侧钻水平井工艺技术.ppt

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1、侧钻水平井工艺技术 1、水平井、侧钻水平井发展综述 2、侧钻水平井特点、主要优越性 3、侧钻水平井分类、工艺流程 4、侧钻水平井钻井工艺技术 5、侧钻水平井钻井液工艺技术 6、侧钻水平井仪器随钻测量工艺技术 7、侧钻水平井完井工艺技术 8、结束语 一、一、水平井、侧钻水平井发展综述 水平井、侧钻水平井比现代石油工业的历史还要长。 早在200年前，英国在煤层中钻了一口水平井，以求从其 中找油，随后于1780年和1840年间进行生产。20世纪初 ，美国和德国开始采用这种技术，1929年，美国在得克萨 斯州钻了第一口真正的水平井。该井仅于1000米深处从井 筒横向向外延伸了8米。 由于工业上采用了水

2、力压裂作为油层增产的有效技术 措施，使水平井钻井停滞不前。例如，苏联和中国在50年 代和60年代就已开始钻水平井，但直到1979年才又重新 起。 一、一、水平井、侧钻水平井发展综述 水平井、侧钻水平井的发展历史可分为两个阶段： 第一阶段：70年代前，从技术上证实了钻水平井的可行性。 结论：水平井技术上可行，经济上不行。 原因：地点选择不对，而不是技术上不过关。 第二阶段：70年代后，水平井钻井技术取得显著进行，水平井 在一定范围内进入生产应用阶段。 80年代初试验，90年代大规模推广，目前在美国已列为常规技 术，用于各类油藏。中国油田进行水平井、侧钻水平井主要是从“ 八五”和“九五”期间开展攻

3、关研究和大面积推广应用的 。 成本：已降至直井1.5-2.0倍，最小为直井的1.2倍。 产量：为直井4.0-8.0倍 一、一、水平井、侧钻水平井发展综述 一、一、水平井、侧钻水平井发展综述 辽河油田历年新钻水平井、侧钻水平井增长概况 二、二、侧钻水平井特点、优越性 1、侧钻水平井特点 从几何角度看 1、与常规侧钻 井相比：造斜率 要高。 2、在产层内有 水平段或近水平 段。 从钻井角度看 1、钻具组合不 同。 2、井眼轨迹控 制难度大。 3、井眼净化比 较困难。 4、测井、完井 工艺与工具有所 不同。 从开发与采油角度看 1、钻穿沟通多垂直裂缝 发育带。 2、减少水锥和气锥现象 。 3、增加油

4、气藏泻油面积 。 4、钻遇薄油层，提高开 发效果。 5、井筒内流态是直线流 动，阻力小、流动平稳 、压降低。 二、二、侧钻水平井特点、主要优越性 2、侧钻水平井主要优越性 (1)提高单井产能 计算结果表明：在相同泄油面积情况下，300m以 上的水平井的采油指数是垂直井的3倍以上。 提高单井产能的主要原因：水平井提高了油井与 油藏的接触面积，另外水平井相当于一条长的准确定 向的裂缝。 (2)减缓水气脊进(water or gas cresting) 水平井尽量远离油气或油水界面，同时在保持与垂 直井相同产量的情况下，大大降低了井筒附近的生产压 差和流体流动速度，减缓了油井生产对油水或油气界面 变

5、形的影响。水平井段长600m的水平井，其计算的临界 速比垂直井高约4倍。 二、二、侧钻水平井特点、主要优越性 2、侧钻水平井主要优越性 (2)减缓水气脊进(water or gas cresting) 二、二、侧钻水平井特点、主要优越性 2、侧钻水平井主要优越性 (3)开发一些特殊类型的油藏 裂缝性油藏； 层状油藏; 倾斜的层状油藏 稠油油藏； 薄油层； 低渗透油藏； 高含水后期正韵律厚油层； 断块油藏。 二、二、侧钻水平井特点、主要优越性 2、侧钻水平井主要优越性 三、三、侧钻水平井分类、工艺流程 1、侧钻水平井分类 按曲率半径划分 1、长曲率侧钻水平井 2、中曲率侧钻水平井 3、短曲率侧钻

6、水平井 4、超短曲率侧钻水平井 按其他原则划分 1、大位移侧钻水平井 2、阶梯侧钻水平井 3、多底/分支侧钻水平井 4、直井侧钻水平井 5、定向井开窗侧钻水平井 6、水平井开窗侧钻水平井 类型曲率半径（m)造斜率 (/30m) 水平段长度（m） 长半径水平井2 中半径水平井 短半径水平井 超短半径水平井 三、三、侧钻水平井分类、工艺流程 2、侧钻水平井流程 侧钻水平井施工工艺流程图 造斜钻进 电测 水平段定向钻进 完井 电测 下尾管 下油管替油 侧钻水平井钻井施工设计 工具、仪器及各种材料的准备 洗井 开窗通井 适宜的井位 设计 实施 完井后的 经济分析 选择 初始设计 油藏 钻井和完井 预期

7、产量 风险分析 最后规划 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 1、侧钻水平井钻井技术 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 1、侧钻水平井开窗侧钻技术 目前常用的侧钻方式有套管锻铣、斜向器开窗两 种方式，最普遍应用的是斜向器开窗。 开窗点应尽量低，以尽可能多地利开窗点应尽量低，以尽可能多地利 用老井套管；用老井套管； 开窗点以上套管完好，无变形，无开窗点以上套管完好，无变形，无 漏失；漏失； 曲线段和造斜段尽可能避开水淹区曲线段和造斜段尽可能避开水淹区 ； 选择砂岩和非膨胀泥岩地层开窗选择砂岩和非膨胀泥岩地层开窗 侧钻水平井侧钻水平井 开窗位置优选开窗位置优选 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 1、侧钻水

8、平井开窗侧钻技术一体化液压开窗工具 优点： 实现了一趟钻完成对原井眼的密封、斜向器坐封、开修窗工作，一体化操作，程 序简单； 缩短周期，降低成本； 多折面斜面，窗口全宽比例加大，事故隐患降低； 能满足油田中后期利用老井进行各种套管侧钻井的施工，应用范围广。 专利号：2004200306165 ， 已经成功应用 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 2、侧钻水平井钻井设计井眼轨迹设计井眼轨迹设计 多段制多段制剖面设计剖面设计 悬悬链线剖面设计链线剖面设计 & & 抛物线剖面设计抛物线剖面设计 最小曲率法的三维剖面设计与二维剖最小曲率法的三维剖面设计与二维剖 面设计面设计(X.S. Liu, 1989)

9、(X.S. Liu, 1989) 弯曲方程法弯曲方程法 ( ( SchuhSchuh, 1992), 1992) 恒曲率方程法恒曲率方程法 (B. (B. GuoGuo, 1993), 1993) 井眼轨迹模拟法井眼轨迹模拟法 (S.Z.Jiang,1994)(S.Z.Jiang,1994) 地理曲率模型法地理曲率模型法(Williamson,2000)(Williamson,2000) 目前普遍应用的的设计方法为 最小曲率法。 设计参数设计参数 造斜点和造斜率造斜点和造斜率 稳斜段稳斜段 造斜段造斜段 水平段水平段 靶区靶区 工具面工具面 靶区 由油藏条件决 定 越大越好 越简单越好 要求快

10、速安全 钻达油水界面 设计方法 靶区设计 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 2、侧钻水平井钻井设计欢欢616616CPCP设计设计 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 2、侧钻水平井钻井设计钻具组合设计钻具组合设计 力学分析力学分析 钻压，扭矩钻压，扭矩& & 拉伸拉伸, , 弯曲弯曲 钻机设备和地面设施钻机设备和地面设施 最小摩阻的井身剖面设计最小摩阻的井身剖面设计 造斜率评估造斜率评估 疲劳极限疲劳极限 ( (旋转钻进时旋转钻进时) ) BHABHA的造斜率预测的造斜率预测 BHABHA的设计及优选的设计及优选 钻具组合设计原则： 钻柱摩阻最佳。 优先选用成熟钻具组合。 满足强度要求。 有利于减

11、少起下钻次数。 必须有较大的可靠性及实 用性。 根据井身剖面选择钻具组 合。 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 3、侧钻水平井井眼轨迹控制技术 轨迹控制 设计 & 钻 进设计 井下钻具组 合的评价 & 预测 井眼轨迹 描述及计 算 井下钻具组 合力学分析 钻头与岩石的 力学作用分析 轨迹控制系统 200 x 螺杆的弯角 弯角 钻头 弯角 钻头 上稳定器 上钻头稳定器 狗腿度/100ft. 近钻头稳定 器 近钻头稳定 器 螺杆造斜能力计算 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 3、侧钻水平井井眼轨迹控制技术 滑动钻进 l 轨迹 井斜容易控制 方位易于控 制 钻具不旋转 导向钻进原理导向钻进原理 复合钻进

12、 l 井眼轨迹 与常规钻具 钻进机理相似 井眼更光滑 钻速高 100200300 2200 2100 2000 Kop=2061.00m 入靶点2143.77m,井斜89.4 终点2354.82m 井斜89.5 静33-71cp井垂直剖面图 设计轨道设计轨道 实钻轨道实钻轨道 轨道控制实例 -120 -80 -40 0 40 80 2060100140180220260 静静33-71cp33-71cp井水平投影图井水平投影图 设计轨道设计轨道 实钻轨道实钻轨道 轨道控制实例 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 4、侧钻水平井专用工具 同体双弯 197mm、165mm、120mm 、95mm 弯壳

13、体螺杆钻具 197mm、165mm、120mm 、95mm 专用无磁钻铤 5LZ957.0同体双弯螺杆钻具 95mm可调扶正套分体同 向双弯螺杆钻具 83mm抗压无磁钻杆 套管段铣工具 套管开窗工具 BitBit 四、四、侧钻水平井钻井工艺技术 4、侧钻水平井专用工具 五、五、侧钻水平井钻井液工艺技术 1、侧钻水平井钻井液设计 设计特点设计特点 具有较强的结构性，良具有较强的结构性，良 好的流变性和稳定性；好的流变性和稳定性； 摩阻力低，润滑性强；摩阻力低，润滑性强； 较好的抑制性和抗污染较好的抑制性和抗污染 性；性； 有利于保护油气层有利于保护油气层, , 减减 少对储层的损害；少对储层的损

14、害； 密度合理密度合理, , 有利于近平有利于近平 衡钻井和井壁稳定。衡钻井和井壁稳定。 1.1. 井眼稳定性井眼稳定性 2.2. 井眼清洁井眼清洁：消除岩屑床：消除岩屑床 3.3. 井眼摩阻、提拉力及扭矩井眼摩阻、提拉力及扭矩大大 钻井液设计维护难点 五、五、侧钻水平井钻井液工艺技术 2、侧钻水平井钻井液性能与维护 侧钻水平井钻井液体系 卤水水包油完井液 组分：盐水+生物聚合物+预胶化淀粉+矿物油+乳化剂+暂堵剂 根据多年研究与结合辽河的实际情况，在辽河油田区块稠油油藏侧钻水 平井、古潜山侧钻水平井及其它水平井均使用该钻井液体系，满足了水平井 稳定井壁、携带岩屑、润滑防卡和保护油层等的要求，

15、已成功应用30余口侧 钻水平井及侧钻分支井。 侧钻水平井钻井液性能维护要点： 1、高抑制性、低滤失量、井眼稳定 2、大井斜段的井眼净化 3、润滑性好防止卡钻 4、低动塑比 5、油气层的保护性 辽河静31-59FP分支侧钻水平井设计性能 井段 钻井液性能 DFVFlPVYPYP/P V nKPH油 含 摩阻 开窗 1.08 | | 1.10 50 | | 70 7 20 | | 30 15 | | 20 0.50 | | 0.60 0.48 | | 0.6 0.8 | | 1.2 7.5 8 | | 10 0.087 5 斜井段 水平段 1.10 | 1.15 35 | 45 5 15 | 25

16、 10 | 15 0.45 | 0.60 0.6 | 0.8 0.6 | 1.0 7.5 | 8.0 15 | 25 0.069 9 五、五、侧钻水平井钻井液工艺技术 2、侧钻水平井钻井液性能与维护 六、六、侧钻水平井随钻测量工艺技术 1、侧钻水平井有线随钻测量 1.随钻测量： 井斜、方位、温度 2.工具外径： 45mm和35mm 3.工具长度： 2000mm以上可调 4.工作温度：+6125C 5.仪器精度： 井斜：0.2 方位：0.2 工具面：2 6.所用井型：无限制 六、六、侧钻水平井随钻测量工艺技术 2、侧钻水平井无线随钻测量MWD 测量参数 井斜角 方位角 工具面角 温度 磁倾角 磁

17、场强度 重力和 井深 钻压 大钩负荷 立管压力 QDT-MWD技术规范 排量： 75-165gpm 3.5-in O.D.钻铤 100-425gpm 4.75-in O.D.钻铤 150-600gpm 6.5-in O.D.钻铤 400-1100gpm 8.5-in O.D.钻铤 压降：400gpm-100psi 抗温：125C 抗压：140Mpa 工具外径：1.88in 工具长度：7.26m9.75m11.89m 测量精度 井斜：0.1 工具面角：0.5 方位：0.15 磁倾角： 0.1 六、六、侧钻水平井随钻测量工艺技术 2、侧钻水平井无线随钻测量MWD 辨别页岩和非页岩 评估砂岩、石灰岩

18、中的粘土含量 关联补充测井数据，确定地质层位 选择取心位置和下套管位置 自然伽玛地质导向 锦27-81-479CP井 伽玛数据 井深： 1559.62 水平段长：354.32 六、六、侧钻水平井随钻测量工艺技术 3、侧钻水平井无线随钻测量LWD 最大耐温：150C 最大耐压: 20000psi(140Mpa) 发射频率：2MHz+400KHz 测量精度：0.5欧姆米 测量范围：最高至2000欧姆米 探测深度：2.5m 垂直分辨率：30cm 距离底部：2.8m 测量曲线:32条原始电阻率曲线及8条补偿曲线 电阻率技术参数 LWD随钻地质导向系统 六、六、侧钻水平井随钻测量工艺技术 3、侧钻水平井

19、无线随钻测量LWD EMS测斜仪 EMS 是电子单、多点测斜系统， 用于替代照相式单多点测斜仪进行 定向井、侧钻水平井井眼轨迹的测 量。它具有数据处理快捷、方便、 精度高等特点，可以采用投测或吊 测方式测量，数据存储在探管中， 待探管提到地面后与计算机联接通 讯，由计算机处理得到井斜、方位 、工具面等数据。 七、七、侧钻水平井测井工艺技术 由于侧钻水平井井斜大，常规的测井已不能 满足该类井的测井要求，故对于侧钻水平井而 言，主要依靠电缆左右下放和钻具送入法进行 测量。测井仪器应用在辽河主要有湿接头和泵 冲法两种。已成功地应用于95/8、7、51/2套 管侧钻水平井中。 八、八、侧钻水平井完井工

20、艺技术 1、侧钻水平井完井设计 完井设计完井设计: : 确定要使用的尾管及井眼尺寸确定要使用的尾管及井眼尺寸 光管与筛管长度优选光管与筛管长度优选 根据地层决定完井方式和筛管优选根据地层决定完井方式和筛管优选 考虑采油下泵要求考虑采油下泵要求 考虑尾管的通过度问题考虑尾管的通过度问题 考虑后期水泥塞和附件的易钻性考虑后期水泥塞和附件的易钻性 满足的三个基本标准满足的三个基本标准 拉伸或连接标准拉伸或连接标准 挤毁或破裂标准挤毁或破裂标准 疲劳标准疲劳标准 l l 与入井工具相匹配与入井工具相匹配 七、七、侧钻水平井完井工艺技术 2、辽河侧钻/分支水平井完井示意图 七、七、侧钻水平井完井技术 3、辽河两口侧钻水平井两口完井示意图 九、九、结束语 辽河油田的实践证明了侧钻水平井/侧钻分支水平井技 术是既能增加可采储量、提高产量和采收率、节省投资又 能少打井的有效手段。是油田特别是老油田中后期挖潜增 效、提高动用难动用储量程度的行之有效的办法，值得大 力提倡。侧钻水平井作为一种特殊钻井工艺，今后大面积 的推广仍需要有关配套政策和其它配套完善技术、设备的 大力支持。 谢谢 谢谢 大大 家家 侧钻水平井工艺技术侧钻水平井工艺技术