大庆水平井钻井技术课件.ppt
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- 大庆 水平 钻井 技术 课件
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1、大庆油田水平井钻井技术大庆油田水平井钻井技术一、概述一、概述 二、大庆水平井钻井技术发展历程二、大庆水平井钻井技术发展历程 三、大庆水平井钻井技术现状三、大庆水平井钻井技术现状水平井技术经过几十年的发展,伴随着随钻测井仪器的进水平井技术经过几十年的发展,伴随着随钻测井仪器的进步,已成为石油行业的一项常规技术,步,已成为石油行业的一项常规技术,并发展了并发展了鱼骨井、多分鱼骨井、多分支井、大位移井等特殊水平井钻完井技术,广泛应用于不同类支井、大位移井等特殊水平井钻完井技术,广泛应用于不同类型的油气藏,实现了不同钻探目的,取得了显著的经济效益。型的油气藏,实现了不同钻探目的,取得了显著的经济效益。
2、大庆油田水平井技术经过大庆油田水平井技术经过2020多多年的发展,实现了由几何导年的发展,实现了由几何导向向地质导向的过渡,在应用上向工程、地质、油藏等多学科向向地质导向的过渡,在应用上向工程、地质、油藏等多学科集成系统发展,应用领域逐渐扩大,实现了井型多元化和复合集成系统发展,应用领域逐渐扩大,实现了井型多元化和复合化。下面主要介绍大庆油田水平井钻井技术的发展历程、技术化。下面主要介绍大庆油田水平井钻井技术的发展历程、技术现状及其应用情况。现状及其应用情况。大庆油田水平井技术经过大庆油田水平井技术经过“八五八五”、“九五九五”的科的科研攻关和现场试验,伴随着随钻仪器装备的配套完善和研攻关和现
3、场试验,伴随着随钻仪器装备的配套完善和井眼轨迹控制技术水平的提高,在井眼轨迹控制技术水平的提高,在“十五十五”后开始推广后开始推广应用,并逐渐形成以应用,并逐渐形成以中半径水平井中半径水平井为主,向为主,向中短半径侧中短半径侧钻水平井、深层水平井、鱼骨井、分支井、超短半径水钻水平井、深层水平井、鱼骨井、分支井、超短半径水平井、工厂化三维水平井、深层侧钻小井眼水平井平井、工厂化三维水平井、深层侧钻小井眼水平井等特等特殊工艺井方面发展,形成了水平井配套系列技术。殊工艺井方面发展,形成了水平井配套系列技术。“八五八五”期间,大庆石油管理局承担了期间,大庆石油管理局承担了“大庆油田低渗透砂岩油大庆油田
4、低渗透砂岩油藏水平井钻井完井技术藏水平井钻井完井技术”研究,在油藏工程、钻井工程、测井、固井等研究,在油藏工程、钻井工程、测井、固井等方面进行了配套技术攻关,先后在榆树林油田、头台油田、朝阳沟油田方面进行了配套技术攻关,先后在榆树林油田、头台油田、朝阳沟油田成功地完成了树平成功地完成了树平1 1井、茂平井、茂平1 1井、朝平井、朝平1 1井和朝平等井和朝平等4 4口中半径试验水平口中半径试验水平井井。“九五九五”期间,为挖潜注水开发后期厚油层顶部的剩余油以及使套期间,为挖潜注水开发后期厚油层顶部的剩余油以及使套损井恢复生产,大庆石油管理局开展了损井恢复生产,大庆石油管理局开展了“高含水厚油层上
5、部侧钻水平井高含水厚油层上部侧钻水平井钻采配套技术研究钻采配套技术研究”项目研究,并于项目研究,并于19971997年和年和19981998年分别完成了高年分别完成了高160-160-侧平侧平3838井和金侧平井和金侧平6 6井的现场试验,形成了一套井的现场试验,形成了一套5 1/25 1/2 套管内侧钻水平套管内侧钻水平井钻井完井技术井钻井完井技术。“十五十五”期间,大庆油田为了提高外围低丰度油田的动用程度和开期间,大庆油田为了提高外围低丰度油田的动用程度和开发老区厚油层顶部剩余油,开展了发老区厚油层顶部剩余油,开展了“阶梯水平井钻井完井技术研究阶梯水平井钻井完井技术研究”等等项目的科研攻关
6、,引进国外先进的随钻测量仪器(项目的科研攻关,引进国外先进的随钻测量仪器(LWDLWD),组建了随钻),组建了随钻测量和井眼轨迹控制技术服务队伍,开始在中深井推广应用中半径水平测量和井眼轨迹控制技术服务队伍,开始在中深井推广应用中半径水平井技术。水平段垂直投影形状由单阶梯到双阶梯和波浪形,空间曲线由井技术。水平段垂直投影形状由单阶梯到双阶梯和波浪形,空间曲线由二维到三维,中半径中深水平井钻井技术取得不断进步。二维到三维,中半径中深水平井钻井技术取得不断进步。“十一五十一五”期间,随着水平井技术的进步与发展,大庆油田从期间,随着水平井技术的进步与发展,大庆油田从20062006年开始在继续推广中
7、半径调整井和开发井中深水平井的基础上,逐步开年开始在继续推广中半径调整井和开发井中深水平井的基础上,逐步开展了展了“分支井水平井钻井完井技术研究分支井水平井钻井完井技术研究”、“深层水平井钻井完井技术深层水平井钻井完井技术研究研究”、“水平井水平段大段取心钻井技术研究水平井水平段大段取心钻井技术研究”、“水平井水基钻井水平井水基钻井液研究与应用液研究与应用”和和“扶杨油层全过程欠平衡水平井钻井完井技术研究扶杨油层全过程欠平衡水平井钻井完井技术研究”等项目的科研攻关与试验,水平井技术得到全面发展。等项目的科研攻关与试验,水平井技术得到全面发展。截止截止20142014年年1010月中旬,月中旬,
8、大庆油田大庆油田共完成共完成680680口左右水平井钻井,口左右水平井钻井,井型以中半径水平井为主,包括深层水平井井型以中半径水平井为主,包括深层水平井2424口口、中短半径侧钻水、中短半径侧钻水平井平井8 8口、分支井口、分支井2 2口、鱼骨井口、鱼骨井2 2口、超短半径侧钻水平井口、超短半径侧钻水平井3535口、深层口、深层侧钻水平井侧钻水平井6 6口和超浅层水平井口和超浅层水平井3 3口等。口等。现有现有MWDMWD仪器仪器3838串、串、LWDLWD仪器仪器4848串,其中进口串,其中进口LWDLWD仪器仪器1616串,串,自主研发自主研发LWDLWD仪器仪器3232串,拥有抗温(串,
9、拥有抗温(175175)MWDMWD仪器仪器3 3串,陀螺串,陀螺2 2串以及电子单多点串以及电子单多点5 5串,有独立的自主维修保障队伍串,有独立的自主维修保障队伍规格型号规格型号数量(串)数量(串)厂家厂家购置时间购置时间抗温指标抗温指标()国内国内国外国外总计总计MWDMWDYST-48RYST-48R111113132424北京海蓝科技北京海蓝科技20082008年年125125ZT-MWDZT-MWD8 80 08 8北京中天启明北京中天启明20082008年年125125Geo-LinkGeo-Link0 03 33 3美国美国GEGE20092009年年150150TensorT
10、ensor3 30 03 3美国美国GEGE20122012年年175175LWDLWDNavi-MPRNavi-MPR6 60 06 6美国贝克休斯美国贝克休斯20022002年年150150FEWD 350FEWD 3504 40 04 4美国哈里伯顿美国哈里伯顿20082008年年150150FEWD 650FEWD 6501 12 23 3美国哈里伯顿美国哈里伯顿20122012年年150150GE-CPRGE-CPR3 30 03 3美国美国GEGE20092009年年150150YTH-LWDYTH-LWD32320 03232大庆钻井研究院大庆钻井研究院2011201420112
11、014年年125125随钻仪器情况统计表随钻仪器情况统计表阿尔及利亚阿尔及利亚 伊拉克伊拉克 蒙古蒙古 大庆大庆 苏丹苏丹 委内瑞拉委内瑞拉 大庆水平井钻井技术不仅广泛应用于大庆油田,还相继拓展了大庆水平井钻井技术不仅广泛应用于大庆油田,还相继拓展了塔塔里木油田、冀东油田、海拉尔油田、吉林油田里木油田、冀东油田、海拉尔油田、吉林油田等国内市场和等国内市场和委内瑞拉、委内瑞拉、阿尔及利亚、蒙古、苏丹阿尔及利亚、蒙古、苏丹和和伊拉克伊拉克等国际市场,过硬的技术和周到服等国际市场,过硬的技术和周到服务赢得了甲方油田的广泛赞誉。务赢得了甲方油田的广泛赞誉。1 1、薄层水平井钻井技术、薄层水平井钻井技术
12、2 2、深层水平井钻井技术、深层水平井钻井技术3 3、深层侧钻水平井钻井技术、深层侧钻水平井钻井技术4 4、超浅层水平井钻井技术、超浅层水平井钻井技术5 5、分支井钻井技术、分支井钻井技术6 6、鱼骨井钻井技术、鱼骨井钻井技术7 7、超短半径与径向水平井钻井技术、超短半径与径向水平井钻井技术8 8、工厂化水平井钻井技术、工厂化水平井钻井技术薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术剖面设计剖面设计1 13 32 2 垂深大、靶前位移比较大的水平井,一般为垂深大、靶前位移比较大的水平井,一般为5.05.06.56.5/30m/30m 外围薄油层(外围薄油层(2m2m),一般为),一般为6.56.57
13、7/30m/30m地质情况清,标志层明确,目的层垂深确定,采用三段制剖面。地质情况清,标志层明确,目的层垂深确定,采用三段制剖面。地质情况不明,地层造斜率不确定,采用五段制双增变曲率剖面。地质情况不明,地层造斜率不确定,采用五段制双增变曲率剖面。标志层不明,油顶不确定,可实现边探边钻、多次着陆。标志层不明,油顶不确定,可实现边探边钻、多次着陆。造斜率选择造斜率选择 根据地质要求灵活调整根据地质要求灵活调整 实现薄储层平稳着陆实现薄储层平稳着陆薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术薄储层油藏埋藏较浅(薄储层油藏埋藏较浅(1200-1800m1200-1800m),岩性以),岩性以泥岩、泥质砂岩、泥
14、质粉砂岩和砂岩、油泥岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩和砂岩、油岩岩为主,成岩性较差,硬度低,适于使用为主,成岩性较差,硬度低,适于使用PDCPDC钻头钻进。通过多年的攻关与应用,形成了以钻头钻进。通过多年的攻关与应用,形成了以PFM535PFM535型型PDCPDC钻头为主,以钻头为主,以B425B425、R4624R4624等型号为辅的区块钻头优选系列。等型号为辅的区块钻头优选系列。区块区块地质特性地质特性钻头需求钻头需求优选型号优选型号古龙、古龙南古龙、古龙南地层复杂、软硬交错,工具面不稳、地层复杂、软硬交错,工具面不稳、定向效率低、机械钻速慢定向效率低、机械钻速慢增加刀翼数量、增加副齿、增加增加
15、刀翼数量、增加副齿、增加布齿密度布齿密度B535EKSB535EKS、PFM635PFM635宋芳屯、肇州宋芳屯、肇州地层松软、嫩二、三段易造浆,导地层松软、嫩二、三段易造浆,导致泥包致泥包增大排屑槽、提高吃入地层能力、增大排屑槽、提高吃入地层能力、减少布齿密度减少布齿密度B425B425、R4624R4624阿拉新、永乐阿拉新、永乐发育复杂,岩性交替变化地层自然发育复杂,岩性交替变化地层自然造斜率低,定向难度大造斜率低,定向难度大增加副切削齿、加强保径及侧切增加副切削齿、加强保径及侧切齿、缩小切削齿高度齿、缩小切削齿高度B425EKSB425EKS、R4624R4624、B425B425杏区
16、、高台子杏区、高台子地层松软、地层压力大钻井液密度地层松软、地层压力大钻井液密度高,易泥包高,易泥包增加冠部长度、切削齿高度加大增加冠部长度、切削齿高度加大排屑槽、增加水眼直径排屑槽、增加水眼直径B425B425、R4624R4624大庆部分区块个性化钻头序列大庆部分区块个性化钻头序列薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术临界探油顶角度确定临界探油顶角度确定 所谓临界探油顶井斜角,就是指随钻测井仪器地层参数测量传感器(电阻率与伽玛)所谓临界探油顶井斜角,就是指随钻测井仪器地层参数测量传感器(电阻率与伽玛)同时探测油顶时的井斜角,同时探测油顶时的井斜角,通过下图可以得出临界探油顶井斜角的表达式为:
17、通过下图可以得出临界探油顶井斜角的表达式为:油顶油顶1R2Rm36.2ABCDEFO钻头钻头G FEWD FEWD仪器电阻率探测深度:仪器电阻率探测深度:0.94m0.94m 伽玛探测深度:伽玛探测深度:0.30m0.30m 电阻率与伽玛测点间距:电阻率与伽玛测点间距:2.36m2.36m薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术临界探油顶角度确定临界探油顶角度确定 水平段钻具组合增加欠尺寸稳定器,增强钻具的刚性,进水平段钻具组合增加欠尺寸稳定器,增强钻具的刚性,进一步优化钻进参数,强化复合钻进稳平效果,提高水平段复合一步优化钻进参数,强化复合钻进稳平效果,提高水平段复合钻进比率和速度。该套钻具组合
18、既能实现在稳定储层中的有效钻进比率和速度。该套钻具组合既能实现在稳定储层中的有效钻遇,又可以满足在发育不确定储层中调整井斜的需要。钻遇,又可以满足在发育不确定储层中调整井斜的需要。1螺杆上稳定器外径对钻头侧向力影响规律螺杆上稳定器外径对钻头侧向力影响规律208-210mm208-210mm90.6581.35水平段水平段复合钻进比率复合钻进比率(%)常规常规稳平钻具稳平钻具+11.43%薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术钻具结构优化钻具结构优化钻具结构优化钻具结构优化P121P122P13P141P142P151P152薄层泥岩薄层泥岩设计轨迹实钻轨迹 施工中,结合地质录井,及时识别储层,施
19、工中,结合地质录井,及时识别储层,预判油层位置及发育状况,随钻修正储层发育预判油层位置及发育状况,随钻修正储层发育模型,适时搞好待钻设计,控制关键节点,保模型,适时搞好待钻设计,控制关键节点,保证快速钻遇储层。证快速钻遇储层。薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术薄层钻进技术措施薄层钻进技术措施 另外,超薄储层钻进,极易发生钻出油层另外,超薄储层钻进,极易发生钻出油层情况,现场导向及时判别及预测后续储层发育情况,现场导向及时判别及预测后续储层发育情况,调整轨迹,追找油层,提高砂岩钻遇率。情况,调整轨迹,追找油层,提高砂岩钻遇率。曲线相交曲线相交曲线相交曲线相交GamaGama曲线曲线深浅侧向深浅
20、侧向电阻率曲线电阻率曲线 曲线变化曲线变化:深浅侧向电阻率相交,即将入层或出层。:深浅侧向电阻率相交,即将入层或出层。钻速变化钻速变化:钻出或钻入油层(泥岩、砂岩)会导致钻速明显变化。:钻出或钻入油层(泥岩、砂岩)会导致钻速明显变化。岩性变化岩性变化:录井随钻捞取砂样可直接反应出钻遇情况。:录井随钻捞取砂样可直接反应出钻遇情况。薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术薄层钻进技术措施薄层钻进技术措施 为了进一步提高薄层水平井钻井速度及储层有效钻遇,陆续应用了水力振荡器、近为了进一步提高薄层水平井钻井速度及储层有效钻遇,陆续应用了水力振荡器、近钻头随钻测井系统及旋转导向等工具,取得了较好的应用效果。
21、钻头随钻测井系统及旋转导向等工具,取得了较好的应用效果。砂岩钻遇比率砂岩钻遇比率(%)68.74常规常规近钻头近钻头75.21+9.41%6.21钻井速度钻井速度(m/h)常规常规旋转导向旋转导向16.01+157.81%11.21机械钻速机械钻速(m/h)常规常规水力震荡水力震荡器器17.32+54.90%薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术 油层厚度:油层厚度:0.61.0m 水平段长:水平段长:700.00-850.00m 井型:井型:单阶梯式、多阶梯式(单阶梯式、多阶梯式(5阶梯)阶梯)平均砂岩钻遇率:平均砂岩钻遇率:70.00%以上以上 水平井(井深水平井(井深1600m1600m)
22、钻井最短周期:)钻井最短周期:10.6d 单井钻穿最多靶点数:单井钻穿最多靶点数:13个个 阶梯段垂深变化与水平位移比值:平均阶梯段垂深变化与水平位移比值:平均5.58:100,最大,最大8.98:100 钻井成功率钻井成功率100%,着陆中靶率,着陆中靶率100%薄层水平井钻井技术薄层水平井钻井技术 截止到目前为止,累计完成截止到目前为止,累计完成4 40 00 0余口阶梯水平井,在余口阶梯水平井,在钻井工程方面满足了油田勘探开发的需求。钻井工程方面满足了油田勘探开发的需求。水平井钻井技术水平井钻井技术水平井钻井技术水平井钻井技术登娄库地层位于目的层上部,处于造斜井段,易发生剥落,井下工具(
23、登娄库地层位于目的层上部,处于造斜井段,易发生剥落,井下工具(MWDMWD、LWDLWD)的风险大。)的风险大。为防止登娄库组地层剥落,为防止登娄库组地层剥落,244244.5mmmm技术套管下入营城组顶,封固上部地层,技术套管下入营城组顶,封固上部地层,为下部安全施工创造条件。为下部安全施工创造条件。311.2mm311.2mm井眼,钻井液密度为井眼,钻井液密度为1.251.25 1.30g/cm1.30g/cm3 3。避免避免215.9mm215.9mm井眼在剥落地层处造斜。井眼在剥落地层处造斜。水平井钻井技术水平井钻井技术地层可钻性级值高,钻速低,周期长,对技术套管磨损大。地层可钻性级值
24、高,钻速低,周期长,对技术套管磨损大。降低井眼曲率,采用降低井眼曲率,采用5.55.5/30m/30m左右造斜率,减少弯曲井段的侧向力,减少对左右造斜率,减少弯曲井段的侧向力,减少对技术套管的磨损。技术套管的磨损。弯曲井段钻具使用减扭接头,降低旋转钻具对技术套管的磨损。弯曲井段钻具使用减扭接头,降低旋转钻具对技术套管的磨损。缩短缩短8 1/2”8 1/2”井眼钻进长度,控制施工周期。井眼钻进长度,控制施工周期。引进个性化钻头,提高机械钻速。引进个性化钻头,提高机械钻速。水平井钻井技术水平井钻井技术使用油基泥浆携屑性能差,易沉砂卡钻;井斜角大,易形成岩屑床,产生复杂使用油基泥浆携屑性能差,易沉砂
25、卡钻;井斜角大,易形成岩屑床,产生复杂情况。情况。采用采用70D70D钻机配顶驱设备,通过正、倒划眼作业来保证井眼清洁度。钻机配顶驱设备,通过正、倒划眼作业来保证井眼清洁度。采用复合钻进和倒划眼工艺措施,破坏岩屑床,消除沉砂。采用复合钻进和倒划眼工艺措施,破坏岩屑床,消除沉砂。水平井钻井技术水平井钻井技术含砂量高,对随钻测量仪器和螺杆钻具冲蚀大。含砂量高,对随钻测量仪器和螺杆钻具冲蚀大。采用四级固控设备,控制钻井液中的含砂量小于采用四级固控设备,控制钻井液中的含砂量小于1%1%。根据螺杆、随钻仪器的参数指标确定合理的排量。根据螺杆、随钻仪器的参数指标确定合理的排量。造斜井段的井眼尺寸(技术套管
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