与水平井有关的地质问题VIP

与水平井有关的地质问题,井的分类,直井,斜井,定向井,特殊工艺井（救援）,普通定向井（单井）丛式井（组）多目标井开窗侧钻井水平井分支井（多底井）大位移井,井,水平探井阶梯水平井三维多目标水平井开窗侧钻水平井连通水平井超薄油层水平井深层水平井短半径水平井穿漏水平井,主要内容,第一节定向井地质设计第二节水平井的地质问题第三节水平井论证的实例,第一节、定向井地质设计,（一）基本概念,定向井：按照预先设计要求，井轨迹具有一定斜度和方位的井。,资料：1905年，定向井钻井技术首先在非洲的采矿业应用；1920年，开始在石油钻井中应用；1955年，我国开始应用（玉门鸭1井）。,A海上平台钻丛式井；B海岸钻井；C断层控制；D不可能进入的地点；,E地层油气藏；F控制的救灾井；G纠直和侧钻；H、I、J盐丘钻井,（二）定向钻井的应用,1、地面条件限制；2、地下地质条件要求；3、钻井工程需要；4、经济有效开发油气藏。,-挖潜剩余油为目的的定向井技术,4、经济有效开发油气藏,（二）定向钻井的应用,油藏剖面图,SL3井,水平井：最大井斜角接近或达到90，且有水平延伸的井。,SL3井资料统计:水平井成本为直井的2倍；单井产量为直井的5.2倍。,（二）定向钻井的应用-水平井,胜利油田CK1水平井油藏剖面及轨迹设计图（据刘传虎，1992）,钻穿油层20层/207米，相当于9口直井的钻探效果,（二）定向钻井的应用-水平井,丛式井：在一个钻井井场上打的井群。主要为开发井，多在海上钻井平台上，陆上亦有。,（二）定向钻井的应用-丛式井,（1）井斜角（）：井眼轴线的切线与铅垂线的夹角。井斜变化率：单位长度井段的井斜角变化值。（2）井斜方位角（）：井眼轴线的切线在水平面上的投影与正北方向之间的夹角。方位变化率：单位长度井段的方位角变化值。,定向井斜参数：,SL3井,（3）全角:某井段相邻两测点间，井斜与方位的空间角变化值，简称全角。全变化角（狗腿角）：即某井段相邻两测点的切线所在空间的夹角。全角变化率K：单位长度井段内全角的变化值。,井斜参数（续）：,定向井分类-按设计井眼轴线形状分：（1）二维定向井：井眼轴线形状只在某个铅垂平面上变化的井。即井斜角是变化的，而井斜方位角不变。（2）三维定向井：井眼轴线即有井斜角是变化，又有井斜方位角的变化。,（三）定向井井身设计,设计内容和依据与直井基本相似。差别在于：井身剖面（具有井斜和方位的变化）,1.井身剖面类型,定向井的井身剖面类型有9类（斜直井、二段制、三段制、四段制、五段制、悬链线、二次抛物线、双增剖面、水平井），14种。常用的井身剖面类型有两种：即三段制(J)剖面和五段制(S)井身剖面。各种定向井井身剖面类型的用途下表。,定向井剖面类型用途(据钻井手册，1990),（三）定向井井身设计,定向井剖面类型用途(据钻井手册，1990),（三）定向井井身设计,2.井身剖面设计原则,根据油田勘探、开发部署要求，保证实现钻井目的。根据油田构造特征，油气产状，有利提高油气产量和采收率，改善投资效益。在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时，应有利于钻井、采油和修井作业。在满足钻井目的的前提下，应尽量选择比较简单的井深剖面类型，力求使设计的斜井深最短。以减少井眼轨迹控制的难度和钻井工作量，有利于安全、快速钻井，降低钻井的成本。,（三）定向井井身设计,有控制的定向钻井：沿着一个设计的井身路线把井眼偏斜至一个地下靶心。,井底靶区：井眼必须在指定的深度和位置钻达的区域,（大小和形状取决于地质构造和产层位置）,地面井位：,考虑地层自然造斜趋势地面条件,A实际垂直深度；B造斜点；C偏移量（在垂直剖面中的水平位移）；D井斜变化率的示意图；,地面井位,垂直剖面图,水平投影图,2.井身剖面设计原则,（三）定向井井身设计,第二节、水平井的地质问题,（一）基本问题,水平井是指井身呈水平或近似水平状态的井,包括井斜角大于65的大斜度井、井斜角近似等于90的水平井和井斜角大于90的上翘井。从调查的大量国外资料来看，水平井在地质应用方面，对层状储层、致密含气砂岩层、透镜状储层、低渗透储层、水驱储层、气顶驱储层、重力驱储层、垂直裂缝性储层、双重孔隙储层、双重渗透性储层、薄层以及流体排泄不畅的所有地层，用水平井开采均有优势。,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,在开发方面，水平井的开发优势是通过优化完井技术取得的，水平井可提高储层的钻遇厚度及其井眼连通面积，降低井底压差，控制流体流人井底的速度，从而防止地层砂运移、油气窜层、水气锥进、油管中流体承载等。在强化采油阶段，还能增加流体注人速度，更均匀地驱油。降低聚合物分解的风险。水平井有许多领域中的应用是直井无可比拟的。,水平井应用,水锥气锥天然裂缝地层热采注蒸气和稠油开采低渗透率地层低产能油藏不规则油藏煤层甲烷气薄层油藏采液环境方面的应用解决经济方面的问题,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,随着油田勘探开发程度的不断加深,勘探开发对象相应趋向复杂。为了充分提高单井利用率或完善开发井网,提高采收率,水平井越来越受到重视;加上直井受储层裸露面积和地层非均质性的影响,油层单井产量受到限制,因此可扩大产层裸露面积、提高油层采收率的水平井技术也越来越多地被采用。可以预测:随着人们对油气资源勘探开发经济效益的日益重视及钻井工艺技术的不断提高,水平井技术将是今后几年油气勘探开发重要手段之一。,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,水平井技术于1928年提出,20世纪40年代付诸实施,成为油气田开发、提高采收率的重要技术。20世纪80年代相继在美国、加拿大、法国等得到工业化应用,并由此形成研究、应用水平井技术的高潮。水平井钻井技术已日趋完善,并以此为基础发展了各项配套技术。在数量方面,目前世界上应用水平井技术较多、技术水平较高的是美国和加拿大;国内也有较大的发展。国外的水平井技术主要应用在以下几种油(气)藏:薄层油藏、天然裂缝油藏、存在气锥和水锥问题的油藏、存在底水锥进的气藏。另外,水平井在开采重油、水驱以及其他提高采收率措施中也正在发挥越来越重要的作用。,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,国外水平井技术发展有2大特点:一、是由单个水平井转向整体井组开发,由水平井向多底井、分支井转变。二、是应用欠平衡钻井技术，缩短钻井液对油层的浸泡时间，减轻对油层的伤害，加大机械钻速,减少井下矛盾，使水平井、分支井在较为简化的完井技术下达到高产。,中国是发展水平井钻井技术较早的国家之一,20世纪60年代中期在四川打成磨3井和巴24井,限于当时的技术水平,这2口水平井未取得应有的效益“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用,并在不同类型油藏进行了先导试验或推广应用,取得了很多成果。自1965年到1999年8月,国内总计完钻水平井293口,包括大多数油藏类型,绝大部分水平井较直井显示出巨大的优越性,且已取得显著的规模效益,如胜利油田的草桥地区和塔里木油田的塔中地区等。之后在2000年、2001年、2002年、2003年、2004年上半年中石油完钻水平井数量分别为26口、28口、50口、68口、74口。,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,国内各油田经过几十年的开发后大部分主力区块的主要产层都进入高含水状态,在高含水油藏内剩余油分布零散，平面上主要分布在断层附近、微构造高点及井网不完善区域，正韵律油藏剩余油主要分布在油层上部。高含水油藏打的水平井可以采出正韵律油藏顶部和非主力油层的剩余油，改善老区块的开采效果。水平井可以用于改善和解决已开发或正在开发的油气田中广泛的生产难题,包括:地层致密和低渗透而没希望进行开采,以及由于产层隔离而产量很低(如中原油田深层油气)及裂性油藏,可在目的层中对水平井的水平段进行精确定位来加以解决;小断块的油气田或几个不相连的小断块油气田,可钻一口或两口大位移或水平井来开发,节省投资,提高经济效益;为了提高稠油、特别是超稠油的产量需要采用水平井开发。就钻井技术而言,虽然中原油田的水平井技术尚缺乏,但就全国其它油田而言,水平井和大位移井钻井技术已成熟。与突飞猛进的钻井技术相比,录井技术已明显滞后,为了适应录井市场的需要,我们必须从硬件(设备)和软件(技术)两方面入手,来提高水平井录井技术水平。,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,第二节、水平井地质问题,（一）基本问题,由于水平井受井眼环境的影响与直井不同,垂直井的地层模型和侵入模型是以“介质以井轴为对称轴径向对称”为前提的,而水平井地层模型和侵入模型是建立在“井眼周围介质径向不对称和各向异性”的基础上的,这种径向不对称和各向异性由于与测井仪器设计使用环境有偏差,从而使它对测井仪器的响应产生一些附加影响。为此引入水平井解释处理技术,该技术可以减小甚至消除这些附加影响,以便更好更准确地评价油气层。水平井测井解释的主要任务是水平井井筒轨迹及地层剖面咨询(水平井咨询)和地层评价,其处理原则是把水平井测井资料转换为井眼轨迹信息和储层特性参数信息,并根据这些信息绘制出井眼轨迹图和垂深的测井组合成果图。,（二）水平井的录井-主要工作环节,第二节、水平井地质问题,随着水平井钻井的增多，常规的录井方法很难适应这种钻井工艺的要求。水平井录井的主要工作环节及技术要点为：（1）钻前准备：开钻前,地质人员要认真学习设计,对设计的各项内容和要求要吃透。同时广泛收集资料,掌握区域地质,作到心中有数。（2）卡好着陆点是打好水平井的关键：卡好着陆点(入口点)是水平井成功的基本条件,水平井目的层厚度有时非常薄,如:云2-平1井为12m,而胡5-平1井仅为5.08.2m,因此对于入口点的确定必须非常小心,要消除一切可能出现的误差。（3）如何在现有录井条件下尽可能实现水平段的地质指导：水平段的地质导向工作主要包括两大方面的内容:其一主要是检测油层内部岩性、物性及含油性的变化,一旦在水平段出现明显水砂应能及时发现并提出下步措施。其二是将钻头控制在油层内部,使钻井轨迹与油层顶面平行顺层钻进,防止钻穿油层顶和底面,进入盖层或油层底部泥岩层。理想的地质导向信息应该是一旦偏离目的层,立即就能被地质人员现。（4）如何利用色谱气体比值实现水平井的地质导向作用：色谱气体比值法是通过准确的判断储集层流体变化和油气水界面来对钻井进行导向的。这种技术严格按照流体类型来确定截面,而不是随钻测井所用的通过伽马测井确定岩性界面。,（二）水平井的录井-文献,第二节、水平井地质问题,1万仁溥.中国不同类型油藏水平井开采技术.石油工业出版社，1997,2张殿强,李联玮.地质录井方法与技术.北京:石油工业出版社,20013孟韶彬，复杂断块油气田水平井地质录井技术的应用.特种油气藏,2005，114马俊芳,江苏油田水平井钻探与录井.西部探矿工程,2007.15张吉,靖边气田水平井地质导向方法与应用,2008.16李联玮,录井技术现状与发展方向.当代石油化工,2006.97孙锡忠，水平井录井及色谱气体比值的导向作用.录井技术，2003.38贾大云,水平井录井技术难点及对.大庆石油地质与开发,2005,89韩婉琳,水平井岩屑录井的影响因素及对策.油气地质与采收率,2002.810张贤辉,水平井钻井的测井地质导向方法与技术研究,西南石油学院硕士论文,2004,411孙锡忠,塔河油田特殊钻井条件下的录井技术.录井技术,2002,9,（三）水平井地质导向的方法与应用-概述,第二节、水平井地质问题,实践表明,水平井技术能够有效增大生产井段与生产层位的泄流面积,降低生产压差,提高单井产能和油气采收率。同时水平井技术也适合于薄层或层状油气藏、致密低渗油气藏等边际油气藏开发。鉴于水平井开发技术具有提高油气井单井产量和油气田开发效益的独特优势,中国石油(PetroChina)把2006年定为水平井开发年,大力推广和完善水平井开发技术。,（三）水平井地质导向的方法与应用-概述,第二节、水平井地质问题,水平井地质导向技术是水平井开发技术的重要环节和组成部分,地质导向技术的优劣是决定一口水平井是否成功的关键,对能否进一步提高经济效益起到决定性作用。在对靖边气田龙平1井实行水平井技术开发实践过程中,长庆油田形成了适合靖边气田水平井开发的地质导向“三优”一体化方法,即水平井井位优选方法、水平井地质设计优化方法和地质目标跟踪分析优化方法的结合。“三优”一体化方法保证了龙平1井的顺利实施。,（三）水平井地质导向的方法与应用-靖边气田实施水平井开发的难点,第二节、水平井地质问题,气藏是否适合水平井开发应考虑储层埋藏深度、储层厚度、储层各向异性指数、渗透率和供气面积等6个方面。靖边气田奥陶系马家沟组马五1+2碳酸盐岩储层为蒸发潮坪沉积,气层成层性强,分布稳定,马五41和马五222个小层标志层较明显,这是实施水平井开发的有利条件,但实施水平井开发存在如下难点：1.储层薄；2.埋藏深；3.潜沟发育；4.局部构造复杂同时在靖边气田实施水平井开发的区块缺乏三维地震资料支持,因此,在该气田实施水平井开发存在构造欠落实、储层可能缺失或致密等地质风险。,（三）水平井地质导向方法,第二节、水平井地质问题,三优”一体化水平井开发的地质导向方法,即:地震勘探和地质学等多学科相结合的优化水平井井位优选方法,保证水平井构造落实、储层落实和产能较落实,尽可能降低水平井实施风险;精细地质建模,优化水平井地质设计方法,以K1构造为基础,以马五1储层各小层地层厚度和有效厚度为依据,以K2构造和奥陶系顶部构造为参考,同时,考虑地层厚度与倾角,较准确预测水平井入靶点和入靶后其它各靶点位置,保证水平井轨迹设计的可靠性;地质录井与地质综合分析相结合的优化地质导向跟踪分析方法,以钻遇9#煤层和下古生界奥陶系顶位置为依据,确保准确入靶,并以岩屑、钻时、气测、随钻GR、地层厚度与倾角等地质建模综合分析预测后续靶点位置。,（三）水平井地质导向方法-水平井井位优选方法,第二节、水平井地质问题,遵循以下2个原则:一是在地质认识程度较高、地质风险较小的区块,为保证水平井顺利实施,要求做到:周围有邻井控制,K1构造落实,水平段钻进方向水平或向下,且构造变化幅度不大;主力储层保存齐全,预测水平井出露层位较可信,地质与地震均支持;地震预测K2构造也较落实,且与地质分析K1构造较吻合。二是针对储层发育较好,邻井产能较高的区块,为保证水平井尽量高产,要求做到:邻井主力储层发育连续,有效厚度大于3.0m,物性较好;邻井试气结果较好,无阻流量最好都大于10104m3/d;马五1+2储层的其它层位储层也相对发育,从而降低水平井开发风险。,（三）水平井地质导向方法-水平井井位优选方法,第二节、水平井地质问题,优选的龙平1井水平段在地震剖面的投影段无地震波形异常显示,反映潜沟不发育,地层保存完整(图1),同时,龙平1井位于K1构造的鼻隆部位,属正向构造(图2,图3),有利于气井高产。在水平井井位优选的基础上,综合地质、地震和动态资料,充分论证储层构造、层位、物性、产量等地质风险,并制定相应的技术对策与措施。,（三）水平井地质导向方法-水平井地质设计优化方法,第二节、水平井地质问题,根据储层类型的不同,优化设计水平段井轨迹也应不同。靖边气田龙平1井井轨迹设计根据地质、地震和动态资料,综合考虑储层段横向分布、地应力分布与裂缝发育情况、邻井生产情况等,确定水平井方向为150,该方向为鼻隆向鼻翼方向,便于钻井工程实施。针对特定储层确定合理的水平段长度是水平井设计的基础。根据气藏工程论证结果,并考虑目前水平井钻井工艺技术,成本与效益的关系,确定龙平1井水平段长度1000m。为了便于工程实施和现场录井需要,在水平井设计水平段井轨迹时,以标志层K1构造为基础,以马五1储层各小层地层厚度和有效厚度为依据,以K2构造和奥陶系顶部构造为参考,并考虑地层厚度与倾角,建立水平井储层精细三维地质模型(图4),以较准确预测水平井入靶点和入靶后各其它靶点位置,这是水平井设计最重要的一步。设计中,还对入靶点前盒8段底、山32段煤顶、太原组灰岩顶与底、9#煤顶等标志层及相应标志层间厚度进行较准确预测,以辅助判断入靶点位置。,（三）水平井地质导向方法-地质目标跟踪优化分析方法,第二