新型径向钻井技术发布时间:2009-01-19 11:53:06文章來源：《石油钻采工艺》引言国内低渗透、超低渗透油气资源丰富，低渗储量占•探明储量的比例白1995年以来一直 保持在60%〜65%, 2006年上升到67%,未来新增探明储量中渗透储量仍占主要部分新 区产能建设的主体是低渗透油气藏低渗透油气藏受白身储层地质条件和工艺技术的制约, 表现出单井产量低，操作成木高，经济效益低（共至为负效益）等特征，使得大量低渗透油 藏无法得到经济开采低渗透油藏动用程度低，采出程度普遍较低未动勇储量中低渗透储 量占一2/3,这种局势就决定了低渗透汕田的有效开发必然囤绕2个基木出发点：一是降低开 发成木，二是提高单井产量，配套发展“少井高产”开发技术近年来的开发实践表明：水平 井、复杂结构井、酸化和压裂是低渗透油气藏增产、增效的冇效技术，正发挥着重要的作用径向水平井是指曲率半径远比常规的短曲率半径水平井更短的一种水平井，也称Z为超 短半径径向水平井新型径向钻井技术可在0177.8mm套管中完成从垂肓转向水平，避免用 常规的大曲率半径、中曲率半径和短曲率半径方法钻水平井所需要的频繁造斜、定向和复杂 的井眼轨迹控制等工艺过程，保证水平井准确地进入目的层；同时该技术在钻水平井眼时采 用高速射流侵蚀储层的破岩方式取代传统的旋转机械破岩法，避免了传统方式的施加钻压和 旋转钻杆带来的一系列问题，提高了钻井效率。
径向钻井技术可在一个储层平面钻出多个径向水平井眼，这些水平井段长度可达100m, 井眼玄径超过50mm,大幅增加了油井泄油面积，使油气井产量、开采速度和单井控制储量 大幅提高，从而达到了“少井高产"、降低吨油成本的目的，是提高低渗透油气藏经济开采的 重要手段与传统增产技术相比，径向钻井技术具有作业费用低、时间短和效率高等优势 此外该技术还可用于老油井、边际油藏、薄油层和煤层气的开采开展提高低渗透油出单井 产量径向钻井技术的研究，对提高国内低渗透油气井单井产量、提高开采经济效益、降低吨 油成木具有重要的意义1径向钻井技术1」早期径向钻井技术美国Petrolphysics公司于20世纪70-80年代成功研制的径向水平钻井系统是早期径向 钻井技术的代表该技术完成径向估进作业所需的主要设备包括：地面钻机、钢缆卡车、压 裂车、高压油管、套管锻铳钻头、扩眼钻头、井下锚定系统和斜向器、高压射流喷头等该技术完成径向钻井作业可分为以下4步：⑴套管锻铳通过钻杆将套管锻饶钻头下入 待钻深度，启动地面设备将套管铳出一段满足下如斜向器要求的长度，起出套管锻铳钻头; ⑵扩眼将扩眼钻头与钻杆相连,将扩眼钻头下入己铳过的井段,启动地面设备,进行扩眼 工，扩眼井段长度等于或略小于被铳套管长度，完成扩眼序后，起出钻头；一般扩眼要分多 步进行，最终使井眼肓径大于600mm；⑶下斜向器。
通过有关将锚和斜向器下入扩眼井段， 陀螺仪测量斜向器方位角，调整好方位角麻，液压锚将斜向器固定在扩眼井段；⑷底层径向 钻进射流钻头与高压软管一-段相连，高压软管的另一端与高压油管相连，通过高压油管将 高压软管连同射流破岩钻头一起下入井中，斜向器引导钻头和高压软管进入钻储层，启动地 面压裂泵；高速射流的对岩石的侵蚀完成径向水平段井眼的钻进作业Petrolphysics公司的径向水平钻井系统设计水平径向井段长度可超过60m,在非固结储 层中井眼肓径可达100mm以上，并能在一口垂育井的同一深度平面最多可钻24 口径向水 平井当时在实际应用过稈中，一般径向井段长度约20m,在同一深度平面钻4 口径向井 该径向钻井技术己在全球超过500 口油气井得到了应用，结果表明平均产量提高在2〜4倍， 其中387 口井的产量提高了 365%经过技术的改进,Petrolphysics径向钻井系统可在完成一个方向的径向钻井作业后,无 需取出斜向器，而仅需将斜向器转动一定角度麻既可进行同深度其他方向的径向钻井作业 加拿大PetroJet公司、石汕大学（华东）和辽河汕田也进行了类似的径向钻井系统的开 发，产品有些也已得到了应用。
该径向钻井技术所存在的最大问题是必须进行套管锻铳和扩 眼，煤响了这种径向钻井技术的作业效率1.2新型径向钻井技术旳前国外的一些公司进行新熨径向钻孔技术的研究，如：美国Radial Drilling Service（RDS）公司,Blast公司和 Well Enhancement Serbices （WES）公司等与传统径向钻井技 术相比，新型径向钻技术的木质区别在于：新技术I［艺中使用了新型的导向器，无需再进行 套管锻铳和扩眼2个费时的工序，而是采用设备、工具直接在套管和水泥环上钻孔，然品进 行水平段眼井钻进由于无需套管段铳和扩眼，使得新型径向钻井技术的作业效率得到大幅 提高以RDS公司为代表的新型径向钻井技术采用2套钻具，即一套钻具用于套管、水泥换 开孔；另一套钻具用于钻径向水平井段该技术的主要配套设备由以下几部分纟R成：（D 下头钻杆将业等斜向器压裂车、高压油管、套管锻铳钻头、扩眼钻铤修井机修 井机通过油管起下井下导向器，并用于完成径向钻井过程中 井下导向器水平方位角的调整2） 连续管作业机通过连续管起下2套钻具，并通过连续管将钻井液输送至井下钻 具，为井下钻进作业提供能量3） 井下引导器。
井下引导器引导柔性钻杆或高压软管完成由垂肓向水平方向的转变, 进入待钻点该导向器直径小于作业套管直径，通过油管直接下入井中，并通过油管和修井 机一直悬挂在套管中新型引导器的应用是新型高效径向钻井技术与传统套管段铳、扩眼径 向钻井技术本质的区别4） 套管、水泥还钻具这种钻具专门用来钻套管和水泥环由小尺寸螺杆马达、高性能柔性钻杆和PDC钻头纽•成其柔性钻杆是该套钻具加丁制造的难点，完 成钻套管、水泥环开孔对柔性钻杆性能有3点要求：钻杆可弯曲通过引导器下部的转弯段; 钻杆能传递螺杆马达的扭矩到PDC钻头；钻杆要能承受一定的钻压，保证钻套管、水泥环 的作业效率这种柔性钻杆由钛合金加T而成⑸ 水平段钻具径向段钻具通常使用H进式高速射流喷射钻头采用高速射流侵蚀的方式破岩，形成径向水平井段眼井这种钻头前方喷嘴喷出的射流起破岩作 业，尾部反方向射流为钻头前进提供推力6）地面高压泵地面高压泵为井下径向钻井作业提供能量钻套管、水泥环时，地 面高压泵通过连续管将钻井液输送至井下螺杆马达并转化成旋转机械能带动PDC钻头旋转; 钻水平段储层时，高压流体直接转化成高速射流，向前喷射射流起破岩作用，向后喷射射流 起钻头推进作川。
RDS公司径向钻井技术施工过程可分为以下3步：（1） 下入导向器导向器与汕管下端相连，通过修井机将导向器下入井中景象钻井作 业精短整个径向钻井作业过程中，井卞导向器通过汕管悬挂在套管中通过罗盘或其他仪 器确定井下导向器的方位角，地面修井机通过旋转油管带动井下导向器调桀方位角2） 钻套管、水泥环套管水泥环钻具与连续管两连，从油管中下入下到计划深度 后，钻头和柔性钻杆由井下引导器引导由垂育转向水平，钻头接触套管待开空位置启动地 面高压泵，连续管将高压钻井液输送至井下螺杆马达,开始钻套管随着套管、水泥环的钻 进，地面控制系统下放连续管，完成套管和水泥环的开孔工序完成该方位角套管、水泥换 开孔示，调整导向器转向另一方位角，启动地面高压泵完成该方位角位置的套管、水泥环开 孔按此工艺步骤，完成在导向器下入深度平面上所有套管、水泥环的开孔作业，然后通过 连续管从油管中起岀螺杆马达、柔性钻杆和PDC钻头3） 径向水平段钻进高压软管一端与白进式高速射流钻头响亮，另一端与连续管相 连通过连续管作业机将高压软管和自进式高速射流钻头下入油管中，启动地血高压泵，a 进式高速射流钻头向麻喷出的高速射流与油管内壁间产生的作川力为钻头和高圧软管的顺 利下入提供了牵引力。
导向器引导钻头和高压软管通过已开孔的套管环后进入待钻径向井位 置调节地血高压泵的压力和流量，高速射流喷射钻头通过喷出高速射流的侵蚀作用实现对 地层破岩、钻孔，最终完成径向井段的钻井作业完成该方位径向段钻进肩，调节导向孔方 位角，使其对准己完成的套管水泥环开孔处，下方连续管，引导白进式高速射流喷射钻头进 入待钻径向井位置，启动地面高压泵完成该径向井段钻进，按此工艺步骤，完成剩余所有径 向井段的钻井作业2006年美国Blast公司推出了 AFJ (Abrasive Fluid Jetting)径向钻井钻机该技术与上 述径向钻井技术得区别在于AFJ径向钻井技术采用高速磨料射流冲蚀套管和水泥环的方式 在套管和水泥环上形成开孔，随后继续采用高速射流冲蚀地面的方式在储层中形成径向井眼 这种径向钻井技术的优势在于采用一套钻具完成钻套管、水泥环和径向水平段井眼，节约了 钻井时间，提高了径向钻井作业效率2径向钻井技术的应用径向钻井技术是一种汕气田增产技术，与传统增产技术相比，径向钻井技术费用低 时 间短，效率高目前径向钻井技术已被用于低渗油气井、老油井和稠油井的增产改造径向 水平井段为油气提供了理想通道，可大幅提高油井的采油率和开采速度，控制较大的储量。
径向井对油井控制储量的影响，若直井泄油半径为36m,油层厚度为2m,那么该直井可控 制储量为8139m3采用90m长的4分支径向井，每个径向分支井的可控制储量为10,1丽m3, 四分支径向井控总储量4(),752m3,约为直井控制储量的5倍老汕田中包括很多新增的含汕区、因绕流而形成的死汕区未完成枯竭区和现有井网井 无法控制的含油区，这些区中所包含的大量油气资源目前还未得到经济有效地开采径向钻 井技术可从主井眼中钻岀直径超过50mm,长度超过100m的径向井段，将为这些油气的开 采提供一种更经济的方法表1是2007年径向井技术分别被用于低渗透油井、低产井,二次采油和稠油储层井和 优质井径向钻井实施后有效地提高了低产井的产量，幅度为23%〜111%, 4 口井平均提 高产S 52%； 2 口二次采汕井平均提高产量213%；而在低渗透应用的2 口井的结果截然相 反，一口井产量提高了 51%,而另一口井的产量降低了 72知 对优质井该技术的应用对其 产量无影响；对稠油井的应用效果则极其显著，一口井产量提高了 228%另一口原木不出 油的井产量也达到了 0.4m3/d径向钻井技术在上述5种不同类型的11 口井应用结果中，9 口径的产量得到了提高，一口井产最降低喝一口产量无明显变化。
表1阿根廷径向钻井作业效果Table 1 The application results of radialdrilling technology in Argentina井号作业前产量作业后产量产量变化油井/m3d-l/m3d-l/%类型10.270.3323低产井20.290.4659低产井30.350.4014低产井40.260.56111低产井50.170.78359二次采油井60.440.7468二次采油井70.130.034-72低渗透井80.450.6851低渗透井91.371.370优质井1000.4稠油井110.311.03228稠油井Raul Andrea Cirigliano等人介绍了 2007年径向钻井技术在深、定向井中的应用作业地点位于玻利维亚的科恰班巴市，径向钻井作业深度达到了 3754m,最大“狗腿度”：达到了3 ()/30m与浅井相比,深井的作业费用更高、难度大、时间。