水平井鉆井完井設(shè)計技術(shù)

二○一一年十一月水平井鉆井完井設(shè)計技術(shù)邵長明；在多年的石油開發(fā)實踐中，人們一直在探秘高效開發(fā)油氣藏的有效途徑。于是，定向井、水平井、分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、地質(zhì)導(dǎo)向等先進鉆井技術(shù)相繼得到開發(fā)應(yīng)用，并在生產(chǎn)實踐中發(fā)揮了巨大的作用，為進一步豐富油氣藏開發(fā)手段、提高油氣藏開發(fā)利用率和采收率創(chuàng)造了條件。前言水平井屬于定向井家族的分支，它的最根本特點是設(shè)計的井眼軌跡同油層的走向根本一致。其最大井斜度到達(dá)90°或水平段的井斜角到達(dá)85°以上。且在目的層內(nèi)維持一定長度的水平的或近水平井段。前言水平井的分類中半徑水平井短半徑水平井長半徑水平井水平井類型中短半徑水平井前言類別造斜率（°/30m）井眼曲率半徑（m）水平段長度（m）長半徑2～6860～280300～1700中半徑6～20280～85200～1000中短半徑20～8085～20200～500短半徑30～15060～10100～300超短半徑特殊轉(zhuǎn)向器0.330～60水平井的分類水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的設(shè)計除涵蓋直井設(shè)計的主要內(nèi)容外，還要進行以下專項設(shè)計地下和地面油氣的通道軌道優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)軌道的相關(guān)工藝設(shè)計完井設(shè)計前言內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計

水平井井身剖面設(shè)計是水平井鉆井施工的首要環(huán)節(jié)，其軌道優(yōu)化能有效地降低鉆進過程中的摩阻扭矩、降低施工難度和提高中靶精度。它決定著水平井能否成功著陸、鉆井難度大小、鉆井速度快慢和鉆井本錢的上下。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計水平井軌道設(shè)計水平井軌道設(shè)計前提：滿足油藏、地質(zhì)、采油工藝的需求。任務(wù)：確定剖面類型，優(yōu)選造斜率、造斜點。目標(biāo)：鉆井施工平安、經(jīng)濟，整體開發(fā)方案合理對于水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井確定軌道類型、靶前位移、水平段形狀等是關(guān)鍵。井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井靶區(qū)確實定◆確定靶區(qū)的依據(jù)有五個方面:

油藏的邊界條件鉆探目的地質(zhì)勘探開發(fā)精度要求鉆井能力和手段。◆水平井的靶區(qū)類型：圓柱靶：即沿水平設(shè)計井眼軸線半徑為R的圓柱體。矩形靶：即縱向為±a米，橫向為±b米的長方體。梯形靶：即縱向為±a米，A靶橫向為±b、B靶橫向

±c米的空間幾何柱狀體。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計造斜點水平位移垂深靶前位移水平段水平井的靶：圓柱型矩形

水平段設(shè)計水平段應(yīng)盡可能多地鉆開產(chǎn)層。水平段軌跡形狀要有利于油藏開發(fā)和軌跡控制。水平段假設(shè)需要繞障時，應(yīng)根據(jù)摩阻力和管柱強度對三維軌跡進行全面校核。水平段應(yīng)位于滲透率較高，含油飽和度高的構(gòu)造位置。假設(shè)油藏存在垂直裂縫，那么水平井段應(yīng)盡可能多地穿過垂直裂縫，以提高油井產(chǎn)量。水平段設(shè)計及優(yōu)化水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計

水平井目標(biāo)深度不準(zhǔn)確是水平井重鉆重要因素。目標(biāo)深度變淺，井斜角未到達(dá)進入水平段的要求，須填眼縮短穩(wěn)斜段或增大井眼造斜率目標(biāo)深度變深，井斜角到達(dá)進入水平段要求，井眼卻未進入產(chǎn)層，須填眼增加穩(wěn)斜段或降低造斜率重鉆實鉆中以海平面為基準(zhǔn)標(biāo)定目標(biāo)深度，測量井口坐標(biāo)時同時測量井口海拔高度地質(zhì)設(shè)計時為更準(zhǔn)確地使井眼水平段進入設(shè)計產(chǎn)層，地質(zhì)部門一般應(yīng)與鉆井工程設(shè)計部門共同來完成目標(biāo)設(shè)計。水平段方向、長度和深度一般由地質(zhì)部門提供。工程設(shè)計時根據(jù)井口海拔高度和鉆機補心到地面距離對目標(biāo)深度進行校核。123水平井軌道設(shè)計深度目標(biāo)確實定

海平面地面轉(zhuǎn)盤面目的層海拔地面轉(zhuǎn)盤水平井鉆井目標(biāo)深度關(guān)系示意圖水平井軌道〔剖面〕設(shè)計水平井軌道設(shè)計①為水平段平緩的剖面。這是一種最簡單、最經(jīng)濟的一種剖面設(shè)計，這種剖面的水平井較容易完成。該剖面應(yīng)用于各向同性的油藏以及解決氣/水錐等問題。根據(jù)油藏特性的不同，從水平段的幾何形狀看，水平井剖面類型，可分為以下幾類:水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計②波浪型井底的水平井。這種剖面應(yīng)用于那些被不滲透性障礙隔開的幾個單個油藏。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計③井底水平段上傾的水平井。這種水平井應(yīng)用于解決氣錐的問題。當(dāng)油氣界面下移，進入水平段遠(yuǎn)端時，這時可以將水平段遠(yuǎn)端封死，但整個井還能繼續(xù)生產(chǎn)。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計④井底水平段下傾的水平井。這種水平井應(yīng)用于解決水錐的問題。當(dāng)油水界面上移，進入水平段遠(yuǎn)端時，這時，可以將水平段遠(yuǎn)端封死，但整個井還能繼續(xù)生產(chǎn)。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計⑤階梯狀井底水平井。這種水平井同樣應(yīng)用于被不滲透性障礙分割的幾個油層。這種水平井風(fēng)險大，軌跡控制很難。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計⑥多分支的水平井。多分支短曲率水平井已得到廣泛應(yīng)用。多分支中、長曲率水平井的應(yīng)用正在開始，隨著作業(yè)費用的降低以及驅(qū)油面積的增加，多分支中、長半徑水平井的應(yīng)用將進一步推廣。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計⑦復(fù)雜水平段剖面的水平井。這種剖面綜合上述幾種水平段剖面形式，它應(yīng)用于那些水平段上油層地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化很大的油藏的開發(fā)。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計

軌道的選擇是受井口位置、地質(zhì)目標(biāo)、目標(biāo)數(shù)目、油層深度準(zhǔn)確性、開發(fā)井網(wǎng)完善程度等因素的約束，因而水平井井身剖面選擇并沒有固定的模式，其設(shè)計原那么是：

要滿足地質(zhì)要求，盡可能多地鉆遇油氣層應(yīng)保證鉆進和起下鉆摩阻扭矩盡可能小其形狀有利于油藏開發(fā)和現(xiàn)場實際軌跡控制能保證設(shè)計套管平安順利下入能克服油層深度預(yù)測和工具〔含地層〕造斜率的不確定問題等等水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計①根據(jù)地質(zhì)提供的靶點三維坐標(biāo)，計算水平段長度，水平段穩(wěn)斜角，及方位角。②確定井身剖面類型。③確定水平井鉆井方法及造斜率，選定適宜的靶前位移。④利用計算軟件，初步計算井身剖面分段數(shù)據(jù)。⑤對初定剖面進行摩阻、扭矩計算分析，通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)，選取摩阻扭矩最小的剖面。⑥根據(jù)初定剖面的靶前位移及設(shè)計方位角，計算出井口坐標(biāo)，并到現(xiàn)場落實。⑦根據(jù)復(fù)測井口坐標(biāo)，對設(shè)計方位及剖面數(shù)據(jù)進行微調(diào)，完成剖面設(shè)計。根本數(shù)據(jù)計算井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計So=R1×〔1－cosαmax〕+L穩(wěn)×sinαmaxR1為曲率半徑R1=100×57.3/KK為造斜率軌道設(shè)計考慮的因素〔1〕地層造斜率，儲層特性〔是否有底水〕?！?〕工具儀器〔FEWD外徑尺寸194mm〕?！?〕完井方式。〔4〕入靶優(yōu)化設(shè)計留有余地。水平井軌道〔剖面〕設(shè)計井眼軌道優(yōu)化設(shè)計水平井軌道設(shè)計

根據(jù)地質(zhì)目標(biāo)、油層情況、地質(zhì)要求、靶前位移，選擇三增、雙增、單增等不同的剖面類型水平井軌道設(shè)計設(shè)計原那么：選擇切實可行的造斜率和水平段鉆井方法。適宜的靶前位移，確定井口坐標(biāo)、造斜點，初步計算剖面參數(shù)。水平井軌道設(shè)計軌道類型的選擇單增斜剖面示意圖KADS2OR1BS1C從造斜點開始通過造斜使井眼在到達(dá)水平時直接進入目的層的設(shè)計方法。適合于靶前位移小、多層位、目標(biāo)層較厚、造斜工具造斜能力比較穩(wěn)定的水平井設(shè)計。缺點是無法適應(yīng)地層變化，常常要先鉆探油層井眼，探明目標(biāo)層，再修正水平井剖面設(shè)計?；蛳雀鶕?jù)設(shè)計鉆井，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)層有變化時，回填井眼，根據(jù)變化情況修正井眼剖面，選擇適當(dāng)位置進行側(cè)鉆。水平井軌道設(shè)計軌道類型的選擇雙增斜剖面示意圖KAFTSEHJO1O2R1R2CBIIhN國內(nèi)外普遍使用的方法，適用于地層單一，地層和工具造斜率穩(wěn)定的較大曲率的中半徑水平井剖面設(shè)計。水平井軌道設(shè)計KAFSEHO1R1R2CBIhNO2O3R3具有兩個穩(wěn)斜井段的直－增－穩(wěn)－增－穩(wěn)〔探油頂〕－增〔著陸段〕－水平段三增剖面，設(shè)計造斜率6～10o/30m。優(yōu)點：(1)第一穩(wěn)斜段可解決上直段和第一次造斜后實際井眼軌跡與設(shè)計軌跡及井斜偏差問題，提高井眼軌跡控制精度；(2)第二穩(wěn)斜井段(探油頂段)，可克服地質(zhì)不確定因素，保證準(zhǔn)確探知油頂位置，并為根據(jù)實際鉆探情況對實鉆軌跡進行修正和控制留有余地。探油頂段穩(wěn)斜角一般選81o～85o，可在油層垂深有變化時需提前或延遲著陸時靶前水平位移不要變化太大，另一方面又可保證進入油層前迅速增斜至水平，保證水平井按地質(zhì)要求精確著陸和沿油層水平鉆進。

〔3〕入窗油層為上傾方向，水平段井斜角大于90°時，控制井眼軌跡在A點前20～30m，垂深到達(dá)設(shè)計油頂位置，井斜到達(dá)85°～86°，進入油層。AB20~30m85°--86°油層為上傾方向

水平井軌道〔剖面〕設(shè)計水平井軌道設(shè)計

油層為下傾方向，水平段井斜角小于90°時，控制井眼軌跡在A點前40～50m，垂深到達(dá)設(shè)計油頂位置，井斜到達(dá)82°～84°，進入油層。AB40~50m82°--84°

油層為下傾方向水平井軌道〔剖面〕設(shè)計水平井軌道設(shè)計內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計水平井鉆井設(shè)備選擇鉆機選型依據(jù)鉆井施工中的最大載荷，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境，鉆井工藝、井口裝置確定鉆機類型。選用鉆機需滿足以下兩個條件：〔1+M〕×最大鉆柱重量﹤鉆機最大鉆柱重力；1.33×〔1+M〕×最大套管柱重量﹤鉆機最大載荷。內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計勝利油田常規(guī)水平井鉆井本錢井身結(jié)構(gòu)設(shè)計根本思路是平衡各種地層壓力水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計孔隙壓力坍塌壓力漏失壓力破裂壓力BreakoutMW井身結(jié)構(gòu)設(shè)計水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計井身結(jié)構(gòu)設(shè)計孔隙壓力坍塌壓力裂紋漏失壓力破裂壓力BreakoutMW在目前工藝水平下始終保持井筒壓力在坍塌壓力與裂紋漏失壓力之間。孔隙壓力坍塌壓力漏失壓力破裂壓力BreakoutMW在目前工藝水平下始終保持井筒壓力在坍塌壓力與漏失壓力之間。水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的根本依據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)工藝數(shù)據(jù)孔隙壓力軌道數(shù)據(jù)漏失壓力破裂壓力抽吸壓力系數(shù)沖動壓力系數(shù)破裂壓力平安允許值壓差卡鉆允許值井涌允許值物性參數(shù)流體性質(zhì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計坍塌壓力水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計井身結(jié)構(gòu)設(shè)計特點：〔1〕裸露面積大。長水平段水平井沖動壓力因素。〔2〕水平井段為儲層，油氣侵入到井筒難以發(fā)現(xiàn)。增加了井控的風(fēng)險?！?〕鉆具或套管靠近下井壁，易發(fā)生卡鉆?！?〕水平井摩阻、扭矩大，由此易誘發(fā)相關(guān)的復(fù)雜情況。水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計在井身結(jié)構(gòu)設(shè)計時除滿足常規(guī)井的需要外，還要考慮水平井的特點：〔1〕高壓、大位移水平井要增加套管層次。〔2〕滿足特殊打撈的要求。套銑筒外徑（mm）套銑筒內(nèi)徑（mm）壁厚（mm）最小使用井眼（mm）最大套銑鉆具（mm）203.2184.159.53215.9177.80206.38187.589.40219.08177.80219.08198.7610.16244.48177.80228.6207.0110.80250.83200.00244.48224.4110.04266.7215.90244.48220.511.99266.7212.73273.05252.7310.16298.45244.48273.05247.912.58298.45238.13套銑筒的選擇

水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計通過配套工藝技術(shù)的優(yōu)化，套管程序一般都采取了與普通直井相似的長裸眼井身結(jié)構(gòu)，從而降低了鉆井周期和鉆井綜合本錢，為大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了根底。水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計常規(guī)水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計長水平段水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計特殊因素〔1〕長水平段水平井沖動壓力因素。〔2〕鉆壓有效傳遞，管柱順利下入。高平1井水平井段最長：3462.07m；井深：4535m;A點井深：1070.11m;水平位移352.06m;位垂比最大4.0198；水平段技術(shù)套管〔Φ244.5mm〕下深最長：724.3m。例非常規(guī)長水平段水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮完井工藝的需要。內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計要考慮的兩大局部問題◆鉆柱的設(shè)計目的是使水平井鉆柱能夠滿足加壓的要求，所受到的摩阻和扭矩最小，并能滿足鉆機和水力要求?！艟足@柱組合的設(shè)計目的是設(shè)計出符合軌道剖面設(shè)計要求的井底鉆具組合，來實現(xiàn)井身剖面。包括直井段井底鉆柱組合的設(shè)計，長半徑水平井增斜段井底鉆具組合的設(shè)計，中半徑水平井增斜段井底鉆具組合的設(shè)計，短半徑水平井增斜段井底鉆具組合的設(shè)計和水平井水平段井底鉆具組合的設(shè)計。不難看出這局部是水平井鉆井技術(shù)的核心所在。鉆具組合設(shè)計水平井鉆具組合設(shè)計〔1〕直井段鉆具組合設(shè)計：通常采用：“塔式防斜鉆具〞或“雙扶正器鐘擺鉆具〞既能打快，又能打直。〔2〕增斜段鉆具組合設(shè)計：長半徑水平井：與普通定向井相同；中半徑水平井：主要用單、雙彎殼體動力鉆具完成；短半徑水平井：主要用單、雙彎殼體或鉸接動力鉆具完成；但尺寸短，度數(shù)高?！?〕水平段鉆具組合設(shè)計：①轉(zhuǎn)盤鉆進鉆具組合：與常規(guī)的穩(wěn)斜、微增斜或降斜鉆具組合相同。②導(dǎo)向鉆具組合：易用小度數(shù)動力鉆具。井底鉆具組合的設(shè)計水平井鉆具組合設(shè)計鉆具組合設(shè)計水平井直井水平井的鉆柱受力比直井和普通定向井要復(fù)雜得多.倒裝鉆柱的使用將使鉆桿受壓并可能發(fā)生屈曲，巨大的摩阻將可能使鉆頭得不到足夠的鉆壓，高曲率井眼將使鉆柱產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力并可能加快鉆柱的疲勞破壞。水平井鉆具組合設(shè)計鉆具組合設(shè)計水平井直井保證鉆柱有足夠的強度：直井或普通定向井根據(jù)最大靜拉載荷，按照平安系數(shù)法或拉力余量法設(shè)計保證鉆柱有足夠的強度：水平井存在摩阻力和彎曲應(yīng)力，應(yīng)重視倒裝鉆具的作用，須模擬鉆柱的真實受力。水平井鉆具組合設(shè)計鉆具組合設(shè)計水平井直井保證鉆桿不發(fā)生屈曲：直井或普通定向井中鉆桿是不允許受壓的。保證鉆桿不發(fā)生屈曲：水平井倒裝鉆具的存在，鉆桿必須承受壓力，不得超過鉆桿的臨界屈曲載荷。水平井鉆具組合設(shè)計優(yōu)化鉆具組合及鉆井參數(shù)設(shè)計〔1〕倒裝鉆具組合。〔2〕改進馬達(dá)本體穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)?！?〕縮短馬達(dá)彎點到鉆頭的距離?！?〕高效PDC鉆頭+動力鉆具的鉆具組合，滿足導(dǎo)向鉆井要求，鉆具優(yōu)化組合。〔5〕優(yōu)化鉆進參數(shù)，強化技術(shù)措施。馬達(dá)彎點無磁鉆鋌〔MWD〕鉆桿加重鉆桿水平井鉆具組合設(shè)計水平井鉆具組合設(shè)計對于水平井和大位移井來說，鉆具選擇極其關(guān)鍵?？傮w來說有以下主要關(guān)注點： 鉆具組合ＭＷＤ／ＬＷＤ鉆桿／加重鉆桿井下平安最大載荷扭矩需求排量與泵壓〔井眼清洗〕環(huán)空壓降／地層破裂例如：需要鉆6〞井眼，比較一下以下鉆具：底部鉆具組合相同，鉆桿：Φ101.6mm鉆桿〔壁厚9.65：48904〕；Φ88.9mm鉆桿〔壁:9.35：31156〕。幾何導(dǎo)向鉆井井下鉆具主要由導(dǎo)向儀器、井下導(dǎo)向工具和配套工具組成。導(dǎo)向儀器主要是只提供定向參數(shù)的測量儀器。導(dǎo)向儀器主要為MWD。導(dǎo)向工具主要是井下動力鉆具、可變徑穩(wěn)定器和配套工具組成。幾何導(dǎo)向水平井測量方案設(shè)計幾何導(dǎo)向鉆井技術(shù)在提高定向井鉆井速度、縮短建井周期、精確控制軌跡走向方面發(fā)揮了積極的作用，但該鉆井技術(shù)不能確保軌跡一直在產(chǎn)層中穿行，對于油氣的運移不能識別，在碰到意外地質(zhì)變化的情況下仍需要借助電測儀器來確定真實的目的層或重新評價其開發(fā)價值，因此，該技術(shù)存在一定的局限性。隨著鉆井技術(shù)的不斷開展和人們對現(xiàn)場施工的要求不斷提高，鉆井技術(shù)人員不能再單單依靠常規(guī)導(dǎo)向方法，而需要地質(zhì)參數(shù)來輔助幾何導(dǎo)向，這就是地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。幾何導(dǎo)向的局限性水平井測量方案設(shè)計

地質(zhì)導(dǎo)向井下鉆具主要由地質(zhì)導(dǎo)向儀器、地質(zhì)導(dǎo)向工具和配套工具共同組成。地質(zhì)導(dǎo)向儀器由MWD和帶地質(zhì)參數(shù)的傳感器共同組成。地質(zhì)導(dǎo)向工具主要是指能實現(xiàn)井下地質(zhì)導(dǎo)向施工的工具。和幾何導(dǎo)向鉆井技術(shù)相比，地質(zhì)導(dǎo)向工具的性能更高，范圍也更廣，如可調(diào)彎殼體、近鉆頭井斜伽瑪傳感器等。地質(zhì)導(dǎo)向儀器實時提供軌跡控制所需要的工程、地質(zhì)數(shù)據(jù)，井下導(dǎo)向工具更精確地實現(xiàn)軌跡的控制。地質(zhì)導(dǎo)向水平井測量方案設(shè)計儀器組成LWD隨鉆地質(zhì)評價儀器由測井傳感器、定向工程參數(shù)傳感器、鉆具振動傳感器等局部組成，可以實時獲得地層自然伽馬、電阻率、補償中子孔隙度、巖石密度四道地質(zhì)參數(shù)和井斜角、方位角、磁/高邊工具面角等工程參數(shù)，同時儀器自動記錄井下鉆具的振動情況，當(dāng)井下鉆具的振動超過允許的范圍時，井下儀器優(yōu)先將該鉆具劇烈震動的信息傳遞至地面，以警示施工人員采取措施減震、預(yù)防井下復(fù)雜情況或井下事故的發(fā)生。定向參數(shù)+電阻率+伽瑪儀器組合定向參數(shù)+中子孔隙度+電阻率+密度+伽瑪儀器組合水平井測量方案設(shè)計優(yōu)化測量設(shè)計方案：先使用MWD無線隨鉆，后使用LWD無線隨鉆，即在井斜40-50°時之前用MWD，在井斜40-50°以上斜井段—水平段直到完鉆，全部采用LWD。解決的問題:〔1〕、根據(jù)施工需要，采用不同的儀器組合來完成水平井的施工?！?〕、在鉆進施工的同時，完成隨鉆測井施工?！?〕、提供實時地質(zhì)參數(shù)，進行地層評價?！?〕、進行地層預(yù)測?！?〕、回避鉆探風(fēng)險，提高了水平井施工的成功率?！?〕、與鉆時錄井、氣測錄井、巖屑錄井共同使用，到達(dá)綜合分析地層，卡準(zhǔn)標(biāo)志層，準(zhǔn)確找油，減少水平井施工工序。水平井測量方案設(shè)計內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計

美國、前蘇聯(lián)和我國過去的完井工程的概念一般都認(rèn)為是鉆井工程的最后一道工序，即鉆完目的層后下套管、注水泥設(shè)計〔或包括射孔〕完井。SY/T5333-1996在設(shè)計內(nèi)容的規(guī)定中，把相關(guān)的內(nèi)容規(guī)定為“固井設(shè)計〞。某井的“鉆井進度方案圖〞水平井完井設(shè)計完井工程定義

完井工程是銜接鉆井和采油而又相對獨立的工程。是從鉆開油層開始，到下套管、注水泥固井、射孔、下生產(chǎn)管柱、排液，直至投產(chǎn)的一項系統(tǒng)工程。完井的目的是建立生產(chǎn)層和井眼之間的良好聯(lián)通，并使井能長期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)?，F(xiàn)代完井是建立在對油、氣儲集層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、儲油性質(zhì)、巖石力學(xué)性質(zhì)和流體性質(zhì)分析的根底上，研究井筒和生產(chǎn)層的聯(lián)通關(guān)系，追求在井底建立有全井最小的油氣流阻力，使一口井有最大的油氣產(chǎn)量和最長的壽命這一目標(biāo)，從而到達(dá)一口井有最大開采效益。水平井完井設(shè)計當(dāng)前提出完井工程概念，并形成完井工程系統(tǒng)。進行完井設(shè)計的原那么：盡可能的減少對油氣層的傷害；提供必要的條件來調(diào)節(jié)生產(chǎn)的壓差，提高單井產(chǎn)量；為采用不同的采油工藝技術(shù)措施提供必要的條件；有利于保護套管和油管，減少井下作業(yè)工作量，延長油氣井的壽命；做到近遠(yuǎn)期相結(jié)合，盡可能的做到最低的投資和最少的操作費用，提高綜合經(jīng)濟效益。水平井完井設(shè)計完井工程設(shè)計依據(jù)儲層類型、敏感性儲層巖性、物性儲層流體介質(zhì)水平井完井設(shè)計井型1、油氣藏的類型按儲集層儲油結(jié)構(gòu)的分為孔隙型裂縫型裂縫—孔隙型孔隙—裂縫型溶洞型

不同儲、滲結(jié)構(gòu)的油氣藏具有各自的滲流特性和特點，在選擇完井方法時是重點考慮的因素之一?？紫缎陀筒?/p>

這類油藏以粒間孔隙為油藏空間和滲流通道，故也稱為孔隙性滲流。砂巖儲油層、礫巖儲油層、生物碎屑巖儲油層均屬于此類。裂縫型油藏

這類油藏的裂縫既是主要的儲油空間又是滲流通道，稱為裂縫性滲流?？赡懿淮嬖谠紫痘蛴锌紫抖贿B通、不滲透。碳酸鹽巖儲油層、泥頁巖儲油層都可能形成這類油藏。裂縫-孔隙型油藏

這類油藏以粒間孔隙為主要儲油空間,以裂縫為主要滲流通道,稱為雙重介質(zhì)滲流,其裂縫往往延伸較遠(yuǎn)而孔隙滲透率卻很低.孔隙-裂縫型油藏

這類油藏的粒間孔隙和裂縫都是儲油空間，又都是滲流通道，亦稱為雙重介質(zhì)滲流,其裂縫發(fā)育而延伸不遠(yuǎn),油層孔隙度較低。洞隙型油藏這類油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂縫既是儲油空間，又是滲流通道。儲油層均屬可溶性鹽類沉積層，根本上沒有原生孔隙，只有后生孔隙。涉及完井方式和儲層保護。水平井完井設(shè)計3、流體性質(zhì)油氣是否含H2S、CO2密度、粘度地下水性質(zhì)等涉及到完井方式設(shè)計及增產(chǎn)措施2、儲層敏感性巖心敏感性儲層物性鉆井過程中的油層保護措施射孔液、增產(chǎn)措施油氣層敏感性評價主要是通過巖心流動實驗，考察油氣層巖心與各種外來流體接觸后所發(fā)生的各種物理化學(xué)作用對巖石性質(zhì)，主要是對滲透率的影響及其程度。此外，對于與油氣層敏感性密切相關(guān)的巖石的某些物理化學(xué)性質(zhì)，還必須通過化學(xué)方法進行測定，以便在全面、充分認(rèn)識油氣層性質(zhì)的根底上，優(yōu)選出與油氣配伍的工作液，為完井工程設(shè)計和實施提供必要的參數(shù)和依據(jù)。水平井完井設(shè)計4、儲層物性滲透性：e.g.低滲透油氣藏埋藏深，儲層物性差，儲量豐度低，直井單井控制儲量小，為改善開發(fā)效果，提高采收率，?？紤]復(fù)雜結(jié)構(gòu)井開發(fā)技術(shù)?？紫抖葷B透性孔喉特性水平井完井設(shè)計一、完井方式的選擇原那么〔1〕油、氣層和井筒之間保持最正確的連通條件，油、氣入井的阻力最??；〔2〕各生產(chǎn)環(huán)節(jié)做到最大限度地保護產(chǎn)層，盡量減少對生產(chǎn)層造成的永久性傷害，并能使受到的傷害盡量得到修復(fù)；〔3〕能有效地封隔油、氣、水層和不同壓力的地層，防止生產(chǎn)中各層之間的互相干擾。在生產(chǎn)中發(fā)生油氣水界面移動的情況下，井底結(jié)構(gòu)能保證井的正常生產(chǎn)?！?〕對出砂產(chǎn)層，能有效地控制產(chǎn)層出砂，防止井壁坍塌，確保油井長期生產(chǎn)；〔5〕應(yīng)具備進行分層注水、注氣、分層壓裂、酸化等分層處理等措施?！?〕稠油開采能到達(dá)注蒸汽熱采的要求；〔7〕完井和修井施工工藝簡便，本錢較低。水平井完井設(shè)計

二、完井方式常用的完井方法：固井射孔完井、篩管完井、裸眼完井、

礫石充填完井等。鉆穿生產(chǎn)層，下套管至油氣層底部后固井，射孔完井。分為2種方式：套管固井射孔完井和尾管固井射孔完井。1、固井射孔完井水平井完井設(shè)計能夠比較有效地封隔和支撐疏松易塌產(chǎn)層；能夠分隔不同壓力體系和不同性質(zhì)的油氣層；可進行無油管完井或多油管完井。經(jīng)濟性好。固井射孔完井的優(yōu)點：二、完井方式水平井完井設(shè)計油層易污染；油氣層與井筒連通面積小，阻力大。固井射孔完井的缺點：不下套管支撐井壁，油氣直接從儲層經(jīng)井壁流入井筒。分為先期裸眼完井和后期裸眼完井。2、裸眼完井二、完井方式水平井完井設(shè)計3、篩管完井

鉆頭鉆開油氣層后，在油氣層部位下入篩管。分為套管直接連接篩管和懸掛篩管兩種方式。按篩管的功能分為：不同打孔篩管和精密慮砂管。二、完井方式水平井完井設(shè)計4、礫石充填完井將繞絲篩管下入井內(nèi)油層部位，然后用充填液將在地面預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環(huán)空，構(gòu)成礫石充填層，以阻擋油層砂流入井筒，到達(dá)保護井壁防沙的目的。二、完井方式水平井完井設(shè)計三、各種完井方式適用的地質(zhì)條件1、裸眼完井巖石堅硬致密、井壁穩(wěn)定不易坍塌的儲層；不要求層段分隔的儲層；裂縫性性碳酸鹽或硬質(zhì)砂巖。短半徑或極短半徑水平井。水平井完井設(shè)計三、各種完井方式適用的地質(zhì)條件2、篩管完井井壁不穩(wěn)定，易坍塌的儲層；不要求層段分隔的儲層；裂縫性性碳酸鹽或硬質(zhì)砂巖。水平井完井設(shè)計三、各種完井方式適用的地質(zhì)條件3、固井射孔完井要求實施層段分隔的注水開發(fā)層；儲層較多且壓力相差較大的產(chǎn)層；裂縫性砂巖儲層。要求實施水力壓裂的儲層。水平井完井設(shè)計三、各種完井方式適用的地質(zhì)條件第一類儲層：巖石鞏固的均質(zhì)儲層，上下沒有高壓水氣層，儲層無底水?？梢允褂酶鞣N裸眼完井。第二類儲層：巖石鞏固的均質(zhì)儲層，頂部有氣頂或附近有高壓層，有底水。采用混合型完井井底結(jié)構(gòu)〔較少用〕。第三類儲層：穩(wěn)定和非穩(wěn)定巖層相互交錯，存在不同的壓力體系，有含水、氣的夾層。封閉式完井井底結(jié)構(gòu)〔常用〕。第四類儲層：高孔隙、高滲透、弱膠結(jié)的孔隙性砂巖儲層，具有正常或較低的地層壓力，油井會出砂。適合于防砂完井的井底結(jié)構(gòu)。儲層巖石類型與儲層特性是完井要考慮的最重要因素，在一定程度上決定了完井方式。井眼的穩(wěn)定性，有無底水或氣頂以及儲層的孔隙度、滲透性和含油性質(zhì)等，是確定完井的井底結(jié)構(gòu)的主要因素。水平井完井設(shè)計水平井完井方式裸眼水平井完井割縫襯管水平井完井水平井尾管射孔完井管外封隔器及割縫襯管完井水平井裸眼預(yù)充填礫石篩管完井水平井套管內(nèi)預(yù)充填礫石篩管完井水平井完井設(shè)計水平井完井設(shè)計由單一的固井射孔完井方式開展了篩管完井、分段完井、頂部注水泥等適應(yīng)不同油藏類型特點的配套完井工藝。完井方式多元化2021年十五期間在主要油層段采用篩管完井，保持油層的原始滲透率；在上部井段采用配套工具實施注水泥，有效封隔上部地層。水平井完井設(shè)計水平井完井設(shè)計壓裂分隔單元-裸眼封隔器×12-投球翻開滑套×11頂部回接密封筒S3頂部懸掛封隔器浮鞋WIV井筒隔離閥P-sleeve壓力翻開滑套非常規(guī)油藏長水平水平井裸眼分段壓裂完井內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計致密砂巖和頁巖油氣均屬低滲透油藏類型，常規(guī)的開發(fā)方式不能有效地開發(fā)，水平井是非常規(guī)油氣藏成功開發(fā)的關(guān)鍵因素,水平井的推廣應(yīng)用加速了是非常規(guī)油氣藏的開發(fā)進程。在是非常規(guī)油氣藏鉆水平井,可以獲得更大的儲層泄流面積,更高的天然氣產(chǎn)量。水平井本錢為直井的1.5～2.5倍，但初始開采速度、控制儲量和最終評價可采儲量卻是直井的3～4倍。非常規(guī)油氣藏開發(fā)的總體要求是：打的成、下的去、封的住、壓的開。非常規(guī)油藏井型：長水平段水平井。完井方式：裸眼分段壓裂、套管內(nèi)分段壓裂。對鉆井工程的要求：井眼規(guī)那么、光滑。技術(shù)關(guān)鍵：保證井眼規(guī)那么、保持井眼穩(wěn)定，井徑擴大率控制在5%以內(nèi)。滿足泥頁巖儲層分段壓裂對固井質(zhì)量的要求。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計鉆完井技術(shù)難點

管柱在井內(nèi)的摩阻扭矩問題管柱的摩阻扭矩給鉆井帶來的問題包括：

1.鉆柱起鉆負(fù)荷大，下鉆阻力大；

2.滑動鉆進時加不上鉆壓，軌跡控制難度大，鉆井施工困難，鉆速低；

3.旋轉(zhuǎn)鉆進時扭矩大，導(dǎo)致鉆柱強度破壞；

4.鉆柱與套管摩擦，套管磨損嚴(yán)重，甚至被磨穿；

5.完井管柱下入困難，甚至下不到底。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計鉆完井技術(shù)難點斜井段長，水平位移大，鉆具與井壁的接觸面積增大，施工過程中摩阻高、扭矩大。水平段長，水力攜帶巖屑困難，易在水平段及大斜度段沉降形成巖屑床。井深m井斜°方位°垂深m水平位移m南北m東西m狗腿度°/100m工具面°靶點0.000.0000.000.000.000.000.000.001877.170.00278.301877.170.000.000.000.000.002779.9288.72278.302460.00570.0082.25-564.039.820.00A3992.9288.72278.302487.001782.69257.25-1764.030.000.00B4027.9288.72278.302487.781817.68262.30-1798.660.000.00斜井段：920.75m水平段：1248.00m渤頁平1井例摩阻系數(shù)復(fù)合鉆進扭矩(KN.M)上提摩阻(KN)下放摩阻(KN)滑動摩阻(KN)0.3518.637179.2259.5298.00.4020.596207.7301.4343.70.4522.556239.8345.1393.30.5024.515273.5391.1448.8鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭＋Φ172mm1.25°單彎動力鉆具×1根(Φ212mm本體扶正塊)＋Φ210mm欠尺寸扶正器＋FEWD+PWD＋Φ127mm無磁承壓鉆桿×1根＋Φ127mm斜坡鉆桿×〔視水平段長〕＋Φ127.0mm加重鉆桿×60根＋Φ127.0mm斜坡鉆桿渤頁平1井管柱摩阻扭矩模擬計算設(shè)定參數(shù)：復(fù)合鉆進鉆壓60kN，鉆頭附加扭矩2kN-m

滑動鉆進鉆壓80kN，鉆頭附加扭矩2kN-m泥漿參數(shù)：密度1.60，塑粘30mPa.s

套管摩阻系數(shù)0.25復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計儲層軌跡穿行位置最優(yōu)化及油層鉆遇率最大化問題1.局部油層深度不夠精確，影響軌跡準(zhǔn)確著陸及后續(xù)軌跡控制；2.水平段全角變化率控制精度高，軌跡穿行難以控制，影響油層鉆遇率。3.為了確保完井管柱的下入，以井眼圓滑度為核心的軌跡控制方式難以確保軌跡在油層的最正確位置穿行。水平井目標(biāo)深度不準(zhǔn)確是水平井重鉆重要因素。目標(biāo)深度變淺，井斜角未達(dá)到進入水平段的要求，須填井縮短穩(wěn)斜段或增大井眼造斜率目標(biāo)深度變深，井斜角達(dá)到進入水平段要求，井眼卻未進入產(chǎn)層，一是下探找油層，損失水平段長度，二是填井增加穩(wěn)斜段或降低造斜率。重鉆實鉆中AB井斜角偏大井斜角偏小復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計井眼清潔問題造成井眼清潔問題的原因主要包括：1.水平井井斜角大，巖屑在自重作用下下沉，很容易形成巖屑床；2.長水平段水平井巖屑上返過程中，路程長，巖屑被磨得很細(xì)，很難從泥漿中去除。營31-3井眼軌道鉆井方式鉆井液體系施工順利保證井眼規(guī)那么、平滑與主應(yīng)力的關(guān)系靶前位移的選擇常規(guī)鉆進旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向水基鉆井液油基鉆井液鉆完井關(guān)鍵技術(shù)影響因素復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計平安控制措施軌道形狀優(yōu)化與主應(yīng)力的關(guān)系靶前位移的選擇保證井眼規(guī)那么、平滑-井眼軌跡井眼軌跡套管完井優(yōu)化為350m裸眼分段壓裂完井優(yōu)化為470m例復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計軌道形狀優(yōu)化復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計優(yōu)化井眼軌道形狀，減小摩阻起鉆摩阻（kN）旋轉(zhuǎn)摩扭（kNm）滑動摩阻（kN）井眼長度（10m）懸鏈線390.7222314.1483.88修正懸鏈線409.8230.8313.46487.366準(zhǔn)懸鏈線432.78246.3303.27483.216雙圓弧435.29252.6301.63474.438單圓弧398.59238.40306.08484.1441〕懸鏈線具有最大的優(yōu)勢，只是滑動鉆進摩阻稍大；2〕準(zhǔn)懸鏈線和雙圓弧具有較小的滑動摩阻，其中雙圓弧的滑動摩阻最??；3〕單圓弧曲線扭矩稍大，總體來看不如懸鏈線好。解決長水平段水平井滑動鉆進摩阻是延伸水平段施工的關(guān)鍵，因此，利用長水平段水平井開發(fā)非常規(guī)油氣藏優(yōu)先采用雙圓弧剖面。對5種曲線類型分別選取不同的造斜點、不同的穩(wěn)斜角各做出9種剖面進行優(yōu)選，優(yōu)選的5個剖面數(shù)據(jù)如右表。通過比照，得出以下結(jié)論：例1、滑動導(dǎo)向鉆井2、地面控制導(dǎo)向鉆井彎馬達(dá)+隨鉆測量可變徑穩(wěn)定器+井下彎馬達(dá)+MWD/LWD3、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向鉆井技術(shù)開展的三個階段鉆井方式復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計導(dǎo)向馬達(dá)鉆進鉆壓傳遞困難復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計導(dǎo)向馬達(dá)鉆進遇到問題實例復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向常規(guī)鉆進減少鉆井風(fēng)險壓差卡鉆、鉆具彎折提高機械鉆進速率，更能發(fā)揮鉆頭的效用難以有效傳輸鉆壓機械鉆進速率低下光滑的井眼軌跡定向困難更好的井眼清潔,減少卡鉆井眼清潔問題更高的精確度井軌彎曲連續(xù)旋轉(zhuǎn)減小了摩阻,更長的水平位移和更強的延伸能力保證井眼規(guī)那么、平滑-鉆井方式復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計井段：3248～4588m

地層：沙三下井斜角：89.12°選用鉆具組合1.25°單彎動力鉆具(Φ212mm本體扶正塊)＋欠尺寸扶正器＋FEWD+PWD1.5°單彎動力鉆具(無本體扶正塊)＋FEWD+PWD螺旋扶正器+鉆鋌*6m+欠尺寸扶正器+FEWD+PWD鉆具組合1鉆具組合2鉆具組合3渤頁平1井軌跡控制方案—三開水平段

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系國內(nèi)外頁巖開發(fā)現(xiàn)狀儲層實鉆情況鉆井液體系水基鉆井液油基鉆井液復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計國外頁巖油氣藏開發(fā)鉆井液現(xiàn)狀國外以油基鉆井液、合成基鉆井液為主，局部地區(qū)使用有機或無機鹽鉆井液。哈里伯頓曾在頁巖油氣藏水平井中使用過胺基鉆井液。美國的派克31井是頁巖氣井，該井采用氣體泡沫鉆井液。

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系例復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計國內(nèi)外頁巖開發(fā)現(xiàn)狀羅家儲層實鉆情況鉆井液體系水基鉆井液油基鉆井液

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計用于鉆復(fù)雜地層，有利于井壁穩(wěn)定軟、硬脆性泥頁巖等易垮塌地層蒙脫石含量較高的水敏性地層鹽膏層抗溫性強潤滑性好有利于儲層保護油基鉆井液目前已成為鉆高難度的高溫探井、大斜度定向井、水平井和各種復(fù)雜地層的重要技術(shù)。

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系例復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計從微裂縫本身來講,不能僅靠某一粒徑的封堵材料，必須綜合選用多種粒徑，不同封堵原理的材料進行搭配。因此強封堵油基鉆井液封堵材料選用剛性、柔性和樹脂類成膜封堵材料相結(jié)合，協(xié)同解決泥頁巖的井壁掉塊和坍塌問題。常規(guī)油基鉆井液油基鉆井液的微裂縫封堵能力解決頁巖的水化不能阻止濾液沿微裂縫的侵入油基鉆井液壓差傳遞引起剝落掉塊，甚至井塌提高

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計油基鉆井液關(guān)鍵技術(shù)

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計1、柴油基鉆井液配方配方：0#柴油+CaCL2溶液+3%主乳化劑

+1.5%輔乳化劑+2%潤濕劑+4%有機土

+1.5%堿度調(diào)節(jié)劑+3%降濾失劑+封堵劑2、白油基鉆井液配方配方：5號白油+CaCL2溶液+3%主乳化劑

+1.5%輔乳化劑+2%潤濕劑+4%有機土

+1.5%堿度調(diào)節(jié)劑+3%降濾失劑+封堵劑

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計國內(nèi)外頁巖開發(fā)現(xiàn)狀羅家儲層實鉆情況鉆井液體系水基鉆井液油基鉆井液

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計配方：3～5%土+0.5%PAM+1%有機胺+1.5～2%有機鋁+1～1.5%磺酸鹽降失水劑+2～3%樹脂+1～2%非滲透類處理劑+2%納米乳液+10%BH-1。添加劑：SF-1，燒堿，加重劑水基鉆井液--胺基鉆井液目前

水基鉆井液中抑制性最好的是高性能有機胺鉆井液

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系例復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計油基鉆井液胺基鉆井液泥頁巖井壁穩(wěn)定★★★★★★★★儲層保護效果★★★★★★★★潤滑性★★★★★★★★成本★★★★★★環(huán)境影響★★★★★★★★鉆井成功率★★★★★★★★

保證井壁穩(wěn)定-鉆井液體系復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計摩阻大扭矩大鉆井周期長井下復(fù)雜鉆具事故多套管易磨損油氣層保護難度大鉆壓傳遞困難鉆具優(yōu)化軌道優(yōu)化鉆井液優(yōu)化工程措施難度主因誘發(fā)問題解決措施長水平段水平井的特點及措施常規(guī)鉆井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)分類設(shè)備工具技術(shù)經(jīng)濟綜合評價井眼不清潔復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜結(jié)構(gòu)井易產(chǎn)生摩阻、扭矩大的原因：井眼不規(guī)那么井眼不清潔常規(guī)措施短起下鉆分段循環(huán)效果井斜角小于45度的定向井、直井有效大斜度定向井、水平井效果差為什么？復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計井眼清潔：每個大斜度井筒都會有一定厚度和分散程度的巖屑床，不管井眼清潔措施多么有效，大斜度井筒中都會形成巖屑床，巖屑在井筒中的分布方式說明需要移除巖屑的方式。井筒中巖屑的控制是有效鉆井的關(guān)鍵。但是一個井眼不必完全清潔。一個清潔的井眼定義是：巖屑床的高度和分布不影響各種操作的井筒。鉆進時清潔的巖屑床不必與起下井底鉆具組合或者下套管時的一致。這主要是由于在這些不同的工況下環(huán)空清潔程度不同，同時所需的上提鉆具通過巖屑床的能力不同。對于起下鉆來說，井眼必須進一步清潔以便讓井底鉆具組合自由順利通過巖屑床。而適宜的巖屑床高度通常是由鉆頭和扶正器的設(shè)計決定的。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計巖屑運移分析巖屑運動0~45°0~45°井筒中巖屑抵消鉆屑滑移速度帶到地表，此時鉆屑需要降落相當(dāng)長的井段才能到達(dá)井底。井眼清潔通過鉆井液的流變性和流速來維持。當(dāng)泥漿泵關(guān)閉時，巖屑通過粘性鉆井液懸浮，同時一些巖屑會沉淀。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計在水平井中，尤其在大斜度井段和水平井段，巖屑重力沉降方向與鉆井液軸向流速不在一條直線上；對于水平井段，二者方向垂直，其合速度方向指向井眼下側(cè)，因而極易在井壁下側(cè)形成巖屑沉積床。因此研究井眼清潔的關(guān)鍵就是研究井筒中巖屑的運移，影響巖屑運移的因素及去除巖屑床的方法。巖屑運移分析巖屑運動45°~65°在45到65°的井斜角范圍內(nèi)，巖屑開始形成一個巖屑床，鉆屑降落數(shù)英寸到井筒截面底部，巖屑大多通過井筒低端運移出井，但是巖屑可以較容易地被攪起來到流動區(qū)內(nèi)。這個井斜范圍內(nèi)最顯著的特點是，當(dāng)停泵時這些巖屑床會滑移至井底。與直井相比，這明顯改變了井眼清潔措施。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計巖屑運移分析巖屑運動65°~90°出現(xiàn)了一個完全不同的作業(yè)環(huán)境。此時鉆屑落到井眼低端形成了一個長的連續(xù)的巖屑床，鉆井液在鉆柱上部運移，此時需要通過人工攪動來移動鉆屑〔不管泥漿的粘度和流速〕。盡管巖屑床崩塌的難題消失了，這個環(huán)境下井眼清潔更困難〔即時間的消耗〕。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計影響復(fù)雜結(jié)構(gòu)井井眼清潔的因素復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計鉆井設(shè)計主要內(nèi)容：鉆井工藝及時去除鉆屑平衡地層壓力，保持井眼穩(wěn)定井眼清洗的主要因素：井身幾何形狀

環(huán)空流速鉆具轉(zhuǎn)速泥漿性能機械鉆速

粘度對于巖屑去除的影響在相同的環(huán)空返速〔vt=0.6m/s〕條件下，鉆井液流變參數(shù)的影響規(guī)律。使用的低粘度鉆井液參數(shù)為k=0.2mPa·sn，n=0.68；高粘度鉆井液參數(shù)為k=0.37mPa·sn，n=0.70?？梢钥闯?，高粘度的鉆井液比低粘度的鉆井液攜巖更有效。即使兩鉆井液具有相同的密度，其瞬時時間也不同：低粘度的鉆井液在井眼中到達(dá)穩(wěn)態(tài)大約需1200s左右，而高粘度的鉆井液在2000s后還在沖蝕巖屑床。從圖中也可以看出，高粘度鉆井液在穩(wěn)態(tài)時所形成的巖屑床比低粘度鉆井液在穩(wěn)態(tài)時所形成的巖屑床要低一些。但是同時也應(yīng)該指出在實際鉆井過程中，泥漿粘度會受到一定限制，這是因為，粘度增加沿程摩阻必然增加，從而對于泵壓的要求就增加，從而在鉆井設(shè)計階段就要考慮泥漿泵的性能。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計環(huán)空返速對于巖屑去除的影響空返速分別是vt=0.6m/s〔較低環(huán)空返速〕和vt=1.2m/s〔較高環(huán)空返速〕情況下，巖屑床高度隨時間的變化情況。從圖中可以看出，如果環(huán)空返速較低，只有局部巖屑被除去。隨著鉆井液流速的增加至一定程度，巖屑床可以完全被除去。高流速時在5000s后，井段的大局部巖屑均被除去。因此，在一定流速條件下，長時間循環(huán)鉆井液可以完全除去巖屑床。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計井眼清洗AREAOFHIGHESTFLOWDEADZONEDEADZONEDRILLPIPEHoleCrossSectioninHighAngleHole-NoRotationCuttingsBedAREAOFHIGHESTFLOWDRILLPIPEHoleCrossSectioninHighAngleHolewithRotationDrillpiperotationthrowscuttingsintohighflowareaDEADZONE在大井斜或水平井眼內(nèi)，鉆具不轉(zhuǎn)動時，鉆屑下落，離開高速液流區(qū)鉆具在轉(zhuǎn)動時，將下落的鉆屑，拋進高速液流區(qū)旋轉(zhuǎn)對機械去除巖屑床的影響大小井眼的定義

PHAR>3.25屬大井眼PHAR<3.25屬小井眼

復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計HoleSizeDesirableRange(RPM)MinimumtoCleanHole(RPM)171/2”120–180120121/4”150-18012097/8”120-15010081/2”70-10060推薦的鉆具最低轉(zhuǎn)動速度鉆具轉(zhuǎn)速與井眼清洗實驗曲線鉆進時保持井眼清潔，比清洗臟的井眼更平安，容易，有效錯誤的認(rèn)識-倒滑眼盡管倒劃眼是一個在直井和小斜度井適宜的措施，但是對于水平井和大斜度井來說，遇卡和清潔井眼不能使用倒劃眼。在直井中卡點很可能是由于井筒自身問題產(chǎn)生，水平井和大斜度井中的卡點很可能是由于井眼清潔或者巖屑引起。倒劃眼對巖屑床的運移和返出可能非常有害：倒劃眼完全清潔鉆頭及井底鉆具組合以下的井筒，而不會留下一個小的巖屑床，鉆頭和井底鉆具組合可以平安的通過。但是在井底鉆具組合以上開始形成一個危險的巖屑盾。這個盾可能是比清潔井眼段的巖屑床更高，增加了卡鉆的風(fēng)險。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計錯誤的認(rèn)識-倒滑眼如果發(fā)生封堵，會對封堵部位以下井筒造成一個高風(fēng)險的永久性傷害。倒劃眼遇到卡點時會水錘效應(yīng)，造成井眼破壞。倒劃眼對套管防磨套也會造成傷害。倒劃眼可能也會對鉆柱疲勞壽命產(chǎn)生重要的影響倒劃眼時在MWD會出現(xiàn)大波動和震動。注意到僅提高排量〔沒有或者旋轉(zhuǎn)缺乏〕增加了封堵和/或卡鉆的風(fēng)險。此時會形成巖屑床，而沒有足夠的旋轉(zhuǎn)只能通過井底鉆具組合拉動移動巖屑床，會造成巖屑的局部堆積，影響鉆進平安。復(fù)雜儲層水平井鉆井完井設(shè)計內(nèi)容一、水平井軌道設(shè)計二、鉆機選型三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計四、鉆具組合設(shè)計五、完井設(shè)計六、長水平段水平井鉆井完井設(shè)計七、分支水平分支井設(shè)計分支井技術(shù)是九十年代國際上開展起來的一項集地質(zhì)設(shè)計、鉆井、完井和采油于一體的嶄新的開采技術(shù)。分支井也稱多底井，即在一主井眼中鉆出兩個或多個分支井眼。分支井眼是水平井的分支井稱作分支水平井。與目前比較成熟的水平井、側(cè)鉆水平井技術(shù)相比具有更大的優(yōu)越性，一方面可以發(fā)揮水平井高效、高產(chǎn)的優(yōu)勢，增加泄油面積，挖掘剩余油潛力，提高采收率，改善油田開發(fā)效果。另一方面可共用一個直井段同時開采兩個或兩個以上的油層或不同方向的同一個油層，在更好地動用儲量的同時比水平井更節(jié)省投資。分支井鉆井完井設(shè)計在一個主井眼內(nèi)側(cè)鉆出2個或2個以上分支井眼〔二級井眼〕，甚至再從二級井眼中鉆出三級子井眼，統(tǒng)稱為分支井。主井眼可為直井、定向井、水平井。分支井眼可為定向井、水平井等。分支井鉆井完井設(shè)計開展趨勢分支井技術(shù)始于50年代初，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，國外分支井技術(shù)已開展到了一個較高水平。主要表現(xiàn)在以下幾點：A.由一般分支定向井開展到大斜度、大位移分支定向井和分支水平井；B.由最初的新井側(cè)鉆分支定向井開展到套管內(nèi)側(cè)鉆中、短半徑分支水平井，甚至超短半徑分支水平井；C.分支井施工工具已從老式側(cè)鉆工具開展到先進的可回收式斜向器和段銑工具；D.由最初憑經(jīng)驗側(cè)鉆開展到采用先進的有線或無線隨鉆測量控制側(cè)鉆。軌跡控制水平得到了大大提高；E.井下鉆具已由柔性鉆具開展到新型鉸接式馬達(dá)等井下動力鉆具；F.由經(jīng)驗施工開展到計算機指導(dǎo)施工；G.從裸眼完井開展到襯管完井和礫石充填完井；H.分支中半徑〔30～50m〕水平井將是今后主要的開展方向。分支井鉆井完井設(shè)計分支井的類型分支井鉆井完井設(shè)計分支井鉆井完井設(shè)計分支井鉆井完井設(shè)計優(yōu)點1：有利于制定更合理的開采方案以盡量少的井控制盡量大的含油面積分支井鉆井完井設(shè)計優(yōu)點2：可有效開采多產(chǎn)層油藏斷塊遮掩油藏透鏡體油藏分支井鉆井完井設(shè)計優(yōu)點3：可替代長水平段水平井降低鉆井本錢，降低井底流動阻力，提高產(chǎn)量分支井鉆井完井設(shè)計SHELL公司在BRUNEI油田鉆分支井實例開發(fā)各斷塊油藏需6口直井一口分支井即可開發(fā)各斷塊油藏優(yōu)點4：用盡量少的井開采形狀不規(guī)那么的油藏分支井鉆井完井設(shè)計優(yōu)點5：可在一口井內(nèi)實現(xiàn)注采結(jié)合，提高采收率稠油或低滲油藏分支井鉆井完井設(shè)計分支井的缺點在鉆多分支井時，已鉆分支井眼常處于裸眼狀態(tài)，因而存在著潛在的污染及復(fù)雜性；對各分支井井眼進行井下作業(yè)更為復(fù)雜，為防止井下作業(yè)時出現(xiàn)事故，應(yīng)保證能順利地再次進入各分支井眼；鉆井和采油作業(yè)期間的井控較為復(fù)雜。分支井鉆井完井設(shè)計

層狀油氣藏孤立小斷塊油氣藏低滲透油氣藏天然裂縫油氣藏氣頂、底水油氣藏適用的油藏類型

理論上講，多分支井適用于各類油氣藏，主要應(yīng)用于：分支井鉆井完井設(shè)計主井眼與分支井眼均為裸眼L1主、分支井眼均為裸眼分支井眼再進入受限控制采油受限適用于膠結(jié)性好的地層分支井鉆井完井設(shè)計主井眼有套管裸眼或丟篩管完井L2主井眼全尺寸通暢篩管無機械懸掛能再進入分支井適用于膠結(jié)性好的地層分支井鉆井完井設(shè)計主井眼有套管懸掛篩管完井L3篩管機械懸掛于主井眼套管分支井眼不注水泥主井眼和分支井眼都可再進入適用于膠結(jié)性好的地層分支井鉆井完井設(shè)計主井眼有套管分支井下套管完井L4分支井眼下套管固井主井眼全尺寸通暢適用于各種地層分支井鉆井完井設(shè)計主井眼有套管分支接合處靠液壓方式進行壓力封隔L5分支結(jié)合處靠液壓進行壓力封隔主井眼和分支井眼都可再進入雙管柱完井適用于各種地層分支井鉆井完井設(shè)計L6主井眼有套管靠井下分支裝置鉆分支井和進行壓力封隔分支結(jié)合處可液壓壓力封隔主、分支井眼均全尺寸通暢雙套管完井適用于各種地層分支井鉆井完井設(shè)計完井方式/TAML地質(zhì)及油藏工程設(shè)計參數(shù)鉆井工程優(yōu)化設(shè)計采油要求及地層出砂情況地層情況及鉆井工藝要求分支井類型分支窗口位置分支井眼數(shù)量分支井眼形狀分支井工程設(shè)計要點分支井鉆井完井設(shè)計分支井整體方案油藏地質(zhì)條件分支井類型采油要求完井方案技術(shù)裝備水平分支井系統(tǒng)井身結(jié)構(gòu)井眼軌道側(cè)鉆方案經(jīng)濟合理性評價技術(shù)可行性分析鉆井液設(shè)計分支井工程設(shè)計步驟分支井鉆井完井設(shè)計

主井眼鉆121/4"井眼下95/8"技術(shù)套管

在95/8"套管中利用可回收斜向器定向開窗側(cè)鉆

分支井段81/2"井眼掛51/2"尾管或割縫篩管分支井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計及側(cè)鉆方案選擇該側(cè)鉆方式工藝技術(shù)比較成熟，成功率高95/8套管內(nèi)空間較大，側(cè)鉆或斜向器回收過程中一旦出現(xiàn)復(fù)雜情況時，比較容易處理可回收斜向器要為套管定向開窗和分支井眼側(cè)鉆提供支撐，完井時和重疊套管一起回收分支井鉆井完井設(shè)計地質(zhì)角度首先應(yīng)滿足地質(zhì)的需要。也就是先打儲量高、地質(zhì)顯示好、開采前景樂觀的；后打顯示相對差的。工程角度首先應(yīng)滿足工藝要求。由于分支井難度大、風(fēng)險高，應(yīng)把平安施工放在第一位，也就是先打埋藏深、靶前位移小、井斜角大的；后打埋藏淺、靶前位移大、井斜角小的。軌跡設(shè)計應(yīng)盡可能小的設(shè)計狗腿度，從而減少施工難度。一般設(shè)計的剖面都是三維剖面，要求近早地扭方位。在剖面類型上一般盡可能選擇增-穩(wěn)-增或增-微增-增剖面，盡量不選單增剖面，在軌跡實施上留出一定的調(diào)整余地。分支井井眼軌道設(shè)計原那么分支井鉆井完井設(shè)計分支井井眼軌道設(shè)計原那么5〕可回收斜向器坐放位置設(shè)計應(yīng)盡量坐放在直或斜直井段1〕分支井眼側(cè)鉆點間距20-80m2〕初始井段設(shè)計裸眼側(cè)鉆過渡段利用斜向器開窗側(cè)鉆增斜段3〕窗口位置設(shè)計致密、巖性易鉆和穩(wěn)定的地層，必須避開水層4〕造斜率設(shè)計工具造斜能力、管柱通過能力、完井方式及后期采油、作業(yè)等要求7〕防止在井斜45°-60°井段側(cè)鉆，盡量縮短井斜45°-60°范圍內(nèi)的井段長度6〕側(cè)鉆點深度、靶前位移及水平段長度設(shè)計油層壓力、能量、油流阻力、油氣流的相互作用及主井眼條件等分支井鉆井完井設(shè)計為滿足分支水平井對窗口局部固井質(zhì)量高的要求，研制出了PS-1塑性水泥體系。應(yīng)用說明,該技術(shù)在能保證與常規(guī)水泥強度大小相同的情況下，抗沖擊韌性強度可提高15%，大大提高了分支井眼及主井眼的固井質(zhì)量，較好地改善了在后期完井及采油作業(yè)過程中對水泥環(huán)的沖擊破壞，并且可以減少射孔對水泥環(huán)的沖擊傷害，從而降低氣竄或水竄的可能。分支井塑性水泥固井技術(shù)分支井鉆井完井設(shè)計現(xiàn)有技術(shù)的缺陷采用套銑回收的四級完井方式，風(fēng)險大，容易對窗口的水泥環(huán)、套管造成傷害套銑后第二分支套管切割部位失去支撐叉口部位的水泥環(huán)承壓能力有限井下工具系統(tǒng)可靠性差，勝利、遼河甚至國外公司在施工過程中，均出現(xiàn)過不同程度的井下事故目前大多試驗井多采用合采或單眼分采，再進入功能需要驗證，井下分支系統(tǒng)還需不斷完善分支井鉆井完井設(shè)計TAML6級分支井技術(shù)逐漸成為解決回接承壓、水力封隔與再進入的主流技術(shù)。TAML6級分支井技術(shù)由于其地面預(yù)成形的技術(shù)特點，回接承壓、水力封隔與再進入性能大大提高，根本能適應(yīng)大局部的油藏類型降低了井下作業(yè)風(fēng)險TAML6級分支井技術(shù)成為該技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點和開展趨勢，勝利油田復(fù)雜的油藏類型尤其適應(yīng)于TAML6級分支井技術(shù)的開展目前正在開展“六級分支井關(guān)鍵技術(shù)研究〞分支井鉆井完井設(shè)計建立一套分支井設(shè)計的綜合評估方法或體系 這套體系要包括地質(zhì)、油藏、鉆井、采油和修井的評價方法，始終貫穿于分支井施工的全過程，對要不要鉆分支井、TAML級別的選擇、采油方法、井下風(fēng)險和后期作業(yè)等問題都要給出“是〞與“否〞的答復(fù)，不但要“瞻前〞，而且要“顧后〞。分支井鉆井完井設(shè)計魚骨狀水平井是指在水平段側(cè)鉆出兩個或兩個以上分支井眼的水平井。從三維立體圖上看，各分支井眼與主井眼之間呈魚骨狀分布；從水平投影圖上看，各分支井眼與主井眼呈羽狀分布，國外也將其稱為羽狀水平井。魚骨狀水平井鉆井完井設(shè)計技術(shù)優(yōu)點最大限度地增加油藏泄油面積充分利用上部主井眼增加井眼有效進尺節(jié)約開發(fā)成本魚骨狀水平井鉆井完井設(shè)計井布井區(qū)儲層分布要穩(wěn)定，油砂體井控程度高，同時要有一定的單井控制地質(zhì)儲量，儲層描述清楚，防止鉆進過程中的盲目性；距油水邊界應(yīng)有一定距離，設(shè)計時應(yīng)避開邊底水，以求得最正確的開發(fā)效果；油層厚度不