水平井钻井完井知识介绍.

－1－2014年4月水平井钻井、完井知识介绍－2－汇报提纲一、水平井钻井技术简介二、近年来中国石油水平井进展三、水平井设计技术四、水平井完井技术－3－地震技术电测技术水平井钻井技术牙轮钻头技术高压喷射钻井技术顶部驱动技术连续软管钻井技术水力压裂技术海洋钻井技术欠平衡钻井技术20世纪石油工业10项顶尖技术提高钻速；缩短钻井周期；降低钻井成本；提高单井产量；加快勘探开发速度；越来越深地切入到勘探和开发工作中去－4－水平井定义API没有明确的定义。Agooddefinitionwouldbe“Anywellputinareservoirdesignedtoexposeasmuchporosityandpermeability,andcontactasmanysweetspotsaspossible”水平井是定向井的井型之一，其最大井斜要大于等于86度，并具备一定的水平段。－5－常规水平井侧钻水平井大位移水平井:长曲率半径水平井(造斜率≤8°/30米）中曲率半径水平井(造斜率8～30°/30米）短曲率半径水平井(造斜率1.0～3.0°/米）垂直侧钻(分支）水平井水平侧钻(分支）水平井水平井目标点水平位移与垂深之比≥2的水平井水平井分类－6－国内水平井发展状况国内完钻水平井类型阶梯式水平井三维水平井连通水平井成对水平井138013901400141014200100200300400500600水平段m垂深m“拱”型水平井多靶点水平井分支水平井ABABBAH0.7侧钻井水平井常规水平井－7－长、中、短半径水平井工艺特点－8－三种基本类型水平井的主要优缺点－9－中半径水平井发展迅速由于中半径水平井具有突出优点，中半径水平井钻井技术发展迅速，数量增加幅度远大于长、短半径水平井，在每年世界上所钻水平井的总数中，中半径水平井占60%左右。－10－中半径水平井参数ToolSizeBuildRadiusHoleSize2-7/8”10-28/100'3-3/8”-4-1/2”3-3/8”10-28/100'4-1/2”-6-1/8”4-3/4”10-18/100'6-1/8”-7-7/8”6-3/4”10-18/100'7-7/8”-9-7/8”－11－改善蒸气驱机理，开发稠油油藏开发低渗透油气藏开发裂缝性油气藏开发薄层油气藏分支水平井开发成熟油田或枯竭油气藏减缓水、气锥进，延长无水开采期提高聚合物驱油的效果改善水驱或注水避免出沙事故其他矿藏(盐、煤层气、地热等）的特殊开采方法穿越河流等障碍物铺设管线水平井用途－12－目前状况•长、中、短半径水平井已为常规工艺•分支井技术得到发展和应用•大位移井和大位移水平井见到好的效益国内情况长、中、短半径水平井已为常规工艺大位移水平井正在实施分支井技术刚起步一、水平井钻井技术简介－13－水平井钻井面临的问题压缩机油管寿命钻机应力套管磨损水力学油藏工程轨迹控制钻具寿命井眼稳定钻具弯曲扭矩阻力漏失井涌井眼净化套管漂浮稳定器注水泥－14－水平井的适应性开发薄油藏油田，提高单井产量。开发低渗透油藏，提高采收率。开发重油稠油油藏。扩大泄油面积外，有利于热线的均匀推进。开发以垂直裂缝为主的油藏。钻遇更多垂直裂缝。开发底水和气顶活跃的油藏。减缓水锥、气锥的推进速度，延长油井寿命。利用老井采出残余油。侧钻水平井。用丛式水平井扩大控制面积，减少丛式井的平台数量。用水平井注水注汽有利于水线汽线的均匀推进。用水平探井可钻穿多层陡峭的产层，往往相当于多口直井的勘探效果。有利于环境保护。国外水平井技术现状－16－国外水平井应用概况99年底，共有水平井2万多口,水平井技术成功率90%—95%，项目成功率54%，油藏类型非常多,美国用于钻穿裂缝、抑制气水锥进，加拿大用于稠油－17－美国奥斯汀水平井钻井随着技术的进步和经验的增加，水平井成本已大幅度降低，周期明显缩短。自1987年至今奥斯汀白垩系地层水平钻井（平均测量井深3000多米）有如下特点：平均钻井周期由原来的40天/井降至10天/井；油层井眼直径由原来的8-1/2英寸降至4-1/2英寸；造斜率由原来的10-12度/30米增至20度/30米；用清水加聚合物作泥浆（最大比重1.3）并配备有完善的井控和除气装置，普遍采用边喷边钻的负压钻井方法。－18－美国的水平井钻井美国于二十世纪九十年代每年钻进1000-1200口水平井，占陆地钻井数量的5-8%；1995年以前钻进5911口水平井。这些水平井增加了10亿桶潜在的油藏，或者2%的原始油替代。其中90%的水平井是用于钻进碳酸岩盐地层（这些地层占美国地层的30%。水平井采油速度快，400%大于直井，成本80%高于直井。水平井作用53%用于穿越裂缝；33%减少地层水锥；9%用于直接提高采收率；7%用于避开地面的障碍。－19－应用水平井的目的53%33%9%7%0%10%20%30%40%50%60%穿越裂缝减少水、气锥直接提高采收率避开地面限制－20－1989-1998年美、加及世界水平井钻井050010001500200025003000水平井数口1989199019911992199319941995199619971998年份美国加拿大世界－21－国外水平井钻井技术技术成熟，成本相当于5、6年前直井美国技术成功率90%-95%钻头：抗冲击载荷、耐磨损、适合钻曲线段、水平段的钻头井下动力钻具：长串联马达、铰接式马达、仪表化马达、可转向井下马达导向钻井及轨迹实时控制，随钻测井：旋转导向钻井系统取代可转钻井系统－22－水平井油层保护技术欠平衡钻井技术：泡沫、空气、氮气等充气钻井液高性能的钻井液：油基钻井液、合成钻井液，有利于井壁稳定性、岩屑的清除、控制井眼损坏国内水平井技术现状－24－国内外水平井钻井技术发展概况我国是最早开始水平井钻进的国家之一。在1965-1966年在四川钻进了两口水平井（磨3井、巴24井），但由于钻井技术不配套及两口井未见到效果，以后很长时间水平井技术处于停止状态。到八五期间，受到发达国家钻进水平井收到很好的经济效益的启发，组织了国家科技攻关，在攻关期间进行了四十余口井的实验，产量约为直井的3-5倍，平均稳定产量为直井的2-3倍，每口水平井平均钻井费用为直井的1.8-2倍（水平井的井深要大于直井，目前这一比值为1.5倍）。－25－国内水平井技术应用（99年8月）胜利油田:101南海东部:49塔里木:38新疆:30辽河油田:24大港油田:21长庆油田:8大庆油田:7四川油田:3河南油田:2华北油田:2吉林油田:2吐哈油田:1江苏油田:1中原油田:1渤海油田:1东海油田:1CNPC:12899年底共钻进水平井293口。1998-2001年中石油共完井92口水平井。－26－全国水平井历年投产情况（南海49口井除外）－27－胜利油田历年水平井数－28－水平井在不同岩层中的应用2259245050100150200250水平井口碳酸岩生物礁火山岩砂岩及其它－29－－30－水平井油层保护技术提高钻井技术和钻井速度，缩短水平井段油层浸泡时间采用负压射孔技术，确定合理的负压值来保护油层。采用油基泥浆打开油层。采用优质射孔保护液，抑制粘土的水化膨胀分散和微粒运移，起到了稳定粘土，保护油层的目的。－31－长、中半径水平井钻井完井技术1、水平井地质、油藏、钻井优化设计技术2、水平井井眼轨道测量和控制技术3、水平井取心技术4、水平井钻井液完井液技术5、水平井固井完井技术6、水平井测井及资料解释技术7、水平井射孔及测试技术以上技术形成了长、中半径水平井施工的配套技术，并且可以立足于国内。－32－我国水平井技术评价我国水平井技术发展很不平衡，总体上处于发展阶段主要问题：技术不配套小油田没有自己的施工队伍，费用高；钻井完井费用高，包括研制费；钻井数量少技术不完善•水平井作业困难•测井方面存在的问题：胜利油田侧钻水平井无法进行测井；水平井没有进行生产测井水平井成本及效益－34－水平井钻井成本随着水平井钻井技术和完井技术的不断发展和完善，水平井的钻井成本大幅度下降。因而能获得更大的经济效益，这就是为什么水平井会在20世纪90年代以后迅速增长的主原因之一。据国外统计资料表明，虽然水平井的产量一般比邻近直井提高3-5倍，甚至更多。而20世纪80年代初期以前，水平井成本比邻近直井高出6-8倍；到20世纪80年代中、后期水平井成本明显下降，一般为直井的2-3倍；进入20世纪90年代以后，这一成本比值继续降低，一般是直井成本的1.2-1.4倍。－35－阿拉斯加普鲁德霍湾的水平井与垂直井成本－36－得克萨斯AustinChalk层水平井钻井成本－37－水平井成本“学习曲线”表明，在某一地区所钻水平井的口数和积累的钻井经验对水平井的钻井成本影响很大。一般情况下，第1口水平井的成本比第2口高得多（第1口水平井往往比邻近直井成本高出2-4倍）。但随着后续的水平井数量增加，其成本可下降至邻近直井的1.4倍甚至更低。美国的7000余口水平井统计资料表明，每口井成本相当于邻近直井的1.2倍左右，也有的水平井成本接近甚至低于直井成本。这些数据可给出两点重要启示：其一是不能简单地根据在某一地区所钻的第1口水平井就对水平井钻井技术进行经济评价；其二是为了获得更高的经济效益，最好选择在一个地区钻多口而不是单口水平井的钻井方案。发展中的水平井钻井技术－39－水平井在我国的应用前景水平井打开油层的长度是直井的几十到几百倍，有利于推迟气顶、底水的锥进，可以增加采收率5%左右，具有少井高产的优点。目前水平井在国外逐步变为常规技术。我国自八五攻关以来共钻进近300口水平井，除胜利和塔里木较规模性应用外，国内其它油田钻进很少，水平井的推广应用很不平衡。其主要原因是国内不少油田钻进1-2口水平井没有取得预期的效果，而且水平井的钻井费用较高，从而使水平井的应用受到约束。从国内水平井的实践来看，水平井是否能够得到预期的效果，主要取决于对所钻油层能否了解清楚，是否对油层进行过精细描述。－40－水平井在我国的应用前景由于我国属于陆相沉积，油层本身得逞情况比较复杂，设计一口水平井时3，必须对油层情况进行精细研究，力争把油层的各种参数搞清楚，这里包括油层顶深、底深、倾角、泥岩夹层、含油饱和度、裂缝发育情况等。但有些情况下对所钻地层很难了解清楚。现在国外已经研制成功地质导向钻井系统，有助于解决地质不确定性的问题，并且在水平井中使用取得很好的效果，我国应尽快掌握该技术，以提高水平井的成功率。－41－大力发展多分支井技术中国的油层大多属于薄油层，常常要求几层合采，但水平井只能一井一层，如打几套井网，则开发费用势必较高。解决这一矛盾的方法是钻进多分支井。国外目前已经钻进成功难度系数很大的6级多分支井。多分支井能够取得较水平井更好的效果。－42－发展中的水平井技术目前国际上水平井钻井技术已日臻成熟和完善。随着不同的地面条件、地下油层状况与勘探开发要求，已钻成了多种花样的水平井。例如美国普鲁德霍湾油田、英国北海油田的大位移水平井；加拿大、印度尼西亚等地的丛式水平井；前苏联（多林纳油田）及美国的水平多目标井和水平分支井；加拿大的用斜井钻机由地表沿45度井斜角开钻造斜的浅层水平井，以及在很多国家和地区钻成的开窗侧钻水平井和小井眼水平井。再如，美国某钻井公司曾在北海钻成一口特殊工艺水平井，该井总垂深为6710m，水平位移达8714m（28592ft），在水平段内钻进一段距离之后，又继续增斜至130度的最大井斜角，共探明5个目标层，表明具有很高的钻井技术水平。随着钻井技术的进步，目前已经能够钻成水平位移达到或超过1Okm的大位移水平井。武M1-1井组实钻井身结构示意图直井结构311bit×53m244.5casing×51.88m215.9bit×951m177.8casing×94