论文部分内容阅读
摘要：伴随着科学技术的不断发展，水平井综合能力的增强，随着水平井广泛的应用，促进了水平井技术的不断更新，在油田、天然气等开发中逐渐占据了重要的地位，为了提高单井产量和油气资源的采取率，能够有效的降低开采成本、提高生产效率，为以后的油气田开发提供更多的有利条件。本文对水平井进行阐述的基础上，论述了水平井钻井设计技术及轨迹控制。
关键词：水平井；设计技术；轨迹控制
一、水平井的概述：
九十年代中期以来，水平井技术在中国范围内取得了突飞猛进的发展，为提高勘探效果，提高单井产量和油气层采收率，开辟了一条新的途径，给钻井技术的发展带来了新的革命，水平井已应用各种领域，各种类型油藏，天然气、页岩气、煤层气、盐井、地下热能的开发。陕煤地质集团油气公司在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术的四个方面攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，形成了一整套水平井钻井、完井技术。油气公司完成各类水平井一百多口，煤层气对接水平井6口，热能对接井2对，在水平井施工中优化工序积累经验。水平井是增加油气产量，提高采取率和开发特殊油气热能藏最有效的手段之一，这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油气藏、地下热能开采工程等相关技术的发展，推动钻探工程的科技进步。
自水平井推广应用以来，应用的油气藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。完成了以阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著。
下表是水平井类型：
多年来的水平井开发应用，为增加油气产量，提高油气采收率，提供了有效手段，在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
1油气层裸露面积最大，采油气面大，能提高油气层采收率。
2地质储量控制范围大。
3投资少效益高，一口水平井的投资仅为一口直井的1.5-3倍左右，而效果达到几口井的效益。
4可节约地面钻前及采油工程投资，如地面占地，输油气管汇和采油装置等。
5采用三維多目标水平井，可以达到一口井开采多个油气层的目的，减少钻探口井数。
6采用丛式水平井可以使整装油气田的开采井网更加合理、优配。
二、水平井钻井设计技术
经过多年的实践与应用，水平井形成较为完善的长、中、短半径水平井钻井技术，水平井钻井工程设计技术成为完成水平井关键技术，在项目的实施过程中，经过不断的研究与攻关，建立了水平井钻井工程设计新理论、新概念，长期的探索与实践和对地质特性的研究，解决了一系列关键技术问题，形成具有陕甘蒙地区的水平井钻井工程设计模式和设计流程规范。工程设计必须符合地质设计要求。井身轨迹设计数据表，特殊工艺技术措施，井身结构及分段钻具组合和钻井参数等。
（一）、水平井钻井工程设计的油气藏地质条件
实施水平井开发所遇到的第一个问题就是油气藏地质条件，关系到水平井的成败及经济效益。在设计时，要综合考虑各种地质资料，对于地震测线、邻井实钻资料及地质资料进行认真分析研究，掌握地下构造、地质形态及油气资源分布情况，提出准确可靠的靶点三维坐标，进行综合分析对比，卡准层位，提供该地区的区域地质情况、油气藏特性、地层剖面图及构造剖面图，并根据油藏情况提出明确的施工精度；提供距目的层最近距离的标志层深度，明确的着陆点位置，以便调整井眼轨迹实现准确入窗。
1）井位的确定
井位坐标要求：基本同一般生产井，丛式井坐标需一同下发，以便作出丛式井整体设计。注明各中靶点的坐标及垂直深度，提供最新井位构造图。
2）地面井口位置的选择
工程、地质设计及测量人员根据井位坐标和地面实际条件确定井口位置和井架整托方向（丛式井）。井口位置选择尽量利用地层自然造斜规律。多目标井井口位置在第一靶点和最后一个靶点联线的延长线上。井架立好后需要进行井口坐标的复测。
3）地质设计
地质设计在坐标初测后提出初步设计，在坐标复测后提出正式设计。地质设计除包括一般井内容外，在工程施工中要求必须说明靶点相对与井口的位移和方位，多目标井说明靶点之间的稳斜角度。附最新井位构造图、油气藏剖面图。
4）设备要求（钻机）
根据水平井垂直井深、水平位移、井身结构和井眼曲率选择设备类型。
（二）水平井井眼轨道剖面设计
1、设计要考虑的因素
（1）根据油气藏地质特性和地质要求，确定水平段的基本类型，要结合区域性地质资料、工程资料进行综合分析，选定水平井的类别和井身剖面类型。水平井的类别有三种：
①长半径水平井（造斜率K<6°/30m，曲率半径R>286m）
②中半径水平井（造斜率K=6°～20°/30m，曲率半径R=86～286m）
③短半径水平井（造斜率K>20°/30m，曲率半径R<86m）
（2）水平井轨迹基本剖面类型有三种：
①双增稳剖面 直---增---稳---增---平
②双增剖面 直---增---增---平
③三段制剖面 直---增---平
（3）根据造斜工具能力，选择切实可行的造斜率，确定造斜段的钻井方法。
（4）结合地面、地下条件，选择合适的靶前位移，确定井口坐标和适合于地层的造斜点，初步计算井身剖面参数。
（5）对初步剖面进行摩阻及扭矩，实现安全优质快速钻井。
2、井身结构设计
（1）设计原则：由内到外的设计原则，具体要考虑的是：
①根据地质情况，在满足工程要求的前提下，尽可能简化井身结构，减少套管层次，提高钻井速度，节约钻井成本，同时经济的可行性还需要油气藏和采油气工程加以考虑，最终确定完井方法、完井套管尺寸及相应的井眼尺寸。 ②满足所用钻机及设备的能力。
③合理确定技术套管的尺寸及下深，封固斜井段至适当的井斜角，以防止发生复杂情况。
④所设计套管的强度应做到安全经济，既能保证高造斜率下套管的顺利下入，又能满足强度要求，力争节约。
（2）水平井井身结构模式及主要特点
陕甘蒙地区水平井设计模式的主要有二种井身结构模式，油井和气井，套管程序由复杂到简单，由试验到定型，逐渐完善和灵活多样化。
①油井水平井井身结构模式
φ311.2mm井眼一开，φ244.5mm技套管封固到稳定地层
φ215.9mm井眼二开，φ139.7mm油层套管完井。
主要特点：井身结构简单，减少套管层次，从而提高了钻井速度，缩短钻井时间，降低了钻井成本，裸眼井段长，地层不稳定容易出现钻井事故。
②气井水平井井身结构模式
φ346mm井眼一开，φ273.1mm表层套管封固松软地层
φ241.3mm二开直井段，钻到造斜段。
φ215.9.3mm三开造斜，φ177.8mm技套管封固井斜角90°入窗。
φ152.4mm井眼四开水平段，φ114.3mm油层套管完井。
气井水平井井身结构示意图
主要特点：①解决了大井眼定向时因排量小造成的携岩困难，利于安全。②定向造斜和转盘增斜时造斜率便于控制，也解决了转盘钻时的方位漂移，减少钻具事故。③φ177.8mm技套封固了斜井段，可实现长水平段的安全钻进。
3、水平井井眼轨道剖面设计
（1）水平井的基本数据计算
①根据地质提供的靶点三维坐标，计算水平段长度，水平段稳斜角及方位角。
②定井身剖面类型。
③定水平井钻井方法及造斜率，选定合适的造斜点。
④利用计算机软件，初步计算井身剖面分段数据。
⑤对初定剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计参数，选取摩阻扭矩最小的剖面。
⑥据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到现场落实。
⑦据复测井口坐标，对设计方位及剖面数据进行微调，完成剖面设计。设计轨迹水平投影图和垂直投影图，立体图，井身轨迹数据表。（三图一表）
（2）水平井靶區的确定
确定靶区的依据有五个方面：油气藏的边界条件；钻探目的；地质勘探；开发精度要求；钻井能力和手段。
水平井的靶区类型：
扇形靶：即纵向为±a米，横向为±b度的扇形体。
圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线截面半径为R的圆柱体。
矩形靶：即纵向为±a米，横向为±b米的长方体。
梯形靶：即纵向为±a米，A靶横向为±b、B靶±c米的几何体。
（3）设计剖面数据计算方法
采用圆柱螺旋线法（曲率半径法）或最小曲率法进行计算。
（4）设计剖面数据计算机软件。
北京怡和阳光水平井软件和Campass2000.
（三）、水平井钻柱设计
众所周知，水平井是定向井的自然延伸和扩展，因此水平井除了具有定向井的某些共性外，还具有自己的特性，正是由于这些特性才形成了先进的水平井钻井技术，这些特性对水平井产生了影响，提出了新的要求，具体表现在：
（1）从井身剖面上看，水平井比定向井多了大斜度井段和水平段，而在大斜度井段和水平段中，钻具组合的力学特性发生了质的变化，因而要求建立水平井的钻具组合的力学分析方法，以此来进行不同类型、不同钻井方法的水平井钻具组合设计。
（2）与定向井相比，水平井的轨迹控制要求的精度和难度较高，除部分水平井在部分井段使用的钻具组合与定向井有相同的钻具组合和钻井方法外，大部分都使用了与常规钻具不同的钻具组合和钻井方法，水平井的特殊性引出了许多新的技术难题是不可避免的，因而也要求建立对不同类型，不同钻井方式下，不同井段的水平井钻具组合研究，寻找这些钻具组合的特性和水平井轨迹方面的规律，并以此进行相应的井底钻具组合设计。
根据井身质量要求、井身结构设计，综合考虑钻进速度、钻井参数和钻具组合等因素，陕甘蒙气井水平井钻具组合设计如下：
1、水平井钻具组合设计要考虑的问题
（1）钻柱的设计
其目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩最小，并能满足钻机的水力要求。这部分的理论基础就是水平井钻柱的受力分析，而分析的方法是利用摩阻扭矩的计算摸拟和应用计算机程序分井段、分井型进行钻柱受力分析，总结出一套水平井钻柱设计的概括性结论，以指导现场施工，在现场实际应用中，要实时跟踪分析，以便结合实际井身轨迹曲线和实际情况进行钻柱组合的设计，更好的指导水平井施工。
（2）井底钻柱组合的设计
目的是设计出符合水平井剖面设计要求的井底钻柱组合，来实现井身剖面。包括水平井直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底钻具组合的设计，中半径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心所在。
（3）水平井钻柱的力学分析
要使用计算模式与计算机程序相结合，分析不同水平井、不同工作状态进行力学分析，具体有以下几种：
①起下钻工作状态
②转盘钻进工作状态
③动力钻具钻进工作状态
利用这些分析及分析方法，对水平井的钻具组合进行钻前设计、钻进过程及钻后分析，概括出一套水平井所适用的钻具结构。钻具结构由六部分组成：第一部分是井底钻具组合，主要由钻头、稳定器、动力钻具及无磁钻铤组成。主要作用是用于控制井眼轨迹，使之满足剖面设计要求，这部分钻具重量大，一般处于大斜度井段或水平段，在满足井眼轨迹控制要求的前提下，尽可能地缩短该部分的长度，对于减少摩阻和扭矩来说是非常必要的。第二部分是钻压传递段，其作用是将钻压和旋转运动传递给井底钻具，对它的要求是在负荷传递过程中不受破坏，加压后不产生弯曲，且能使产生的摩阻和扭矩最小。第三部分增斜段下部，主要承受剪切负荷，轴向负荷及由于井眼曲率而产生的弯曲负荷，因而尽可能使用较轻的钻具。第四部分为增斜段上部，要求在加压时不发生失稳弯曲。第五部分是重量积累段，要求钻具能产生第四部分以外的钻压；第六部分为直井段，该段钻具通常处于受拉状态，所承受的拉伸负荷及剪切负荷相对较大，要能满足其强度要求。概括起来讲就是抗拉、抗剪、抗弯与钻具重量间的平衡。 2、水平井鉆井参数、水力参数优选及确定
（1）直井段：与普通定向井相同
（2）增斜段：主要取决于动力钻具的工作特性，工作泵压一般控制在10～13兆帕，最大压差70～90%的所对应的钻压。
（3）水平段：要求在加压后不产生弯曲。
3、水平井井眼轨迹测量方案设计
技术关键在于：如何实现高造斜率、大井斜角和水平段条件下的数据采集，如何满足水平井技术的测量数据精度要求，如何在现有仪器设备条件下，如何经济有效的使用MWD随钻测斜仪，实时监测钻进效果和测量轨迹数据，随着井深的增加仪器信号逐渐变弱，影响仪器信号、测量精度的原因和提高测量精度的方法。
4、水平井钻井液设计
要求设计的钻井液能满足不同地区、不同油气藏特性和不同类型的水平井钻井工艺，具有水平井的携岩洗井、井眼稳定防塌、润滑防卡、防漏堵漏及保护油气层等性能。在多年现场应用的基础上，通过进行了弯曲井段对携岩率的影响，假塑性流体与水包油塑性流体的携岩效果比较，不同密度岩屑在水中的携岩效果研究与比较等一系列试验，为选择各钻井液参数，确定的钻井液性能，比较方案和优选配方取得了大量可靠的理论依据和数据，在携岩洗井方面取得了一些共识：
（1）在同一井眼条件和钻井液条件下，不论是紊流还是层流，随着井斜角的增加，岩屑携带率随之下降，岩屑在环空的返速随之降低，能携带的岩屑颗粒直径随之下降。
（2）在层流时，塑性流体的携岩能力明显优于假塑性流体。
（3）在0-90度范围内，提高流速可以提高岩屑的返速，但达到一定值后，流速的增加不再提高岩屑返速，反而降低输送能力。
（4）不同的斜井段对钻井液的性能有不同的要求，可通过现场试验确定最优的流变参数范围。
（5）对于稠油砾石层水平井，不宜使用油包水钻井液，应使用水包油钻井液。
（6）保证井眼平滑，增加钻具旋转机会和短起下钻对提高水平井井眼清洁程度有十分显著的作用。
（7）必须使用含离心机除砂器在内的钻井液设备，进行固相含量控制。
三、水平井轨迹控制技术
1、水平井轨迹控制的思路及认识：
水平井井眼轨迹控制理论，是在钻成一批高难度，位移比较大的定向井之后，在定向井井眼轨迹控制理论和技术达到一定水平的基础之上，发展起来的。但水平井的井眼轨迹控制涉及许多新的东西，水平井形成较为完善的长、中、短半径水平井弯曲井段和水平段的井眼轨迹控制手段。
经过多年的逐步攻关与实践，得出五点认识：
（1）弯外壳体动力钻具应当作为中半径水平井弯曲井段提高造斜率，减少靶前位移的主要井眼轨迹控制工具。
（2）弯外壳体动力钻具的造斜能力主要取决于最下部弯套度数，钻头至第一个扶正器之间的有效距离和外形尺寸。
（3）外形尺寸一定的弯外壳体动力钻具组合，在同样井眼条件和钻井参数的情况下，造斜能力主要取决于所钻地层的岩性。
（4）在中半径水平井弯曲井段中，用强增斜钻具组合复合钻进，对于井下安全、修整井壁、井眼清洁和防止出新眼具有显著的效果。
（5）简化的钻具组合也可满足井眼轨迹的控制力，同时对井下安全有力。
2、水平井轨迹控制模式的主要内容：
针对定向井和水平井井眼轨迹控制的共性，不同油气藏特点和类型，井型等，水平井井眼轨迹控制模式有了新的内容：
（1）采用高压喷射、防斜打直技术，快速钻完直井段，严格地将造斜点前的靶前位移控制在允许的范围内。
（2）对于入靶前地层较稳定性的水平井，以弯外壳体动力钻具组合为造斜段主要钻井方式，滑动以后划眼，以转盘增斜钻具组合通井短起下钻，铲除岩屑床和修理井壁，并钻完调整段。
（3）对于入靶前地层稳定性较差的水平井，以弯外壳体动力钻具组合先打为造斜段，以转盘增斜钻具组合钻调整段，再用高造斜率的弯外壳体动力钻具，钻设计造斜率较低的疏松入靶段。
（4）以转盘钻钻具组合为主要钻进方式，采用低度数弯外壳体动力钻具实现水平井水平段的井眼轨迹高精度控制。
3、水平井轨迹控制技术的主要内容：
（1）井眼轨迹控制对象：是钻具组合在所钻井段中的稳定全角变化率，在造斜段短、造斜率高、靶区限制严格的水平井轨迹控制中，必须及时借助测斜结果和轨迹预测加以控制。
（2）控制程度：控制实钻轨迹曲线与设计轨道曲线的符合程度应在满足矢量中靶和具备余量的前提下，充分发挥下井钻具组合的一次工作能力。
（3）井眼状况的调整：在采用高造斜率弯外壳体钻具组合的弯曲井段之后，要适当选用一定长度的井段作为调整段，以转盘增斜钻具组合钻进，达到修整井壁、清洁井眼、防止出新眼、调整矢量入靶、保证安全中靶和下套管，中半径水平井不宜采用稳斜段作为调整段。
（4）水平井中靶概念：即矢量中靶，以地质设计水平段靶区第一法面作为参考平面，井眼轨迹进入该平面的落点和矢量值都必须满足整个水平段靶区的设计余量。
这些理论和结论是根据不断的设计、不断的施工，取得设计、施工经验的基础上总结出来的，井眼轨迹控制能力，最高造斜率达到22.16°/30m，（短半径水平井的最高造斜率达到42°/30m），垂深达到3500多米，水平段长度达到2000米。靶区纵距最小范围达到±0.5米，靶区横距最小范围达到±5米。
4、井眼轨迹控制技术措施
（1）一开轨迹控制措施
①拖井架前进行轨迹设计和防碰预算，拖距必须满足防碰需要，井架、钻井设备安装必须水平、固定，井口、天车、转盘三点在一条垂线上，防止开孔井斜偏大。
②采用直螺杆或度数较小单弯螺杆，按设计的钻具组合，低钻压防斜钻进，均匀送钻，钻完每单根后划眼，控制一开井斜≤2°。 ③每30m測斜一次，防碰井段加密测斜，当井斜大于1.5°，应立即采取措施，滑动钻进纠斜扭方位，趋势绕开后再正常钻进，为二开快速钻进打好基础。
④水平井在开钻前就要对全井轨迹进行预算，在制定设计时就要考虑防碰绕障，偏移距、靶前距。将防碰绕障放在表层和直井段，方位控制在有利于偏移距、靶前距方向上走位移，加密测点，及时预算，绘好防碰图，为后期工作创造条件。
⑤一开防碰工作 要本着“主动防碰、有效施工”的原则，强化防碰意识，坚持及早预算，提高施工效率，削减井下风险。井架前拖前定向技术员应计算好井口位置，预算防碰难度，根据预算结果适当调整前拖距离，不能盲目前拖，把井口置于防碰最被动的位置开钻。表层较深，并朝不利方向倾斜（发展）的，要在表层钻井中果断下入螺杆、MWD仪器绕障。
（2）二开直井段轨迹控制措施
①防斜打直，防碰绕障，控制直井段井斜≤2°。严格按要求测斜，每30m测斜一次，防碰井段加密测斜，根据测斜数据及时准确计算，并绘制出邻井与正钻井在同一坐标系下井眼轨迹水平投影防碰图，并观察分析轨迹趋势图，坚持做到测一点、计算一点、防碰图绘制一点，并预算下面200米的轨迹发展趋势。
②防碰井段坚决杜绝存在侥幸心理，决不能有打打看的思想。一旦有相近趋势要及时绕障施工，确保防碰距离≥5m，趋势绕开后再正常钻进，为后续安全、快速钻进打好基础。
③采用四合一钻具组合，无线随钻测斜仪，均匀送钻，控制测斜间距。
④在井斜不超标和防碰允许的情况下，有意识控制井斜和方位，有利于满足设计偏移距、靶前距要求，为后续的斜井段快速施工打下基础，营造好条件。
（3）定向段轨迹控制措施
①依据目标靶区的垂直井深、靶前距、偏移距，综合确定造斜点井深。
②采用强增钻具组合、MWD+伽马进行随钻测量，实时跟踪监测井眼轨迹。选取造斜率较高螺杆，减少每个单根滑动的长度，以滑动与复合钻进增斜相结合的方式进行施工，减少滑动的工作量，尽可能降低井眼曲率，并准确计算出轨迹控制造斜率。随时对比分析实钻井眼轨迹与设计轨迹的偏差，预测下部井段所需的造斜率。
③在定向段、扭方位的钻进过程中，每10m测一点，全角变化率≤10°/30m。
（4）增斜段轨迹控制措施
①在施工过程中，根据入靶垂深和靶前距，确定轨迹控制思路，坚持走设计上线。
②在开始造斜时井斜较小，滑动较快，纠正剩余的偏移距，早扭方位应作为斜井段控制的一项基本原则。
③当井斜大于60°时滑动钻进比较困难，工具面难掌握，调整钻井液性能，增加润滑剂，减少摩阻。
（5）入窗段轨迹控制措施
①进入油层前，轨迹应走设计曲线，控制一小段稳斜段，以85°-87°稳斜探顶，发现油层后及时调整井斜，避免强增或者强降入窗。
②入窗前，调整好方位。
③入窗施工中，如果发现油层提前，需要上调垂深情况下，要及时调整，在较短的井段控制好井斜入窗，如果油层垂深增加，可以继续稳斜找油层，在实际控制的时候，定向、录井和地质导向勤沟通，依据井眼测量数据，做好数据的计算分析和待钻轨迹的预测，并将数据上报采油厂项目组，以便正确判断实际地层变化情况并及时调整井眼轨迹，以准确钻达目标靶窗。
（6）水平段轨迹控制措施
①水平段用1.25°单弯螺杆，MWD+伽马进行随钻测量，每10m测一点，全角变化率≤2°/30m，减少连续滑动，保证井身轨迹符合设计要求。
②水平段控制应该立足于“一趟钻” 轨迹控制思路，水平段钻具组合应本着稳斜思路，采用合理的四合一钻具组合，根据油层走向及水平段的长短，合理配钻具组合，油层走势向上的，后扶正器比螺杆扶正器小1～3mm，油层走势向下的后扶正器可以大0～2mm。通过调整钻进参数来实现微调井斜，减少滑动，滑动钻进后必须划眼，每次滑动时尽量多滑动，节约摆工具面时间。把握好井斜临界点，减少盲目滑动。
③水平段基本上只调整井斜而不必调整方位，从而减少滑动，随着井深增加，滑动过程中反扭矩逐渐变大，增大反扭角30°～50°，工具面可以快速并持续到位。
④充分利用上下2m靶体区间，轨迹控制在纵向上偏0.5m左右，井斜控制在89°～91°左右较为理想，当井斜大于91°时，滑动降斜至88°～89°，提高施工效率。应加强与地质综合录井的沟通，根据实测情况和油层变化及时调整井眼轨迹。实钻过程中应根据现场地质方下达的指令进行轨迹调整，确保水平段在有效储层中穿行。
⑤入井稳定器在下钻前精确丈量，螺杆稳定器外径必须在规定范围内，以免因稳定器问题导致井斜增降过快，滑动控制井斜过多。
⑥MWD测斜仪器要每二口井或三个月进行校验，确保仪器的精确度。
5、各次开钻施工技术及注意事项
（1）一开表层施工技术措施
钻进参数：钻压40～120KN，转数50～80rpm，排量28～32l/s
技术措施：
①操作平稳、送钻均匀，钻井参数调整每个单根不能超过10KN；
②生产组织：工序转化点多，要有超前意识，及时组织，及时检查，及时发现问题，及时整改问题，保证二开前顺利验收。
（2）二开直井段钻进技术措施
钻进参数：钻压60～80KN，泵压11～13MPa，排量33～35l/s
技术措施：
①维护固相设备正常运行，控制钻井液固相含量，防止水眼堵塞，最大限度解放机械钻速。
②坚持均匀地层加大钻压、提高钻速，不均质地层降低转速、适当钻压原则。
③钻进至直罗组和延安组，降低转盘转数和钻压，钻头到后期时提高钻压。 ④加强钻具管理和探伤，密切注意泵压变化，泵压变化0.5MPa，检查地面原因，原因不清，必须起钻检查钻具，避免钻具疲劳事故发生。
（3）斜井段钻进技术措施
钻进参数：滑动钻压40～100KN，复合钻压50～70KN，排量32L/s，泵压11～13MPa，转数30rpm
技术措施：
①優化剖面，争取尽可能多的复合钻进。
②做好钻井液的润滑性，携砂性，保证井壁稳定。进入延长组，调整钻井液性能，防止钻头泥包。
（4）水平段钻进技术措施
钻进参数：滑动钻压40～140KN，复合钻压30～120KN，排量15L/s，泵压21MPa，转数40rpm
①对滑动钻进钻出的井眼，要进行划眼。
②根据实钻情况、地层倾角变化及地质录井的要求，调整钻进方式。
③勤观察钻压、泵压、摩阻、扭矩等参数的变化。
④根据井下情况，适当短程起下钻，充分循环钻井液，保证井下清洁。
四、水平井的发展方向
水平井技术给油气工业带来了一场新的革命，应用这项技术，极大地提高了石油勘探开发的效益。到目前，每年所钻水平井的数量占钻井总数的逐年增加。导致水平井技术迅速发展的主要原因有两个：一是水平井能满足多种油气藏类型和难动用储量的开发，能够改善开发效果提高采收率；二是经济效益高，一口水平井的成本只是普通直井的1.5～3倍，而产量可达到直井的4～6倍，甚至超过8倍，水平井技术为地下能源工业创造了巨大的经济效益。
结语：
目前钻井水平井方向是、大位移水平井、老井侧钻开窗水平井、欠平衡水平井和多分支水平井方向发展。钻井工艺技术主要是向旋转导向钻井、闭环钻井和全测传闭环钻井方向发展，实现了井眼轨迹几何、地质自动导向控制，自动化操作，作业速度和施工安全有了充分提高和保障。水平井技术是我国能源提高勘探开发效益最有效的手段，这项技术的发展涉及油气藏热能工程、地质开发和钻井、测井等多个领域的一项系统工程，发展水平井技术，各专业必须紧密结合、联合攻关，积极开发和引进先进技术，形成完善配套的水平井施工工艺。与国外先进水平井技术相比，差距还很大，为了我国能源工业的发展，必须加大装备、技术攻关力度，不断提高水平井的配套技术能力，提高在国内外市场上竞争力，我们任重而道远！
（作者单位：陕西省煤田地质局一三九队）
关键词：水平井；设计技术；轨迹控制
一、水平井的概述：
九十年代中期以来，水平井技术在中国范围内取得了突飞猛进的发展，为提高勘探效果，提高单井产量和油气层采收率，开辟了一条新的途径，给钻井技术的发展带来了新的革命，水平井已应用各种领域，各种类型油藏，天然气、页岩气、煤层气、盐井、地下热能的开发。陕煤地质集团油气公司在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术的四个方面攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，形成了一整套水平井钻井、完井技术。油气公司完成各类水平井一百多口，煤层气对接水平井6口，热能对接井2对，在水平井施工中优化工序积累经验。水平井是增加油气产量，提高采取率和开发特殊油气热能藏最有效的手段之一，这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油气藏、地下热能开采工程等相关技术的发展，推动钻探工程的科技进步。
自水平井推广应用以来，应用的油气藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。完成了以阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著。
下表是水平井类型：
多年来的水平井开发应用，为增加油气产量，提高油气采收率，提供了有效手段，在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
1油气层裸露面积最大，采油气面大，能提高油气层采收率。
2地质储量控制范围大。
3投资少效益高，一口水平井的投资仅为一口直井的1.5-3倍左右，而效果达到几口井的效益。
4可节约地面钻前及采油工程投资，如地面占地，输油气管汇和采油装置等。
5采用三維多目标水平井，可以达到一口井开采多个油气层的目的，减少钻探口井数。
6采用丛式水平井可以使整装油气田的开采井网更加合理、优配。
二、水平井钻井设计技术
经过多年的实践与应用，水平井形成较为完善的长、中、短半径水平井钻井技术，水平井钻井工程设计技术成为完成水平井关键技术，在项目的实施过程中，经过不断的研究与攻关，建立了水平井钻井工程设计新理论、新概念，长期的探索与实践和对地质特性的研究，解决了一系列关键技术问题，形成具有陕甘蒙地区的水平井钻井工程设计模式和设计流程规范。工程设计必须符合地质设计要求。井身轨迹设计数据表，特殊工艺技术措施，井身结构及分段钻具组合和钻井参数等。
（一）、水平井钻井工程设计的油气藏地质条件
实施水平井开发所遇到的第一个问题就是油气藏地质条件，关系到水平井的成败及经济效益。在设计时，要综合考虑各种地质资料，对于地震测线、邻井实钻资料及地质资料进行认真分析研究，掌握地下构造、地质形态及油气资源分布情况，提出准确可靠的靶点三维坐标，进行综合分析对比，卡准层位，提供该地区的区域地质情况、油气藏特性、地层剖面图及构造剖面图，并根据油藏情况提出明确的施工精度；提供距目的层最近距离的标志层深度，明确的着陆点位置，以便调整井眼轨迹实现准确入窗。
1）井位的确定
井位坐标要求：基本同一般生产井，丛式井坐标需一同下发，以便作出丛式井整体设计。注明各中靶点的坐标及垂直深度，提供最新井位构造图。
2）地面井口位置的选择
工程、地质设计及测量人员根据井位坐标和地面实际条件确定井口位置和井架整托方向（丛式井）。井口位置选择尽量利用地层自然造斜规律。多目标井井口位置在第一靶点和最后一个靶点联线的延长线上。井架立好后需要进行井口坐标的复测。
3）地质设计
地质设计在坐标初测后提出初步设计，在坐标复测后提出正式设计。地质设计除包括一般井内容外，在工程施工中要求必须说明靶点相对与井口的位移和方位，多目标井说明靶点之间的稳斜角度。附最新井位构造图、油气藏剖面图。
4）设备要求（钻机）
根据水平井垂直井深、水平位移、井身结构和井眼曲率选择设备类型。
（二）水平井井眼轨道剖面设计
1、设计要考虑的因素
（1）根据油气藏地质特性和地质要求，确定水平段的基本类型，要结合区域性地质资料、工程资料进行综合分析，选定水平井的类别和井身剖面类型。水平井的类别有三种：
①长半径水平井（造斜率K<6°/30m，曲率半径R>286m）
②中半径水平井（造斜率K=6°～20°/30m，曲率半径R=86～286m）
③短半径水平井（造斜率K>20°/30m，曲率半径R<86m）
（2）水平井轨迹基本剖面类型有三种：
①双增稳剖面 直---增---稳---增---平
②双增剖面 直---增---增---平
③三段制剖面 直---增---平
（3）根据造斜工具能力，选择切实可行的造斜率，确定造斜段的钻井方法。
（4）结合地面、地下条件，选择合适的靶前位移，确定井口坐标和适合于地层的造斜点，初步计算井身剖面参数。
（5）对初步剖面进行摩阻及扭矩，实现安全优质快速钻井。
2、井身结构设计
（1）设计原则：由内到外的设计原则，具体要考虑的是：
①根据地质情况，在满足工程要求的前提下，尽可能简化井身结构，减少套管层次，提高钻井速度，节约钻井成本，同时经济的可行性还需要油气藏和采油气工程加以考虑，最终确定完井方法、完井套管尺寸及相应的井眼尺寸。 ②满足所用钻机及设备的能力。
③合理确定技术套管的尺寸及下深，封固斜井段至适当的井斜角，以防止发生复杂情况。
④所设计套管的强度应做到安全经济，既能保证高造斜率下套管的顺利下入，又能满足强度要求，力争节约。
（2）水平井井身结构模式及主要特点
陕甘蒙地区水平井设计模式的主要有二种井身结构模式，油井和气井，套管程序由复杂到简单，由试验到定型，逐渐完善和灵活多样化。
①油井水平井井身结构模式
φ311.2mm井眼一开，φ244.5mm技套管封固到稳定地层
φ215.9mm井眼二开，φ139.7mm油层套管完井。
主要特点：井身结构简单，减少套管层次，从而提高了钻井速度，缩短钻井时间，降低了钻井成本，裸眼井段长，地层不稳定容易出现钻井事故。
②气井水平井井身结构模式
φ346mm井眼一开，φ273.1mm表层套管封固松软地层
φ241.3mm二开直井段，钻到造斜段。
φ215.9.3mm三开造斜，φ177.8mm技套管封固井斜角90°入窗。
φ152.4mm井眼四开水平段，φ114.3mm油层套管完井。
气井水平井井身结构示意图
主要特点：①解决了大井眼定向时因排量小造成的携岩困难，利于安全。②定向造斜和转盘增斜时造斜率便于控制，也解决了转盘钻时的方位漂移，减少钻具事故。③φ177.8mm技套封固了斜井段，可实现长水平段的安全钻进。
3、水平井井眼轨道剖面设计
（1）水平井的基本数据计算
①根据地质提供的靶点三维坐标，计算水平段长度，水平段稳斜角及方位角。
②定井身剖面类型。
③定水平井钻井方法及造斜率，选定合适的造斜点。
④利用计算机软件，初步计算井身剖面分段数据。
⑤对初定剖面进行摩阻、扭矩计算分析，通过调整设计参数，选取摩阻扭矩最小的剖面。
⑥据初定剖面的靶前位移及设计方位角，计算出井口坐标，并到现场落实。
⑦据复测井口坐标，对设计方位及剖面数据进行微调，完成剖面设计。设计轨迹水平投影图和垂直投影图，立体图，井身轨迹数据表。（三图一表）
（2）水平井靶區的确定
确定靶区的依据有五个方面：油气藏的边界条件；钻探目的；地质勘探；开发精度要求；钻井能力和手段。
水平井的靶区类型：
扇形靶：即纵向为±a米，横向为±b度的扇形体。
圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线截面半径为R的圆柱体。
矩形靶：即纵向为±a米，横向为±b米的长方体。
梯形靶：即纵向为±a米，A靶横向为±b、B靶±c米的几何体。
（3）设计剖面数据计算方法
采用圆柱螺旋线法（曲率半径法）或最小曲率法进行计算。
（4）设计剖面数据计算机软件。
北京怡和阳光水平井软件和Campass2000.
（三）、水平井钻柱设计
众所周知，水平井是定向井的自然延伸和扩展，因此水平井除了具有定向井的某些共性外，还具有自己的特性，正是由于这些特性才形成了先进的水平井钻井技术，这些特性对水平井产生了影响，提出了新的要求，具体表现在：
（1）从井身剖面上看，水平井比定向井多了大斜度井段和水平段，而在大斜度井段和水平段中，钻具组合的力学特性发生了质的变化，因而要求建立水平井的钻具组合的力学分析方法，以此来进行不同类型、不同钻井方法的水平井钻具组合设计。
（2）与定向井相比，水平井的轨迹控制要求的精度和难度较高，除部分水平井在部分井段使用的钻具组合与定向井有相同的钻具组合和钻井方法外，大部分都使用了与常规钻具不同的钻具组合和钻井方法，水平井的特殊性引出了许多新的技术难题是不可避免的，因而也要求建立对不同类型，不同钻井方式下，不同井段的水平井钻具组合研究，寻找这些钻具组合的特性和水平井轨迹方面的规律，并以此进行相应的井底钻具组合设计。
根据井身质量要求、井身结构设计，综合考虑钻进速度、钻井参数和钻具组合等因素，陕甘蒙气井水平井钻具组合设计如下：
1、水平井钻具组合设计要考虑的问题
（1）钻柱的设计
其目的是使水平井钻柱能够满足加压的要求，所受到的摩阻和扭矩最小，并能满足钻机的水力要求。这部分的理论基础就是水平井钻柱的受力分析，而分析的方法是利用摩阻扭矩的计算摸拟和应用计算机程序分井段、分井型进行钻柱受力分析，总结出一套水平井钻柱设计的概括性结论，以指导现场施工，在现场实际应用中，要实时跟踪分析，以便结合实际井身轨迹曲线和实际情况进行钻柱组合的设计，更好的指导水平井施工。
（2）井底钻柱组合的设计
目的是设计出符合水平井剖面设计要求的井底钻柱组合，来实现井身剖面。包括水平井直井段井底钻柱组合的设计，长半径水平井增斜段井底钻具组合的设计，中半径水平井增斜段井底钻具组合的设计，短半径水平井增斜段井底钻具组合的设计和水平井水平段井底钻具组合的设计。不难看出这部分是水平井钻井技术的核心所在。
（3）水平井钻柱的力学分析
要使用计算模式与计算机程序相结合，分析不同水平井、不同工作状态进行力学分析，具体有以下几种：
①起下钻工作状态
②转盘钻进工作状态
③动力钻具钻进工作状态
利用这些分析及分析方法，对水平井的钻具组合进行钻前设计、钻进过程及钻后分析，概括出一套水平井所适用的钻具结构。钻具结构由六部分组成：第一部分是井底钻具组合，主要由钻头、稳定器、动力钻具及无磁钻铤组成。主要作用是用于控制井眼轨迹，使之满足剖面设计要求，这部分钻具重量大，一般处于大斜度井段或水平段，在满足井眼轨迹控制要求的前提下，尽可能地缩短该部分的长度，对于减少摩阻和扭矩来说是非常必要的。第二部分是钻压传递段，其作用是将钻压和旋转运动传递给井底钻具，对它的要求是在负荷传递过程中不受破坏，加压后不产生弯曲，且能使产生的摩阻和扭矩最小。第三部分增斜段下部，主要承受剪切负荷，轴向负荷及由于井眼曲率而产生的弯曲负荷，因而尽可能使用较轻的钻具。第四部分为增斜段上部，要求在加压时不发生失稳弯曲。第五部分是重量积累段，要求钻具能产生第四部分以外的钻压；第六部分为直井段，该段钻具通常处于受拉状态，所承受的拉伸负荷及剪切负荷相对较大，要能满足其强度要求。概括起来讲就是抗拉、抗剪、抗弯与钻具重量间的平衡。 2、水平井鉆井参数、水力参数优选及确定
（1）直井段：与普通定向井相同
（2）增斜段：主要取决于动力钻具的工作特性，工作泵压一般控制在10～13兆帕，最大压差70～90%的所对应的钻压。
（3）水平段：要求在加压后不产生弯曲。
3、水平井井眼轨迹测量方案设计
技术关键在于：如何实现高造斜率、大井斜角和水平段条件下的数据采集，如何满足水平井技术的测量数据精度要求，如何在现有仪器设备条件下，如何经济有效的使用MWD随钻测斜仪，实时监测钻进效果和测量轨迹数据，随着井深的增加仪器信号逐渐变弱，影响仪器信号、测量精度的原因和提高测量精度的方法。
4、水平井钻井液设计
要求设计的钻井液能满足不同地区、不同油气藏特性和不同类型的水平井钻井工艺，具有水平井的携岩洗井、井眼稳定防塌、润滑防卡、防漏堵漏及保护油气层等性能。在多年现场应用的基础上，通过进行了弯曲井段对携岩率的影响，假塑性流体与水包油塑性流体的携岩效果比较，不同密度岩屑在水中的携岩效果研究与比较等一系列试验，为选择各钻井液参数，确定的钻井液性能，比较方案和优选配方取得了大量可靠的理论依据和数据，在携岩洗井方面取得了一些共识：
（1）在同一井眼条件和钻井液条件下，不论是紊流还是层流，随着井斜角的增加，岩屑携带率随之下降，岩屑在环空的返速随之降低，能携带的岩屑颗粒直径随之下降。
（2）在层流时，塑性流体的携岩能力明显优于假塑性流体。
（3）在0-90度范围内，提高流速可以提高岩屑的返速，但达到一定值后，流速的增加不再提高岩屑返速，反而降低输送能力。
（4）不同的斜井段对钻井液的性能有不同的要求，可通过现场试验确定最优的流变参数范围。
（5）对于稠油砾石层水平井，不宜使用油包水钻井液，应使用水包油钻井液。
（6）保证井眼平滑，增加钻具旋转机会和短起下钻对提高水平井井眼清洁程度有十分显著的作用。
（7）必须使用含离心机除砂器在内的钻井液设备，进行固相含量控制。
三、水平井轨迹控制技术
1、水平井轨迹控制的思路及认识：
水平井井眼轨迹控制理论，是在钻成一批高难度，位移比较大的定向井之后，在定向井井眼轨迹控制理论和技术达到一定水平的基础之上，发展起来的。但水平井的井眼轨迹控制涉及许多新的东西，水平井形成较为完善的长、中、短半径水平井弯曲井段和水平段的井眼轨迹控制手段。
经过多年的逐步攻关与实践，得出五点认识：
（1）弯外壳体动力钻具应当作为中半径水平井弯曲井段提高造斜率，减少靶前位移的主要井眼轨迹控制工具。
（2）弯外壳体动力钻具的造斜能力主要取决于最下部弯套度数，钻头至第一个扶正器之间的有效距离和外形尺寸。
（3）外形尺寸一定的弯外壳体动力钻具组合，在同样井眼条件和钻井参数的情况下，造斜能力主要取决于所钻地层的岩性。
（4）在中半径水平井弯曲井段中，用强增斜钻具组合复合钻进，对于井下安全、修整井壁、井眼清洁和防止出新眼具有显著的效果。
（5）简化的钻具组合也可满足井眼轨迹的控制力，同时对井下安全有力。
2、水平井轨迹控制模式的主要内容：
针对定向井和水平井井眼轨迹控制的共性，不同油气藏特点和类型，井型等，水平井井眼轨迹控制模式有了新的内容：
（1）采用高压喷射、防斜打直技术，快速钻完直井段，严格地将造斜点前的靶前位移控制在允许的范围内。
（2）对于入靶前地层较稳定性的水平井，以弯外壳体动力钻具组合为造斜段主要钻井方式，滑动以后划眼，以转盘增斜钻具组合通井短起下钻，铲除岩屑床和修理井壁，并钻完调整段。
（3）对于入靶前地层稳定性较差的水平井，以弯外壳体动力钻具组合先打为造斜段，以转盘增斜钻具组合钻调整段，再用高造斜率的弯外壳体动力钻具，钻设计造斜率较低的疏松入靶段。
（4）以转盘钻钻具组合为主要钻进方式，采用低度数弯外壳体动力钻具实现水平井水平段的井眼轨迹高精度控制。
3、水平井轨迹控制技术的主要内容：
（1）井眼轨迹控制对象：是钻具组合在所钻井段中的稳定全角变化率，在造斜段短、造斜率高、靶区限制严格的水平井轨迹控制中，必须及时借助测斜结果和轨迹预测加以控制。
（2）控制程度：控制实钻轨迹曲线与设计轨道曲线的符合程度应在满足矢量中靶和具备余量的前提下，充分发挥下井钻具组合的一次工作能力。
（3）井眼状况的调整：在采用高造斜率弯外壳体钻具组合的弯曲井段之后，要适当选用一定长度的井段作为调整段，以转盘增斜钻具组合钻进，达到修整井壁、清洁井眼、防止出新眼、调整矢量入靶、保证安全中靶和下套管，中半径水平井不宜采用稳斜段作为调整段。
（4）水平井中靶概念：即矢量中靶，以地质设计水平段靶区第一法面作为参考平面，井眼轨迹进入该平面的落点和矢量值都必须满足整个水平段靶区的设计余量。
这些理论和结论是根据不断的设计、不断的施工，取得设计、施工经验的基础上总结出来的，井眼轨迹控制能力，最高造斜率达到22.16°/30m，（短半径水平井的最高造斜率达到42°/30m），垂深达到3500多米，水平段长度达到2000米。靶区纵距最小范围达到±0.5米，靶区横距最小范围达到±5米。
4、井眼轨迹控制技术措施
（1）一开轨迹控制措施
①拖井架前进行轨迹设计和防碰预算，拖距必须满足防碰需要，井架、钻井设备安装必须水平、固定，井口、天车、转盘三点在一条垂线上，防止开孔井斜偏大。
②采用直螺杆或度数较小单弯螺杆，按设计的钻具组合，低钻压防斜钻进，均匀送钻，钻完每单根后划眼，控制一开井斜≤2°。 ③每30m測斜一次，防碰井段加密测斜，当井斜大于1.5°，应立即采取措施，滑动钻进纠斜扭方位，趋势绕开后再正常钻进，为二开快速钻进打好基础。
④水平井在开钻前就要对全井轨迹进行预算，在制定设计时就要考虑防碰绕障，偏移距、靶前距。将防碰绕障放在表层和直井段，方位控制在有利于偏移距、靶前距方向上走位移，加密测点，及时预算，绘好防碰图，为后期工作创造条件。
⑤一开防碰工作 要本着“主动防碰、有效施工”的原则，强化防碰意识，坚持及早预算，提高施工效率，削减井下风险。井架前拖前定向技术员应计算好井口位置，预算防碰难度，根据预算结果适当调整前拖距离，不能盲目前拖，把井口置于防碰最被动的位置开钻。表层较深，并朝不利方向倾斜（发展）的，要在表层钻井中果断下入螺杆、MWD仪器绕障。
（2）二开直井段轨迹控制措施
①防斜打直，防碰绕障，控制直井段井斜≤2°。严格按要求测斜，每30m测斜一次，防碰井段加密测斜，根据测斜数据及时准确计算，并绘制出邻井与正钻井在同一坐标系下井眼轨迹水平投影防碰图，并观察分析轨迹趋势图，坚持做到测一点、计算一点、防碰图绘制一点，并预算下面200米的轨迹发展趋势。
②防碰井段坚决杜绝存在侥幸心理，决不能有打打看的思想。一旦有相近趋势要及时绕障施工，确保防碰距离≥5m，趋势绕开后再正常钻进，为后续安全、快速钻进打好基础。
③采用四合一钻具组合，无线随钻测斜仪，均匀送钻，控制测斜间距。
④在井斜不超标和防碰允许的情况下，有意识控制井斜和方位，有利于满足设计偏移距、靶前距要求，为后续的斜井段快速施工打下基础，营造好条件。
（3）定向段轨迹控制措施
①依据目标靶区的垂直井深、靶前距、偏移距，综合确定造斜点井深。
②采用强增钻具组合、MWD+伽马进行随钻测量，实时跟踪监测井眼轨迹。选取造斜率较高螺杆，减少每个单根滑动的长度，以滑动与复合钻进增斜相结合的方式进行施工，减少滑动的工作量，尽可能降低井眼曲率，并准确计算出轨迹控制造斜率。随时对比分析实钻井眼轨迹与设计轨迹的偏差，预测下部井段所需的造斜率。
③在定向段、扭方位的钻进过程中，每10m测一点，全角变化率≤10°/30m。
（4）增斜段轨迹控制措施
①在施工过程中，根据入靶垂深和靶前距，确定轨迹控制思路，坚持走设计上线。
②在开始造斜时井斜较小，滑动较快，纠正剩余的偏移距，早扭方位应作为斜井段控制的一项基本原则。
③当井斜大于60°时滑动钻进比较困难，工具面难掌握，调整钻井液性能，增加润滑剂，减少摩阻。
（5）入窗段轨迹控制措施
①进入油层前，轨迹应走设计曲线，控制一小段稳斜段，以85°-87°稳斜探顶，发现油层后及时调整井斜，避免强增或者强降入窗。
②入窗前，调整好方位。
③入窗施工中，如果发现油层提前，需要上调垂深情况下，要及时调整，在较短的井段控制好井斜入窗，如果油层垂深增加，可以继续稳斜找油层，在实际控制的时候，定向、录井和地质导向勤沟通，依据井眼测量数据，做好数据的计算分析和待钻轨迹的预测，并将数据上报采油厂项目组，以便正确判断实际地层变化情况并及时调整井眼轨迹，以准确钻达目标靶窗。
（6）水平段轨迹控制措施
①水平段用1.25°单弯螺杆，MWD+伽马进行随钻测量，每10m测一点，全角变化率≤2°/30m，减少连续滑动，保证井身轨迹符合设计要求。
②水平段控制应该立足于“一趟钻” 轨迹控制思路，水平段钻具组合应本着稳斜思路，采用合理的四合一钻具组合，根据油层走向及水平段的长短，合理配钻具组合，油层走势向上的，后扶正器比螺杆扶正器小1～3mm，油层走势向下的后扶正器可以大0～2mm。通过调整钻进参数来实现微调井斜，减少滑动，滑动钻进后必须划眼，每次滑动时尽量多滑动，节约摆工具面时间。把握好井斜临界点，减少盲目滑动。
③水平段基本上只调整井斜而不必调整方位，从而减少滑动，随着井深增加，滑动过程中反扭矩逐渐变大，增大反扭角30°～50°，工具面可以快速并持续到位。
④充分利用上下2m靶体区间，轨迹控制在纵向上偏0.5m左右，井斜控制在89°～91°左右较为理想，当井斜大于91°时，滑动降斜至88°～89°，提高施工效率。应加强与地质综合录井的沟通，根据实测情况和油层变化及时调整井眼轨迹。实钻过程中应根据现场地质方下达的指令进行轨迹调整，确保水平段在有效储层中穿行。
⑤入井稳定器在下钻前精确丈量，螺杆稳定器外径必须在规定范围内，以免因稳定器问题导致井斜增降过快，滑动控制井斜过多。
⑥MWD测斜仪器要每二口井或三个月进行校验，确保仪器的精确度。
5、各次开钻施工技术及注意事项
（1）一开表层施工技术措施
钻进参数：钻压40～120KN，转数50～80rpm，排量28～32l/s
技术措施：
①操作平稳、送钻均匀，钻井参数调整每个单根不能超过10KN；
②生产组织：工序转化点多，要有超前意识，及时组织，及时检查，及时发现问题，及时整改问题，保证二开前顺利验收。
（2）二开直井段钻进技术措施
钻进参数：钻压60～80KN，泵压11～13MPa，排量33～35l/s
技术措施：
①维护固相设备正常运行，控制钻井液固相含量，防止水眼堵塞，最大限度解放机械钻速。
②坚持均匀地层加大钻压、提高钻速，不均质地层降低转速、适当钻压原则。
③钻进至直罗组和延安组，降低转盘转数和钻压，钻头到后期时提高钻压。 ④加强钻具管理和探伤，密切注意泵压变化，泵压变化0.5MPa，检查地面原因，原因不清，必须起钻检查钻具，避免钻具疲劳事故发生。
（3）斜井段钻进技术措施
钻进参数：滑动钻压40～100KN，复合钻压50～70KN，排量32L/s，泵压11～13MPa，转数30rpm
技术措施：
①優化剖面，争取尽可能多的复合钻进。
②做好钻井液的润滑性，携砂性，保证井壁稳定。进入延长组，调整钻井液性能，防止钻头泥包。
（4）水平段钻进技术措施
钻进参数：滑动钻压40～140KN，复合钻压30～120KN，排量15L/s，泵压21MPa，转数40rpm
①对滑动钻进钻出的井眼，要进行划眼。
②根据实钻情况、地层倾角变化及地质录井的要求，调整钻进方式。
③勤观察钻压、泵压、摩阻、扭矩等参数的变化。
④根据井下情况，适当短程起下钻，充分循环钻井液，保证井下清洁。
四、水平井的发展方向
水平井技术给油气工业带来了一场新的革命，应用这项技术，极大地提高了石油勘探开发的效益。到目前，每年所钻水平井的数量占钻井总数的逐年增加。导致水平井技术迅速发展的主要原因有两个：一是水平井能满足多种油气藏类型和难动用储量的开发，能够改善开发效果提高采收率；二是经济效益高，一口水平井的成本只是普通直井的1.5～3倍，而产量可达到直井的4～6倍，甚至超过8倍，水平井技术为地下能源工业创造了巨大的经济效益。
结语：
目前钻井水平井方向是、大位移水平井、老井侧钻开窗水平井、欠平衡水平井和多分支水平井方向发展。钻井工艺技术主要是向旋转导向钻井、闭环钻井和全测传闭环钻井方向发展，实现了井眼轨迹几何、地质自动导向控制，自动化操作，作业速度和施工安全有了充分提高和保障。水平井技术是我国能源提高勘探开发效益最有效的手段，这项技术的发展涉及油气藏热能工程、地质开发和钻井、测井等多个领域的一项系统工程，发展水平井技术，各专业必须紧密结合、联合攻关，积极开发和引进先进技术，形成完善配套的水平井施工工艺。与国外先进水平井技术相比，差距还很大，为了我国能源工业的发展，必须加大装备、技术攻关力度，不断提高水平井的配套技术能力，提高在国内外市场上竞争力，我们任重而道远！
（作者单位：陕西省煤田地质局一三九队）