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1、古老鉆井技術(shù)的奇葩一一徑向鉆井激揚什么是徑向鉆井技術(shù)徑向水平井是指曲率半徑遠比常規(guī)的短曲率半徑水平井更短的一種水 平井，也稱之為超短半徑徑向水平井。新型徑向鉆井技術(shù)可在7英寸套管中完成 從垂直轉(zhuǎn)向水平，避免用常規(guī)的大曲率半徑、中曲率半徑和短曲率半徑方法鉆水 平井所需要的頻繁造斜、定向和復雜的井眼軌跡控制等工藝過程， 保證水平井準 確地進入目的層；同時該技術(shù)在鉆水平井眼時采用高速射流侵蝕儲層的破巖方式 取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機械破巖方法，避免了傳統(tǒng)方式的施加鉆壓和旋轉(zhuǎn)鉆桿帶來的一 系列問題，提高了鉆井效率。徑向鉆井技術(shù)可在一個儲層平面鉆出多個徑向水平井眼，這些水平井段 長度可達100米，井眼直徑超過50
2、毫米，大幅增加了油井泄油面積，使油氣井 產(chǎn)量、開采速度和單井控制儲量大幅提高， 從而達到了“少井高產(chǎn)”、降低噸油 成本的目的，是提高低滲透油氣藏經(jīng)濟開采的重要手段。與傳統(tǒng)增產(chǎn)技術(shù)相比， 徑向鉆井技術(shù)具有作業(yè)費用低、時間短和效率高等優(yōu)勢。此外該技術(shù)還可用于老 油井、邊際油藏、薄油層和煤層氣的開采。開展提高低滲透油田單井產(chǎn)量徑向鉆 井技術(shù)的研究，對提咼我國低滲透油氣井單井產(chǎn)量、 提咼開米經(jīng)濟效益、降低噸 油成本具有重要的意義。美國Petrolphysics公司于20世紀70-80年代研制的徑向水平鉆井系統(tǒng)是早期徑向鉆井技術(shù)的代表。該技術(shù)完成徑向鉆井作業(yè)所需的主要設(shè)備包括地 面鉆機、鋼纜卡車、壓裂車
3、、高壓油管、套管段銑鉆頭、擴眼鉆頭、井下錨定系統(tǒng)和斜向器、高壓射流噴頭等。該技術(shù)完成徑向鉆井作業(yè)可分為以下四步：(1) 套管段銑。通過鉆桿將套管段銑鉆頭下入待鉆深度， 啟動地面設(shè)備將 套管銑出一段滿足下入斜向器要求的長度，起出套管段銑鉆頭。擴眼。將擴眼鉆頭與鉆桿相連，將擴眼鉆頭下入已銑過的井段，啟動 地面設(shè)備，進行擴眼，擴眼井段長度等于或略小于被銑套管長度， 完成擴眼工序 后，起出鉆頭；一般擴眼要分多步進行，最終使井眼直徑大于600毫米。(3) 下斜向器。通過油管將錨和斜向器下入擴眼井段， 陀螺儀測量斜向器 方位角，調(diào)整好方位角后，用液壓錨將斜向器固定在擴眼井段。(4) 地層徑向鉆進。射流鉆頭
4、與高壓軟管一端相連，高壓軟管的另一端與 高壓油管相連，通過高壓油管將高壓軟管連同射流破巖鉆頭一起下入井中， 斜向 器引導鉆頭和高壓軟管進入待鉆儲層，啟動地面壓裂泵；高速射流的對巖石的侵 蝕完成徑向水平段井眼的鉆進作業(yè)。徑向鉆井技術(shù)的革新與傳統(tǒng)徑向鉆井技術(shù)相比，新型徑向鉆井技術(shù)的主要區(qū)別在于：新技術(shù) 工藝中使用了新型的導向器，無須再進行套管段銑和擴眼兩個費時的工序， 而是 采用設(shè)備、工具直接在套管和水泥環(huán)上鉆孔，然后進行水平段井眼鉆進。由于無 須套管段銑和擴眼這兩個費時的工序，使得新型徑向鉆井技術(shù)的作業(yè)效率得到大 幅提高，作業(yè)費用也明顯降低。該技術(shù)的主要配套設(shè)備包括修井機、連續(xù)管作業(yè)機、井下引導
5、器、套管 和水泥環(huán)鉆具、水平段鉆具、地面高壓泵。徑向鉆井技術(shù)施工過程可分為以下三步:(1) 下入導向器。導向器與油管下端相連，通過修井機將導向器下入井中 徑向鉆井作業(yè)井段。整個徑向鉆井作業(yè)過程中，井下導向器通過油管懸掛在套管 中。通過羅盤或其它儀器確定井下導向器的導向器方位角，地面修井機通過旋轉(zhuǎn) 油管帶動井下導向器調(diào)整方位角。(2) 鉆套管、水泥環(huán)。套管水泥環(huán)鉆具與連續(xù)管相連，從油管中下入。下到計劃深度后，鉆頭和軟性鉆桿由井下引導器引導由垂直轉(zhuǎn)向水平，鉆頭接觸套管待開孔位置。啟動地面高壓泵，連續(xù)管將高壓鉆井液輸送至井下螺桿馬達， 開 始鉆套管。隨著套管、水泥環(huán)的鉆進，地面控制系統(tǒng)下放連續(xù)管，完
6、成套管和水 泥環(huán)的開孔工序。完成該方位角套管、水泥環(huán)開孔后，調(diào)整導向器轉(zhuǎn)向另一方位 角，啟動地面高壓泵完成該方位角位置的套管、水泥環(huán)開孔。按此工藝步驟，完 成在導向器下入深度平面上所有套管、水泥環(huán)的開孔作業(yè)，然后通過連續(xù)管從油 管中起出螺桿馬達、柔性鉆桿和 PDC鉆頭。(3) 徑向水平段鉆進。高壓軟管一端與自進式高速射流鉆頭相連， 另一端 與連續(xù)管相連。通過連續(xù)管作業(yè)機將高壓軟管和自進式高速射流鉆頭下入油管中，啟動地面高壓泵，自進式高速射流鉆頭向后噴出的高速射流與油管內(nèi)壁間產(chǎn) 生的作用力為鉆頭和高壓軟管的順利下入提供了牽引力。導向器引導鉆頭和高壓 軟管通過已開孔的套管和水泥環(huán)后進入待鉆徑向井位
7、置。調(diào)節(jié)地面高壓泵的壓力和流量，高速射流噴射鉆頭通過噴出高速射流的侵蝕作用實現(xiàn)對地層破巖、鉆孔，最終完成徑向井段的鉆井作業(yè)。完成該方位徑向段鉆進后，調(diào)節(jié)導向孔方位角， 使其對準已完成的套管水泥環(huán)開孔處， 下放連續(xù)管，引導自進式高速射流噴射鉆 頭進入待鉆徑向井位置，啟動地面高壓泵完成該徑向井段鉆進。按此工藝步驟， 完成剩余所有徑向井段的鉆井作業(yè) 徑向鉆井技術(shù)的應用徑向鉆井技術(shù)是一種油氣田增產(chǎn)技術(shù)，與傳統(tǒng)增產(chǎn)技術(shù)相比，徑向鉆井 技術(shù)費用低、時間短、效率高。目前徑向鉆井技術(shù)已被用于低滲油氣井、老油井 和稠油井的增產(chǎn)改造，可大幅提高油井的采收率和開采速度，控制較大的儲量。 若直井瀉油半徑為36米、油層
8、厚度為2米，那么該直井可控制儲量為8139立 方米。采用90米長的4分支徑向井，每個徑向分支井的可控制儲量為10188立方米，四分支徑向井控總儲量 40752立方米，約為直井控制儲量的 5倍。目前我國東部老油田平均采收率約為35%，儲層中還剩余大量油氣資源。老油田中包括很多新增的合油區(qū)、 因繞流而形成的死油區(qū)、未完全枯竭區(qū)和 現(xiàn)有井網(wǎng)井無法控制的合油區(qū)，這些區(qū)中所包含的大量油氣資源目前還未得到經(jīng) 濟有效地開采。徑向鉆井技術(shù)可從主井眼中鉆出直徑超過 50毫米、長度超過100 米的徑向井段，將為這些油氣的開采提供一種更經(jīng)濟的方法。以勝利油田韋5井為例，實施徑向鉆井作業(yè)共耗時11天13小時，完成 了三個方向分支井的鉆井作業(yè)，總長度達到 41.93米，最長單井眼長度達1955 米。韋5井實施徑向鉆井作業(yè)后，與改造前兩年的平均日產(chǎn)量相比提高約 38倍, 且前4個月含水率逐漸降低，分別為 29%、21%、18%和16%。目前新型徑向鉆井技術(shù)可在一個儲層平面最多可鉆出16個徑向井眼，井眼直徑大于50毫米，井眼長度超過90米，最大作業(yè)深度也達到了 3500米 以上，實施徑向鉆井作業(yè)后油井產(chǎn)量效果明顯。新型高效徑向鉆井技術(shù)的研究， 對提高我國低滲透油氣井單井產(chǎn)量、提高開采經(jīng)濟效益、降低噸油成本具有重要 的意義
古老鉆井技術(shù)的奇葩——徑向鉆井
