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1、钻井工艺技术基础知识课结课论文班级：13 地质 2 班 姓名：穆智国指导老师：徐建功日期：2014 年 12 月 18 日 摘要:本文主要介绍了套管开窗侧钻(短半径)水平井钻井配套工艺技术,到目前为止,利用该技术在胜利、塔里木等油田成功地完成了 19口井的施工,短半径水平井不但节约钻井成本,而且更多地增大油层裸露面积,尤其是在老井二次利用、较薄油气层、复杂断块和小区块开发,提高了采收率和经济效益,具有一定的推广应用价值。 关键词:短半径;水平井;设计;侧钻;测量方式;推广应用;一、概述 胜利油田通过套管内侧钻短半径水平井研究,至今已在油田内外完成套管内侧钻水平井约 38 口,其中侧钻短半径水平
2、井 19 口。形成了具有胜利特色的套管开窗侧钻(短半径)水平井钻井配套工艺技术。该技术能成倍的提高原来老油井产量,减少加密井,改善井网布置。利用现成的垂直井眼和地面生产设施(如井口设施、地面集输管线和计量仪等),合理有效的开发各类油藏,增加可开采储量及石油采出率,在加快产能建设,降低开发成本,回避钻探风险等方面,显示出了巨大的经济价值和潜力。与钻一口新的水平井或垂直井相比,侧钻短半径水平井能够明显降低相应的钻井和完井费用,是一种投资少、见效快、经济效益显著的油田开发技术,是老油田稳产增产和提高最终采收率的一种有效途径。 二、具体做法 1、推广应用的的原理及主要技术措施 短半径水平井应用的原理是
3、:用二维、三维轨道设计方法设计井眼轨道,根据陀螺测量的直井段数据进行轨道设计,采用不同井眼尺寸的井下专用工具和配套的 MWD 无线测量系统,通过完善的工艺技术应用,完成短半径水平井,实现各类油气藏的最优化开发效果。 1.1 短半径水平井设计技术。1.1.1 井身剖面设计 ;1.1.2 避开三维井身剖面;1.1.3 校准老井数据、修正剖面。 1.2 短半径水平井测量工艺技术。1.2.1 测量方式;1.2.2 短半径水平井测量方式选择。 1.3 短半径水平井井眼轨迹控制技术。1.3.1 侧钻及侧钻测量方式;1.3.2 增斜井段;1.3.3 增斜井段钻具组合。 1.4、井下工具的配套 确定了深井短半
4、径水平井开窗工具、马达的匹配和钻具结构选配,有效提高了施工速度,从而提高油藏开发的经济效益。 1.4.1 开窗工具 目前国内油田套管开窗工具主要有两种:套管割铣工具、斜向器式套管开窗工具。 深井短半径水平井,由于开窗位置井深(5000 米左右),相应套管钢级高,循环压耗高、排量小,造成段铣难度增加;地层的可钻性差,造成段铣后侧钻困难。因此,在开窗方式的选择上一般采用斜向器开窗侧钻,它有开窗位置准确、侧钻成功率高的优点,但定向时测量仪器受磁干扰,初始定向精度较差,需要使用陀螺定向或井眼高边定向。 开窗方式的选择应根据具体井的井身结构(套管尺寸,尤其是非标套管、套管层次)、侧钻井深位置岩性的可钻性
5、、实际可达到的循环排量及储层特点等具体选择。T703CH 井设计侧钻点井深为5581.30m,段铣 5套管开窗侧钻,靶前位移为 60m,最大井斜角为84.41,平均造斜率为 86.22/100m。库 1 井、TK908DH、柯深 101井均采用斜向器开窗。 1.4.2 井下马达工具的配套 短半径水平井轨迹控制,马达造斜率与设计曲率匹配特别关键。根据原来老井直井眼的地层可钻性配套不同级数(长度)的泥浆马达,保证正常钻进的同时,又可以调整测量盲点的距离。根据井下温度的高低确定使用马达类型。根据施工井段(斜井段、水平段)的不同,选择钻具结构,斜井段使用长 MWD 无磁悬挂,保证测量精度;水平段使用短
6、 MWD 无磁悬挂,缩短测量盲点距离。根据造斜率的高低选配钻具结构,有利于轨迹控制、施工速度的提高和施工安全,从而提高综合经济效益。 1.4.3 风险回避 在小井眼钻井中,有以下特点:环空间隙小;环空压差大,易发生井漏;泵压高,设备要求高;起下钻压力激动大,易井漏,溢流;排量受限,携砂困难;发生事故难处理;钻具尺寸小,柔性大,抗拉抗拉强度小;掉落物易硬卡;井控要求高,发生溢流上窜速度快;对钻井液质量要求高;因此,现场人员可以根据实际情况,分析发生风险的可能性,提前采取措施,控制风险的发生或减少损失。 2、技术路线 依据现有仪器的适应能力及现有工具的造斜能力,进一步优化短半径水平井设计,采用无线
7、随钻测量仪器,提高钻井速度,进一步提高井眼轨迹的控制精度,保证水平段实钻轨迹处于储层的最佳位置,通过在胜利油田及其它油田的推广应用,实现了复杂断块和小区块、薄油藏、边底水油藏的有效开发,达到提高采收率的最优开发效果,促进短半径水平井钻井工艺技术的发展和提高。石油业是我国国民经济的支柱产业之一，石油业生产的产品为国民经济的发展奠定了重要的物质基础。同时，石油业也是一个危险性高、易发生事故的行业，是国家安全生产专项治理的重点行业之一。近年来，石油业安全管理的现状和石油施工现场的诸多不安全因素影响了整个石油业效益的提高，也是石油业及石油施工现场不断地开展安全管理如何具体化探讨的主要原因之一。定向井定
8、向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。其剖面主要有三类：(1)两段型：垂直段+造斜段；(2)三段型：垂直段+ 造斜段+ 稳斜段； (3)五段型：上部垂直段+造斜段+稳斜段+降斜段+下部垂直段。井下动力钻具造斜原理由钻头、井下动力钻具、造斜工具、钻铤、钻杆组成的钻柱入井前处于自由弯曲状态。入井后，钻柱的弯曲受到井壁的限制，而使钻头对井壁产生斜向力，此外，钻头轴线与井眼轴线不重合，从而产生对井壁的横向破碎和对井底的不对称破碎，在井下动力钻具带动钻头旋转过程中，造斜工具不转动，这就保证井眼朝一定方向偏斜一定角度而达到造斜的目的。丛式井丛式井是指在一个井场或平台上，钻出若干口甚至
9、上百口井，各井的井口相距不到数米，各井井底则伸向不同方位。丛式井主要有以下优点：可满足钻井工程上某些特殊需要，如制服井喷的抢险井；可加快油田勘探开发速度，节约钻井成本；便于完井后油井的集中管理，减少集输流程，节省人、财、物的投资。水平井采油一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段的在油层中钻进直到完井。这样的油井穿过油层井段上百米以至二千余米，有利于多采油，油层中流体流入井中的流动阻力减小，生产能力比普通直井、斜井生产能力提高几倍，是近年发展起来的最新采油工艺之一。开采稠油主要方法主要有掺活性水降
10、粘、掺油降粘、热水循环降粘、电热降粘、火烧油层、热水驱、蒸汽吞吐及蒸汽驱等。热力采油法热力采油系指向油藏注入热流体或使油层就地发生燃烧形成移动热流，主要靠利用热能降低原油粘度，以增加原油流动能力的方法。是开采地下粘度大的原油的有效方法。蒸汽吞吐蒸汽吞吐又叫周期性注蒸汽、蒸汽浸泡、蒸汽激产等。所谓蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采重油的增产方法。火烧油层用电的、化学的等方法使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧，这就是火烧油层。用这种方法开采高粘度稠油或沥青砂。它的优点是可把重质原油开采出来，并通过燃烧部分
11、地裂解重质油分，采出轻质油分。这种方法的采收率很高，可达 80%以上。它的难点是实施工艺难度大，不易控制地下燃烧，同时高压注入大量空气的成本又十分昂贵。最新采油工艺技术最新的采油工艺有丛井式采油工艺；水平井采油工艺；高能气体压裂采油工艺；液体火药压裂采油工艺；泡沫压裂采油工艺；CO2压裂采油工艺；微生物采油工艺；微生物提高采收率采油工艺；聚合物驱提高采收率采油工艺；CO2 驱提高采收率采油工艺；碱加聚合物提高采收率采油工艺；声波及超声波采油工艺；电磁加热油层采油工艺；磁能清蜡、除垢、降粘、增注采油工艺；振动采油工艺；核能采油工艺等。油田开发程序油田开发程序是指油田从详探到全面投入开发的工作顺序
12、。1.在见油的构造带上布置探井，迅速控制含油面积。2.在已控制含油面积内，打资料井，了解油层的特征。3.分区分层试油，求得油层产能参数。4.开辟生产试验区，进一步掌握油层特性及其变化规律。5.根据岩心、测井和试油、试采等各项资料进行综合研究，作出油层分层对比图、构造图和断层分布图，确定油藏类型。6.油田开发设计。7.根据最可靠、最稳定的油层钻一套基础井网。钻完后不投产，根据井的全部资料，对全部油层的油砂体进行对比研究，然后修改和调整原方案。8.在生产井和注水井投产后，收集实际的产量和压力资料进行研究，修改原来的设计指标，定出具体的各开发时期的配产、配注方案。由于每个油田的情况不同，开发程序不完全相同。
