钻井工程设计的主要内容与方法(中).ppt

内容,在多年的石油开发实践中，人们一直在探秘高效开发油气藏的有效途径。于是，定向井、水平井、分支井等复杂结构井及旋转导向、地质导向等先进钻井技术相继得到开发应用，并在生产实践中发挥了巨大的作用，为进一步丰富油气藏开发手段、提高油气藏开发利用率和采收率创造了条件。,复杂结构井设计技术,复杂结构井设计技术,全年油田内共完成各类钻井工程设计1955口，其中水平井设计433口。,复杂结构井设计技术,2010年钻井设计情况,定向井、水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井的设计除涵盖直井设计的主要内容外，还要进行以下专项设计,地下和地面油气的通道,轨道优化设计,实现轨道的相关工艺设计,完井设计,复杂结构井设计技术,水平井通过扩大油气层泄油面积提高油气井产量，已经在国内各油田得到了广泛应用。水平井设计是水平井钻井成套技术中的首要环节，对钻井和开发都具有重要意义。,水平井钻井工程设计包括完井方式选择、水平井井眼轨道的剖面设计等。根据地质油藏勘探开发的需要，开展完成了以轨道、井身结构优化为核心的钻井工程设计方法研究，通过钻井实践不断完善，形成了一系列的具有明显特色的水平井钻井工程设计技术，为保证油田的勘探、开发做出了积极的贡献。,复杂结构井设计技术-水平井,复杂结构井设计技术-水平井,水平井的分类,水平井钻井技术1991年开始进行水平井钻井研究试验，“八五”期间形成了配套技术。经过“八五”攻关、“九五”攻关与推广，胜利油田完成了十六种类型的水平井钻井设计与施工技术，技术水平保持了国内优势地位。进入“十五”以后，水平井钻井技术得到了进一步发展，重点突出了深层水平井、薄油层水平井、大位移水平井、多井联合开发水平井等方面的关键技术，取得了重大进展。,复杂结构井设计技术-水平井,水平井钻井技术1991年开始进行水平井钻井研究试验，“八五”期间形成了配套技术。经过“八五”攻关、“九五”攻关与推广，胜利油田完成了十六种类型的水平井钻井设计与施工技术，技术水平保持了国内优势地位。进入“十五”以后，水平井钻井技术得到了进一步发展，重点突出了深层水平井、薄油层水平井、大位移水平井、多井联合开发水平井等方面的关键技术，取得了重大进展。,“八五”攻关试验钻井：32口,“九五”快速发展钻井：132口,“十五”扩大应用钻井：339口,快速发展阶段(19962000年）,技术特点：多为中半径水平井，进行了套管开窗侧钻中半径、短半径水平井的技术攻关，扩大了长裸眼应用范围，钻具组合普遍采用了弯螺杆动力钻具并得到了优化，水平井的应用范围也不断扩大，先后成功用于砂泥岩油气藏、灰岩油气藏、高压低渗油气藏、稠油油气藏的等特殊油气藏的开发。钻井132口。,开展了套管开窗侧钻短半径水平井技术研究，完成了国家“九五”科研攻关项目139.7mm套管内侧钻短半径水平井钻井技术研究，并形成了配套技术。“九五”期间在胜利油田内部共完成侧钻水平井12口，其中10口为短半径水平井。,长半径：R285mK28586mK5712mK3.25属大井眼PHAR3.25属小井眼,鱼骨状水平井是指在水平段侧钻出两个或两个以上分支井眼的水平井。从三维立体图上看，各分支井眼与主井眼之间呈鱼骨状分布；从水平投影图上看，各分支井眼与主井眼呈羽状分布，国外也将其称为羽状水平井。,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,技术优点,最大限度地增加油藏泄油面积充分利用上部主井眼增加井眼有效进尺节约开发成本,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,井布井区储层分布要稳定，油砂体井控程度高，同时要有一定的单井控制地质储量，储层描述清楚，避免钻进过程中的盲目性；距油水边界应有一定距离，设计时应避开边底水，以求得最佳的开发效果；油层厚度不能太薄，应该有一定的厚度，至少大于6m，以便为钻进分支井眼预留空间；,-适应原则,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,侧钻点C,分支井眼与主井眼夹角关系,-剖面优化,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,不同造斜率下随井深变化分支井眼与主井眼夹角图,井深m,直线夹角,-剖面优化,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,不同造斜率下随井深变化分支井眼与主井眼距离图,-剖面优化,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,分支井眼与主井眼直线夹角45情况下钻进可行性,鱼骨状水平井井身结构设计原则,鱼骨状水平井均采用三层套管的井身结构,套管层次为：（1）339.7mm-244.5mm-139.7mm(158mm)（2）508.0mm-273.1mm-177.8mm(192mm),设计施工时将技术套管下至二开水平段着陆点后30m，以降低水平段及分支井眼钻进时的风险，再将筛管下至主井眼，其它分支井眼均采用祼眼完井。,-井身结构,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,鱼骨状水平分支井钻进方式可以分为前进式、后退式、下裸眼分隔器等。,侧钻分支井眼,侧钻主井眼,侧钻分支井眼,侧钻分支井眼,侧钻主井眼,侧钻分支井眼,侧钻主井眼,侧钻主井眼,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,优点：主井眼顺利下入防砂筛管的成功率较高，后期完井相对主动；该施工顺序可最大限度的减小可能的井眼损失，取得最佳的开发效果。,前进式钻进方式,-钻进方式,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,后退式钻进方式,-钻进方式,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,要防止各分支井眼的再进入；必须保证分支井眼与主井眼之间开始分离的夹壁墙快速形成并具有不易坍塌的特性；松散地层悬空侧钻过程中，要坚持按照划槽、造台阶和控时钻进三个步骤进行主井眼的侧钻；新的主井眼形成后，当下钻到分支侧钻点后，钻具能依靠自身重力的作用顺利进入主井眼。,-侧钻方式,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,充分认识地层特点、准确预测造斜钻具造斜能力的前提下，根据邻井实钻情况，进行钻具组合的力学分析，并下入合适的钻具组合；由于多数鱼骨状水平分支井在油层中钻进，所以要满足快速侧钻、井眼轨迹控制以及主井眼中的钻具或完井管柱下入时摩阻力适中的要求，进行钻井参数的优化设计，使钻具不产生自锁和弯曲；通过钻具组合与完井管柱的刚性分析对比，保持导向钻具的刚性大于完井管柱的刚性，以保证钻具及完井管柱顺利下入主井眼；采用优质螺杆钻具及高效能的钻头，确保主井眼及分支井眼的顺利钻进。,带LWD的BHA示意图,-钻具优化,复杂结构井设计技术-鱼骨状水平井,埕岛油田馆上段是在前第三系潜山背景上发育起来的大型披覆构造，构造简单平缓，埕北26井区位于披覆构造西翼构造高部位，埕北26B-支平1井位于埕岛油田主体西部的极浅海水域的埕北26区块，水深10m左右。,中石化第一口成功实施的鱼骨状水平分支井埕北26B-支平1,-实例,五、鱼骨状水平支井设计技术,为曲流河正韵律沉积砂体，埋藏浅，岩石成岩作用弱，胶结疏松。,储层物性好,平均孔隙度：31.4%平均渗透率：315910-3m2,提高产量降低投资利用鱼骨状水平分支井控制较大储层,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,油藏基本情况,油藏储层为高孔、高渗疏松砂岩，油层发育受构造和岩性双重因素控制，流体性质属常规稠油，油藏为常压、偏高温系统。对于高孔、高渗、常压偏高温常规稠油岩性构造层状油藏，适合采用鱼骨状水平井钻井技术开采。,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,CB26B-P1井主井眼及分支井眼设计靶点数据,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,CB26B-P1井主井眼及分支井眼设计数据,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,主井眼井眼轨迹采用微降设计，采用地质导向技术控制井眼轨迹至着陆点，并用244.5mm技术套管封固着陆点以上地层。,水平段主井眼与各分支井眼的井眼尺寸均为215.9mm。,各分支井眼按照前进式钻进方式依次施工。,在主井眼及各分支井眼钻进过程中，如果需要换钻头或进行短起下钻作业，必须保证下钻时钻头顺利进入起钻时的井眼。,主井眼完成后起钻通井，为及时掌握钻具进入哪个井眼，带MWD随时监控井眼走向。,完井下筛管时，要保证筛管柱顺利进入主井眼而不是各分支井眼。,开发馆上段（1+2）1油砂体,基本思路,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,-实例,钻具组合,五、鱼骨状水平分支井设计技术,采用地质导向钻井技术来控制井眼轨迹，随钻测量自然伽马、电阻率曲线，调整井眼轨迹，跟踪油层，以有效提高对地层的判别精度和井眼轨迹的控制精度，从而提高实施效果。,带LWD的BHA示意图,轨迹控制技术,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,(2)为水平段轨迹调整提供及时有效的信息,(1)可以准确判断地层岩性及地层界面,钻至着陆点时的电阻率与伽马曲线,轨迹在水平段主井眼的电阻率与伽马曲线,地质导向,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,造斜段及水平段应用天然高分子基钻井液：海水+0.20.3%Na2CO3+68%膨润土+1.52%NAT20+23%NFA-25+12%PGCS-1+0.20.3%IND30+3%CaCO3,处理剂易生物降解；白沥青可实现屏蔽暂堵，是很好的油气保护剂；聚合醇可吸附在油气层孔道表面及油水界面，降低界面张力，减少水锁效应。,钻井液技术,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,实钻过程中，根据钻进过程摩阻系数大小或活动钻具拉力情况及时增加润滑剂加量，保证施工安全。斜井段钻进中，用好固控设备，及时清除钻井液中的钻屑和有害固相，及时补充水基润滑剂等处理剂，保持体系良好的稳定性。控制钻井液含砂量小于0.3%。钻进过程中每钻进200m短起下钻，破坏并清除岩屑床，保证井眼通畅。钻进时每班对钻井液进行全面分析，根据分析结果和现场情况补充相应的处理剂，保证钻井液性能满足安全施工需要。,-实例,钻井液技术,五、鱼骨状水平分支井设计技术,为保护油气层、保障完井管柱顺利下入，完井液配方：过滤海水(过滤精度5m)+0.3%NaOH+0.5%PAC+1%SR-1+0.3KPAM+2%TV-1+35%NaCOOH性能：密度1.09g/cm3、粘度120-130s、API失水17-18ml。在实钻过程中，每钻进完一个水平分支井眼就替入完井液；主井眼完成后，主井眼内全部替入完井液。这种完井液抑制作用强，可以避免地层的水化膨胀，为保证主井眼筛管的顺利下入提供了条件。,完井液技术,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,筛管结构：引鞋0.2m+筛管39根384.48m+盲管9.26m+扶正器0.35m+盲管9.19m+悬挂器1.15m筛管下入井段：13861790.63m,完井技术,主井眼一般应用防砂筛管完井，各分支井眼裸眼完井。,主井眼采用158mm精密微孔滤砂管完井，244.5mm技术套管与完井管柱有封隔器分隔并悬挂完井。完井、防砂一体化。,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,埕北26B-支平1井自2006年9月28日7:30一开钻进，9月30日0:30二开钻进，10月04日02:30二开钻至着陆点完钻；2006年10月24日06:00三开钻进水平段主井眼及四个分支井眼，10月26日24:00钻至井深1810m，历时60h顺利完钻，10月28日1:00顺利完井。,埕北26B-支平1井施工概况,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,133/8套管400.09m,粘土,松散砂岩平原组,砂岩与泥岩互层明化镇,砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组,26Bit90m+171/2Bit401m+121/4Bit1407m+81/2Bit主眼和4个分支,95/8套管至1406.03,61/4筛管至主井眼底1810m,井身结构,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,剖面数据,第一分支的入口距离水平段起始点114.27m第二分支的入口距离水平段起始点182.13m第三分支的入口距离水平段起始点230.58m第四分支的入口距离水平段起始点279.03m,114.27m,67.86m,48.45m,48.45m,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,埕北26B-支平1鱼骨状分支水平井实钻基本情况表,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,中国石化第一口暨胜利油田首口鱼骨状分支水平井,红线为分支井眼轨迹,蓝线为主井眼轨迹,来回划井眼底边侧钻主井眼-即主井眼低于分枝井眼轨迹,分支井眼侧钻情况,主井眼与第一分支井眼垂直投影图,主井眼与第一分支井眼水平投影图,蓝线为实钻主井眼,红线为实钻第一分支,分支井眼侧钻情况,埕北26B-支平1井开发效果,埕北26B-支平1鱼骨状水平井采用防砂筛管先期防砂完井工艺技术，与常规完井相比可进一步减少对油层的污染，增大渗流面积、提高油井产能。该井采用下电泵完井机采工艺，油井初期生产适当控制生产参数，采取电泵变频控制稳定生产，采用5mm油嘴生产，油压6MPa，生产稳定，日产油达100t，为周围油井的3.3倍，目前产量维持在99.5t左右，效果十分理想，达到了预期目标。,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,胜利油田第一口稠油热采鱼骨状水平分支井-沾18-支平1,沾18-支平1井是胜利油田第一口稠热采鱼骨状水平分支井，2007.12.11三开钻进，2007.12.17完钻，总进尺888.02m，油层871.02m,平均油层钻遇率达98.08%。,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,目前，胜利油田成功完成了6口鱼骨状分支水平井现场试验，并取得了良好的应用效果。,-实例,五、鱼骨状水平分支井设计技术,中国石化第一口暨胜利油田首口鱼骨状分支水平井,垦东34C-支平2鱼骨状分支水平井实钻轨迹垂直与水平投影图,胜利油田鱼骨状分支井基本数据表,四、鱼骨状水平分支井技术,-实例,鱼骨状水平分支井开采效果情况表,截止日期：200