水平井钻井地质设计方法
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2. 以煤层气钻井工程为例,进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。
本文选择以煤层气钻井工程为例,进行水平定向钻井轨迹设计。
煤层气,又称煤层甲烷,俗称瓦斯,人们对它爱恨交加。
爱的是它是一种清洁能源,有很大的利用价值;恨的是它是矿难的原因之一。
因此,安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。
近些年,部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气,取得了良好效果。
定向钻井,简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯,再顺着煤层的方向横着打井。
定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样,即通过抽水减压,逼出煤层气,再进行采集。
但两者的区别在于,传统方法只用竖井穿到煤层采集,而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积,因而提高了效率。
定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多,但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。
在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区,而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯,以确保安全生产。
而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。
美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。
在2000年,美国10%的煤层气井都采用了这项技术。
由于这项技术的逐步开发,部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。
资料显示,定向钻井的纵向深度一般在600~1200米,横向煤层钻井长度可达到400米。
据美国某钻探公司的个例统计,采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍,气井的生产寿命也会增加。
根据对某些项目的估算,运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15~18%,明显高于传统竖井采集法约3%的内部回报率。
1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条,其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要,因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层,特别是韩城地区,构造复杂,经过大范围地层沉降,上覆地层压力较大,只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔,才有可能采用近平衡压力钻进储层。
长水平段水平井钻井技术分析随着石油和天然气行业的发展,长水平段水平井钻井技术成为了一种越来越受欢迎的技术。
长水平段水平井钻井技术是一种钻井技术,通过水平定向钻井的方式,在地下油气层中形成水平段,以增加油气开采效率。
本文将对长水平段水平井钻井技术进行分析,探讨其原理、优势和挑战。
一、长水平段水平井钻井技术的原理长水平段水平井是在垂直井眼基础上通过钻井技术沿着产层水平方向延伸形成的一种特殊井眼类型。
其原理是通过井眼方向的调整,使油气层中的水平段沿着油气层的最大裂缝方向延伸。
这种技术可以大大增加油气层的接触面积,提高采收率。
长水平段水平井钻井技术的实施过程一般包括以下几个步骤:1. 确定目标层位2. 进行垂直井眼钻探3. 通过调整钻井工具,进行方向井眼的延伸4. 根据地下情况,选择合适的水平段长度5. 进行水平段井眼完井和产层开采这种技术需要在地下井眼相对复杂的地质条件下实施,但通过先进的钻井工具和技术手段,可以相对容易地完成。
二、长水平段水平井钻井技术的优势长水平段水平井钻井技术相比传统的垂直井眼具有许多优势,主要包括以下几点:1. 提高产能:长水平段水平井能够使井底对油气层的有效开采面积增大,从而提高产能,提高油气采收率。
2. 减少地面占地面积:相对于传统的垂直井眼,长水平段水平井的井底位置更加分散,可以充分利用地下资源,减少地面占地面积。
3. 减少成本:长水平段水平井能够降低单井井与管道的建设和维护成本,减少钻井次数和钻井材料的使用,从而降低成本。
4. 增加油气可采储量:长水平段水平井能够有效增加原油和天然气的可采储量,提高油气资源的利用率。
5. 减少环境影响:长水平段水平井能够降低地表排污和地表恢复成本,减少环境影响更小。
1. 技术难度:长水平段水平井钻井技术对钻井工具和技术手段要求较高,需要具备良好的钻探技术和地质勘探能力。
2. 地质条件限制:长水平段水平井的实施需要具备相对复杂的地质条件,对地下储层的性质和结构有较高的要求。
长水平段水平井钻井技术研究随着石油勘探与开发不断深入,长水平段水平井钻井技术得到了越来越广泛的应用。
该技术可以极大地提高油气井的产能及采收率,因此备受关注。
本文将从以下几个方面进行研究:一、长水平段水平井的定义长水平段水平井是一种井筒方向与地层走向垂直或接近垂直的井,其井身包括一段水平井段,表现为一段长水平井段与一段垂直井段的复合井,有时也称为定向水平井。
长水平段水平井的优点在于能够增加油藏的联系面积,提高采收率,降低储层损伤等。
1. 钻井复杂:长水平段水平井需要进行多次水平钻进,涉及井身弯曲和跨度大的地层导向,钻井难度大;井壁稠油层和地层深部钻井时会出现高温高压等问题,需要钻井工艺和技术措施来解决。
2. 油藏稳定:长水平段水平井钻井会对油藏造成挤压和应力影响,需要科学调整油井完井方案,采用防塌和防漏措施,保持油藏的稳定。
3. 井壁保护:井壁稠油层和高压地层钻井时,会产生毛细作用,导致井壁稳定性差,容易出现井壁崩塌、漏泄等问题。
为保证井壁的完整性,需要采用高效钻井液、防漏措施等手段,加强井壁的保护。
1. 钻井液技术:长水平段水平井钻井中最重要的一项技术研究是钻井液技术。
钻井液需要满足对流性能好、高温高压稳定性好、防污染等要求。
国内外钻井液研究的主要方向是环保型钻井液研究、高温高压稳定性研究和水基钻井液研究等。
2. 地质条件研究:长水平段水平井钻井的成功与否离不开地质条件研究。
地质条件研究包括岩心、地震、地质资料及井壁稳定性等,常规地球物理勘探技术和非常规技术也为长水平段水平井钻井提供了更加准确的地质信息。
3. 钻井技术应用:钻井技术的应用关乎到整个钻井质量和钻头采收率。
常见的钻井技术有旋转钻进、立式冲击钻、旋转喷射钻、液压驱动钻具等。
1. 钻井液技术向高温、高压方向发展2. 钻井技术逐步实现数字化3. 推广高效断层导向技术4. 变频钻柱、高温高压密封及钻井锚固等装备技术逐步成熟总之,长水平段水平井钻井技术的研究与应用将不断深化,在满足环保、高效、高质量的根本要求的基础上,实现油气勘探和开采的可持续发展。
162当前,最常用的技术方法是最小二乘法。
LWD技术是一种基于钻探过程中的地质条件(井眼轨迹、钻头位置、井眼角度等)与地层电阻率之间的相互影响,实现对油气层进行有效的定位和定向的一种新兴的测井技术,可实现对油气层位置和岩性的动态监测。
在此基础上,提出了一种基于 LWD技术的新型测井方法。
水平井是一口高产量、低廉的油田,其钻探成功率与油气藏的钻探工艺密切相关。
随钻测井技术具有指导地质导向和实时评价储层物性等优点,对改善储层钻进速度、缩短完井周期和降低水平井测井风险具有重要意义。
在大斜度井和水平井的勘查和开发中,采用了随钻测井技术。
1 发展概况当前,在水平井中使用的随钻测井技术有:一是识别岩性,测定地层倾角,测定水平段长度;二是利用已有的地层岩性和构造信息,对水平剖面进行轨道控制;三是利用地层的岩性和结构信息,对水平线的航迹进行了动态修正。
从国内外的研究进展来看,随着随钻测井技术的不断发展,随着随钻测井技术的不断深入,人们对该技术的认识也越来越深入。
在水平井技术、随钻测井技术等方面取得长足进步的同时,也使随钻测井技术在今后的研究中占有越来越重要的地位。
基于岩性、断裂、沉积相、气顶等特征,对岩性及岩性进行识别,而上述特征均受外部环境的制约,其识别效果会有很大的改变。
另外,常规的地质方向法在实际运用中也面临着诸多问题,如:因勘探设备与岩层间的间距较小,不能对岩层的变形情况进行准确的判定;但在实际应用中,因检波器与地层相距太近,不能准确判别出含油层;但在实际应用中,因检测仪与岩层相距很近,不能对岩层的地质变形做出精确的判定。
随着我国石油资源的日益丰富,石油资源的日益丰富,采用常规的地质导引方式已难以适应石油资源的需求。
为此,必须对现有的地质导引技术进行改进与创新。
随着随钻录井技术的不断发展,随钻录井的地导技术也在不断发展。
地质导向技术在水平井钻井中的应用将形成一套完整的水平井测量工艺、轨迹控制与安全钻井的技术体系,可有效保障钻井轨迹在油层中的最优穿越,提升油层的钻井效率,推动水平井钻井技术的发展与提升。
水平井钻井地质设计方法
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孙建双
(大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453)
摘 要:水平井因控制储量大,产量高,生产压差低等特点近年来得到飞速发展。
随着水平井钻井技术的不断发展,利用水平井开发油田越来越受到国内外石油行业的重视。
虽然水平井数量在逐年增多,但一些水平井的生产并不理想,如产量不高、投产时间很短就见水、含水上升快、产油量下降快等。
本文分析利用水平井开发油气田的主要优缺点,提出了成功利用水平井开发油气田的关键和基础是做好水平井钻井地质设计。
阐述了如何让做好水平井钻井地质设计,在设计过程中应该注意的一些问题。
关键词:优化;钻井地质设计;靶点;跟踪设计
中图分类号:T E22 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)09—0066—021 水平井开发油气藏的主要优缺点
用水平井开发油气藏的三大优点:水平井较之直井的一个优点就是它增加了井筒和生产层的直接接触面积,且能钻穿多层陡峭的产层;同时也有利于更好地了解目的层的性质;水平井的第二个优点是它可以在地面上同一位置钻成几口水平井,这样可以控制一个很大的含油范围,同时也有利于环境保护;水平井的第三个优点在于它可以开采产层非常薄的油藏,这种油藏用于直井采油时,由于裸露生产层的井筒太短造成经济效益较差,而采用水平井这一矛盾就能够得到很好的解决。
用水平井开发油气藏也有不利的方面:钻井成本较高;一般只能开采1个产层;见水后难以控制,对产量影响大;水平段测井有难度,而且由于钻井液向下方渗透,侵入带与井筒不对称,电测解释的含油气饱和度不准确。
油田开发中研究水平井的主要流程见图1。
图1 水平井开发流程图
2 优化水平井钻井地质设计2.1 优化水平段长度和方位
水平段长度直接影响水平井的泄油面积、控制可采储量等,要使水平段对其控制储量有较高的动用能力及采收率,应重点考虑的地质因素有油层厚度及物性、原油性质(如黏度等)、所控制的经济合理的地质储量和产能需求等。
水平段方位对水平井开发效果也有很大影响。
理论分析认为,水平段的方位应垂直于砂体延伸方向、最大水平渗透率的方向(增加储集层向井筒的渗流能力)、裂缝带和高渗透带延伸方向、边水侵入方向(使边水均匀推进,提高边水驱替效果)、现今最大水平主应力方向(增加地层流体向井筒的渗流能力),因此在确定水平段方位之前,应落实上述地质情况,并充分考虑油藏形态与水平井泄流面积形态之间的匹配关系和含油面积与已有井网的关系。
2.2 靶点位置和垂向位置的选择
在确定水平段方位的基础上,靶点位置的选择主要考虑两点的生产压差和波及能力差异。
一般靶点应设计在油层相对较厚的部位,利于发挥此处生产压差相对较大、波及能力大的优点;同时靶点应距注水井远些。
在有边水侵入情况下,初靶点距边水应较远些,末靶点可相对近些。
要了解油层厚度分布、边水的侵入方向、与注水井的距离等地质因素。
水平井对水平段周围油层原油的采出能力受多方面因素的影响:采出上下油层原油的能力受渗透率变异系数(水平渗透率与垂向渗透率的比值)、夹层分布及气顶能量、底水能量的影响;采出左右油层的能力一般受渗透率变异系数、边水能量、泄油面积的影响。
因此设计水平段垂向位置时,应考虑的地质
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内蒙古石油化工 2012年第9期
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收稿日期35
作者简介孙建双(),男,助理工程师。
年毕业于东北石油大学资源勘查工程专业,现从事钻井地质设计工
作。
:2012-0-1:1984-2008
因素有:油层厚度及油藏类型,储集层物性、韵律性及渗透率变异系数,夹层类型、大小、物性、分布规律,边水、底水、气顶能量大小及相对活跃程度等;如有老井,要考虑液面变化情况。
水平段垂向位置可以参考相邻直井的资料来确定。
2.3 动、静态资料分析
做水平井地质设计需要了解有关地层压力、地温梯度、地层倾角、走向、岩性、断层,可能遇到的复杂情况,以及油藏工程师的特殊要求等。
与水平井开发有关的油气藏地质条件主要指油田开发初期的油气界面、油水界面、地质储量等。
如果在开发中后期利用水平井增产或挖潜,进行水平井优化设计时,研究这些条件的动态变化非常重要。
应查明以下情况:原始油气界面、油水界面分布;水平井水平段周围的直井(或已有井)生产情况(累计产油量、产水量,水锥分布,注水井的注入量);水平井水平段设计层位或区块的地质储量已采出情况;老井开采造成的边水推进、底水锥进、气顶膨胀等情况,要避免水平井钻入水层、气层,或太靠近水层、气层;系统分析各种天然能量(如边水、底水、气顶)的大小及相对关系。
2.4 跟踪水平井地质设计
构造的不确定性、储集层的非均质性及钻井过程中的各种工程因素,都使水平井的钻井成功率受到影响,新开发区块更是如此。
因此,水平井地质设计人员必须通过钻井现场的随钻测井、岩屑录井以及邻近目的层上方的一些标志层等,跟踪钻井进度,了解目的层构造、储集层变化,及时调整水平井地质设计,这样才能确保水平井钻井成功。
3 实例分析
塔里木油田充分发挥了水平井高效开发油气田的技术优势,但有一些水平井由于地质设计优化研究不够及油气田的复杂性,开发效果较差。
例如塔里木油田处于同一带气顶底水油气藏的不同位置的A井、B井见图2,水平段所在储集层渗透率不同(A井大于900×10-3Lm2,B井为200×10-3Lm2),水平段与油水界面之间夹层发育不同(A 井有明显夹层,起减缓底水脊进作用,B井基本没夹层,见图2),同时两井设计不同(水平段长度A井为360m,B井为180m),因此它们的开采效果差异较大。
A井虽受与其相邻的直井影响(直井在相同层位油层已累计产油约2×104t,含水95%),但投产时日产油达300t以上,累计产油超过10×104t,产气量后期有所降低,含水上升较慢;B井的产油量低(最高日产50多t),含水上升快,气油比上升也快,累计采油仅3367t时,含水就高达98.1%。
A、B井的地质设计偏重于考虑避气,水平段设计位置靠下,如果射孔时考虑重点是避水,
其开采效果会较好。
图2 A、B水平井在储集层中的垂向位置示意图
针对水平井开发中遇到的问题,塔里木油田及时开展攻关研究,以优化水平井地质设计为基础,既推进了水平井技术的应用和发展,也逐渐缩短了钻井周期,降低了成本,提高了轨迹控制水平。
1m以上薄油层的水平井及双台阶水平井的成功施工,标志着塔里木油田水平井应用技术日趋成熟,已成为高效开发的主导技术之一。
塔中16、哈德4等油田采用水平井整体开发,取得了很好的开发效果及经济效益。
用水平井开发油气藏没有达到应有的效果,关键在于地质设计中考虑因素不够全面,水平井地质设计不够优化,构造的不确定性、油气水分布的复杂性、储集层非均质性等导致实钻情况与设计有差异。
应在充分认识油气田和油气藏地质特征的基础上,考虑水平井的开发特点,加强优化水平井地质设计和油气藏地质条件的动态分析,才能充分发挥水平井的技术优势。
4 结语
优化水平井地质设计是用水平井成功开发油气田的关键和基础。
应在全面深入细致地分析研究油气藏地质特征的基础上优化设计,还要加强现场的钻井跟踪研究,调整水平井地质设计,这样才能确保钻井成功,充分发挥水平井的开发优势,创造最好的经济效益。
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2012年第9期 孙建双 水平井钻井地质设计方法
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200229.。