727.7945251950193.2367.67106.77300.00143.227.4929.74鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计不同造斜率下随井深变化分支井眼与主井眼夹角图井深m直线夹角鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计不同造斜率下随井深变化分支井眼与主井眼距离图鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计分支井眼与主井眼直线夹角分支井眼与主井眼直线夹角4545情况下钻进可行性情况下钻进可行性离侧钻点距离离侧钻点距离（m）离主井眼距离离主井眼距离（m）井眼长度井眼长度（m）方位方位变化变化（）造斜率造斜率（/100m）施工可能性施工可能性5035.3655.5490162.06极小极小10070.71111.079081.03很小很小150106.07166.619054.02很小很小200141.42222.149040.51小小250176.78277.689032.41小小300212.13333.229027.01有有鱼骨状水平井井身结构设计原则 鱼骨状水平井均采用三层套管的井身结构,套管层次为： （1）339.7mm-244.5mm-139.7mm(158mm) （2）508.0mm-273.1mm-177.8mm(192mm) 设计施工时将技术套管下至二开水平段着陆点后30m，以降低水平段及分支井眼钻进时的风险，再将筛管下至主井眼，其它分支井眼均采用祼眼完井。鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计 鱼骨状水平分支井钻进方式可以分为前进式、后退式、下裸眼分隔器等。侧钻分支井眼侧钻主井眼侧钻分支井眼侧钻分支井眼侧钻主井眼侧钻分支井眼侧钻主井眼侧钻主井眼ABCDEFGHIJ优点：p主井眼顺利下入防砂筛管的成功率较高，后期完井相对主动；p该施工顺序可最大限度的减小可能的井眼损失，取得最佳的开发效果。前进式钻进方式鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计后退式钻进方式鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计u要防止各分支井眼的再进入；u必须保证分支井眼与主井眼之间开始分离的夹壁墙快速形成并具有不易坍塌的特性；u松散地层悬空侧钻过程中，要坚持按照划槽、造台阶和控时钻进三个步骤进行主井眼的侧钻；u新的主井眼形成后，当下钻到分支侧钻点后，钻具能依靠自身重力的作用顺利进入主井眼。 鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计u充充分分认认识识地地层层特特点点、准准确确预预测测造造斜斜钻钻具具造造斜斜能能力力的的前前提提下下，根根据据邻邻井井实实钻钻情情况，进行钻具组合的力学分析，并下入合适的钻具组合；况，进行钻具组合的力学分析，并下入合适的钻具组合；u由由于于多多数数鱼鱼骨骨状状水水平平分分支支井井在在油油层层中中钻钻进进，所所以以要要满满足足快快速速侧侧钻钻、井井眼眼轨轨迹迹控控制制以以及及主主井井眼眼中中的的钻钻具具或或完完井井管管柱柱下下入入时时摩摩阻阻力力适适中中的的要要求求，进进行行钻钻井井参参数的优化设计，使钻具不产生自锁和弯曲；数的优化设计，使钻具不产生自锁和弯曲；u通通过过钻钻具具组组合合与与完完井井管管柱柱的的刚刚性性分分析析对对比比，保保持持导导向向钻钻具具的的刚刚性性大大于于完完井井管管柱的刚性，以保证钻具及完井管柱顺利下入主井眼；柱的刚性，以保证钻具及完井管柱顺利下入主井眼；u采用优质螺杆钻具及高效能的钻头，确保主井眼及分支井眼的顺利钻进。采用优质螺杆钻具及高效能的钻头，确保主井眼及分支井眼的顺利钻进。钻头 螺杆钻具 电阻率短节 无磁钻铤 MWD 电阻率测量点 伽马测量点 井斜方位测量点带LWD的BHA示意图 鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计筛管结构：引鞋0.2m+筛管39根384.48m +盲管9.26m+扶正器0.35m+盲管9.19m+悬挂器1.15m筛管下入井段：13861790.63m完井技术完井技术主主井井眼眼一一般般应应用用防防砂砂筛筛管管完完井井，各各分分支支井井眼眼裸裸眼眼完完井。井。主主井井眼眼采采用用158mm158mm精精密密微微孔孔滤滤砂砂管管完完井井，244.5mm244.5mm技技术术套套管管与与完完井井管管柱柱有有封封隔隔器器分分隔隔并并悬悬挂挂完完井井。完完井井、防防砂一体化。砂一体化。鱼骨状水平井钻井完井设计鱼骨状水平井钻井完井设计u复杂结构井可以大幅度提高单井产量，提高开采速度，提高最复杂结构井可以大幅度提高单井产量，提高开采速度，提高最终采收率，并且有助于解决特殊油藏的开采问题，减少开发风终采收率，并且有助于解决特殊油藏的开采问题，减少开发风险，降低开发成本，经济效益明显，已受到石油业界的高度关险，降低开发成本，经济效益明显，已受到石油业界的高度关注。注。u实践证明，复杂结构井设计实际上包括了定向井系列的水平井、实践证明，复杂结构井设计实际上包括了定向井系列的水平井、分支井、侧钻水平井等多种钻井技术，工艺技术涵盖了目前世分支井、侧钻水平井等多种钻井技术，工艺技术涵盖了目前世界上大部分钻井工艺，是多种钻井技术与特殊完井的一种结合。界上大部分钻井工艺，是多种钻井技术与特殊完井的一种结合。必须运用系统工程的观点和方法优化设计内容。必须运用系统工程的观点和方法优化设计内容。认识认识谢谢谢谢谢谢谢谢！