側(cè)鉆水平井工藝技術(shù)

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(shù)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(diǎn)、主要優(yōu)越性3、側(cè)鉆水平井分類(lèi)、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(cè)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(yǔ)

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(zhǎng)。早在200年前，英國(guó)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(jìn)行生產(chǎn)。20世紀(jì)初，美國(guó)和德國(guó)開(kāi)始采用這種技術(shù)，1929年，美國(guó)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(guó)在50年代和60年代就已開(kāi)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(gè)階段：第一階段：70年代前，從技術(shù)上證實(shí)了鉆水平井的可行性。

結(jié)論：水平井技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上不行。原因：地點(diǎn)選擇不對(duì)，而不是技術(shù)上不過(guò)關(guān)。

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

80年代初試驗(yàn)，90年代大規(guī)模推廣，目前在美國(guó)已列為常規(guī)技術(shù)，用于各類(lèi)油藏。中國(guó)油田進(jìn)行水平井、側(cè)鉆水平井主要是從“八五”和“九五”期間開(kāi)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(zhǎng)概況二、側(cè)鉆水平井特點(diǎn)、優(yōu)越性1、側(cè)鉆水平井特點(diǎn)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(cè)井、完井工藝與工具有所不同。從開(kāi)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(kāi)發(fā)效果。5、井筒內(nèi)流態(tài)是直線流動(dòng)，阻力小、流動(dòng)平穩(wěn)、壓降低。二、側(cè)鉆水平井特點(diǎn)、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(jì)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(dāng)于一條長(zhǎng)的準(zhǔn)確定向的裂縫。(2)減緩水氣脊進(jìn)(waterorgascresting)

水平井盡量遠(yuǎn)離油氣或油水界面，同時(shí)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(dòng)速度，減緩了油井生產(chǎn)對(duì)油水或油氣界面變形的影響。水平井段長(zhǎng)600m的水平井，其計(jì)算的臨界速比垂直井高約4倍。二、側(cè)鉆水平井特點(diǎn)、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(jìn)(waterorgascresting)

二、側(cè)鉆水平井特點(diǎn)、主要優(yōu)越性2、側(cè)鉆水平井主要優(yōu)越性(3)開(kāi)發(fā)一些特殊類(lèi)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(diǎn)、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(lèi)、工藝流程1、側(cè)鉆水平井分類(lèi)按曲曲率率半半徑徑劃劃分分1、、長(zhǎng)長(zhǎng)曲曲率率側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井2、、中中曲曲率率側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井3、、短短曲曲率率側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井4、、超超短短曲曲率率側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井按其其他他原原則則劃劃分分1、、大大位位移移側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井2、、階階梯梯側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井3、、多多底底/分分支支側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井4、、直直井井側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井5、、定定向向井井開(kāi)開(kāi)窗窗側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井6、、水水平平井井開(kāi)開(kāi)窗窗側(cè)側(cè)鉆鉆水水平平井井類(lèi)型曲率半徑（m)造斜率(°/30m)水平段長(zhǎng)度（m）長(zhǎng)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(lèi)、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(jìn)

電測(cè)水平段定向鉆進(jìn)完井電測(cè)下尾管下油管替油側(cè)鉆水平井鉆井施工設(shè)計(jì)工具、儀器及各種材料的準(zhǔn)備洗井開(kāi)窗通井適宜的井位設(shè)計(jì)實(shí)施完井后的經(jīng)濟(jì)分析選擇初始設(shè)計(jì)油藏鉆井和完井預(yù)期產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)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(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)目前前常常用用的的側(cè)側(cè)鉆鉆方方式式有有套套管管鍛鍛銑銑、、斜斜向向器器開(kāi)開(kāi)窗窗兩兩種種方方式式，，最最普普遍遍應(yīng)應(yīng)用用的的是是斜斜向向器器開(kāi)開(kāi)窗窗。。開(kāi)窗窗點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)盡盡量量低低，，以以盡盡可可能能多多地地利利用用老老井井套套管管；；開(kāi)窗窗點(diǎn)點(diǎn)以以上上套套管管完完好好，，無(wú)無(wú)變變形形，，無(wú)無(wú)漏漏失失；；曲線線段段和和造造斜斜段段盡盡可可能能避避開(kāi)開(kāi)水水淹淹區(qū)區(qū)；；選擇擇砂砂巖巖和和非非膨膨脹脹泥泥巖巖地地層層開(kāi)開(kāi)窗窗側(cè)鉆鉆水水平平井井開(kāi)開(kāi)窗窗位位置置優(yōu)優(yōu)選選四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)—一體化液壓開(kāi)窗工具優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：：★實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了了一一趟趟鉆鉆完完成成對(duì)對(duì)原原井井眼眼的的密密封封、、斜斜向向器器坐坐封封、、開(kāi)開(kāi)修修窗窗工工作作，，一一體體化化操操作作，，程程序序簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單；；★縮短短周周期期，，降降低低成成本本；；★多折折面面斜斜面面，，窗口口全全寬寬比比例例加加大大，，事事故故隱隱患患降降低低；；★能能滿(mǎn)滿(mǎn)足足油油田田中中后后期期利利用用老老井井進(jìn)進(jìn)行行各各種種套套管管側(cè)側(cè)鉆鉆井井的的施施工工，，應(yīng)應(yīng)用用范范圍圍廣廣。專(zhuān)利利號(hào)號(hào)：：2004200306165，已經(jīng)經(jīng)成成功功應(yīng)應(yīng)用用四、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(jì)—井眼軌跡設(shè)計(jì)多段段制制剖剖面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)懸鏈鏈線線剖剖面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)&拋拋物物線線剖剖面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)最小小曲曲率率法法的的三三維維剖剖面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與二二維維剖剖面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)(X.S.Liu,1989)彎曲曲方方程程法法(Schuh,1992)恒曲曲率率方方程程法法(B.Guo,1993)井眼眼軌軌跡跡模模擬擬法法(S.Z.Jiang,1994)地理理曲曲率率模模型型法法(Williamson,2000)目前前普普遍遍應(yīng)應(yīng)用用的的的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方法法為為最小小曲曲率率法法。。設(shè)計(jì)計(jì)參參數(shù)數(shù)造斜斜點(diǎn)點(diǎn)和和造造斜斜率率穩(wěn)斜斜段段造斜斜段段水平平段段靶區(qū)區(qū)工具具面面靶區(qū)由油油藏藏條條件件決決定定越大大越越好好越簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單越越好好要求求快快速速安安全全鉆鉆達(dá)達(dá)油油水水界界面面設(shè)計(jì)計(jì)方方法法靶區(qū)區(qū)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)—?dú)g616CP設(shè)計(jì)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(jì)—鉆具組合設(shè)計(jì)力學(xué)學(xué)分分析析鉆壓壓，，扭扭矩矩&拉拉伸伸,彎彎曲曲鉆機(jī)機(jī)設(shè)設(shè)備備和和地地面面設(shè)設(shè)施施最小小摩摩阻阻的的井井身身剖剖面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)造斜斜率率評(píng)評(píng)估估疲勞勞極極限限(旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鉆鉆進(jìn)進(jìn)時(shí)時(shí))BHA的的造造斜斜率率預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)BHA的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)及及優(yōu)優(yōu)選選鉆具具組組合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)原原則則：：—鉆鉆柱柱摩摩阻阻最最佳佳。。—優(yōu)優(yōu)先先選選用用成成熟熟鉆鉆具具組組合合。?！獫M(mǎn)滿(mǎn)足足強(qiáng)強(qiáng)度度要要求求。?！杏欣谟跍p減少少起起下下鉆鉆次次數(shù)數(shù)。?！乇仨氻氂杏休^較大大的的可可靠靠性性及及實(shí)實(shí)用用性性。?！鶕?jù)據(jù)井井身身剖剖面面選選擇擇鉆鉆具具組組合合。。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(jì)&鉆進(jìn)設(shè)計(jì)井下鉆具組合的評(píng)價(jià)&預(yù)測(cè)井眼軌跡描述及計(jì)算井下鉆具組合力學(xué)分析鉆頭與巖石的力學(xué)作用分析軌跡跡控控制制系系統(tǒng)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)定器螺桿桿造造斜斜能能力力計(jì)計(jì)算算四、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(dòng)鉆進(jìn)軌跡井斜容易控制方位易于控制鉆具不旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向向鉆鉆進(jìn)進(jìn)原原理理復(fù)合鉆進(jìn)

井眼軌跡與常規(guī)鉆具鉆進(jìn)機(jī)理相似井眼更光滑鉆速高100200300220021002000Kop=2061.00m入靶靶點(diǎn)點(diǎn)2143.77m,井斜斜89.4°°終點(diǎn)點(diǎn)2354.82m井斜斜89.5°°靜33-71cp井井垂垂直直剖剖面面圖圖設(shè)計(jì)計(jì)軌軌道道實(shí)鉆鉆軌軌道道軌道道控控制制實(shí)實(shí)例例-120-80-40040802060100140180220260靜33-71cp井井水水平平投投影影圖圖設(shè)計(jì)計(jì)軌軌道道實(shí)鉆鉆軌軌道道軌道道控控制制實(shí)實(shí)例例四、側(cè)鉆水平井鉆井工藝技術(shù)4、側(cè)鉆水平井專(zhuān)用工具同體雙彎Φ197mm、Φ165mm、Φ120mm、Φ95mm彎殼體螺桿鉆具Φ197mm、Φ165mm、Φ120mm、Φ95mm專(zhuān)用無(wú)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(wú)磁鉆桿套管段銑工具套管開(kāi)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(zhuān)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(jì)設(shè)計(jì)計(jì)特特點(diǎn)點(diǎn)具有有較較強(qiáng)強(qiáng)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)性性，，良良好好的的流流變變性性和和穩(wěn)穩(wěn)定定性性；；摩阻阻力力低低，，潤(rùn)潤(rùn)滑滑性性強(qiáng)強(qiáng)；；較好好的的抑抑制制性性和和抗抗污污染染性性；；有利利于于保保護(hù)護(hù)油油氣氣層層,減少少對(duì)對(duì)儲(chǔ)儲(chǔ)層層的的損損害害；；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(jì)維護(hù)護(hù)難點(diǎn)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(hù)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(shí)實(shí)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(mǎn)足了了水平井井穩(wěn)定井井壁、攜攜帶巖屑屑、潤(rùn)滑滑防卡和和保護(hù)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(hù)要要點(diǎn)：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(rùn)滑滑性好防防止卡鉆鉆4、低動(dòng)動(dòng)塑比5、、油氣層層的保護(hù)護(hù)性遼河靜31-59FP分支側(cè)側(cè)鉆水平平井設(shè)計(jì)計(jì)性能

井

段鉆

井

液

性

能DFVFlPVYPYP/PVnKPH油含摩阻

開(kāi)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(hù)六、側(cè)鉆水平井隨鉆測(cè)量工藝技術(shù)1、側(cè)鉆水平井有線隨鉆測(cè)量1.隨鉆測(cè)量：井斜、方位、溫度2.工具外徑：Φ45mm和Φ35mm3.工具長(zhǎng)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(wú)限制六、側(cè)鉆水平井隨鉆測(cè)量工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井無(wú)線隨鉆測(cè)量—MWD測(cè)量參數(shù)數(shù)井斜角方位角工具面角角溫度磁傾角磁場(chǎng)強(qiáng)度度重力和井深鉆壓大鉤負(fù)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(zhǎng)度度：①7.26m②9.75m③11.89m測(cè)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(cè)量工藝技術(shù)2、側(cè)鉆水平井無(wú)線隨鉆測(cè)量—MWD辨別頁(yè)巖巖和非頁(yè)頁(yè)巖評(píng)估砂巖巖、石灰灰?guī)r中的的粘土含含量關(guān)聯(lián)補(bǔ)充充測(cè)井?dāng)?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(zhǎng)長(zhǎng)：354.32六、側(cè)鉆水平井隨鉆測(cè)量工藝技術(shù)3、側(cè)鉆水平井無(wú)線隨鉆測(cè)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(cè)量精度度：±0.5歐歐姆米測(cè)量范圍圍：最高高至2000歐歐姆米探測(cè)深度度：2.5m垂直分辨辨率：30cm距離底部部：2.8m測(cè)量曲線線:32條原始始電阻率率曲線及及8條補(bǔ)補(bǔ)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(cè)量工藝技術(shù)3、側(cè)鉆水平井無(wú)線隨鉆測(cè)量—LWDEMS測(cè)斜儀

EMS是電子單、多點(diǎn)測(cè)斜系統(tǒng)，用于替代照相式單多點(diǎn)測(cè)斜儀進(jìn)行定向井、側(cè)鉆水平井井眼軌跡的測(cè)量。它具有數(shù)據(jù)處理快捷、方便、精度高等特點(diǎn)，可以采用投測(cè)或吊測(cè)方式測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在探管中，待探管提到地面后與計(jì)算機(jī)聯(lián)接通訊，由計(jì)算機(jī)處理得到井斜、方位、工具面等數(shù)據(jù)。七、側(cè)鉆水平井測(cè)井工藝技術(shù)