側(cè)鉆水平井工藝技術(shù)課件

側(cè)鉆水平井工藝技術(shù)遼河石油勘探局工程技術(shù)研究院靳樹忠二00五年八月1、水平井、側(cè)鉆水平井發(fā)展綜述2、側(cè)鉆水平井特點、主要優(yōu)越性3、側(cè)鉆水平井分類、工藝流程4、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)5、側(cè)鉆水平井鉆井液工藝技術(shù)6、側(cè)鉆水平井儀器隨鉆測量工藝技術(shù)7、側(cè)鉆水平井完井工藝技術(shù)8、結(jié)束語

一、水平井、側(cè)鉆水平井發(fā)展綜述水平井、側(cè)鉆水平井比現(xiàn)代石油工業(yè)的歷史還要長。早在200年前，英國在煤層中鉆了一口水平井，以求從其中找油，隨后于1780年和1840年間進行生產(chǎn)。20世紀初，美國和德國開始采用這種技術(shù)，1929年，美國在得克薩斯州鉆了第一口真正的水平井。該井僅于1000米深處從井筒橫向向外延伸了8米。由于工業(yè)上采用了水力壓裂作為油層增產(chǎn)的有效技術(shù)措施，使水平井鉆井停滯不前。例如，蘇聯(lián)和中國在50年代和60年代就已開始鉆水平井，但直到1979年才又重新起。

一、水平井、側(cè)鉆水平井發(fā)展綜述水平井、側(cè)鉆水平井的發(fā)展歷史可分為兩個階段：第一階段：70年代前，從技術(shù)上證實了鉆水平井的可行性。

結(jié)論：水平井技術(shù)上可行，經(jīng)濟上不行。原因：地點選擇不對，而不是技術(shù)上不過關(guān)。

第二階段：70年代后，水平井鉆井技術(shù)取得顯著進行，水平井在一定范圍內(nèi)進入生產(chǎn)應(yīng)用階段。

80年代初試驗，90年代大規(guī)模推廣，目前在美國已列為常規(guī)技術(shù)，用于各類油藏。中國油田進行水平井、側(cè)鉆水平井主要是從“八五”和“九五”期間開展攻關(guān)研究和大面積推廣應(yīng)用的。成本：已降至直井1.5-2.0倍，最小為直井的1.2倍。產(chǎn)量：為直井4.0-8.0倍

一、水平井、側(cè)鉆水平井發(fā)展綜述

一、水平井、側(cè)鉆水平井發(fā)展綜述遼河油田歷年新鉆水平井、側(cè)鉆水平井增長概況二、側(cè)鉆水平井特點、優(yōu)越性1、側(cè)鉆水平井特點從幾何角度看1、與常規(guī)側(cè)鉆井相比：造斜率要高。2、在產(chǎn)層內(nèi)有水平段或近水平段。從鉆井角度看1、鉆具組合不同。2、井眼軌跡控制難度大。3、井眼凈化比較困難。4、測井、完井工藝與工具有所不同。從開發(fā)與采油角度看1、鉆穿溝通多垂直裂縫發(fā)育帶。2、減少水錐和氣錐現(xiàn)象。3、增加油氣藏瀉油面積。4、鉆遇薄油層，提高開發(fā)效果。5、井筒內(nèi)流態(tài)是直線流動，阻力小、流動平穩(wěn)、壓降低。二、側(cè)鉆水平井特點、主要優(yōu)越性2、側(cè)鉆水平井主要優(yōu)越性(1)提高單井產(chǎn)能

計算結(jié)果表明：在相同泄油面積情況下，300m以上的水平井的采油指數(shù)是垂直井的3倍以上。提高單井產(chǎn)能的主要原因：水平井提高了油井與油藏的接觸面積，另外水平井相當于一條長的準確定向的裂縫。(2)減緩水氣脊進(waterorgascresting)

水平井盡量遠離油氣或油水界面，同時在保持與垂直井相同產(chǎn)量的情況下，大大降低了井筒附近的生產(chǎn)壓差和流體流動速度，減緩了油井生產(chǎn)對油水或油氣界面變形的影響。水平井段長600m的水平井，其計算的臨界速比垂直井高約4倍。二、側(cè)鉆水平井特點、主要優(yōu)越性2、側(cè)鉆水平井主要優(yōu)越性(2)減緩水氣脊進(waterorgascresting)

二、側(cè)鉆水平井特點、主要優(yōu)越性2、側(cè)鉆水平井主要優(yōu)越性(3)開發(fā)一些特殊類型的油藏①裂縫性油藏；②層狀油藏;③傾斜的層狀油藏④稠油油藏；⑤薄油層；⑥低滲透油藏；⑦高含水后期正韻律厚油層；⑧斷塊油藏。二、側(cè)鉆水平井特點、主要優(yōu)越性2、側(cè)鉆水平井主要優(yōu)越性三、側(cè)鉆水平井分類、工藝流程1、側(cè)鉆水平井分類按曲率率半徑徑劃分分1、長長曲率率側(cè)鉆鉆水平平井2、中中曲率率側(cè)鉆鉆水平平井3、短短曲率率側(cè)鉆鉆水平平井4、超超短曲曲率側(cè)側(cè)鉆水水平井井按其他他原則則劃分分1、大大位移移側(cè)鉆鉆水平平井2、階階梯側(cè)側(cè)鉆水水平井井3、多多底/分支支側(cè)鉆鉆水平平井4、直直井側(cè)側(cè)鉆水水平井井5、定定向井井開窗窗側(cè)鉆鉆水平平井6、水水平井井開窗窗側(cè)鉆鉆水平平井類型曲率半徑（m)造斜率(°/30m)水平段長度（m）長半徑水平井３００?６００2?６＞３０００中半徑水平井１００?２４５６?２０２００?１０００短半徑水平井６?６０２４?３００＜３００超短半徑水平井＜１ｍ三、側(cè)鉆水平井分類、工藝流程2、側(cè)鉆水平井流程側(cè)鉆水平井施工工藝流程圖造斜鉆進

電測水平段定向鉆進完井電測下尾管下油管替油側(cè)鉆水平井鉆井施工設(shè)計工具、儀器及各種材料的準備洗井開窗通井適宜的井位設(shè)計實施完井后的經(jīng)濟分析選擇初始設(shè)計油藏鉆井和完井預(yù)期產(chǎn)量風險分析最后規(guī)劃四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井開窗側(cè)鉆技術(shù)目前常常用的的側(cè)鉆鉆方式式有套套管鍛鍛銑、、斜向向器開開窗兩兩種方方式，，最普普遍應(yīng)應(yīng)用的的是斜斜向器器開窗窗。開窗點點應(yīng)盡盡量低低，以以盡可可能多多地利利用老老井套套管；；開窗點點以上上套管管完好好，無無變形形，無無漏失失；曲線段段和造造斜段段盡可可能避避開水水淹區(qū)區(qū)；選擇砂砂巖和和非膨膨脹泥泥巖地地層開開窗側(cè)鉆水水平井井開開窗位位置優(yōu)優(yōu)選四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井開窗側(cè)鉆技術(shù)—一體化液壓開窗工具優(yōu)點：：★實現(xiàn)現(xiàn)了一一趟鉆鉆完成成對原原井眼眼的密密封、、斜向向器坐坐封、、開修修窗工工作，，一體體化操操作，，程序序簡單單；★縮短周周期，，降低低成本本；★多折面面斜面面，窗口全全寬比比例加加大，，事故故隱患患降低低；★能滿滿足油油田中中后期期利用用老井井進行行各種種套管管側(cè)鉆鉆井的的施工工，應(yīng)應(yīng)用范范圍廣廣。專利號號：2004200306165，已經(jīng)成成功應(yīng)應(yīng)用四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井鉆井設(shè)計—井眼軌跡設(shè)計多段制制剖面面設(shè)計計懸鏈線線剖面面設(shè)計計&拋拋物物線剖剖面設(shè)設(shè)計最小曲曲率法法的三三維剖剖面設(shè)設(shè)計與與二維維剖面面設(shè)計計(X.S.Liu,1989)彎曲方方程法法(Schuh,1992)恒曲率率方程程法(B.Guo,1993)井眼軌軌跡模模擬法法(S.Z.Jiang,1994)地理曲曲率模模型法法(Williamson,2000)目前普遍遍應(yīng)用的的的設(shè)計計方法為為最小曲率率法。設(shè)計參數(shù)數(shù)造斜點和和造斜率率穩(wěn)斜段造斜段水平段靶區(qū)工具面靶區(qū)由油藏條條件決定定越大越好好越簡單越越好要求快速速安全鉆鉆達油水水界面設(shè)計方法法靶區(qū)設(shè)計計四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井鉆井設(shè)計—歡616CP設(shè)計四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井鉆井設(shè)計—鉆具組合設(shè)計力學(xué)分析析鉆壓，扭扭矩&拉拉伸,彎曲曲鉆機設(shè)備備和地面面設(shè)施最小摩阻阻的井身身剖面設(shè)設(shè)計造斜率評評估疲勞極限限(旋旋轉(zhuǎn)鉆進進時)BHA的的造斜率率預(yù)測BHA的的設(shè)計及及優(yōu)選鉆具組合合設(shè)計原原則：—鉆柱柱摩阻最最佳?！獌?yōu)先選選用成熟熟鉆具組組合。—滿足足強度要要求?！欣跍p少少起下鉆鉆次數(shù)。。—必須須有較大大的可靠靠性及實實用性。?！鶕?jù)據(jù)井身剖剖面選擇擇鉆具組組合。四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)3、側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制技術(shù)軌跡控制設(shè)計&鉆進設(shè)計井下鉆具組合的評價&預(yù)測井眼軌跡描述及計算井下鉆具組合力學(xué)分析鉆頭與巖石的力學(xué)作用分析軌跡控制制系統(tǒng)200x螺桿的彎角彎角鉆頭彎角鉆頭上穩(wěn)定器上鉆頭穩(wěn)定器狗腿度/100ft.

近鉆頭穩(wěn)定器近鉆頭穩(wěn)定器螺桿造斜斜能力計計算四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)3、側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制技術(shù)滑動鉆進軌跡井斜容易控制方位易于控制鉆具不旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進進原理復(fù)合鉆進

井眼軌跡與常規(guī)鉆具鉆進機理相似井眼更光滑鉆速高100200300220021002000Kop=2061.00m入靶點2143.77m,井斜89.4°°終點2354.82m井斜89.5°°靜33-71cp井垂垂直剖面面圖設(shè)計軌道道實鉆軌道道軌道控制制實例-120-80-40040802060100140180220260靜33-71cp井水水平投影影圖設(shè)計軌道道實鉆軌道道軌道控制制實例四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)4、側(cè)鉆水平井專用工具同體雙彎Φ197mm、Φ165mm、Φ120mm、Φ95mm彎殼體螺桿鉆具Φ197mm、Φ165mm、Φ120mm、Φ95mm專用無磁鉆鋌5LZ95×7.0同體雙彎螺桿鉆具φ95mm可調(diào)扶正套分體同向雙彎螺桿鉆具83mm抗壓無磁鉆桿套管段銑工具套管開窗工具Bit四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)4、側(cè)鉆水平井專用工具五、側(cè)鉆水平井鉆井液工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井鉆井液設(shè)計設(shè)計特點點具有較強強的結(jié)構(gòu)構(gòu)性，良良好的流流變性和和穩(wěn)定性性；摩阻力低低，潤滑滑性強；；較好的抑抑制性和和抗污染染性；有利于保保護油氣氣層,減少對儲儲層的損損害；密度合理理,有利于近近平衡鉆鉆井和井井壁穩(wěn)定定。井眼穩(wěn)定定性井眼清潔潔：消除巖巖屑床井眼摩阻阻、提拉拉力及扭扭矩大鉆井液設(shè)設(shè)計維護護難點五、側(cè)鉆水平井鉆井液工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井鉆井液性能與維護側(cè)鉆水平平井鉆井井液體系系鹵水水包包油完井井液組分：鹽鹽水+生生物聚合合物+預(yù)預(yù)膠化淀淀粉+礦礦物油+乳化劑劑+暫堵堵劑根據(jù)多年年研究與與結(jié)合遼遼河的實實際情況況，在遼遼河油田田區(qū)塊稠稠油油藏藏側(cè)鉆水水平井、、古潛山山側(cè)鉆水水平井及及其它水水平井均均使用該該鉆井液液體系，，滿足了了水平井井穩(wěn)定井井壁、攜攜帶巖屑屑、潤滑滑防卡和和保護油油層等的的要求，，已成功功應(yīng)用30余口口側(cè)鉆水水平井及及側(cè)鉆分分支井。側(cè)鉆水平平井鉆井井液性能能維護要要點：1、高抑抑制性、、低濾失失量、井井眼穩(wěn)定定2、大大井斜段段的井眼眼凈化3、潤滑滑性好防防止卡鉆鉆4、低動動塑比5、、油氣層層的保護護性遼河靜31-59FP分支側(cè)側(cè)鉆水平平井設(shè)計計性能

井

段鉆

井

液

性

能DFVFlPVYPYP/PVnKPH油含摩阻

開窗1.08||1.1050||70

≤720||3015||200.50||0.60

0.48||0.60.8||1.2

7.58||10

0.0875斜井段水平段1.10|1.1535|45

≤515|2510|150.45|0.600.6|0.80.6|1.07.5|8.015|25

0.0699五、側(cè)鉆水平井鉆井液工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井鉆井液性能與維護六、側(cè)鉆水平井隨鉆測量工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井有線隨鉆測量1.隨鉆測量：井斜、方位、溫度2.工具外徑：Φ45mm和Φ35mm3.工具長度：2000mm以上可調(diào)4.工作溫度：+6~125°C5.儀器精度：井斜：±0.2°方位：±0.2°工具面：±2°6.所用井型：無限制六、側(cè)鉆水平井隨鉆測量工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井無線隨鉆測量—MWD測量參數(shù)數(shù)井斜角方位角工具面角角溫度磁傾角磁場強度度重力和井深鉆壓大鉤負荷荷立管壓力力QDT-MWD技術(shù)規(guī)規(guī)范排量：75-165gpm3.5-inO.D.鉆鉆鋌100-425gpm4.75-inO.D.鉆鉆鋌150-600gpm6.5-inO.D.鉆鉆鋌400-1100gpm8.5-inO.D.鉆鉆鋌壓降：400gpm-100psi抗溫：125°°C抗壓：140Mpa工具外徑徑：1.88in工具長度度：①7.26m②9.75m③11.89m測量精度度井斜：±±0.1°工工具具面角：：±0.5°方位：±±0.15°磁磁傾傾角：±±0.1°°六、側(cè)鉆水平井隨鉆測量工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井無線隨鉆測量—MWD辨別頁巖巖和非頁頁巖評估砂巖巖、石灰灰?guī)r中的的粘土含含量關(guān)聯(lián)補充充測井數(shù)數(shù)據(jù)，確確定地質(zhì)質(zhì)層位選擇取心心位置和和下套管管位置自然伽瑪瑪?shù)刭|(zhì)導(dǎo)導(dǎo)向錦27-81-479CP井井伽瑪數(shù)據(jù)據(jù)井深：1559.62水平段長長：354.32六、側(cè)鉆水平井隨鉆測量工藝技術(shù)3、側(cè)鉆水平井無線隨鉆測量—LWD最大耐溫溫：150°C最大耐壓壓:20000psi(140Mpa)發(fā)射頻率率：2MHz+400KHz測量精度度：±0.5歐歐姆米測量范圍圍：最高高至2000歐歐姆米探測深度度：2.5m垂直分辨辨率：30cm距離底部部：2.8m測量曲線線:32條原始始電阻率率曲線及及8條補補償曲線線電阻率技技術(shù)參數(shù)數(shù)LWD隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)六、側(cè)鉆水平井隨鉆測量工藝技術(shù)3、側(cè)鉆水平井無線隨鉆測量—LWDEMS測斜儀

EMS是電子單、多點測斜系統(tǒng)，用于替代照相式單多點測斜儀進行定向井、側(cè)鉆水平井井眼軌跡的測量。它具有數(shù)據(jù)處理快捷、方便、精度高等特點，可以采用投測或吊測方式測量，數(shù)據(jù)存儲在探管中，待探管提到地面后與計算機聯(lián)接通訊，由計算機處理得到井斜、方位、工具面等數(shù)據(jù)。七、側(cè)鉆水平井測井工藝技術(shù)由于側(cè)鉆鉆水平井井井斜大大，常規(guī)規(guī)的測井井已不能能滿足該該類井的的測井要要求，故故對于側(cè)側(cè)鉆水平平井而言言，主要要依靠電電纜左右右下放和和鉆具送送入法進進行測量量。測