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1、古老鉆井技術(shù)的奇葩一一徑向鉆井
激揚(yáng)
什么是徑向鉆井技術(shù)
徑向水平井是指曲率半徑遠(yuǎn)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(fù)雜的井眼軌跡控制等工藝過(guò)程， 保證水平井準(zhǔn) 確地進(jìn)入目的層；同時(shí)該技術(shù)在鉆水平井眼時(shí)采用高速射流侵蝕儲(chǔ)層的破巖方式 取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)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(lái)的一 系列問(wèn)題，提高了鉆井效率。
徑向鉆井技術(shù)可在一個(gè)儲(chǔ)層平面鉆出多個(gè)徑向水平井眼，這些水平井段 長(zhǎng)度可達(dá)100米，
2、井眼直徑超過(guò)50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(chǔ)量大幅提高， 從而達(dá)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(jì)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(fèi)用低、時(shí)間短和效率高等優(yōu)勢(shì)。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(duì)提咼我國(guó)低滲透油氣井單井產(chǎn)量、 提咼開米經(jīng)濟(jì)效益、降低噸 油成本具有重要的意義。
美國(guó)Petrolphysics公司于20世紀(jì)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
3、面鉆機(jī)、鋼纜卡車、壓裂車、高壓油管、套管段銑鉆頭、擴(kuò)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(guò)鉆桿將套管段銑鉆頭下入待鉆深度， 啟動(dòng)地面設(shè)備將 套管銑出一段滿足下入斜向器要求的長(zhǎng)度，起出套管段銑鉆頭。
⑵擴(kuò)眼。將擴(kuò)眼鉆頭與鉆桿相連，將擴(kuò)眼鉆頭下入已銑過(guò)的井段，啟動(dòng) 地面設(shè)備，進(jìn)行擴(kuò)眼，擴(kuò)眼井段長(zhǎng)度等于或略小于被銑套管長(zhǎng)度， 完成擴(kuò)眼工序 后，起出鉆頭；一般擴(kuò)眼要分多步進(jìn)行，最終使井眼直徑大于 600毫米。
(3) 下斜向器。通過(guò)油管將錨和斜向器下入擴(kuò)眼井段， 陀螺儀測(cè)量斜向器 方位角，調(diào)整好方位角后，用液壓錨將斜向
4、器固定在擴(kuò)眼井段。
(4) 地層徑向鉆進(jìn)。射流鉆頭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(guò)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(dǎo)鉆頭和高壓軟管進(jìn)入待鉆儲(chǔ)層，啟動(dòng)地面壓裂泵；高速射流的對(duì)巖石的侵 蝕完成徑向水平段井眼的鉆進(jìn)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(dǎo)向器，無(wú)須再進(jìn)行套管段銑和擴(kuò)眼兩個(gè)費(fèi)時(shí)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(jìn)行水平段井眼鉆進(jìn)。由于無(wú) 須套管段銑和擴(kuò)眼這兩個(gè)費(fèi)時(shí)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(fèi)用也明顯
5、降低。
該技術(shù)的主要配套設(shè)備包括修井機(jī)、連續(xù)管作業(yè)機(jī)、井下引導(dǎo)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(guò)程可分為以下三步:
(1) 下入導(dǎo)向器。導(dǎo)向器與油管下端相連，通過(guò)修井機(jī)將導(dǎo)向器下入井中 徑向鉆井作業(yè)井段。整個(gè)徑向鉆井作業(yè)過(guò)程中，井下導(dǎo)向器通過(guò)油管懸掛在套管 中。通過(guò)羅盤或其它儀器確定井下導(dǎo)向器的導(dǎo)向器方位角，地面修井機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn) 油管帶動(dòng)井下導(dǎo)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(jì)劃深度后，鉆頭和軟性鉆桿由井下引導(dǎo)器引導(dǎo)由垂直轉(zhuǎn)向水平， 鉆頭接觸套
管待開孔位置。啟動(dòng)地面高壓泵，連續(xù)管將高壓鉆井液
6、輸送至井下螺桿馬達(dá)， 開 始鉆套管。隨著套管、水泥環(huán)的鉆進(jìn)，地面控制系統(tǒng)下放連續(xù)管，完成套管和水 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(dǎo)向器轉(zhuǎn)向另一方位 角，啟動(dòng)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(dǎo)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(guò)連續(xù)管從油 管中起出螺桿馬達(dá)、柔性鉆桿和 PDC鉆頭。
(3) 徑向水平段鉆進(jìn)。高壓軟管一端與自進(jìn)式高速射流鉆頭相連， 另一端 與連續(xù)管相連。通過(guò)連續(xù)管作業(yè)機(jī)將高壓軟管和自進(jìn)式高速射流鉆頭下入油管
中，啟動(dòng)地面高壓泵，自進(jìn)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
7、管的順利下入提供了牽引力。導(dǎo)向器引導(dǎo)鉆頭和高壓 軟管通過(guò)已開孔的套管和水泥環(huán)后進(jìn)入待鉆徑向井位置。 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(guò)噴出高速射流的侵蝕作用實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)后，調(diào)節(jié)導(dǎo)向孔方位角， 使其對(duì)準(zhǔn)已完成的套管水泥環(huán)開孔處， 下放連續(xù)管，引導(dǎo)自進(jìn)式高速射流噴射鉆 頭進(jìn)入待鉆徑向井位置，啟動(dòng)地面高壓泵完成該徑向井段鉆進(jìn)。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(yīng)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(fèi)用低、時(shí)間短、效率高。目前徑向鉆井技術(shù)已被用于低滲油氣井
8、、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(chǔ)量。 若直井瀉油半徑為36米、油層厚度為2米，那么該直井可控制儲(chǔ)量為8139立 方米。采用90米長(zhǎng)的4分支徑向井，每個(gè)徑向分支井的可控制儲(chǔ)量為 10188
立方米，四分支徑向井控總儲(chǔ)量 40752立方米，約為直井控制儲(chǔ)量的 5倍。
目前我國(guó)東部老油田平均采收率約為 35%，儲(chǔ)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(wú)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(jì)有效地開采。徑向鉆井技術(shù)可從主井眼中鉆出直徑超過(guò) 50毫米、長(zhǎng)度超過(guò)10
9、0 米的徑向井段，將為這些油氣的開采提供一種更經(jīng)濟(jì)的方法。
以勝利油田韋5井為例，實(shí)施徑向鉆井作業(yè)共耗時(shí)11天13小時(shí)，完成 了三個(gè)方向分支井的鉆井作業(yè)，總長(zhǎng)度達(dá)到 41.93米，最長(zhǎng)單井眼長(zhǎng)度達(dá)1955 米。韋5井實(shí)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(gè)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(gè)儲(chǔ)層平面最多可鉆出 16個(gè)徑向井眼，
井眼直徑大于50毫米，井眼長(zhǎng)度超過(guò)90米，最大作業(yè)深度也達(dá)到了 3500米 以上，實(shí)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(duì)提高我國(guó)低滲透油氣井單井產(chǎn)量、提高開采經(jīng)濟(jì)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
