径向水平钻井研究(集团公司2005年9月钻井会议论

径向水平井钻井技术研究*

易松林 李雪辉 贺会群 刘寿军

（中国石油集团科学技术研究院江汉机械研究所）

摘要：从发展现状、基础研究、关键技术、研究试验几个方面介绍了径向水平钻井技术的研究状况。在基础研究方面，介绍了钻杆选材、焊接、试验台架、试验型转向器系统等研究工作；在关键技术研究方面，侧重介绍了Z5型转向器系统、YDZ5型转向器系统、YSZ7型转向器系统、新型转向器系统、油藏工程评价、射流钻头研究、辅助配套技术。以YSZ7型转向器系统为例简单地介绍了地面综合模拟试验和现场试验，并对试验过程和结果进行了分析。指出了径向水平井钻井技术的发展趋势。提出了从井下工具技术改进、作业机和压裂车三个方面解决目前施工成本居高不下的问题。

主题词 径向水平井钻井 转向器 钻杆 射流

第一部分 概 述

径向水平井钻井技术是指主要在油田套管井中利用一套全新的系统设备和方法进行套管段铣（或套管开窗）、大直径扩孔（或单双侧扩孔）、高压水力喷射钻井、特殊测井、电化学射孔和切割、水平井眼砾石填充、筛管完井等作业的技术总和。

径向水平钻井技术系统组成：包括地面设备和井下工具系统两部分，如图1。地面设备主要由作业机、压裂成组设备、井口装置、数据采集和处理系统及地面运动控制装置等组成。井下工具系统包括段铣工具、扩孔工具、径向水平井钻井工具。段铣工具和扩孔工具是整个作业工艺中的重要前期准备工具。径向水平井钻井工具则是整个技术的核心，包括：转向器、高压管柱、钻杆、射流钻头、钻杆运动控制器等。其中转向器是技术的关键。

径向水平钻井技术系统工作原理：如图1所示，当系统钻井工具下入井内全部就位后，由高压管柱、井口高压密封、底部密封、钻杆等构成一个液缸——柱塞机构。钻井时，地面高压水力泵以9—13l/s的排量提供压力为55～69MPa的钻井液，钻井液经井口进入高压管柱内，再由位于高压管柱内腔的径向钻管上端开口进入其内腔，流向钻头，然后由钻头以244～277m/s的速度旋转射出，破碎岩石。在这个过程中，水力起到两个方面的作用： ①喷射切割地层；②驱动钻柱运动并使之穿过转向器实现由垂直向水平方向转向而进入地层。

水平径向钻井技术的基本操作过程：如图1所示，①将段铣套管工具下入井中，完成井下套管扩孔段的段铣工作；②取出段铣工具，下入井下扩孔器，完成井下扩眼工作；③下入转向器、高压* 本项研究为中国石油天然气集团公司“九五”和“十五”重点科技攻关项目，项目编号：970507