05碳酸鹽巖水平井井眼軌跡控制技術(shù)-江漢工程處課件

鄂西渝東地區(qū)水平井井眼軌跡控制技術(shù)匯報(bào)人：蔡清

江漢油田鉆井工程處二OO三年八月目錄一、概況二、鄂西渝東地質(zhì)構(gòu)造特征及鉆井特點(diǎn)三、井眼軌跡控制難點(diǎn)及控制方案四、水平井鉆井工程設(shè)計(jì)五、實(shí)例—建平1井軌跡控制六、結(jié)論一、概況隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和人們對水平井開采技術(shù)認(rèn)識的不斷加深，水平井鉆井可大幅度地增加油、氣層的裸露面積，減緩水錐和氣錐，提高鉆遇裂縫的幾率和有選擇的進(jìn)入油氣富集區(qū)，提高油藏的勘探開發(fā)效果優(yōu)勢得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。水平井鉆井不僅提高了鉆井技術(shù)水平，而且降低了油氣田勘探開發(fā)的成本。

二、鄂西渝東地質(zhì)構(gòu)造特征1、地質(zhì)構(gòu)造特征☆地貌為高山，相對高差500-800m，軸部多為中、下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖?！畋巢狂薨檹?qiáng)烈、兩翼陡峻?！畹孛埠偷馗箻?gòu)造形態(tài)差別大。前者構(gòu)造完整，斷層少而??；后者石炭系、二疊系被斷層切割解體，呈陡斷凹凸相間的格局，且縱向構(gòu)造發(fā)生偏移?！钍肯诞a(chǎn)氣層被解體為三帶。上盤正向構(gòu)造、中部有斷層、下盤潛伏高含氣帶。高陡構(gòu)造地質(zhì)模型圖2海相深井鉆井特點(diǎn)及難點(diǎn)☆地層老，巖性復(fù)雜、可鉆性差侏羅系至三疊系上部井段巖性為泥巖、頁巖、砂巖互層，三疊系至石炭系產(chǎn)層為石英砂巖和成套碳酸鹽巖，巖石硬度大，地層可鉆性差，施工難度大?！罡叨笜?gòu)造井眼軌跡控制難在南方海相地層中，高陡構(gòu)造和多期構(gòu)造運(yùn)動迭加，致使從井口到井底都面臨如何控制井眼井斜問題，目前沒有有效的防斜技術(shù)。☆鉆井周期長海相地層由于地層硬、可鉆性差、鉆井速度低；為鉆達(dá)地質(zhì)靶區(qū)及滿足井身質(zhì)量要求，需頻繁更換下部鉆具組合，而鉆具剛性的改變極易造成卡鉆及斷鉆具事故。

二、鄂西渝東地質(zhì)構(gòu)造特征三、井眼軌跡控制難點(diǎn)及控制方案1、井眼軌跡控制的難點(diǎn)☆

氣層薄，靶框小由于地質(zhì)要求嚴(yán)格，氣層薄、靶框小，目的層厚度變化大，最厚處僅15m，設(shè)計(jì)靶窗高度僅上下各5m，左右各10m?！?/p>

地質(zhì)誤差由于地質(zhì)不確定度的影響，開鉆前地質(zhì)設(shè)計(jì)的氣頂垂深與實(shí)際的氣頂垂深總會存在誤差。

☆信息滯后☆

工具的影響由于設(shè)計(jì)靶框小，工具的造斜因地層、操作因素造成造斜率誤差，更進(jìn)一步增加了軌跡控制問題的難度。2、控制方案

總體思路

控制精度高；應(yīng)變能力強(qiáng)；預(yù)測準(zhǔn)確度好；穩(wěn)平效果好、施工速度快。這也是井眼軌道控制技術(shù)追求的“成功”、“成本”、“目標(biāo)”在水平井中的具體表現(xiàn)。

井眼軌跡監(jiān)控和預(yù)測用水平井軌道監(jiān)控理論和預(yù)測軟件對實(shí)鉆軌道進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、分析和預(yù)測，并制定了相應(yīng)的方案與措施。細(xì)化工藝措施，保證落實(shí)到位在鉆進(jìn)過程中，制定一套控制工藝措施，采用“作業(yè)指導(dǎo)書”形式下達(dá)指令，保證貫徹執(zhí)行。三、井眼軌跡控制難點(diǎn)及控制方案四、水平井鉆井工程設(shè)計(jì)1、井身剖面設(shè)計(jì)(1)造斜段造斜率設(shè)計(jì)較低，且造斜率逐漸上升（類似于大位移井軌道設(shè)計(jì)），可有效降低造斜段井眼摩阻并改善鉆具受力狀態(tài)；(2)造斜段至目的層均為碳酸巖地層，巖石硬度級別高（多為6-7級），巖石可鉆性差，井眼軌跡控制井段長，如何提高造斜段和水平段的機(jī)械鉆速，也應(yīng)是剖面設(shè)計(jì)需要考慮的問題。

鑒于上述兩個(gè)因素，海相地層井身剖面設(shè)計(jì)采用直-增-增-增-穩(wěn)剖面，造斜點(diǎn)一般選擇在嘉陵江組。四、水平井鉆井工程設(shè)計(jì)2、井身結(jié)構(gòu)及套管程序設(shè)計(jì)套管層次井眼尺寸×深度套管尺寸×下深表層套管φ444.5mm×100mφ339.7mm×100m技術(shù)套管φ311.2mm×(2500-3000m)φ244.5mm×(2500-3000)m生產(chǎn)套管φ215.9mm×完鉆井深φ177.8mm或φ139.7mm井身結(jié)構(gòu)圖

2、海相水平井井眼軌跡控制方案3、鉆井方式與測量方案第一增斜段采用無線隨鉆測斜儀配合1.50°單彎螺桿鉆具造斜，調(diào)整方位。第二增斜段采用無線隨鉆測斜儀配合1.25°單彎螺桿鉆具造斜，調(diào)整方位。第三增斜段采用無線隨鉆測斜儀配合1°單彎螺桿鉆具造斜，入A點(diǎn)靶點(diǎn)。

水平段降斜采用無線隨鉆測儀配合1°單彎螺桿、直螺桿，用MWD監(jiān)控井眼軌跡。水平段穩(wěn)平鉆進(jìn)采用復(fù)合鉆進(jìn)方式，MWD監(jiān)控井眼軌跡。四、水平井鉆井工程設(shè)計(jì)五、實(shí)例—建平1井軌跡控制該井設(shè)計(jì)井深4730.26m，造斜點(diǎn)3240m，水平段長度設(shè)計(jì)為1000m。主探飛仙關(guān)三段。鉆探目的是為了進(jìn)一步完善飛三氣藏開發(fā)井網(wǎng)，提高氣藏生產(chǎn)能力，提高氣藏最終采收率。建平1井實(shí)際完鉆井深4646.17m，水平段長1046.19m。產(chǎn)量較鄰近直井提高了9.3倍，為高效開發(fā)低壓、低滲透氣藏探索出了一條新路。五、實(shí)例—建平1井軌跡控制1、井身剖面設(shè)計(jì)建平1井井身剖面設(shè)計(jì)采用直-增-增-增-穩(wěn)剖面，造斜點(diǎn)深度3240m。類別縱坐標(biāo)橫坐標(biāo)氣頂氣底垂深范圍井口3357225.819250832.6A3357446.0319251031.67583457.33B3358201.4519251752.82583450.33建平1井靶點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)水平段方位為43.9°A靶和B靶相距1000m。五、實(shí)例—建平1井軌跡控制1、井身剖面設(shè)計(jì)

建平1井造斜段設(shè)計(jì)項(xiàng)目井深（m）井斜(°)方位(°)垂深（m）視位移（m）造斜率（°/100m）第一造斜段3272.1311.5030.893270.7056.1717.79第二造斜段3416.4844.7031.603396.26121.6023.00第三造斜段3600.0090.3944.833457.51287.8027.79五、實(shí)例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(shù)(1)直井段（0-3221m）直井段要盡量打直，一旦形成一定的正或負(fù)位移，將給水平井的后期施工造成被動局面。為此，在建平1井的直井段施工中，控制井斜，使得鉆頭鉆進(jìn)易斜地層，井眼軌跡可以得到良好的控制。該井直井段井斜得到了有效控制，最大井斜為2.55°（在井深3173m處）。井眼軌跡控制較好，為后續(xù)的順利施工奠定了基礎(chǔ)。五、實(shí)例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(shù)

第一增斜段（3221-3293.86m）

設(shè)計(jì)第一造斜段從井深3221m至井深3272.13m，井斜從2.40°增至11.50°。方位從109°扭至30.89°。平均造斜率為17.79°/100m。

實(shí)鉆中第一造斜段的特點(diǎn)是工具的實(shí)際造斜率較高，平均造斜率為30.07°/100m，一直用1.5°單彎螺桿，方位已基本扭到位，留有少量的右漂量。五、實(shí)例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(shù)

第二增斜段（3293.86-3582.52m）設(shè)計(jì)第二造斜段從井深3272.13m至井深3416.48m，井斜從11.50°增至44.70°。方位從30.89°扭至31.60°，平均造斜率為23.00°/100m。實(shí)鉆中第二造斜段的特點(diǎn)是造斜率較低，平均造斜率為18.37°/100m，主要是采用滑動與旋轉(zhuǎn)交替進(jìn)行，提高了第二造斜段的機(jī)械鉆速。五、實(shí)例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(shù)

第三增斜段（3582.52-3620.82m）

設(shè)計(jì)第三造斜段從井深3416.81m至井深3600m，井斜從44.70°增至90.39°。方位從31.60°扭至44.83°。平均造斜率為27.79°/100m。實(shí)鉆中第三造斜段的特點(diǎn)是造斜率較高，平均造斜率為33.29°/100m，全力增斜中靶至A點(diǎn)，井斜角達(dá)到90.1°，方位控制較好。五、實(shí)例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(shù)由于井深3620.82m進(jìn)入A點(diǎn)水平段時(shí)在氣層下部，后續(xù)施工水平段要保持微向上翹趨勢。要求上行超過17m，不大于35m。在實(shí)際水平段鉆進(jìn)過程中，用1°單彎螺桿復(fù)合鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)一個(gè)單根井斜就要增1°左右，方位基本穩(wěn)定。施工中通過更換鉆具組合，即需要降斜時(shí)下入直螺桿，單根降斜率0.8-1.2°，需要增斜時(shí)則下入彎螺桿，單根增斜率為0.3-0.6°，水平段均采用復(fù)合鉆井方式，提高了鉆速，又保證了井眼軌跡控制在設(shè)計(jì)靶框中。水平段（3620.82-4646.17m）五、實(shí)例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(shù)實(shí)踐證明，在碳酸鹽巖地層水平鉆井，尤其對于裂縫+孔隙型氣藏，為了增加鉆遇裂縫的幾率，實(shí)施地質(zhì)導(dǎo)向，其井眼軌跡的控制靠滑動鉆進(jìn)就比較困難（原因是：在水平段鉆進(jìn)中，滑動鉆進(jìn)困難，摩阻、扭矩較大），井眼在水平靶框內(nèi)進(jìn)一步有效延伸，只能靠頻繁起下鉆，換不同的鉆具組合才能實(shí)現(xiàn)。在沒有帶地質(zhì)參數(shù)的MWD、變徑穩(wěn)定器和可調(diào)彎外殼馬達(dá)等先進(jìn)工器具條件下，依靠常規(guī)鉆井方式的方法在建南碳酸鹽巖地區(qū)獲得成功。六、結(jié)論通過建平1井的施工，得出如下認(rèn)識：(1)水平氣井正確設(shè)計(jì)是確保水平井成功鉆探的關(guān)鍵因素之一。(2)由于水平段滑動鉆進(jìn)時(shí)鉆井工作難度大，為了增加鉆遇氣層裂縫幾率，實(shí)現(xiàn)長水平段井斜角“穩(wěn)平”鉆進(jìn)，通過起下鉆更換鉆具組合能滿足地質(zhì)要求。