水平井系列講座

水平井鉆井完井技術(shù)－12006年2月新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION一前述沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌跡鉆達(dá)目的層位的鉆井方法，稱為定向鉆井。一口井設(shè)計(jì)的目標(biāo)點(diǎn)，按需要，在一個(gè)既定的方向上與井口垂線偏離一定距離的井，稱為定向井。早在1897年就用頓鉆打過斜井，但是真正按預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌跡鉆井，卻開始于上世紀(jì)三十年代。

1932年美國(guó)用槽式斜向器定向造斜鉆成世界上第一口定向井，其后定向鉆井技術(shù)水平有了質(zhì)的飛躍。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION

1955年在甘肅玉門老君廟構(gòu)造北翼鉆成的C2－15井，是我國(guó)第一口定向斜井。工具：渦輪鉆具、彎接頭、氟氫酸測(cè)斜儀指標(biāo)：井深2104m，最大井斜角29.30，井底水平位移489m，歷時(shí)360天。

上世紀(jì)八十年代中期，為了解決在海灘、沼澤地帶和建筑物稠密地區(qū)難于開辟井場(chǎng)和少占農(nóng)田等問題，在全國(guó)開展了鉆定向井、叢式井的技術(shù)攻關(guān)。通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的定向鉆井技術(shù)和隨鉆測(cè)量?jī)x器，使我國(guó)的定向鉆井技術(shù)得到了很快發(fā)展。一前述新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井概念水平井也是定向井的一種，但是，由于水平井特有的軌道形狀、鉆進(jìn)工具、技術(shù)難度均超過了普通定向井的范疇，所以通常將水平井鉆井技術(shù)單列出來。

在油氣井工程中，下部井段定向延伸的井斜角都大于860的井，通稱為水平井。水平井直井油層新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION通常所說的井眼軌跡“達(dá)到水平”是指井斜角達(dá)到900左右，并非嚴(yán)格的900，“延伸”一般是指在油層里延伸，并且延伸的長(zhǎng)度要大于油層厚度的六倍。理論研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐都表明，只有在油層延伸的長(zhǎng)度大于油層厚度的六倍，水平井才有經(jīng)濟(jì)效益。二水平井概念新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION

50年代初，水平井作為一種提高油氣井產(chǎn)量的方法曾在前蘇聯(lián)、美國(guó)和加拿大等國(guó)家的許多油田受到重視。但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的限制，水平技術(shù)發(fā)展緩慢，直到80年代，水平井的應(yīng)用規(guī)模才迅速發(fā)展。二水平井發(fā)展歷史新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井發(fā)展歷史國(guó)家水平井井?dāng)?shù)完井?dāng)?shù)量（包括多分支井）油田10口水平井以上的油田油公司美國(guó)899812882123594994加拿大82211011239469300世界其他地區(qū)321132156396430667個(gè)國(guó)家204302620923222271600世界水平井?dāng)?shù)量（至1999年5月）據(jù)美國(guó)HIS能源集團(tuán)統(tǒng)計(jì)，Janury/Febuary2000PetroMin新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井發(fā)展歷史至2001年國(guó)外水平井鉆井技術(shù)指標(biāo)水平井最大水平段達(dá)6118m；水平井最大垂深6062m；水平井最大單井進(jìn)尺10172m；雙側(cè)向水平井總水平段長(zhǎng)度達(dá)到4550.1m（垂深1389.9m）；多分支水平井總水平段長(zhǎng)度達(dá)到11342m。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION我國(guó)是發(fā)展水平井技術(shù)較早的幾個(gè)國(guó)家之一，早在上個(gè)世紀(jì)六十年代中期就在四川鉆成了兩口水平井。這兩口水平井的水平位移分別為444m和538m，水平橫穿油層168m。上世紀(jì)九十年代初期，全國(guó)又在基本掌握定向鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展了大規(guī)模水平井鉆井技術(shù)科技攻關(guān)，取得了重大成果，把我國(guó)水平井鉆井技術(shù)向前推進(jìn)了一大步。二水平井發(fā)展歷史新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井發(fā)展歷史塔里木油田成功地應(yīng)用8口水平井（平均井深4180.4m）和19口定向井（平均井深3869.7m），整體開發(fā)了油藏埋深3200－3800m、年產(chǎn)200萬(wàn)噸的塔中四油田。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井發(fā)展歷史塔里木油田從1994年已鉆各類水平井115口油層夾層油層新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井發(fā)展歷史大慶油田、大港油田、勝利油田自“八五”以來都進(jìn)行了鉆井開發(fā)。CNPC水平井施工

截止2002年，中石油共完成水平井248口，其中2000年～2002年完成水平井104口，占中石油所鉆水平井總數(shù)的41.9%。年度水平井比例2000年26口0.3%2001年28口0.43%2002年50口0.77%合計(jì)104口至1999年世界共鉆水平井20430口，美國(guó)鉆了8998口。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION三水平井鉆井目的目前，世界上定向井最大水平位移已超過5000m，水平井最大水平位移已超過10000m。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION三水平井鉆井目的水平井鉆井主要是以提高油氣產(chǎn)量或提高油氣采收率為根本目標(biāo)，水平井由于增加了井筒與油層的接觸面積，從而可大大提高單井產(chǎn)量。對(duì)已經(jīng)投產(chǎn)的水平井進(jìn)行綜合分析，絕大多數(shù)水平井確實(shí)帶來了十分巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目的：降低綜合成本、提高勘探效果、提高油氣藏采收率新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍目前已作為常規(guī)鉆井技術(shù)應(yīng)用于幾乎所有類型的油藏。水平井應(yīng)用的地層：水平井應(yīng)用的儲(chǔ)層：裂縫性碳酸鹽巖頁(yè)巖砂巖枯竭油藏致密氣藏低滲油藏邊際油藏高滲油藏新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍根據(jù)地面條件、地下油層狀況、鉆井技術(shù)水平、勘探開發(fā)要求的不同，已鉆成了多種多樣的水平井。開發(fā)障礙物下油藏開發(fā)薄油藏油田，提高接觸面積增加單井產(chǎn)量新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍開發(fā)以垂直裂縫為主的油藏提高鉆遇裂縫機(jī)會(huì)開窗側(cè)鉆水平井新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍開發(fā)不同層產(chǎn)層三維繞障水平井新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍分支水平井新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍美國(guó)水平井應(yīng)用主要地區(qū)及地層新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍加拿大水平井應(yīng)用主要地區(qū)新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍美國(guó)、加拿大水平井應(yīng)用主要目的新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井應(yīng)用范圍水平井的新用途水平井作為注入井，提高產(chǎn)量分支水平井開采多個(gè)產(chǎn)層開采老油田剩余油多目標(biāo)開發(fā)產(chǎn)層開采氣藏或疏松砂巖油藏水平井資料用于油藏描述薄層油藏、注水剖面修正、持續(xù)增產(chǎn)新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION五水平井效益水平井鉆井成本已降至直井的1.5～2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍。水平井產(chǎn)量是直井的4－8倍。據(jù)費(fèi)舍爾（Fisher，BakerHughesInteq公司工程經(jīng)理）預(yù)計(jì)，水平井將使美國(guó)石油儲(chǔ)量增加13.7億t，即占原油儲(chǔ)量的2%。加拿大國(guó)家能委會(huì)計(jì)算了阿爾伯達(dá)省和薩斯喀徹省大部分碎屑巖和碳酸巖油田儲(chǔ)量的增加。他們估計(jì)平均總開采量可增加1%，表明儲(chǔ)量增加9.8%。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION美國(guó)和加拿大水平井項(xiàng)目的技術(shù)成功率分別在90%和95％以上。美加兩國(guó)輕油碎屑巖油藏的經(jīng)濟(jì)成功性相似，但加拿大碳酸巖地層的經(jīng)濟(jì)成功性比美國(guó)更普遍，加拿大稠油油藏的經(jīng)濟(jì)成功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于美、加兩國(guó)其它的油藏類型。五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATIONSHELL公司在阿曼單位產(chǎn)能建設(shè)成本比較五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION井號(hào)井型完井日期投產(chǎn)日期平均日產(chǎn)油t平均含水%LN1-8定向井2002.11.102002.12.88.0582.05LN3-8定向井2002.10.122002.11.2012.4361.11L102-P1水平井2002.10.182002.11.28121.7812.13L102-P5水平井2002.12.32002.12.23877.3冀東水平井與鄰井常規(guī)井產(chǎn)量對(duì)比

產(chǎn)量是鄰井的8.8615.1倍，含水量也大大低鄰井，而鉆井成本只有鄰井常規(guī)井的1.7倍。五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION大慶應(yīng)用水平井在特低滲油層增產(chǎn)井名初產(chǎn)油(噸)穩(wěn)定產(chǎn)油(噸)是直井倍數(shù)樹平1井14104茂平1井4017.45肇55-平46井80458-10倍州62-平61井20124-5倍五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION塔里木解放128水平井垂深： 5341.76m斜深： 5750.39m水平段長(zhǎng)：258.04m日產(chǎn)氣：100萬(wàn)方日產(chǎn)油：150噸五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION克拉瑪依油田的FHW002水平井，垂深264m，水平段長(zhǎng)200m。產(chǎn)量為直井的3~8倍。五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION勝利油田為完善臨2斷塊的開發(fā)井網(wǎng)，發(fā)揮斷塊剩余油潛力，鉆成臨2平2雙目標(biāo)階梯式井水平井，獲得高產(chǎn)工業(yè)油流。多目標(biāo)水平井五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION遼河油田為開采稠油油藏鉆的“成對(duì)水平井”（一口注蒸汽，一口采油）。稠油水平井五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION埕東油田的埕科1水平井一口井鉆穿19個(gè)油層，累積油層厚211.5m，試油第20號(hào)油層，產(chǎn)量日產(chǎn)油230噸。不整合面屋脊式油藏勝利的埕東油田五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION整個(gè)埕東油田用4口水平探井探明了整個(gè)區(qū)塊，相當(dāng)于29口直探井的勘探效果。水平井還具有少占土地、簡(jiǎn)化油田建設(shè)、便于采油集中管理和減少環(huán)境污染等社會(huì)及環(huán)境效益。五水平井效益新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION五水平井效益雙井連通式水平井產(chǎn)量比直井提高8倍新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION六國(guó)外水平井鉆井新技術(shù)國(guó)外水平井鉆井技術(shù)正在向集成系統(tǒng)發(fā)展：即以提高成功率和綜合經(jīng)濟(jì)效益為目的，結(jié)合地質(zhì)、地球物理、油層物理和各工程技術(shù)，對(duì)地質(zhì)評(píng)價(jià)和油氣藏篩選、水平井設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行綜合優(yōu)化。水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用向綜合應(yīng)用方向發(fā)展：如小井眼水平井鉆井、橫向多分支水平井鉆井、大位移水平井鉆井等技術(shù)都已投入實(shí)際應(yīng)用。采用的技術(shù)包括導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、串接泥漿馬達(dá)、PDC鉆頭和欠平衡鉆井。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION六國(guó)外水平井鉆井新技術(shù)水平井技術(shù)已用于油田的整體開發(fā)：例如，美國(guó)能源部利用水平井來減緩ELKHills26R油藏的原油產(chǎn)量遞減速度并延長(zhǎng)油藏經(jīng)濟(jì)壽命。從1988年到1995年共鉆了14口水平井，結(jié)果獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益：*在這些井的壽命期間扣除成本后的凈收入為2.23億美元以上。*成功地控制了產(chǎn)量的遞減。*使該油藏的最終可采儲(chǔ)量比原來提高了18.5%。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION六國(guó)外水平井鉆井新技術(shù)（國(guó)外水平井完井技術(shù)）在低滲油藏中（含低滲碳酸鹽巖地層）采取有效的增產(chǎn)措施是水平井完井取得經(jīng)濟(jì)性成功的關(guān)鍵。SPE76725對(duì)西得克薩斯多年的水平井完井項(xiàng)目進(jìn)行了研究，認(rèn)為在低滲油藏的水平井完井中，不下套管固井的經(jīng)濟(jì)性是虛假的；初始完井成本增加20－25％，經(jīng)濟(jì)回報(bào)增加3－10倍；對(duì)于油田中心和邊緣區(qū)的水平井完井情況都進(jìn)行了研究，都是如此。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION七水平井分類根據(jù)造斜井段的曲率半徑分為長(zhǎng)半徑水平井造斜率2-6°/30m、曲率半徑305-914m中半徑水平井造斜率7-50°/30m、曲率半徑38-213m短半徑水平井造斜率5-10°/m、曲率半徑6-12超短半徑水平井水力直接造斜、水平段長(zhǎng)50-60m新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION八鉆水平井的難點(diǎn)靶前位移水平段垂深水平位移普通定向井的目標(biāo)區(qū)是一個(gè)靶圓水平井的目標(biāo)區(qū)是一個(gè)扁平的立方體，不僅要求井眼準(zhǔn)確進(jìn)入窗口，而且要求井眼的方位與靶區(qū)軸線一致，即矢量中靶。新疆石油管理局鉆井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION如何針對(duì)不同類型的油藏對(duì)水平井進(jìn)行科學(xué)的地質(zhì)、油藏工程和鉆井工程設(shè)計(jì)；如何在如此復(fù)雜的地層中精確控制水平井井眼軌跡；如何在不同地層情況下防止水平井井壁坍塌，保證安全鉆