05碳酸鹽巖水平井井眼軌跡控制技術-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匯報人：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)構造特征及鉆井特點三、井眼軌跡控制難點及控制方案四、水平井鉆井工程設計五、實例—建平1井軌跡控制六、結論一、概況隨著工業(yè)技術的發(fā)展和人們對水平井開采技術認識的不斷加深，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)勢得到進一步的體現(xiàn)。水平井鉆井不僅提高了鉆井技術水平，而且降低了油氣田勘探開發(fā)的成本。

二、鄂西渝東地質(zhì)構造特征1、地質(zhì)構造特征☆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?！畋巢狂薨檹娏摇梢矶妇?。☆地貌和地腹構造形態(tài)差別大。前者構造完整，斷層少而?。缓笳呤肯?、二疊系被斷層切割解體，呈陡斷凹凸相間的格局，且縱向構造發(fā)生偏移。☆石炭系產(chǎn)氣層被解體為三帶。上盤正向構造、中部有斷層、下盤潛伏高含氣帶。高陡構造地質(zhì)模型圖2海相深井鉆井特點及難點☆地層老，巖性復雜、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?！罡叨笜嬙炀圮壽E控制難在南方海相地層中，高陡構造和多期構造運動迭加，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?！钽@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)構造特征三、井眼軌跡控制難點及控制方案1、井眼軌跡控制的難點☆

氣層薄，靶框小由于地質(zhì)要求嚴格，氣層薄、靶框小，目的層厚度變化大，最厚處僅15m，設計靶窗高度僅上下各5m，左右各10m。☆

地質(zhì)誤差由于地質(zhì)不確定度的影響，開鉆前地質(zhì)設計的氣頂垂深與實際的氣頂垂深總會存在誤差。

☆信息滯后☆

工具的影響由于設計靶框小，工具的造斜因地層、操作因素造成造斜率誤差，更進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；應變能力強；預測準確度好；穩(wěn)平效果好、施工速度快。這也是井眼軌道控制技術追求的“成功”、“成本”、“目標”在水平井中的具體表現(xiàn)。

井眼軌跡監(jiān)控和預測用水平井軌道監(jiān)控理論和預測軟件對實鉆軌道進行實時跟蹤、分析和預測，并制定了相應的方案與措施。細化工藝措施，保證落實到位在鉆進過程中，制定一套控制工藝措施，采用“作業(yè)指導書”形式下達指令，保證貫徹執(zhí)行。三、井眼軌跡控制難點及控制方案四、水平井鉆井工程設計1、井身剖面設計(1)造斜段造斜率設計較低，且造斜率逐漸上升（類似于大位移井軌道設計），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械鉆速，也應是剖面設計需要考慮的問題。

鑒于上述兩個因素，海相地層井身剖面設計采用直-增-增-增-穩(wěn)剖面，造斜點一般選擇在嘉陵江組。四、水平井鉆井工程設計2、井身結構及套管程序設計套管層次井眼尺寸×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井身結構圖

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點靶點。

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)平鉆進采用復合鉆進方式，MWD監(jiān)控井眼軌跡。四、水平井鉆井工程設計五、實例—建平1井軌跡控制該井設計井深4730.26m，造斜點3240m，水平段長度設計為1000m。主探飛仙關三段。鉆探目的是為了進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、實例—建平1井軌跡控制1、井身剖面設計建平1井井身剖面設計采用直-增-增-增-穩(wěn)剖面，造斜點深度3240m。類別縱坐標橫坐標氣頂氣底垂深范圍井口3357225.819250832.6A3357446.0319251031.67583457.33B3358201.4519251752.82583450.33建平1井靶點設計參數(shù)設計水平段方位為43.9°A靶和B靶相距1000m。五、實例—建平1井軌跡控制1、井身剖面設計

建平1井造斜段設計項目井深（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、實例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術(1)直井段（0-3221m）直井段要盡量打直，一旦形成一定的正或負位移，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。五、實例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術

第一增斜段（3221-3293.86m）

設計第一造斜段從井深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。

實鉆中第一造斜段的特點是工具的實際造斜率較高，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、實例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術

第二增斜段（3293.86-3582.52m）設計第二造斜段從井深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。實鉆中第二造斜段的特點是造斜率較低，平均造斜率為18.37°/100m，主要是采用滑動與旋轉交替進行，提高了第二造斜段的機械鉆速。五、實例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術

第三增斜段（3582.52-3620.82m）

設計第三造斜段從井深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。實鉆中第三造斜段的特點是造斜率較高，平均造斜率為33.29°/100m，全力增斜中靶至A點，井斜角達到90.1°，方位控制較好。五、實例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術由于井深3620.82m進入A點水平段時在氣層下部，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。在實際水平段鉆進過程中，用1°單彎螺桿復合鉆進，每鉆進一個單根井斜就要增1°左右，方位基本穩(wěn)定。施工中通過更換鉆具組合，即需要降斜時下入直螺桿，單根降斜率0.8-1.2°，需要增斜時則下入彎螺桿，單根增斜率為0.3-0.6°，水平段均采用復合鉆井方式，提高了鉆速，又保證了井眼軌跡控制在設計靶框中。水平段（3620.82-4646.17m）五、實例—建平1井軌跡控制2、建平1井軌跡控制技術實踐證明，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，實施地質(zhì)導向，其井眼軌跡的控制靠滑動鉆進就比較困難（原因是：在水平段鉆進中，滑動鉆進困難，摩阻、扭矩較大），井眼在水平靶框內(nèi)進一步有效延伸，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)彎外殼馬達等先進工器具條件下，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、結論通過建平1井的施工，得出如下認識：(1)水平氣井正確設計是確保水平井成功鉆探的關鍵因素之一。(2)由于水平段滑動鉆進時鉆井工作難度大，為了增加鉆遇氣層裂縫幾率，實現(xiàn)長水平段井斜角“穩(wěn)平”鉆進，通過起下鉆更換鉆具組合能滿足地質(zhì)要求。