水平井钻井技术的应用.ppt

水平井钻井技术的应用,汇报内容,前言,XX油田水平井应用效果,XX油田水平井钻井技术,成果与认识,最大限度地裸露油气层，增加出油厚度，提高油气井产量和采收率。,实施水平井的目的,对油气藏作横向探查，确定地层圈闭边界和断层闭合位置。,可减少占地和其它工程建设费用，大降低油田综合成本。,可减少水锥、气锥的影响。,国内完钻水平井类型,国内水平井发展状况,国内水平井发展状况,国内水平井技术指标：最深水平井井深达6452m最长水平段长为2010m最薄油藏水平段油层厚度为0.5m三维绕障水平井在水平段方位变化最大达72侧钻水平井最小井眼尺寸为104.8mm最小曲率达1.8/m,特殊油藏,常规油藏,国内水平井技术发展特点,水平井单井设计,水平井整体部署,新区产能建设,老油田挖潜,国内水平井发展状况,5口水平井已经实施，平均单井水平段钻遇油层251m，射开油层192.7m，平均单井日产油近百吨区块原油生产能力由9.5104t 升至16104t,柳102区块水平井实施效果,Ng4油藏3口水平井替代8口直井采油速度达到5%评价期内采出程度62%，较直井提高18个百分点,柳102区块水平井实施效果,Ng1油藏产量为周围直井的2.5倍采收率可由32%提高到52%,柳102区块水平井实施效果,Nm12油藏产量为周围直井的2倍采收率由46%提高到55%,柳102区块水平井实施效果,柳102区块水平井实施效果,水平井实施后，区块产能由9.5104t升至16104t，水平井剩余油挖潜和整体开发均获成功，对提高单井产量、提高采收率和降低成本发挥了重要作用,水平井地质论证设计技术,水平井地质及油藏工程方案设计流程,XX油田水平井地质论证设计技术,水平井位置设计优化技术,平面距油水边界距离（柳102）,纵向至油水界面距离,XX油田水平井地质论证设计技术,水平井位置设计优化技术,底水油藏：水平井段要尽量贴近油层顶部边水油藏：水平段尽可能远离油水边界,XX油田水平井地质论证设计技术,水平段长度设计优化技术,XX油田水平井地质论证设计技术,水平井生产参数优化技术,水平井投产采取分段一次性射孔投产方式，以满足后期卡堵水措施的需要采取定向射孔、不同部位采用不同孔密的射孔方式，端部离油水边界相对较近，孔密小，中部和高部位孔密相对较大，以延缓边底水锥进速度,L102-P4井井身轨迹示意图,井身结构设计是水平井成功实施的关键技术，它与地层压力、井眼稳定、完井方式、井身剖面和全井施工难度等因素密切相关，其设计科学合理与否，直接关系到下步井眼安全钻进、油层保护、钻井工程施工的经济性和后继采油作业。,井身结构设计技术,通过邻井钻井资料研究分析，考虑到XX油田第一次钻水平井，为了确保水平井安全顺利实施，第一口水平井L102-P1井井身结构设计为：133/8+95/8+51/2尾管，95/8技术套管封至造斜点以上50m，为下步造斜段和水平段施工提供保证。,井身结构设计技术,浅层常规水平井井身结构,XX水平井钻井技术,L102-P1水平井实钻井身结构,339.7mm157.9m,444.5mm1639m,311.1mm1603m,244.5mm1600.32m,215.9mm2478m,139.7mm2475m,悬挂器1493.08m,井身结构设计,XX水平井钻井技术,根据L102-P1井的施工经验，通过现场跟踪研究，在后继浅层水平井设计时对井身结构进一步优化，采取深下表层套管，将井身结构简化为二开井身结构，即为：103/4表层套管51/2 油层套管，并不断进行研究探索表层套管合理下入深度，表层套管从500m优化至300m，使浅层油气藏水平井的井身结构趋于经济、合理和科学。,井身结构设计,XX水平井钻井技术,浅层水平井二开井身结构图,273.1mm300500m,374.6mm303503m,215.9mm*m,139.7mm*m,造斜点,井身结构设计,XX水平井钻井技术,井身结构设计,技术套管下至目的层顶部，应用油层保护效果好的优质钻井液实现水平段油层专打，完井时悬挂滤砂管，不固井不钻盲板，减少了完井作业和投产时间。,中、浅层水平井井身结构由二开井(339.7+177.8(139.7),变为三开井(339.7+244.5(177.8)+139.7(177.8、139.7、101.6),油层专打井身结构,水平井井身剖面设计是水平井钻井施工的首要环节，其剖面优化能有效地降低钻进过程中的摩阻扭矩、降低施工难度和提高中靶精度。从曲率半径分:,26/30m,630/30m,510/m,长半径水平井,短半径水平井,中半径水平井,常规水平井首选类型优点：水平井总进尺及定向控制段比长曲率半径少、施工难度比短曲率半径小,井身剖面设计技术,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,剖面设计原则,满足地质要求，尽可能多地钻开油气层,保证钻进和起下钻摩阻扭矩尽可能小,其形状有利于油藏开发和现场实际轨迹控制,能克服油层深度预测和工具（含地层）造斜率的不确定问题等等,XX水平井钻井技术,由于地面环境和水平井地质目的决定可供选择的井口位置是有限的，老区钻井地下井网纵横交错，其井身剖面设计主要存在以下现实情况：,井身剖面设计,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,地面位置和地下地质目标相对固定，靶前位移可调余地小。无法满足国内中曲率半径水平井施工经验确定的最佳靶前位移250500m的设计要求,油层位置预测客观上可能存在不精确,XX水平井钻井技术,老区开发，防碰绕障问题突出,L102平台与L103平台井眼轨迹平面图,井身剖面设计,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,地质构造复杂，储层横向变化大，地质要求先探油顶后着陆，有的井探油顶部位的油层埋深比着陆点要低，井眼轨迹控制难度大。,XX水平井钻井技术,针对以上情况，根据国内水平井钻井施工经验和XX油田现有技术状况，通过综合评价，选用中曲率半径，剖面选择为具有两个稳斜井段的三增剖面，即：直增稳增稳（探油顶）增（着陆段）水平段,井身剖面设计,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,该剖面主要有以下优点：,第一稳斜段可解决上直段和第一次造斜后实际井眼轨迹与设计轨迹及井斜偏差的问题，提高井眼轨迹控制精度,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,为实钻井眼轨迹根据实际钻探情况进行修正和控制留有余地，保证了每口水平井按地质要求精确着陆和沿油层水平钻进,第二稳斜井段，即探油顶段可克服地质不确定因素，以保证准确的探知油顶位置和保证着陆是按现场实际地质要求进行，提高中靶成功率,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,油层为上倾方向，水平段井斜角大于90时，探油顶段长设计距A点前2030m，稳斜角设计为8586，进入油层。,探油顶井斜角及着陆段段长设计,XX水平井钻井技术,井身剖面设计,油层为下倾方向，水平段井斜角小于90时，探油顶段长设计距A点前4050m，稳斜角设计为8284，进入油层。,XX水平井钻井技术,XX部分水平井井眼轨迹设计基本数据表,井身剖面设计,水平井井眼轨迹控制是水平井钻井的关键技术，对于水平井轨道控制的总体要求是：具有一定的控制精度、较强的应变能力、较高的预测精度，能对井眼轨迹连续控制，达到较稳、较快的施工水平。,井眼轨迹控制技术,XX水平井钻井技术,水平井井眼轨迹控制主要问题：油层厚薄不等，其位置与厚度横化变化大，设计轨迹需随钻地质情况而变化,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,水平井从不同构造部位探油顶，然后钻进着陆和钻入水平段，油层深度预测客观存在的误差，复杂断块储层变化大，地质录井时间滞后，油气显示相对较弱等因素造成实钻发现油顶后，可供着陆入靶的调整井段往往十分有限，施工难度大,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,由于LWD测量仪离钻头尚有一段距离，以及测量与显示的时间差，造成测量系统信息滞后,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,不同区块、不同的层位工具造斜能力和地层造斜率不同 滑动钻进时摩阻和扭矩大，尤其是在水平段，其工具面不易摆放到位 地质要求中靶精度高，水平段纵向为1m、横向为510m,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,老区钻井，地下井眼轨迹相互交叉，防碰问题突出，不仅与同一平台的邻井防碰，还与另一平台的井防碰，不仅同老井防碰，还需同正在施工其它水平井防碰,井眼轨迹控制,井眼轨迹监测控制方式,造斜点以下使用导向马达+MWD监测控制,使用电子多点测斜校核,XX水平井钻井技术,探油顶以下使用导向马达+LWD监测控制,井眼轨迹控制,复杂区块、井控少的区块应用旋转导向钻井工艺,XX水平井钻井技术,造斜段和第一稳斜井段的控制技术,该井段大部分为造斜井段，是水平井井眼轨迹控制的基础，其关键是如何尽力吸收上直段、工具和地层等因素对井眼轨迹控制和探油顶所造成的各种偏差，保证水平井的垂深、井斜和水平位移协调一致，其主要技术措施是：,井眼轨迹控制及地质导向,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,定向造斜前对上直段进行多点测斜，根据上部井眼实际轨迹对待钻井眼轨迹进行修正和精确定向，在井斜较小的情况下，将井眼轨迹调整到设计线，以利于下部井眼轨迹控制,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,采用MWD+导向钻具和合理的钻进参数进行井眼轨迹控制。在导向钻具选择时，利用三点定圆法和极限曲率法对所选导向钻具的造斜率认真进行分析计算，采用略高勿低的原则，优选了合理角度的导向钻具，确保造斜井段井眼轨迹的实现,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,导向钻具造斜率理论与实际对比表,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,充分利用第一稳斜段的作用，调整和吸收上直段和第一造斜段造成实钻轨迹与设计轨迹在井斜、垂深等方面存在各种偏差，提高了轨迹的控制精度，并为第二次造斜打好了基础,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,加强井眼轨迹的监测、预测与控制，注意垂深和井斜的匹配关系的控制，做到寸高必争，防止垂深对造斜率的误差放大作用给后继探油顶和着陆带来不利，做好与邻井的防碰分析，有效地防止水平井与邻井碰撞事故的发生,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,加强与邻井地层对比分析工作，及时吸收由于地质预测误差对井眼轨迹的影响，为下步地质需要进行井眼轨迹调整，准确钻入油气层创造了条件,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,探油顶和着陆段井眼轨迹的控制技术,该井段是水平井井眼轨迹控制的关键井段，其主要技术要点是如何及时准确的识别出油顶和准确着陆钻入水平段。,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,采取的主要技术措施：采用LWD+导向钻具进行井眼轨迹控制，利用LWD的伽玛和电阻率测量及时了解地层的变化，为准确的识别出油层和进行井眼轨迹调整，提供可靠的依据。,L102-P2井LWD随钻测井曲线图,油顶,油顶,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,由于井斜大，垂深调节能力很小，在探油顶实钻过程中选用合适探油顶稳斜角，采用微增斜方式进行探油顶，有效地解决了因油顶超前或下移造成垂深消耗,给着陆增斜要求过高的造斜率以及需先增斜后降斜才能稳平着陆的问题。,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,应用短尺寸导向钻具，缩短测量仪器与井底的距离，同时利用多种模型对井底井眼轨迹进行预测分析，提高预测精度，弥补测量信息滞后的不足。,合理选择比设计增斜率略高的导向钻具，满足了探油顶后实际井眼轨迹对工具造斜率的要求。,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,由于进靶既是着陆的结果，又是水平段控制的开端，在进靶着陆时，尽力控制着陆点远离靶体边缘，并调整好井斜、方位，为水平段井眼轨迹的控制创造了条件。,利用钻时、气测显示、荧光定量分析和岩屑录井等综合录井资料，进行随钻跟踪分析，进一步验证了地层性质，保证了油顶探测的准确性。,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,水平段井眼轨迹控制及地质导向,水平段轨迹控制是水平井施工的核心，主要要点表现为如何始终保证实钻井眼轨迹沿油层及设计的靶体钻进，并尽力远离底水，获得最佳的开发效果。,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,主要技术措施：应用稳平能力较强、合理小角度的导向钻具和合理钻进参数进行井眼轨迹控制，并根据井眼轨迹监测、预测结果和地质要求，适时采用短井段、勤调整、小调整的措施，有效地保证了井眼轨迹的圆滑。,井眼轨迹控制,XX水平井钻井技术,应用LWD对井眼轨迹进行随钻监测，利用伽玛、电阻率测井曲线的变化，跟踪砂岩，并根据需要及时对井眼轨迹进行调整，使水平井水平段始终沿着油层最佳位置钻进。,井眼轨迹控制,针对井控程度低、油层横向变化快、油层产状预测精度不够、水平段长、井眼轨迹控制难度大的井，优选应用了PDX5、Periscope、Autotrack和RevolutionTM等近钻头旋转地质导向技术。通过实时的随钻地质分析，有效提高了油层钻遇率，实现了地质目的，解决了水平井井眼轨迹控制和测井难的问题。,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,旋转地质导向优点：,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,钻具旋转时进行导向，不需滑动钻进减少摩擦力和阻力(钻压和扭矩传输更有效)降低卡钻风险井眼更平滑(低狗腿度)减少井眼净化问题最大限度提高钻速,Powerdrive5和Periscope旋转导向推靠式：近钻头伽玛测量 近钻头井斜和方位测量 测量数据的实时传输 实时地层岩性与产状分析造斜率35/30m,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,Powerdrive Xceed旋转导向指向式：63/4工具造斜率8/30m,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,无不活动部件象一根马达,造斜率35/30m,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,贝克休斯AutoTrak G3旋转导向指向式,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,威德福Revolution TM旋转导向-指向式,造斜率：81/2井眼0-10/30m121/4井眼0-7.5/30m,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,地质导向时工程技术人员应做的工作：,计算掌握轨迹状况，与定向井服务人员沟通和决策调整和控制轨迹认真计算地层及工具造斜率，为下部井眼控制提供决策依据进行井眼轨迹预测分析，保证井眼轨迹适应地质的需要了解和掌握地质构造、地层对比、录井显示、LWD测井等信息，以便与地质导向人员进行沟通对井眼轨迹调整的需要，减少钻井施工难度和施工风险,南堡油田开发先导试验水平井钻遇油层情况,XX水平井钻井技术,井眼轨迹控制与地质导向,XX水平井钻井技术,通过严密及时有效的井眼轨迹监测、预测分析和施工控制，实时科学决策和调整井眼轨迹，高精度地沿储层钻进，较好地实现了地质目的，同时证明了井眼轨迹剖面设计的科学性和合理性。,井眼轨迹控制,合理选择水平井钻井液体系是水平井钻井的关键技术之一。要解决的主要问题是：携岩、井眼稳定性、摩阻扭矩。因而要求以有效地稳定井壁，确保井眼畅通，防止井下复杂事故；对油层井段，要有良好的保护油层能力，以提高水平井的总体效益。,钻井液及保护油层技术,同常规井相比水平井油层保护难度主要表现在以下几个方面：油藏地层较疏松，水平井段的井壁稳定问题可能比较突出 保护井段由纵向变成了横向，油层的裸露面积大幅度增加，钻井液与油层的接触面积大,在油层段钻进的时间变长，油层浸泡时间和损害程度加大井眼水平穿过油层，钻井对油层的伤害方式和伤害程度也发生变化。随着水平段的延伸，水平段流动阻力增大,油层的损害增加,油藏水平井钻井液及油层保护方案 针对水平井钻井具体特点，在钻井液体系选择时遵循了以下原则：选择与储层配伍的钻井液体系，适应水平段井壁稳 定的要求 减少固相含量，尤其是钻井液中亚微颗粒的含量依据储层特征优选合适的屏蔽暂堵剂，实现有效封 堵近井壁有效降低钻井液动失水，减少滤液侵入带来的损害尽力降低钻井液密度,聚硅氟水基钻井液非强水敏储层 坂土+0.3%强包被剂+1%抗盐降滤失剂+2%硅氟稳定剂+2%硅氟稀释剂+1%硅氟抑制剂+1.5%润滑防塌剂+1.5%磺化酚醛树脂+0.5%多功能井壁保护剂+1%磺化沥青+23%超细碳酸钙+1015%原油,浅层常规水平井钻井液体系,水平井钻井液及油层保护技术,造斜后加入足量的硅氟稳定剂和磺化沥青等处理剂，充分利用有机硅分子易与粘土颗粒表面吸附的特性，形成牢固的化学吸附层，使粘土表面产生润湿反转，阻止和减缓了粘土表面的水化作用，提高了钻井液的抑制性。尤其是进入水平段后及时补充各处理剂的有效含量，严格控制失水,使API失水3ml、HTHP12ml，较好地保证了井壁的稳定。,水平井钻井液及油层保护技术,L102区块水平井实钻钻井液钻井液性能,水平井钻井液及油层保护技术,氯化钾-有机正电胶混油钻井液强水敏储层 配方：基浆+0.2%复合金属离子两性+0.5%铵盐+0.5%氯化钾+2%有机正电胶+2%硅腐钾+1%抗盐降失水剂+5%复合暂堵剂+10-12%原油,水平井钻井液及油层保护技术,该钻井液配方以复合金属离子聚合物做为包被剂，抑制和清除劣质固相；采用铵盐和抗盐降滤失剂控制钻井液API失水，以有机正电胶、氯化钾提高钻井液的抑制性；根据D90规则采用与油层孔喉相匹配的复合暂堵剂，有效封堵近井眼带的油层孔喉，有效降低钻井液的动失水，减少钻井液滤液对储层的深度损害。,水平井钻井液及油层保护技术,氯化钾-有机正电胶混油钻井液室内评价,抑制性评价,页岩膨胀率评价试验数据,水平井钻井液及油层保护技术,回收率评价试验数据,水平井钻井液及油层保护技术,钻井完井液对储层保护效果评价实验,水平井钻井液及油层保护技术,G104-5区块水平井实钻钻井液钻井液性能,水平井钻井液及油层保护技术,南堡油田：针对Ng油藏储层水敏、酸敏强的特点，引进应用麦克巴无固相FLOPRO NT水平段油层专打钻完井液体系，密度降低了0.2g/cm3(4.3MPa)，室内评价渗透率恢复值大于90，不酸化一次性投产成功，油层保护效果明显，形成了一套适合于Ng疏松油藏特点的无固相钻、完井保护油气层体系。,水平井钻井液及油层保护技术,FLOPRO NT体系油层保护效果评价,水平井钻井液及油层保护技术,FLOPRO NT完井液通过生产筛管试验(PST),水平井钻井液及油层保护技术,井眼清洁方面：,合理调整钻井液流变性，在可能的情况下尽可能提高动塑比，并注意提高低剪切速率下3/6的值，提高了钻井液携岩能力,定向造斜以后，每次短起下钻到底后和起钻前，泵入了20m3左右的稠浆塞清扫井底，保证井眼清洁,水平井钻井液及油层保护技术,加强和坚持短起下钻措施，平均每钻进100120m坚持一次短起下钻，同时在满足井眼轨迹控制要求前提下，尽力使用旋转钻进方式钻进，破坏和清除岩屑床,充分利用现有固控设备，尤其是离心机，清除钻井液有害固相，使钻井液固相含量保持在18%以下,水平井钻井液及油层保护技术,润滑防卡方面：,定向前和井斜大于45后，分次向钻井液中加入原油、防塌润滑剂、无荧光水基润滑剂和极压润滑剂，并根据摩阻扭矩预测分析和实际监测情况及时进行补充，进入水平段再次加入原油，保证原油含量达1012%，并及时向钻井液中补充防塌润滑剂和极压润滑剂，使泥饼摩阻系数始终保持在0.08以下，在起下钻、电测和下套管前在裸眼井段加入固体润滑剂，控制了钻进摩阻扭矩，防止了卡钻事故的发生。,水平井钻井液及油层保护技术,水平井造斜率高、井斜大，并存在水平段，套管能否顺利下入和固井质量能否得到保证是水平井钻井的关键问题。,固井工艺技术,XX水平井钻井技术,下套管摩阻大、易粘卡 套管居中困难，泥浆顶替效率下降 钻井液体系中混有原油，在井壁及套 管壁上的油膜不易清洗 水平段，由于重力作用，水泥下沉、析水上移，固井质量不易保证,主要有以下技术难点：,固井工艺技术,XX水平井钻井技术,下套管前用带稳定器钻具组合通井，模拟下套管，监测下钻摩阻，为下套管做好前期井眼准备工作。,固井工艺技术,针对以上难点，固井施工主要开展了以下工作：,利用实钻井眼轨迹数据和实钻过程中统计分析出的实际摩阻系数进行下套管摩阻预测分析，确定了套管下入实际方案。,XX水平井钻井技术,合理选择和设计套管扶正器类型、数量和安装位置，水平井封固井段每4根套管间隔安放一只弹性限位套管扶正器和一只刚性螺旋扶正器，使水平井段套管居中度达到了80%以上，造斜井段套管居中度大于74%，确保套管居中和套管安全下入。,固井工艺技术,XX水平井钻井技术,应用了适用水平井固井要求的低失水、零自由水的水泥浆体系，解决了水泥下沉和析水上移问题，保证了固井质量。,固井工艺技术,XX水平井钻井技术,开展水平井固井顶替机理的研究，进行水泥浆流变学设计，优选水泥浆顶替排量，提高了水泥浆顶替效率。评价出了YJC油基钻井液乳化冲洗液，合理设计了前置液用量，有效地冲洗和清除附着在套管和井壁上的油膜，为提高固井质量起到了较好的作用。,固井工艺技术,筛管完井工艺技术,完井技术从以钻井为主体转向钻采一体化发展，从固井完井发展到尾管、筛管完井，形成了钻井为完井服务，并向油藏延伸的理念转化，完井方法更加合理、完善。,筛管完井工艺技术,积极稳妥优选地质条件和生产效果较好的区块开展水平井应用，确保水平井钻探成功，增强了信心。,成果与认识,水平井论证、设计、施工与生产全过程一体化地质、油藏、钻井、采油等专业紧密结合，保障了水平井应用的成功。认真开展油藏研究及精细描述，是保证水平井钻井成功的核心技术。严密的技术研究，详细的钻井设计和认真扎实的技术准备是钻好水平井的基础。,成果与认识,3.地质、钻井工程技术人员住井工作，密切配合、及时跟井分析，并根据实钻情况现场作出相应的决策是水平井成功的重要条件。4.严密的组织管理、严格的现场监督、甲乙双方的密切配合，是打好水平井的组织保障。,成果与认识,LWD+导向钻具/旋转导向的轨迹控制技术是实现水平井轨迹控制的关键。高润滑性能、优质的钻井液体系选择与控制是水平井安全顺利快速钻井的保障。科学合理的完井技术措施和方案保证了水平井的投产效果。,成果与认识,水平井单井设计与水平井整体开发部署并重，老油田挖潜与新区建设并重，能全方位的提高油田开发水平和开发效益。,成果与认识,实践证明，水平井是提高产量和采收率、降低综合成本的有效手段。随着油田的勘探开发的深入，通过深入的研究、论证，逐步由浅而深、积极稳妥地进行推广应用，水平井钻井技术将油田开发、调整中发挥越来越重要的作用，并具有广阔的应用前景。,