水平井地质导向技术简介

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1、主讲：曹传文 辽河油田钻井工程部234什么是直井和定向井直井：井眼轴线从 地面垂直向下钻出 的井。定向井：使井眼沿 预先设计的井眼轴 线（井眼轨迹）钻 达预定目标的钻井 工程。5什么是水平井水平井是指钻入储集层部分的井眼轨迹 呈近水平状态的井。凡井眼在产层中并与产层面平行，或亚凡井眼在产层中并与产层面平行，或亚 平行延伸较大距离，井斜达到平行延伸较大距离，井斜达到8585以上的以上的 井称为水平井。井称为水平井。它的最基本特点是设计的井眼轨迹同油 层的走向基本一致。6 水平井由于增加了井筒与油层的接触面积（泻油面 积），从而可大大提高单井产量和采收率。油层直井水平井的主要优点7 水平井可以减少

2、水锥、气锥影响8定向井和水平井井眼轨迹的描述一般情况下，定向井和水平井 的井眼轴线所形成的轨迹是一 条三维曲线。 在以井口为原点的NEHO坐标 系里，可以用N坐标(北)、E坐 标(东)、H坐标(垂深)来描述井 眼轨迹上的每一点。 我们只能测得一组井深、井斜 角和方位角数据。 N、E、H坐 标值则通过一定的数值计算方 法得到。 对于水平井，一般假设两个测 点之间的轨迹为一段空间的圆 弧曲线。9北方向方位角水平面 X井斜角Z 轴 (垂直井深)井斜平面 Yq, a 或 If, e 或 A斜井筒测量井深(MD) 从地面位置 到测量点的实际 井眼长度井斜角井眼 轴线与铅垂方向 的夹角方位角井眼 轴线在水

3、平面上 的投影与正北方 向的夹角10水平位移过测点铅垂线 与过井口的铅垂线之间的距 离 视平移测点水平位移在 设计方位线上的投影 水平投影长度测点与井 口之间的井眼长度在水平面 的投影长度 闭合方位角在水平投影 图上测点处正北方向与闭合 方位线间的夹角NEABO设计/投影方位VS11 井眼的曲率K：井眼切线的 方向相对于井深的变化率全角变化率，狗腿严重度 井斜变化率 ：井斜角对井 深的变化率。 方位变化率：方位角对井 深的变化率。dHdEdNL12ABCDNEH测点A的方向矢量：测点B的方向矢量：测点A、B之间的全角 ：13井眼轴线形状的绘图方法坐标作图法以各测点N、 E坐标可作水 平投影图；

4、以各测点H、 S坐标可作垂 直剖面图；以各测点H、 V坐标可作垂 直投影图。14造斜点水 平 位 移垂深靶前位移水平段水平井的靶：圆柱型矩形水平的井眼轨迹的设计与控制15阶梯式水平井三维水平井连通水平井成对水平井“拱拱”型水平井型水平井多靶点水平井多靶点水平井分支水平井ABAB BAH0.7侧钻井水平井常规水平井国内完钻水平井类型16表层套管339.7mm，BTC扣技术套管244.5mm，钢级N80 ，壁厚11.99mm，BTC扣。油层套管（筛管）177.8mm，钢级 TP100H，壁厚9.19mm，BTC扣。(1)光管(2)激光割缝筛管， 25条/周，长50m。(3)激光割 缝筛管， 50条

5、/周悬挂器(带 金属密封)17表层套管273mm，BTC扣177.8mm套管，钢级TP100H， 壁厚9.19mm，BTC扣常开式注水泥关闭装置水泥伞177.8mm激光割缝筛管， 钢级TP100H，壁厚 9.19mm，BTC扣。18表层套管273mm，BTC扣177.8mm油层套管，钢级 TP100H，壁厚9.19mm，BTC扣全井注水泥，油层段 射孔完井。19表层套管273mm或339.7mm，BTC扣177.8mm技术套管，LTC扣127mm筛管，打孔 （潜山）或激光割缝127mm尾管，N80或P110， 7.52mm或9.19mm20表层套管339.7mm244.5mm技术套管， LTC

6、扣或BTC扣139.7mm或177.8mm筛管， 打孔（潜山）或激光割缝尾管悬挂器21表层套管273mm或339.7mm，BTC扣139.7mm套管，LTC扣， 钢级N80，壁厚7.72mm。139.7mm筛管，打孔 （潜山）或激光割缝常开式注水泥关闭装置 (或开孔式注水泥装置)水泥伞22表层套管273mm139.7mm油层套管，钢级N80。注水泥射孔完井23服务工具丝堵 充填工具安全工具绕丝筛管分流装置开关24水平井选择性完井2526什么是水平井地质导向油藏地质导向是在既定的地质 背景下，人与技术相结合优化 井眼轨迹以求获得最佳生产井 或注水井的一种实时交互性质 的钻井方法。 它有别于传统的

7、钻井方法，传 统的钻井方法是按照预定的井 轨迹在油藏中钻进的。用地质准则和实时传输数据对设计井进行交互式钻进油藏地质导向就是将井位放在你想放置的位置！27“地质导向就象在大雾中将飞机着陆 于上下波动起伏不平的跑道上”* *Ed Stockhausen, 雪弗龙德士古公司281992年：Anadrill公司首次提出地质导向概念1993年：Anadrill公司研制出第一套专为用于地质导向 的随钻导向工具，此后其他一些石油相关公司也相继 研制出各自的随钻LWD工具1996年，方向性密度测量及其成像被成功的运用到了 地质导向技术中1996年底，Anadrill公司的地质导向工具仅在欧洲和非 洲就用于近

8、50井，总进尺超过32,000米1999年，高分辨率的实时电阻率成像展现了清晰的轨 迹形态并精确了实时地层倾角的计算，这是地质导向 技术的一次革命2005年，精确探测及绘制地层边界的随钻测井技术使 得地质导向实现可视化地质导向技术的发展历程29随钻测井技术的发展近钻头 4-6in探测深度方向GR15530低分辨率 4ft 探测深度非方向性电阻率155随钻测井技术的发展31155高分辨率 1in 探测深度 必须钻遇构造层面、断层等方向性成像随钻测井技术的发展32传统的钻井方式-地质几何钻井精确的地质数据和油藏几何形态是钻井成功的必要条件Geometric alGeological 构造不确定性

9、测斜数据的不确定性 储层物性变化的不确定性 储层内流体界面变化的不确定性33水平井地质导向是一项综合工作地质质地震油藏测测井钻钻井井轨轨迹设计设计34水平井地质导向工作流程 钻前设计 目标 技术选择 井轨迹设计 单井建模实施 钻井技术应用 现场工程师进行优化 实时监控与调整 完井评价 地层平价 更新地质模型 监控生产结果项目设计 地质建模 靶点选择35井下工具 钻井技术和工具: 可钻性和钻井方式(常规钻进/全 程旋转钻进) 随钻测井技术和工具: 岩性，工具测量曲线 工程应用软件和电脑技术 可视化的井眼轨迹位置和超前预测 的工程应用软件 可实现基于网络的井下数据处理和 存取 远程服务 人员和作业

10、程序 地质导向师进行实时导向服务 客户地质师 钻井工程师和定向井工程师水平井地质导向服务的组成部分36斯伦贝谢水平井地质导向工具37密度 (ORD)井径校正孔隙度 (CCN)OnTrakBCPMATK G3 旋转导转导向传传感器模块块双向通讯讯和供电电模块块 近钻头钻头 井斜 1.0m (3.1ft)压压力 4.7m (16.4 ft)Gamma 5.0m 16.4ft)电电阻 6.1m (20.0ft)测测斜 7.8m (25.6ft)井径 14.9m (48.9ft)孔隙度 18.0m (59ft)密度 15.6m (51.2ft)振动动 & 粘滑 7.8m 25.6ft)钻钻井动态动态

11、参数测测 量 20.1m (65.9ft)Co-Pilot贝克公司AutoTrak-OnTrak 组合AutoTrak G3TesTrakStarTrakMagTrak38工程应用软件和电脑技术39地质导向服务的组成部分 甲方现场管理人员 的作用不可或缺。40人员紧密结合，实时互动式导向模式Petrophysical AnalysisInform 3D ModellingGeoSteering CorrelationReal time Structural Dip AnalysisTrajectory monitoring against SeismicDrilling ParametersR

12、eal Time Log Data Streaming to GeoFrame41水平井地质导向的主要技术 方法 1 模型，曲线拟合，实时更新传统的无方向性测井工具 方法 2 地层倾角的计算和判断方向性测量和可成像的测井工具 方法 3 探测边界技术360度深探测边界测井技术，反演目的层界面42钻前井间地层对比目标标油层层43方法1：模型，曲线拟合，实时更新44井筒成像向下钻遇构造界面向上钻遇构造界面45方法2：地层倾角的计算和判断成像在实钻过程中的应用46方法3：探测边界技术 实时反演的地层界面及到边界距离实时地层边界方向性量显示界面 Periscope地层边界探测47储层顶设计轨迹薄储层底部

13、1m储层Historical Profiles1234薄油层导向需要高的主动性不同地质导向模式的比较48欢2-H7说明：该井没有专门设计导眼，计划根据下行过程中不同小层的显示情况决定水平段沿哪个油层钻进，但在上行过程中发现油层厚度急剧变化。4950SAGD 双水平井采油原理51Non-reservoir (shale)clay lensesBy-passed OilSteam Chamber20 - 30 mInjector 100 mProducerInterpreted Effective Pay SurfacesReservoir (sand/bitumen)SAGD 双水平井采油原理5

14、2双水平井井眼轨迹控制难度53MGT磁导向工具的应用54bitmotornon-mag drill pipeMWD subInduction subnon- mag drill pipelift submicro- magreceiving chipsignal trasmmisionsignal trasmmision transmission to surface微磁矢量化技术的应用55 通过测量上下界面的磁场变 化,来校正井眼方向、距离 通过对MWD仪器三个磁通 门的变化情况，计算、校正 、来调整方位角、井斜角 从而决定井眼轨迹前进方向 应用专业软件、探管芯片和 磁感应接头，实时显示两口 井的距离。 微磁矢量化技术工作原理56微磁矢量化技术控制范围对于井斜角大于50的井,磁有效范围0-8米 对于井斜角小于50的井,磁有效范围0-6米57AB10mSurvey Testing：10 m7.8 m7.8 m5.1m5.1 m5.0m5.0 m4.9m4.9 m58