水平井技術講稿

水平井鉆井技術鉆井工程技術研究院王致遠水平井是指一種井斜角大于或等于86°，并保持這種角度鉆完一定長度水平段的定向井。定義1863年，瑞士工程師首先提出鉆水平井的建議；1870年，俄國工程師在勃良斯克市鉆成井斜角達60°的井；瑞典和美國研制出測量井眼空間位置的儀器，1888年俄國也設計出了測斜儀器；1929年，美國加利福尼亞州鉆成了幾米長的水平分支井；30年代，美國開始用撓性鉆具組合在垂直井內鉆曲率半徑小的水平分支井眼；1954年蘇聯(lián)鉆成第一口水平井；1964年一1965年我國鉆成兩口水平井，磨-3井、巴-24井；自從80年代以來，隨著先進的測量儀器、長壽命馬達和新型PDC鉆頭等技術的開展，水平井鉆井大規(guī)模高速度的開展起來。水平井鉆井技術開展概況水平井鉆井技術開展概況“八五〞期間進行水平井鉆井研究試驗，形成了配套技術。經(jīng)過“八五〞攻關、“九五〞攻關與推廣，形成成熟技術，可以完成多種類型的水平井鉆井設計與施工技術?！笆濞曇院?，水平井鉆井技術得到了進一步開展，重點突出了深層水平井、薄油層水平井、大位移水平井、分支水平井、側鉆小井眼水平井等方面的關鍵技術，取得了重大進展。中原油田中原油田在1991年施工了一口長半徑水平井衛(wèi)2—25井，當時鉆井施工非常成功，各項技術指標屬國內領先水平，但是由于后續(xù)技術手段缺乏，造成該井未獲得預期的開采效果〔到2001年，該井才獲得較好的工業(yè)投產(chǎn)〕。經(jīng)過多年的反復論證，2001年中原油田部署了云2-平1井、胡5-平1井、文92-平1井，鉆井過程中由于油層與地質設計的偏差，出現(xiàn)了井眼軌跡上翹下扣的現(xiàn)象，對施工平安造成了很大隱患。2004年，油田部署了第一口天然氣水平井和第一批中短半徑小井眼開窗側鉆水平井，水平井技術邁入國內先進水平行列。水平井鉆井技術開展概況序號井號類型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)開窗側鉆井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段長(m)完成年份施工地點1TK318CH-1短半徑側鉆水平井5705.085451.8497.053962731.42132004塔河油田2TK318CH-2短半徑側鉆水平井5793.865444.9895.25399.99337.811.4276.72004塔河油田3豐收3-平181/2″井眼常規(guī)水平井2448.282120.796.21690669.10.38333.482004江蘇油田4周9-5-3CH51/2″套管開窗側鉆水平井2685240088.22320.593000.401502004江漢油田5濮側平13095/8″套管開窗側鉆水平井30682859.59217602850.45702004中原油田6濮側平1651/2″套管開窗側鉆水平井2549.67239387.321072420.6078.112004中原油田7橋69-平181/2″常規(guī)天然氣水平井42483692.4192.13280721.420.42461.732004中原油田8濮1-側平23951/2″套管開窗側鉆水平井26622430.6893.72156254.220.55612004中原油田9濮6-側平6551/2″套管開窗側鉆水平井2856.672751.16762503196.680.46802004中原油田序號井號類型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)開窗或側鉆井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段長(m)施工日期施工地點10濮2-平181/2″井眼常規(guī)水平井28802371.5592.72086.02629.220.45389.512004中原油田11文92-平181/2″井眼常規(guī)水平井36803177.794.92844606.20.44376.52003中原油田12云2-平181/2″井眼常規(guī)水平井32002234.12941890.871099.660.41757.612003中原油田13胡5-平181/2″井眼常規(guī)水平井26102096.5993.11755.69646.830.532842003中原油田14濮1-側平23151/2″套管開窗側鉆水平井2600240896.52042265.90.601092005中原油田15濮1-側平19351/2″套管開窗側鉆水平井2788240191.321375000.60158.112005中原油田1．采用水平井開發(fā)，占地面積小，綜合投入少，資金流動加快，油田整體開發(fā)綜合效益提高2．水平井眼增大了油藏泄油面積，減緩、減小水錐氣錐，大大提高原油采收率。通常水平井單井單產(chǎn)量是直井的4-7倍水平鉆井的意義1、開發(fā)低滲透油氣藏增加泄油長度增大傳導率通過水平井穿透低滲透儲層中的天然裂縫，亦可對水平井進行增產(chǎn)處理，可顯著提高油氣采收率2、開發(fā)裂縫性油氣藏3、開發(fā)薄層的油氣藏4、減少氣、水錐進，延長無水開采期5、改善蒸汽驅效率，開發(fā)稠油油藏水平井的用途水平井的用途6、提高聚合物驅油效果水平井能大大提高注入能力和區(qū)域掃油效率，尤其對聚合物和活性劑的注入很有效7、改善水驅和注水利用水平井開發(fā)，壓力降不像直井那樣集中在某一點上，而是分散在比較長的瀉油井段上，因而壓力降較小，油水界面的變形也比較小,含水量緩慢增加。8、防止出砂，或者降低出砂幾率出砂量與井眼附近的流體流速成正比。由于水平井的瀉油長度遠遠大于垂直井的瀉油長度，因而水平井井壁附近的流體流速遠遠小于直井井壁附近的流體流速水平井的類型及各種類型水平井的特點〔1〕水平井的類型：根據(jù)水平井曲率半徑的大小分為：長曲率半徑水平井〔小曲率水平井〕；中曲率半徑水平井〔中曲率水平井〕；短曲率半徑水平井〔大曲率水平井〕。造斜率分類造斜率半徑國際長2°－8°/25.4m2865－716m中8°－30°/25.4m716－191m中短30°－60°/25.4m191－95m短60°－200°/25.4m95－28m國內長＜8°/30m286.5m中8°－20°/30m286.5－86m中短20°－70°/30m85－24m短70°－300°/30m24－5.77m水平井的分類長半徑水平井造斜率：2°/30m－6°/30m應用范圍：水平位移較大的水平井鉆具組合：常規(guī)的鉆具組合〔彎接頭、彎外殼、多穩(wěn)定器鉆具組合〕測量工具：常規(guī)測量工具〔單點、多點、有線和無線MWD〕水平段長度：取決于可用的工藝技術水平完井：常規(guī)完井技術，完井方式取決于油藏條件水平井的分類中半徑水平井造斜率：6°/30m－20°/30m應用范圍：水平位移較大的水平井鉆具組合：常規(guī)的鉆具組合〔彎外殼、導向鉆具組合〕測量工具：常規(guī)測量工具〔單點、多點、有線和無線MWD〕水平段長度：300m－900m完井：常規(guī)完井技術，完井方式取決于油藏條件短半徑水平井造斜率：1°/m－10°/m應用范圍：水平位移不大的水平井鉆具組合：特殊鉆具組合〔鉸接馬達、撓性鉆桿等〕測量工具：特殊的測量工具水平段長度：60m－120m完井：多數(shù)裸眼水平井的分類優(yōu)點缺點長半徑水平井1.穿透油層段最長2.使用標準的鉆具及套管3.“狗腿嚴重度”最小4.使用常規(guī)鉆井設備5.可使用多種完井方法6.可采用多種舉升采油工藝7.測井及取芯方便8.井眼及工具尺寸不受限制1.井眼軌道控制段最長2.全井斜深增加最多3.鉆井費用增加4.各種下部鉆具組合較長5.不適合薄油層和淺油層6.轉盤扭矩較大7.套管用量最大8.穿過油層長度與總水平位移比最小中半徑水平井1.進入油層時無效井段較短2.使用的井下工具接近常規(guī)工具3.使用動力鉆具成導向鉆井系統(tǒng)4.離構造控制點較近5.可使用常規(guī)的套購及完井方法6.井下扭矩及阻力較小7.較高及較穩(wěn)定的造斜率8.井眼軌跡控制井段較短9.穿透油層段較長（1000米）10.井眼尺寸不受限制11.可以測井及取芯12.從一口直井可以鉆多口水平分枝井13.可實現(xiàn)有選擇的完井方案1.要求使用MWD測量系統(tǒng)2.要求使用加重鉆桿或抗壓縮鉆桿短半徑水平井l.井眼曲線段最短2.側鉆容易3.能夠準確擊中油層目標4.從一口直井可以鉆多口水平分枝井5.直井段與油層距離最小6.可用于淺油層7.全井斜深最小8.不受地表條件的影響1．非常規(guī)的井下工具2．非常規(guī)的完井方法3．穿透油層段短（120—180米）4．井眼尺寸受到限制5．起下鉆次數(shù)多6．要求使用頂部驅動系或動力水龍頭7．井眼方位控制受到限制8．目前還不能進行電測〔2〕各種類型水平井的特點水平井的剖面類型單園弧軌道雙增軌道三增軌道貯層頂部：水平井段控制油層的頂部貯層底部：水平井段控制油層的底部設計入口角度：進入儲層頂部的井斜角度著陸點：井眼軌跡中井斜角到達90°的點入口窗口高度：入靶點垂直方向上下誤差之和入口窗口寬度：入靶點水平方向左右誤差之和出口窗口高度：出靶點垂直方向上下誤差之和出口窗口寬度：出靶點水平方向左右誤差之和著陸點允許水平偏差：著陸點允許水平方向前后的誤差水平井鉆井工藝技術油藏和鉆井方案設計技術軌跡控制技術平安施工技術水平井泥漿技術工具配套技術完井技術〔1〕滿足油藏地質特性〔2〕剖面選擇優(yōu)化原那么和目標曲線較短，變方位、井斜的鉆井工作量相對??；降低本錢、有利后續(xù)施工為；保證井眼曲率、井眼空間姿態(tài)要求；與周圍鄰井空間軌跡防碰關系和地層關系；軌跡摩阻相對較小?！?〕與地質師深入分析探討調整靶點位置或入靶窗口大小中原油田水平井選擇采用增-微增-增-水平剖面剖面優(yōu)化分析

剖面優(yōu)化選擇技術濮1-側平193井是油田濮城構造西區(qū)的一口51/2″套管內開窗側鉆水平井。設計垂深2397.05m，斜深2850m，井斜89.69°，水平段長200m。實鉆井深2788m，最大井斜90.5°,水平位移485.41m，水平段長158m，裸眼段長653m?，F(xiàn)場實例靶點名稱垂深(m)水平位移(m)方位(°)靶半高(m)靶半寬(m)A2399.9344.05325.10.55.0B2401.0548.04324.70.55.0①開窗點深度2135.0m，反向位移30m;②第一增斜段2135.0—2372.3m，造斜率32°/100m，終點井斜70.78°,垂深2322.8m;③穩(wěn)斜段2372.3—2575.8m，垂深2389.8m;④第二增斜段2575.8—2635.6m，造斜率32°/100m，終點井斜89.69°,垂深2399.9m;⑤水平段2635.6—2849.6m，水平段穩(wěn)斜角89.69°,垂深2401.0m。軌道號剖面內型斜井段控制造斜率水平段長臨井防碰距離鉆遇復雜地層長度（鹽層、漏失層）軌道①增-增-水平短38～42°/100m3404.0m短軌道②增-穩(wěn)-增-水平長28～32°/100m200m＞20m長軌道③增-微增-增-水平中32～35°/100m220m6m中摩阻評價：軌道①＞軌道②＞軌道③風險評價：軌道①＞軌道③＞軌道②優(yōu)化軌道：軌道②造斜點的選擇，應充分考慮地層穩(wěn)定性、可鉆性的限制。盡可能把造斜點選擇在比較穩(wěn)定、均勻的硬地層，避開軟硬夾層、