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1、第 1 页 共 12 页钻井新技术1.1 根据课程学习对现代钻井技术包含的内容和未来钻井技术发展方向做一简单评述。答:现代钻井技术包含的内容有:水平井钻井技术、大位移井、旋转导向钻井系统、多分支井钻井技术、智能井（智能完井） 、控压钻井技术（MPD） 、小井眼钻井、套管钻井、欠平衡钻井、柔管钻井、煤层气钻井、页岩气钻井、随钻测量、随钻测井、随钻地震、钻井信息技术、钻井装备、非开挖技术、膨胀式封隔管 EST 等等。未来钻井技术的发展方向:1) 钻井技术的发展将以信息化、智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标2) 在世界石油资源的处女地和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深
2、层和复杂油气田将钻更多的井3) 钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化、在研技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展4) 钻井工程的理论研究将更加系统化与成熟1.2 根据课程学习分析我国钻井技术发展现状、存在问题和努力方向。答:发展现状: 我国在六十年代中期就打成了两口 7000 米以上的超深井；我们在塔里木和胜利油田已用水平井开发整个油田；能够打垂直井深达 5000 米的超深水平井和大斜度井；能够用边喷边钻等工艺技术进行欠平衡钻井；能够在巨厚的盐层、煤层中钻井；能够在高陡构造和强地应力等井壁极不稳定地区钻井；能够在高压多油气系统和高压含硫气田安全地钻井和测试完井；97 年在南海西江2
3、4-3-A14 井成功地创下了当时世界大位移井的记录。可以说，过去和现在我国钻井技术是领先于石油工程整体水平的，确实起到了龙头作用。存在问题: 我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性挠管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。水平井的应用还未达产业化的程度。钻井总体差距约为 5-10 年。努力方向: 我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。今后应明确目标、集中攻关，强调研究与开发有自主知识产权的创新工程与技术。应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等。面向 21 世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为
4、钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。1.3 写出五种以上钻井新技术的中、英文名称。答: 1. horizontal well drilling 水平井钻井2.Extended Reach Drilling 大位移延伸井3. mutilateral well drilling 多分支钻井4. rotary steering drilling 旋转导向钻井5. measure while drilling 随钻测量6. Slim hole drilling 小井眼钻井7. Under Balance Drilling 欠平衡钻井8.casing well drilling 套管钻
5、井9. Intelligent Completions 智能完井10. impulse rotary drilling 冲击钻井第 2 页 共 12 页1.4 写出如下英文缩写词的英文全称和中文含义。答：ERD（Extended Reach Drilling）大位移延伸井MPD（ Managed Pressure Drilling）控压钻井NDS（no drilling surprise）无风险钻井EST（expandable slotter tube）膨胀式封隔管MWD（ measure while drilling）随钻测量LWD（logging while drilling）随钻测井SW
6、D（seismic while drilling）随钻地震URRS（Ultra Short-Radius Radial Horizontal Drilling System；）超短半径水平井径向钻井系统DD（directional drilling）定向井钻井AIM（access inclination measurement）近钻头井斜测量GST（Geo-Steering Drilling）地质导向工具TVD（ true vertical depth）真实垂深DWD（diagnose while drilling ）随钻诊断RAB（Resistivity At Bit）近钻头电阻率PWD（p
7、ressure while drilling ） 随钻测压MCD（mud cap drilling）泥浆帽钻井UBD（under balance drilling） 欠平衡钻井2.1 完成一口水平井的设计和施工将包含哪些方面的技术研究工作？答：应当包括：1) 水平井经济性：产量、效益、增加可采储量、提高采收率2) 水平井井位确定布井方案研究：地质要素、长度、泄油面积3) 水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究4) 水平井设计：剖面设计、钻井参数、井身结构、钻柱组合5) 水平井钻头：钻头漂移、侧面载荷使钻头磨损6) 钻具及摩阻力：摩阻、扭矩计算7) 井身轨迹控制：随钻三维井眼轨
8、迹的动态设计、旋转导向工具、轨迹控制8) 侧钻和取心技术：套管内侧钻、水平井段取心9) 随钻测量技术：MWD、LWD 、SWD，无磁、有磁测量，低压钻井的信息传输10) 水平井钻井液：井眼净化、井眼稳定性11) 水平井固井技术：套管的下入、套管居中、选择性固井12) 水平井压裂改造增产技术13) 径向水平井钻井系统14)水平分支井2.2 水平井有那几种井眼类型？简述超短半径水平井的实现方法。答：井眼类型：长曲率半径：R400m，1-2/10m ；中等曲率半径：R=120-350m ，6/10m ；短曲率半径：R=8-16m ， 1-10/m；超短曲率半径：R0.3m。采用水力喷射钻井(直型射流
9、喷嘴（如锥形喷嘴、空化喷嘴等） ，旋转型射流喷嘴，组合型射流喷嘴直旋混合射流喷嘴,)井眼由垂直方向转向水平方向的弯曲半径0.3 米，可以在一个水平面上完成多个水平辐射井眼2.3 简述水平井方位、压裂裂缝走向与地应力的关系。第 3 页 共 12 页答：压裂裂缝方向沿最大主应力方向延伸，采用水平井压裂方式开采时，应设计水平井眼与水平最小主应力方向一致，此时压裂裂缝面上的作用力为最小主应力，裂缝导流能力好，而且人工裂缝可与天然裂缝沟通，增加油井波及体积，因而具有较高产能。2.4 简述短半径侧钻水平井技术的优点、设计原则。答：优点：（1）使套损井、停产井等死井复活；（2）挖掘局部丰富的剩余油,特别适合
10、挖掘断块小屋脊、小夹角、小高点、井间滞留区等小规模剩余油富集区；（3）有效开发各类油藏；（4）提高采收率及油井产量；充分利用老井井眼、老井套管、老井井场及地面设备；（5）降低综合开发成本；（6）有利于环境保护。设计原则：（1）利于钻采目的的效益为主原则易利用老井开窗侧钻，即利用老井进行二次、三次采油；利于裂缝性油层、薄油层的开采；轨道设计应首先满足产层的厚度和产状的要求。（2）利于快速钻井的最小成本原则以利于实现施工进度快、控油面积大和钻井成本低为目的进行优化设计。（3）利于开窗及侧钻实施的技术优先原则根据造斜工具的造斜能力及井眼轨迹控制的技术水平，选择确定可行的侧钻方式和合理的侧钻位置。（4
11、）利于优质钻井的第一原则进行钻具组合受力分析，及时调2.5 如何确定侧钻水平井开窗位置，简述套管开窗的常用方法。答：开窗位置确定：1) 对原井油层套管试压，憋压 10MPa，30 min 压力不降为合格；2) 应满足井眼轨迹控制要求；3) 原井井斜、方位角及井眼轨迹有利于侧钻；4) 应避开原井套管接箍和套管扶正器，选在完好的套管本体上；5) 应避开原井事故井段和套管损坏井段；6) 避开复杂坚硬地层，选固井质量好、地层易钻且较稳定的(砂岩)井段。套管开窗的常用方法：通常使用套管段铣器开窗，具体方法是将原井眼的一段套管用段铣器铣掉，然后注水泥填井，再用侧钻钻具钻出新井眼。3.1 什么是大位移井？为
12、什么要钻大位移井？答：国际定义：井的水平位移与垂深之比大于 2，且航 行角大于 60 度的定向井。国内（早期）定义：垂直井深 2000 米以上，垂直井深与水平位移之比为1：2 以上的井为大位移井钻大位移井的目的和意义在于： 第 4 页 共 12 页1、开发海上油气田：节省建造人工岛或固定平台等的投资。2、开发近海油田：距海岸 10km 左右的油田，可从陆地开发。3、用大位移井代替海底井：不用海底设备，从而节省投资。4、开发不同类型的油气田，提高经济效益：小断块或几个不相连的小断块油气田，可钻 1 口或 2 口大位移井开发；若几个油气田或油气层不在同一深度、方位，可钻多目标三维大位移井开发，节省
13、投资，便于管理。5、开发老油气田：利用原有基础设施钻大位移井，可加速油田探边和开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量，增加井的寿命，提高最终采收率。6、保护环境：在环保要求比较高的地区钻大位移井，可满足环保要求3.2 与常规水平井相比，钻大位移井有哪些技术难题？答：1、井身设计：要求广泛地优化所有有关的参数，尽量增大延伸距离，降低扭矩、摩阻和套管磨损，提高管材、钻具组合和测量工具的下入能力，最重要的是保证不要超过钻柱的摩阻和扭矩极限。2、扭矩：扭矩可通过对管柱摩擦产生的扭矩、动态扭矩、钻头产生的扭矩以及机械扭矩的分析而得；摩擦扭矩是由于钻柱和套管或裸眼井壁接触而产生的。接触载荷的大小依
14、赖于钻柱强度、狗腿严重度、钻杆、井眼尺寸、钻柱重量以及倾斜角。动态扭矩主要影响钻井的作业过程。机械扭矩主要受岩屑床、井筒内的台肩以及井壁稳定等因素影响3、摩擦阻力：钻柱上行阻力的预测与扭矩的预测极为相似。但在过大的轴向压力下，钻柱下行时可能发生弯曲。因此，预测大位移井钻进过程中的下行阻力更为复杂4、钻柱设计5、套管设计6、井眼稳定性7、钻井水力参数和井眼净化分析8、完井可行性分析3.3 钻大位移井，降低钻柱扭矩的措施有那些？答：A.在有套管的井段，不旋转的 DP 保护器（DPP）可用来降低扭矩，使用DPP 可在钻柱和套管接触载荷很高时钻进较长的距离。同样，裸眼井段可通过在短接轴承上安装不旋转的
15、金属套筒来达到降扭矩的效果。B.优化井身剖面的设计和实施。C.提高泥浆的润滑性。高油水比可以改善泥浆的润滑性，此外，高浓度的纤维 LCMS 也可降低摩擦。D.出现扭转力时，可考虑使用旋转反馈系统来降低扭力。E.钻头的选择和 BHA 的设计。F.加强钻具接头应力平衡和使用高扭矩的螺纹脂增加钻柱的抗扭矩能力。G.使用整体式叶片增加井眼的清洁度，从而降低由碎屑引起的机械扭矩。H.使用减少扭矩的工具，如不转动钻杆护箍、 Security DBS 公司开发的钻柱降扭短接3.4 钻大位移井，降低管柱摩阻的措施有那些？答：（1）优化钻井泥浆的润滑性和井身剖面；（2）使用降低摩擦的钻杆保护器；（3）优化钻杆设
16、计，降低屈曲程度；（4）使用复合钻柱；第 5 页 共 12 页（5）在近垂直井段使用厚壁钻杆，增加钻柱强度。（6）使用旋转顶部驱动系数。（7）通过优化浮鞋，套管浮箍以及套管旋转方案，降低套管阻力3.5 钻大位移井，影响碎屑运移的因素有那些？答：影响碎屑运移的因素主要有：井斜角；钻井液流变性；流体密度；钻柱速度；碎屑尺寸；钻杆偏离度；流体速度(泵排量)3.6 简述悬浮下套管的方法和工作原理。答：悬浮下套管：根据阻力曲线，预先确定空套管的长度并下入井内。接着把一个塞子（膨胀式封隔器或回收桥塞）装入下一根套管接头处，把套管柱分成两个密封室。隔离塞以上套管内灌满钻井液。下完套管后使用钻杆把隔离室打开。隔离塞可以收回或利用下胶塞把它泵入井底，也可以钻掉。4.1 什么是多分支井？与普通定向井、水平井相比，多分支井有什么特点？ 答：多(底)分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼(二级井眼)，甚至再从二级井眼中钻出三级子井眼。主井眼可以是直井、定向斜井，也可以是水平井。分支井眼可以是定向斜井、水平井或波
