优 快 钻 井 技 术 教 案 授课人：丁向京 课题：优快钻井技术 培训目标：通过课堂讲授，使学员掌握优快钻井技术主要内容及优点，了解优选井位、钻头的基本过程 重点：优快钻井定义及内容，优点及意义 难点：井位优选中涉及到的轨迹控制内容 教学方法：课堂讲授 授课时间：50分钟 授课内容：
一、概述 2000年后，中原油田定向井、大斜度井、水平井等结构复杂井逐渐增多，大部分生产井是双靶定向井，靶心距最小要求到了10m。这些都给钻井技术提出了新的问题。各钻井公司配套了单、多点测斜仪器，也增配了随钻车及仪器。与之相关的配套技术及技术研究也逐渐增多，事故复杂的预防及井眼轨迹控制技术成为钻井工作的核心问题。特别是2000年以后，随着新型PDC钻头的全面推广使用及长寿命螺杆的应用，与之相关的钻具结构简化，都使钻井速度进一步提高，事故复杂逐年降低。2002年后优快钻井技术在全油田推广开来，这项技术以单弯螺杆及优质PDC钻头的双驱复合钻进为核心，是应用螺杆和高效PDC钻头，通过对钻头选型、优选钻井参数和泥浆参数来实现提高机械钻速，提高井身质量和固井质量的一种技术。实现了对轨迹的随时监控和调整，使穿过馆陶组后1到2趟钻打完进尺成为可能。随着PDC钻头种类的完善及随钻仪器MWD、LWD的应用，这项技术更趋完善，这几年逐渐增多的水平井也是这种技术的延伸。这项技术在缩短钻井周期的同时，客观上也减少了油气层的裸露时间，保护了油气层。 随这项技术的逐渐深入，机械钻速不断提高，钻井周期逐渐缩短，经济效益也显著提高，以下是各公司近三年主要技术指标： 单 年度 开钻完井位 （口） （口） 总计 2007 2006 2005 228 236 230 60 68 212 254 240 57 73 完 成 进 尺 （m） 733718 735496 734587 186562 211699 钻机 钻月速 完成井机械钻速(m/h) 11.91 13.16 10.80 11.16 13.70平均 井深 （m） 3077 2966 3069 3078 2895 合计 37.07 33.01 36.42 40.58 32.50平均建井周期（d） 迁装 2.09 1.89 2.05 2.08 1.96 钻井 27.17 22.99 26.11 30.75 23.08 完井 7.80 8.13 8.26 7.75 7.46 （台月） （米/台月） 267.81 249.29 278.88 72.23 70.54 2739.69 2950.4 2634.1 2583 3001.1 一 2007 公 2006 司 2005 二 2007 公 2006 司 2005 三 2007 公 2006 司 2005 四 2007 公 2006 司 2005 67 43 49 46 69 65 64 56 54 53 69 38 53 48 62 69 70 55 59 53 214600 143923 152094 153886 216248 193937 207423 186985 177766 158678 75.69 60.39 54.32 59.36 70.65 66.04 77.83 64.54 58.39 66.00 2835.2 2383 2800.0 2592.4 3061 2936.7 2665.1 2897 3044.5 2404.2 12.56 10.19 11.76 10.97 13.89 13.29 10.61 12.31 13.86 9.19 3108 3143 3094 3122 3000 2840 2997 3116 3088 3065 33.79 39.33 36.79 37.29 34.13 32.04 36.41 36.25 31.38 39.08 2.29 1.96 2.25 2.33 2.50 2.04 2.08 1.13 1.29 1.46 23.92 29.00 26.67 26.17 24.33 22.38 25.63 26.17 20.29 29.54 7.58 8.38 7.88 8.79 7.25 7.63 8.71 8.96 9.79 8.08 从上表可以看出，钻井四公司2006年与2005年相比，机械钻速提高4.67米/小时，提高幅度50.82%，钻井周期缩短9.25天,幅度为31.31％。兄弟钻井公司指标也大幅增加说明优快钻井技术已基本成熟。外部市场优快钻井技术也迅速推广，新疆项目的莫北工区，在平均井深高达4050米的情况下，平均钻井周期由原来的28天，缩短为目前的20天左右，创莫北工区最高指标。
二、优点
1、高效PDC钻头配合动力钻具钻井，避免了高转速下牙轮轴承的先期失效，从而有利于减少事故的发生；
2、使用动力钻具配合有线或无线随钻仪器监测井身轨迹，有利于控制井身质量，提高机械钻速；
3、使用的钻具结构得到有效简化，钻井参数更有利于优选，使粘卡几率大大降低；
4、使用复合钻具钻进时，钻头转速可达180转/分，而转盘转速较低，有利于大幅度提高机械钻速，延长设备的维修周期；
5、井眼轨迹平滑，狗腿度易于控制，有利于提高井身质量和固井质量；
6、钻井液固相控制科学、合理，有力的保护了油气层、提高了设备的维修时效，为井下安全营造了良好环境；
7、可以大幅度降低起下钻频率，节约钻井周期，有利于保护油气层。
三、内容 优快钻井技术中，优是优质、优选的意思，即优质高效的施工，优选指优选井位、剖面、钻头、螺杆、钻具组合、参数及泥浆性能等，目的是快，即快速钻井。
（一）井位优选 井位优选主要从以下几个方面考虑：
1、方位及Ⅰ靶位移的确定，
2、地层对井斜方位的影响，
3、避开大漏层、破碎带等复杂地层。 这其中，Ⅰ靶合适位移的确定是较为复杂的，以目前造斜工具造斜能力及钻井水平所限。二维三段制双靶井仍是目前中原油田的主要井型，井口位置的确定取决于双靶的方位及靶前位移的确定，根据这两项数据和地面条件即可确定井口坐标。
1、井位确定应遵循的原则 a.依井深浅不同、造斜点钻时快慢确定靶前位移预留量； b.按照地区不同调整靶前位移； c.多靶井方位尽量在一条线上； d.根据邻井实钻资料和地层倾向倾角，适当调整靶前位移和方位; e.根据造斜工具实际造斜率确定实际靶前位移; f.地面河流、村庄、高压线、公路等障碍物将影响靶前位移时，尽量以地面服从地下原则确定井位； g.地下断层、漏层靶前位移调整要避开； h.钻井工艺技术对靶前位移影响，调整合适靶前位移。
2、方位确定 按照多靶井方位尽量在一条线上的原则，多靶方位的确定是首先要考虑的因素。 根据甲方提供的上下靶垂深、坐标值及靶心半径这些数据可确定方位线 也可以用以下坐标图直观得表示出来： X坐标即南北坐标，Y坐标即东西坐标。以Ⅰ靶为原点，根据△E坐标为负值，△ N坐标为正值可以判断从Ⅰ靶到Ⅱ靶应该在第四象限。计算得Ⅰ靶到Ⅱ靶方位线为348.50°。 一般要求井口在两靶方位线上，偏差控制在3°之内。
3、Ⅰ靶位移的确定 Ⅰ靶位移既靶前位移，靶前位移的确定需要考虑的因素很多，需要确定最大井斜角аmax及造斜率等，以下是具体步骤： （1）确定穿靶井斜 穿靶井斜一般既是这口的最大井斜аmax，求法比较简单，先确定两靶垂深差和位移差，即△H和△S。 目前中原油田内部普遍采用双驱复合钻进，剖面大部分是直增稳三段制设计，特别是长寿命螺杆的大量的使用，使定向、扭方位钻进一趟钻完成得以实现。 当前使用的单弯螺杆主要有：0.75°、1°及1.25°单弯单扶和双扶螺杆，各种弯螺杆因本身弯度区别，其滑动增斜率、双驱中的增斜或稳斜情况都有所区别，但也具有一定的规律，见下表： 弯外壳角度 0.75° 1° 1.25° 滑动增斜率（°/10m） 1-1.5 1.2-1.5 1.4-1.6 单扶双驱增斜率（°/100m） 3－4 4－6 5－8 当然增斜率和很多因素有关，如地层可钻性、钻时、钻压以及井斜大小等，以上数据只是平均数据。 （2）最小位移及最合适位移的确定 最小位移即完全靠滑动增斜至Ⅰ靶，并且井斜正好达到最大井斜аmax，此时Ⅰ靶位移最小，这里采用平均角法，造斜率按照4°/30m，可按照以下公式计算： Smin＝аmax/4°╳30m╳sin(аmax/2)平均角法本身就存在误差，这里两测点间距又过长，所以sinаmin仅是近似值，仅在定井位时使用，施工过程中需要软件跟踪。 最合适位移是剖面优选的结果，现场施工过程中，总是想尽量缩短随钻时间，因为随钻钻时约是双驱的3倍以上。一般做法是先滑动增斜至10°－15°，然后双驱增斜。具体公式是： （假设第一次随钻至10°开始双驱,双驱增斜率按4.5°/100m计算） S合适＝10°/4°╳30m╳sin（10°/2）＋｛（аmax－10°）/4.5°╳100m+60m｝╳sin[（аmax+10）/2] 加号前面为随钻所需位移，数据直接计算可得约为7m。加号后面是双驱增斜井段，利用平均角法求出得位移。中间60m的含义是预留出的扭方位井段。
（二）钻头优选 钻头优选主要指PDC钻头的优选，PDC金刚石钻头采用不同形状规格的切削齿，不同的布齿密度，露齿高度与布齿方式，并匹配相应的水力布置，可适应不同地层使用而获得最佳效果。使用整体螺纹式可换喷嘴，方便现场水力设计，满足不同的钻井水力要求，使用安全可靠。螺杆和PDC钻头都适合在低钻压、高转速条件下工作，螺杆运转时提供的高转速为PDC钻头快速钻进创造了有利条件，两者在井下的工作时间都较长，可减少不必要的起下钻时间，因此，两者的配合是最佳的 钻头优选在优快钻井中占重要地位，钻头优选是提高机械钻速的关键，针对不同地层、不同区块或同一区块不同厂家型号PDC钻头试用、对比，其结果很快被推广。 例如：卫75块及卫77块PDC钻头优快分析 卫75及卫77区块作为一个新的开发区块，PDC钻头无经验可循，技术发展部积极进行技术探索，顺利完成了这四口井的施工。 卫75块及卫77块数据表 队号 井号 完钻月份 井型 井深 （m） 40449 20488 32612 45753 卫75-12 卫75-9 卫75-15 卫77-9 3月 7月 8月 11月 斜直井 定向井 定向井 定向井 3250 2870 3190 3198 14.29 12.42 15.49 20.25 19天15小时 17天13小时 14天9小时 13天8小时 32天 26天15小时 26天20小时 24天23小时平均机械钻速（m/h） 钻井周期 建井周期 从上表可以看出，随时间的推移，技术在不断总结完善，平均机械钻速不断提高，钻井周期连续缩短。 四口井钻头使用对比表 井号 钻头型号 生产厂家 卫75-12 ZY924B 中原 使用井段 (m) 1407.25-2670.46 进尺 (m) 1263.39 东营、沙一 沙
二、沙三 GP526L G536XL 卫75-15 ZY924B ZY924B G544HZ 卫75-9 WH461 ZY924B DS752AB 卫77-9 ZY924B G544HZ 川石 川石 中原 中原 川克 武大 中原 成都 中原 川克 2670.46-2757.00 2757.00-3180.00 1413.00-2285.00 2285.00-3101.00 3101.00-3190.00 1416.00-1947.50 1947.50-2447.00 2447.00-2870.00 1560.00-2730.00 2730.00-3198.00 86.36 423.00 872 816 89 531.5 499.5 423 1170 468 沙四 中生界 东营，沙
一、沙二 沙
三、沙四 沙
四、中生界 东营、沙
一、沙二 沙
二、沙三 沙
三、沙
四、中生界 沙三下 中生界 3.80 6.36 12.46 9.60 4.05 15.41 6.24 6.02 18.57 6.83 90 98 90 100 95 100 90 100 100 100 85 65 80 95 85 80 80 95 90 90 19.00 地层 机械钻速（m/h） 入井新度（%） 99 出井新度（%） 65 通过上表可以看出：同一井段中原ZY924B与武汉地大WH461相比，ZY924B有明显优势，川石G536XL与川克G544HZ基本相同，从卫75-9井ZY924B机械钻速6.24米/小时表明，旧钻头严重影响机械钻速，成都迪普DS752AB与川克、川石存在明显差距。 课后作业：
1、什么是优快钻井技术。
2、优快钻井技术包括那些内容？
