碳酸盐岩水平井井眼轨迹控制技术江汉工程处课件

*,*,中国石化上游科技工作会议,*,鄂西渝东地区水平井井眼轨迹控制技术,鄂西渝东地区水平井井眼轨迹控制技术,汇报人：蔡 清,江汉油田钻井工程处,二,OO,三年八月,目 录,一、概 况,二、鄂西渝东地质构造特征及钻井特点,三、井眼轨迹控制难点及控制方案,四、水平井钻井工程设计,五、实例,建平,1,井轨迹控制,六、结论,一、,概 况,随着工业技术的发展和人们对水平井开采技术认识的不断加深，水平井钻井可大幅度地增加油、气层的裸露面积，减缓水锥和气锥，提高钻遇裂缝的几率和有选择的进入油气富集区，提高油藏的勘探开发效果优势得到进一步的体现。水平井钻井不仅提高了钻井技术水平，而且降低了油气田勘探开发的成本。,二、,鄂西渝东,地质构造特征,1,、地质构造特征,地貌为高山，相对高差,500-800m,，轴部多为中、下三叠统碳酸盐岩。,背部褶皱强烈、两翼陡峻。,地貌,和地腹构造形态差别大。前者构造完整，断层少而小；后者石炭系、二叠系被断层切割解体，呈陡断凹凸相间的格局，且纵向构造发生偏移。,石炭系产气层被解体为三带。上盘正向构造、中部有断层、下盘潜伏高含气带。,高陡构造地质模型图,2,海相深井钻井特点及难点,地层老，岩性复杂、可钻性差,侏罗系至三叠系上部井段岩性为泥岩、页岩、砂岩互层，三叠系至石炭系产层为石英砂岩和成套碳酸盐岩，岩石硬度大，地层可钻性差，施工难度大。,高陡构造井眼轨迹控制难,在南方海相地层中，高陡构造和多期构造运动迭加，致使从井口到井底都面临如何控制井眼井斜问题，目前没有有效的防斜技术。,钻井周期长,海相地层由于地层硬、可钻性差、钻井速度低；为钻达地质靶区及满足井身质量要求，需频繁更换下部钻具组合，而钻具刚性的改变极易造成卡钻及断钻具事故。,二、,鄂西渝东,地质构造特征,三、井眼轨迹控制难点及控制方案,1,、井眼轨迹控制的难点,气层薄，靶框小,由于地质要求严格，气层薄、靶框小，目的层厚度变化大，最厚处仅,15m,，设计靶窗高度仅上下各,5m,，左右各,10m,。,地质误差,由于地质不确定度的影响，开钻前地质设计的气顶垂深与实际的气顶垂深总会存在误差。,信息滞后,工具的影响,由于设计靶框小，工具的造斜因地层、操作因素造成造斜率误差，更进一步增加了轨迹控制问题的难度。,2,、,控制方案,总体思路,控制精度高；应变能力强；预测准确度好；稳平效果好、施工速度快。这也是井眼轨道控制技术追求的“成功”、“成本”、“目标”在水平井中的具体表现。,井眼轨迹监控和预测,用水平井轨道监控理论和预测软件对实钻轨道进行实时跟踪、分析和预测，并制定了相应的方案与措施。,细化工艺措施，保证落实到位,在钻进过程中，制定一套控制工艺措施，采用“作业指导书”形式下达指令，保证贯彻执行。,三、井眼轨迹控制难点及控制方案,四、水平井钻井工程设计,1,、井身剖面设计,(1),造斜段造斜率设计较低，且造斜率逐渐上升（类似于大位移井轨道设计），可有效降低造斜段井眼摩阻并改善钻具受力状态；,(2),造斜段至目的层均为碳酸岩地层，岩石硬度级别高（多为,6-7,级），岩石可钻性差，井眼轨迹控制井段长，如何提高造斜段和水平段的机械钻速，也应是剖面设计需要考虑的问题。,鉴于上述两个因素，海相地层井身剖面设计采用直,-,增,-,增,-,增,-,稳剖面，造斜点一般选择在嘉陵江组。,四、水平井钻井工程设计,2,、,井身结构及套管程序设计,套管层次,井眼尺寸,深度,套管尺寸,下深,表层套管,444.5mm100m,339.7mm100m,技术套管,311.2mm(2500-3000m),244.5mm(2500-3000)m,生产套管,215.9mm,完钻井深,177.8mm,或,139.7mm,井身结构图,2,、海相水平井井眼轨迹控制方案,3,、钻井方式与测量方案,第,一,增斜段采用无线随钻测斜仪配合,1.50,单弯螺杆钻具造斜，调整方位。,第,二,增斜段采用无线随钻测斜仪配合,1.25,单弯螺杆钻具造斜，调整方位。,第,三,增斜段采用无线随钻测斜仪配合,1,单弯螺杆钻具造斜，入,A,点靶点。,水平段,降斜采用无线随钻测仪配合,1,单弯螺杆、直螺杆，用,MWD,监控井眼轨迹。,水平段稳平钻进采用复合钻进方式，,MWD,监控井眼轨迹。,四、水平井钻井工程设计,五、实例,建平,1,井轨迹控制,该井设计井深,4730.26m,，造斜点,3240m,，水平段长度设计为,1000m,。主探飞仙关三段。钻探目的是为了进一步完善飞三气藏开发井网，提高气藏生产能力，提高气藏最终采收率。建平,1,井实际完钻井深,4646.17m,，,水平段长,1046.19m,。产量较邻近直井提高了,9.3,倍，,为高效开发低压、低渗透气藏探索出了一条新路。,五、实例,建平,1,井轨迹控制,1,、井身剖面设计,建平,1,井井身剖面设计采用直,-,增,-,增,-,增,-,稳剖面，造斜点深度,3240m,。,类 别,纵坐标,横坐标,气 顶,气底,垂深范围,井口,3357225.8,19250832.6,A,3357446.03,19251031.67,5,8,3457.33,B,3358201.45,19251752.82,5,8,3450.33,建平,1,井靶点设计参数,设计水平段方位为,43.9A,靶和,B,靶相距,1000m,。,五、实例,建平,1,井轨迹控制,1,、,井身剖面设计,建平,1,井造斜段设计,项 目,井深,（,m,）,井斜,(),方位,(),垂深（,m,）,视位移,（,m,）,造斜率,（,/100m,）,第一造斜段,3272.13,11.50,30.89,3270.70,56.17,17.79,第二造斜段,3416.48,44.70,31.60,3396.26,121.60,23.00,第三造斜段,3600.00,90.39,44.83,3457.51,287.80,27.79,五、实例,建平,1,井轨迹控制,2,、,建平,1,井轨迹控制技术,(1),直井段,（,0-3221m,）,直井段要尽量打直，一旦形成一定的正或负位移，将给水平井的后期施工造成被动局面。为此，在建平,1,井的直井段施工中，控制井斜，使得钻头钻进易斜地层，井眼轨迹可以得到良好的控制。,该井直井段井斜得到了有效控制，,最大井斜为,2.55,（在井深,3173m,处）。井眼轨迹控制较好，为后续的顺利施工奠定了基础。,五、实例,建平,1,井轨迹控制,2,、,建平,1,井轨迹控制技术,第一增斜段,（,3221-3293.86m,）,设计,第一造斜段从井深,3221m,至井深,3272.13m,，井斜从,2.40,增至,11.50,。方位从,109,扭至,30.89,。平均造斜率为,17.79/100m,。,实钻,中第一造斜段的特点是工具的实际造斜率较高，平均造斜率为,30.07/100m,，一直用,1.5,单弯螺杆，方位已基本扭到位，留有少量的右漂量。,五、实例,建平,1,井轨迹控制,2,、,建平,1,井轨迹控制技术,第二增斜段,（,3293.86-3582.52m,）,设计,第二造斜段从井深,3272.13m,至井深,3416.48m,，井斜从,11.50,增至,44.70,。方位从,30.89,扭至,31.60,，平均造斜率为,23.00/100m,。,实钻中,第二造斜段的特点是造斜率较低，平均造斜率为,18.37/100m,，主要是采用滑动与旋转交替进行，提高了第二造斜段的机械钻速。,五、实例,建平,1,井轨迹控制,2,、,建平,1,井轨迹控制技术,第三增斜段,（,3582.52-3620.82m,）,设计,第三造斜段从井深,3416.81m,至井深,3600m,，井斜从,44.70,增至,90.39,。方位从,31.60,扭至,44.83,。平均造斜率为,27.79/100m,。,实钻中,第三造斜段的特点是造斜率较高，平均造斜率为,33.29/100m,，全力增斜中靶至,A,点，井斜角达到,90.1,，方位控制较好。,五、实例,建平,1,井轨迹控制,2,、,建平,1,井轨迹控制技术,由于井深,3620.82m,进入,A,点水平段时在气层下部，后续施工水平段要保持微向上翘趋势。要求上行超过,17m,，不大于,35m,。在实际水平段钻进过程中，用,1,单弯螺杆复合钻进，每钻进一个单根井斜就要增,1,左右，方位基本稳定。,施工中通过更换钻具组合，即需要降斜时下入直螺杆，单根降斜率,0.8-1.2,，需要增斜时则下入弯螺杆，单根增斜率为,0.3-0.6,，水平段均采用复合钻井方式，提高了钻速，又保证了井眼轨迹控制在设计靶框中。,水平段,（,3620.82-4646.17m,）,五、实例,建平,1,井轨迹控制,2,、,建平,1,井轨迹控制技术,实践证明，在碳酸盐岩地层水平钻井，尤其对于裂缝,+,孔隙型气藏，为了增加钻遇裂缝的几率，实施地质导向，其井眼轨迹的控制靠滑动钻进就比较困难（原因是：在水平段钻进中，滑动钻进困难，摩阻、扭矩较大），井眼在水平靶框内进一步有效延伸，只能靠频繁起下钻，换不同的钻具组合才能实现。,在没有带地质参数的,MWD,、变径稳定器和可调弯外壳马达等先进工器具条件下，依靠常规钻井方式的方法在建南碳酸盐岩地区获得成功。,六、结 论,通过,建平,1,井,的施工，得出如下认识：,(1),水平气井正确设计是确保水平井成功钻探的关键因素之一。,(2),由于水平段滑动钻进时钻井工作难度大，,为了增加钻遇气层裂缝几率，,实现长水平段井斜角“稳平” 钻进，通过起下钻更换钻具组合能满足地质要求。,(3),碳酸盐岩地层硬度级别高，可钻性差，采用高效能钻头,+,单弯螺杆,+MWD+,欠尺寸扶正器组成的钻具组合系统，能实现井眼轨迹的连续控制，利于提高钻井速度。,七、结 论,(4),扭矩、摩阻预测分析在长水平段钻进中，预测效果不是很理想，但对实时调整钻进方案（钻具组合或工艺参数）有一定的指导和借鉴作用。,(5),碳酸盐岩低压、低渗透气藏采用水平井技术开发，可提高钻遇裂缝的几率和气井产量。,谢谢,请,领导、专家提出宝贵意见,