径向水平井钻井技术研究

径向水平井钻井技术研究内容摘要：

油田 油层 是由 5 1／ 2套管固井的，江汉机械研究所研制了适合于 5 1／ 2套管尺寸的 Z5 型转向器，这种转向器具有以下几个特点。 （ 1） 采用双向弯曲挂钩形的转筒组合结构， 适合于大直径圆周扩孔工艺技术， 它所 需扩孔直径同国外第一代转向器相比减少了一半，扩孔施工成本大大降低了。 （ 2） 在竖起机构上，有机械竖起机构和液压竖起机构，二者在结构上各有优点，在整体结构上，可实现在井下多次定向，多次喷射钻进。 （ 3） 可以重复使用。 1994 年 4 月，在中石油集团公司组织的中原油田地面综合模拟试验中，我们研制的 Z5 型转向器系统国内首次实现钻进。 试验表明：各项参数基本达到要求。 所钻水泥试件抗压强度一般为 20MPa。 成孔直径 Φ 70110mm。 后在本所综合试验台架上多次完成 5m 的水泥试件的喷射。 1996 年至 1999年多次在辽河油田、吉林油田、 南阳油田下井试验，取得了丰富的经验和较好的试验结果。 2． YDZ5 型转向器系统研究 为了在低渗透、裂缝比较发育、裂缝方向有一定规律，而且油层埋藏深度较浅、单井产量较低的吉林油田进一步展开径向水平井钻井技术应用攻关和试验，集团公司科技发展局组织项目组对套2020 年 9 月集团公司钻井技术交流会 径向水平井钻井技术研究 共 8 页 4 管单侧水力开窗的径向水平钻井技术展开研究。 为此， 我们总结了多年来钻杆转向技术的经验，研制出了适合于吉林油田应用的套管单侧水力开窗为特点的径向水平井钻井用的 YDZ5型转向器。 YDZ5型转向器是单向弯曲的，它对径向水平井技术新型系统的研究作了重要的探索。 其主要技术成果 在于：优化了转向轨迹， 整体结构小巧。 与套管圆周整体开窗和扩孔工艺相比， 扩孔空间降低约 300倍 ， 总施工成本可降低 40％－ 50％。 该技术具有施工周期短、不占用钻机、套管破坏小等优点，在替代打调整井和贯通邻近井眼方面可能会更省钱。 3． YSZ7 型转向器系统研究 为了进一步优化径向水平井钻井技术，充分利用井下尺寸，针对辽河油田提供的 7″套管试验井，我们研制了 YSZ7 型转向器。 该转向器适合于 7″套管井中使用，转筒组合为双向弯曲结构。 设计时，采用了径向水平井钻杆转向技术多年来积累的试验成果和 ANSYS 有限元力学分析 优化计算结果以及较先进的设计理念 ［ 3］。 测试结果表明： （ 1） 系统总阻力与双弯的 Z5 型转向器系统相比减小了约 40%，钻杆伸出转向器后，系统平稳工作阻力一般为 12－ 15KN。 （ 2） 与 Z5 型转向器相比，持续工作性能提高了 5 倍以上； （ 3） 既可实现机械竖起也可液压竖起； （ 4） 钻杆可两次笔直伸出转向器（以往仅一次）； （ 5） 刚度和强度提高 2 倍以上。 操作简单可靠；定位、竖起、收拢简单可靠、运动自如。 （ 6） 适应恶劣工况能力强。 4． 新型转向器研究 适合 5 1／ 2套管井眼的双向弯曲的 Z5 型转向器设计于上世纪 90 年代初，为了提高径向水平井钻井技术适应性 ，我们整合了多年来的研究成果，研制完成了新一代 适合 5 1／ 2套管井眼的双向弯曲的新型转向器系统，该系统的转向器 执行机构既可以实现机械竖起又可以按照液压方式竖起。 对于前期扩孔是旋转扩孔或开槽扩孔的工艺均适应，转向器可以半自动寻找井下槽孔；可以通过竖起判断装置判断井下转向器是否竖起，或判断井下扩孔空间是否达到要求；在扩孔尺寸不到位的情况下，转向器不完全竖起，避免了液压竖起给转向器带来的不安全因素；转向器系统完全适合磨料射流工况。 现场试验证明：该转向器系统性能优越。 5． 径向水平井油藏工程评价 为了对径向水平井的油 藏工程技术有一定的认识，我们与有关大学地质学院开展了径向水平井油藏工程评价技术研究。 作了以下几个方面的工作： （ 1） 径向水平井流通能力评价 （ 2） 径向水平井使用的油藏条件和国内相应的油藏分布 （ 3） 各种地质条件对径向水平井 产能的影。