水平井系列讲座

水平井钻井完井技术－12006年2月新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION一前述沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层位的钻井方法，称为定向钻井。一口井设计的目标点，按需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定距离的井，称为定向井。早在1897年就用顿钻打过斜井，但是真正按预先设计的井眼轨迹钻井，却开始于上世纪三十年代。

1932年美国用槽式斜向器定向造斜钻成世界上第一口定向井，其后定向钻井技术水平有了质的飞跃。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION

1955年在甘肃玉门老君庙构造北翼钻成的C2－15井，是我国第一口定向斜井。工具：涡轮钻具、弯接头、氟氢酸测斜仪指标：井深2104m，最大井斜角29.30，井底水平位移489m，历时360天。

上世纪八十年代中期，为了解决在海滩、沼泽地带和建筑物稠密地区难于开辟井场和少占农田等问题，在全国开展了钻定向井、丛式井的技术攻关。通过引进国外先进的定向钻井技术和随钻测量仪器，使我国的定向钻井技术得到了很快发展。一前述新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井概念水平井也是定向井的一种，但是，由于水平井特有的轨道形状、钻进工具、技术难度均超过了普通定向井的范畴，所以通常将水平井钻井技术单列出来。

在油气井工程中，下部井段定向延伸的井斜角都大于860的井，通称为水平井。水平井直井油层新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION通常所说的井眼轨迹“达到水平”是指井斜角达到900左右，并非严格的900，“延伸”一般是指在油层里延伸，并且延伸的长度要大于油层厚度的六倍。理论研究和现场实践都表明，只有在油层延伸的长度大于油层厚度的六倍，水平井才有经济效益。二水平井概念新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION

50年代初，水平井作为一种提高油气井产量的方法曾在前苏联、美国和加拿大等国家的许多油田受到重视。但由于技术和经济因素的限制，水平技术发展缓慢，直到80年代，水平井的应用规模才迅速发展。二水平井发展历史新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井发展历史国家水平井井数完井数量（包括多分支井）油田10口水平井以上的油田油公司美国899812882123594994加拿大82211011239469300世界其他地区321132156396430667个国家204302620923222271600世界水平井数量（至1999年5月）据美国HIS能源集团统计，Janury/Febuary2000PetroMin新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井发展历史至2001年国外水平井钻井技术指标水平井最大水平段达6118m；水平井最大垂深6062m；水平井最大单井进尺10172m；双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m（垂深1389.9m）；多分支水平井总水平段长度达到11342m。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION我国是发展水平井技术较早的几个国家之一，早在上个世纪六十年代中期就在四川钻成了两口水平井。这两口水平井的水平位移分别为444m和538m，水平横穿油层168m。上世纪九十年代初期，全国又在基本掌握定向钻井技术的基础上，开展了大规模水平井钻井技术科技攻关，取得了重大成果，把我国水平井钻井技术向前推进了一大步。二水平井发展历史新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井发展历史塔里木油田成功地应用8口水平井（平均井深4180.4m）和19口定向井（平均井深3869.7m），整体开发了油藏埋深3200－3800m、年产200万吨的塔中四油田。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井发展历史塔里木油田从1994年已钻各类水平井115口油层夹层油层新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION二水平井发展历史大庆油田、大港油田、胜利油田自“八五”以来都进行了钻井开发。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，占中石油所钻水平井总数的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%合计104口至1999年世界共钻水平井20430口，美国钻了8998口。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION三水平井钻井目的目前，世界上定向井最大水平位移已超过5000m，水平井最大水平位移已超过10000m。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION三水平井钻井目的水平井钻井主要是以提高油气产量或提高油气采收率为根本目标，水平井由于增加了井筒与油层的接触面积，从而可大大提高单井产量。对已经投产的水平井进行综合分析，绝大多数水平井确实带来了十分巨大的经济效益。目的：降低综合成本、提高勘探效果、提高油气藏采收率新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围目前已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏。水平井应用的地层：水平井应用的储层：裂缝性碳酸盐岩页岩砂岩枯竭油藏致密气藏低渗油藏边际油藏高渗油藏新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围根据地面条件、地下油层状况、钻井技术水平、勘探开发要求的不同，已钻成了多种多样的水平井。开发障碍物下油藏开发薄油藏油田，提高接触面积增加单井产量新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围开发以垂直裂缝为主的油藏提高钻遇裂缝机会开窗侧钻水平井新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围开发不同层产层三维绕障水平井新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围分支水平井新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围美国水平井应用主要地区及地层新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围加拿大水平井应用主要地区新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围美国、加拿大水平井应用主要目的新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION四水平井应用范围水平井的新用途水平井作为注入井，提高产量分支水平井开采多个产层开采老油田剩余油多目标开发产层开采气藏或疏松砂岩油藏水平井资料用于油藏描述薄层油藏、注水剖面修正、持续增产新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION五水平井效益水平井钻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。水平井产量是直井的4－8倍。据费舍尔（Fisher，BakerHughesInteq公司工程经理）预计，水平井将使美国石油储量增加13.7亿t，即占原油储量的2%。加拿大国家能委会计算了阿尔伯达省和萨斯喀彻省大部分碎屑岩和碳酸岩油田储量的增加。他们估计平均总开采量可增加1%，表明储量增加9.8%。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION美国和加拿大水平井项目的技术成功率分别在90%和95％以上。美加两国轻油碎屑岩油藏的经济成功性相似，但加拿大碳酸岩地层的经济成功性比美国更普遍，加拿大稠油油藏的经济成功率远远大于美、加两国其它的油藏类型。五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATIONSHELL公司在阿曼单位产能建设成本比较五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION井号井型完井日期投产日期平均日产油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冀东水平井与邻井常规井产量对比

产量是邻井的8.8615.1倍，含水量也大大低邻井，而钻井成本只有邻井常规井的1.7倍。五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION大庆应用水平井在特低渗油层增产井名初产油(吨)稳定产油(吨)是直井倍数树平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钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION塔里木解放128水平井垂深： 5341.76m斜深： 5750.39m水平段长：258.04m日产气：100万方日产油：150吨五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION克拉玛依油田的FHW002水平井，垂深264m，水平段长200m。产量为直井的3~8倍。五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION胜利油田为完善临2断块的开发井网，发挥断块剩余油潜力，钻成临2平2双目标阶梯式井水平井，获得高产工业油流。多目标水平井五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION辽河油田为开采稠油油藏钻的“成对水平井”（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钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION埕东油田的埕科1水平井一口井钻穿19个油层，累积油层厚211.5m，试油第20号油层，产量日产油230吨。不整合面屋脊式油藏胜利的埕东油田五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION整个埕东油田用4口水平探井探明了整个区块，相当于29口直探井的勘探效果。水平井还具有少占土地、简化油田建设、便于采油集中管理和减少环境污染等社会及环境效益。五水平井效益新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION五水平井效益双井连通式水平井产量比直井提高8倍新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION六国外水平井钻井新技术国外水平井钻井技术正在向集成系统发展：即以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。水平井钻井技术的应用向综合应用方向发展：如小井眼水平井钻井、横向多分支水平井钻井、大位移水平井钻井等技术都已投入实际应用。采用的技术包括导向钻井系统、随钻测量系统、串接泥浆马达、PDC钻头和欠平衡钻井。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION六国外水平井钻井新技术水平井技术已用于油田的整体开发：例如，美国能源部利用水平井来减缓ELKHills26R油藏的原油产量递减速度并延长油藏经济寿命。从1988年到1995年共钻了14口水平井，结果获得了较好的经济效益：*在这些井的寿命期间扣除成本后的净收入为2.23亿美元以上。*成功地控制了产量的递减。*使该油藏的最终可采储量比原来提高了18.5%。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION六国外水平井钻井新技术（国外水平井完井技术）在低渗油藏中（含低渗碳酸盐岩地层）采取有效的增产措施是水平井完井取得经济性成功的关键。SPE76725对西得克萨斯多年的水平井完井项目进行了研究，认为在低渗油藏的水平井完井中，不下套管固井的经济性是虚假的；初始完井成本增加20－25％，经济回报增加3－10倍；对于油田中心和边缘区的水平井完井情况都进行了研究，都是如此。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION七水平井分类根据造斜井段的曲率半径分为长半径水平井造斜率2-6°/30m、曲率半径305-914m中半径水平井造斜率7-50°/30m、曲率半径38-213m短半径水平井造斜率5-10°/m、曲率半径6-12超短半径水平井水力直接造斜、水平段长50-60m新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION八钻水平井的难点靶前位移水平段垂深水平位移普通定向井的目标区是一个靶圆水平井的目标区是一个扁平的立方体，不仅要求井眼准确进入窗口，而且要求井眼的方位与靶区轴线一致，即矢量中靶。新疆石油管理局钻井公司DRILLINGCOMPANYOFXINJIANGPETROLEUMADMINISTRATION如何针对不同类型的油藏对水平井进行科学的地质、油藏工程和钻井工程设计；如何在如此复杂的地层中精确控制水平井井眼轨迹；如何在不同地层情况下防止水平井井壁坍塌，保证安全钻