水平井技术讲稿

水平井钻井技术钻井工程技术研究院王致远水平井是指一种井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定长度水平段的定向井。定义1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议；1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井；瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器，1888年俄国也设计出了测斜仪器；1929年，美国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井；30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平分支井眼；1954年苏联钻成第一口水平井；1964年一1965年我国钻成两口水平井，磨-3井、巴-24井；自从80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的开展，水平井钻井大规模高速度的开展起来。水平井钻井技术开展概况水平井钻井技术开展概况“八五〞期间进行水平井钻井研究试验，形成了配套技术。经过“八五〞攻关、“九五〞攻关与推广，形成成熟技术，可以完成多种类型的水平井钻井设计与施工技术。“十五〞以后，水平井钻井技术得到了进一步开展，重点突出了深层水平井、薄油层水平井、大位移水平井、分支水平井、侧钻小井眼水平井等方面的关键技术，取得了重大进展。中原油田中原油田在1991年施工了一口长半径水平井卫2—25井，当时钻井施工非常成功，各项技术指标属国内领先水平，但是由于后续技术手段缺乏，造成该井未获得预期的开采效果〔到2001年，该井才获得较好的工业投产〕。经过多年的反复论证，2001年中原油田部署了云2-平1井、胡5-平1井、文92-平1井，钻井过程中由于油层与地质设计的偏差，出现了井眼轨迹上翘下扣的现象，对施工平安造成了很大隐患。2004年，油田部署了第一口天然气水平井和第一批中短半径小井眼开窗侧钻水平井，水平井技术迈入国内先进水平行列。水平井钻井技术开展概况序号井号类型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)开窗侧钻井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段长(m)完成年份施工地点1TK318CH-1短半径侧钻水平井5705.085451.8497.053962731.42132004塔河油田2TK318CH-2短半径侧钻水平井5793.865444.9895.25399.99337.811.4276.72004塔河油田3丰收3-平181/2″井眼常规水平井2448.282120.796.21690669.10.38333.482004江苏油田4周9-5-3CH51/2″套管开窗侧钻水平井2685240088.22320.593000.401502004江汉油田5濮侧平13095/8″套管开窗侧钻水平井30682859.59217602850.45702004中原油田6濮侧平1651/2″套管开窗侧钻水平井2549.67239387.321072420.6078.112004中原油田7桥69-平181/2″常规天然气水平井42483692.4192.13280721.420.42461.732004中原油田8濮1-侧平23951/2″套管开窗侧钻水平井26622430.6893.72156254.220.55612004中原油田9濮6-侧平6551/2″套管开窗侧钻水平井2856.672751.16762503196.680.46802004中原油田序号井号类型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)开窗或侧钻井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段长(m)施工日期施工地点10濮2-平181/2″井眼常规水平井28802371.5592.72086.02629.220.45389.512004中原油田11文92-平181/2″井眼常规水平井36803177.794.92844606.20.44376.52003中原油田12云2-平181/2″井眼常规水平井32002234.12941890.871099.660.41757.612003中原油田13胡5-平181/2″井眼常规水平井26102096.5993.11755.69646.830.532842003中原油田14濮1-侧平23151/2″套管开窗侧钻水平井2600240896.52042265.90.601092005中原油田15濮1-侧平19351/2″套管开窗侧钻水平井2788240191.321375000.60158.112005中原油田1．采用水平井开发，占地面积小，综合投入少，资金流动加快，油田整体开发综合效益提高2．水平井眼增大了油藏泄油面积，减缓、减小水锥气锥，大大提高原油采收率。通常水平井单井单产量是直井的4-7倍水平钻井的意义1、开发低渗透油气藏增加泄油长度增大传导率通过水平井穿透低渗透储层中的天然裂缝，亦可对水平井进行增产处理，可显著提高油气采收率2、开发裂缝性油气藏3、开发薄层的油气藏4、减少气、水锥进，延长无水开采期5、改善蒸汽驱效率，开发稠油油藏水平井的用途水平井的用途6、提高聚合物驱油效果水平井能大大提高注入能力和区域扫油效率，尤其对聚合物和活性剂的注入很有效7、改善水驱和注水利用水平井开发，压力降不像直井那样集中在某一点上，而是分散在比较长的泻油井段上，因而压力降较小，油水界面的变形也比较小,含水量缓慢增加。8、防止出砂，或者降低出砂几率出砂量与井眼附近的流体流速成正比。由于水平井的泻油长度远远大于垂直井的泻油长度，因而水平井井壁附近的流体流速远远小于直井井壁附近的流体流速水平井的类型及各种类型水平井的特点〔1〕水平井的类型：根据水平井曲率半径的大小分为：长曲率半径水平井〔小曲率水平井〕；中曲率半径水平井〔中曲率水平井〕；短曲率半径水平井〔大曲率水平井〕。造斜率分类造斜率半径国际长2°－8°/25.4m2865－716m中8°－30°/25.4m716－191m中短30°－60°/25.4m191－95m短60°－200°/25.4m95－28m国内长＜8°/30m286.5m中8°－20°/30m286.5－86m中短20°－70°/30m85－24m短70°－300°/30m24－5.77m水平井的分类长半径水平井造斜率：2°/30m－6°/30m应用范围：水平位移较大的水平井钻具组合：常规的钻具组合〔弯接头、弯外壳、多稳定器钻具组合〕测量工具：常规测量工具〔单点、多点、有线和无线MWD〕水平段长度：取决于可用的工艺技术水平完井：常规完井技术，完井方式取决于油藏条件水平井的分类中半径水平井造斜率：6°/30m－20°/30m应用范围：水平位移较大的水平井钻具组合：常规的钻具组合〔弯外壳、导向钻具组合〕测量工具：常规测量工具〔单点、多点、有线和无线MWD〕水平段长度：300m－900m完井：常规完井技术，完井方式取决于油藏条件短半径水平井造斜率：1°/m－10°/m应用范围：水平位移不大的水平井钻具组合：特殊钻具组合〔铰接马达、挠性钻杆等〕测量工具：特殊的测量工具水平段长度：60m－120m完井：多数裸眼水平井的分类优点缺点长半径水平井1.穿透油层段最长2.使用标准的钻具及套管3.“狗腿严重度”最小4.使用常规钻井设备5.可使用多种完井方法6.可采用多种举升采油工艺7.测井及取芯方便8.井眼及工具尺寸不受限制1.井眼轨道控制段最长2.全井斜深增加最多3.钻井费用增加4.各种下部钻具组合较长5.不适合薄油层和浅油层6.转盘扭矩较大7.套管用量最大8.穿过油层长度与总水平位移比最小中半径水平井1.进入油层时无效井段较短2.使用的井下工具接近常规工具3.使用动力钻具成导向钻井系统4.离构造控制点较近5.可使用常规的套购及完井方法6.井下扭矩及阻力较小7.较高及较稳定的造斜率8.井眼轨迹控制井段较短9.穿透油层段较长（1000米）10.井眼尺寸不受限制11.可以测井及取芯12.从一口直井可以钻多口水平分枝井13.可实现有选择的完井方案1.要求使用MWD测量系统2.要求使用加重钻杆或抗压缩钻杆短半径水平井l.井眼曲线段最短2.侧钻容易3.能够准确击中油层目标4.从一口直井可以钻多口水平分枝井5.直井段与油层距离最小6.可用于浅油层7.全井斜深最小8.不受地表条件的影响1．非常规的井下工具2．非常规的完井方法3．穿透油层段短（120—180米）4．井眼尺寸受到限制5．起下钻次数多6．要求使用顶部驱动系或动力水龙头7．井眼方位控制受到限制8．目前还不能进行电测〔2〕各种类型水平井的特点水平井的剖面类型单园弧轨道双增轨道三增轨道贮层顶部：水平井段控制油层的顶部贮层底部：水平井段控制油层的底部设计入口角度：进入储层顶部的井斜角度着陆点：井眼轨迹中井斜角到达90°的点入口窗口高度：入靶点垂直方向上下误差之和入口窗口宽度：入靶点水平方向左右误差之和出口窗口高度：出靶点垂直方向上下误差之和出口窗口宽度：出靶点水平方向左右误差之和着陆点允许水平偏差：着陆点允许水平方向前后的误差水平井钻井工艺技术油藏和钻井方案设计技术轨迹控制技术平安施工技术水平井泥浆技术工具配套技术完井技术〔1〕满足油藏地质特性〔2〕剖面选择优化原那么和目标曲线较短，变方位、井斜的钻井工作量相对小；降低本钱、有利后续施工为；保证井眼曲率、井眼空间姿态要求；与周围邻井空间轨迹防碰关系和地层关系；轨迹摩阻相对较小。〔3〕与地质师深入分析探讨调整靶点位置或入靶窗口大小中原油田水平井选择采用增-微增-增-水平剖面剖面优化分析

剖面优化选择技术濮1-侧平193井是油田濮城构造西区的一口51/2″套管内开窗侧钻水平井。设计垂深2397.05m，斜深2850m，井斜89.69°，水平段长200m。实钻井深2788m，最大井斜90.5°,水平位移485.41m，水平段长158m，裸眼段长653m。现场实例靶点名称垂深(m)水平位移(m)方位(°)靶半高(m)靶半宽(m)A2399.9344.05325.10.55.0B2401.0548.04324.70.55.0①开窗点深度2135.0m，反向位移30m;②第一增斜段2135.0—2372.3m，造斜率32°/100m，终点井斜70.78°,垂深2322.8m;③稳斜段2372.3—2575.8m，垂深2389.8m;④第二增斜段2575.8—2635.6m，造斜率32°/100m，终点井斜89.69°,垂深2399.9m;⑤水平段2635.6—2849.6m，水平段稳斜角89.69°,垂深2401.0m。轨道号剖面内型斜井段控制造斜率水平段长临井防碰距离钻遇复杂地层长度（盐层、漏失层）轨道①增-增-水平短38～42°/100m3404.0m短轨道②增-稳-增-水平长28～32°/100m200m＞20m长轨道③增-微增-增-水平中32～35°/100m220m6m中摩阻评价：轨道①＞轨道②＞轨道③风险评价：轨道①＞轨道③＞轨道②优化轨道：轨道②造斜点的选择，应充分考虑地层稳定性、可钻性的限制。尽可能把造斜点选择在比较稳定、均匀的硬地层，避开软硬夹层、