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1、一般定向井设计中只考虑垂深及水平位移两个参数，而水平井井身剖面设计 则要求同时考虑井斜角、方位角、垂深及水平位移四个耍素。因此，合理优化确 定这四个参数，对实际钻井有指导意义且利于与实测数据对比。1水平井段方位取向的确定水平井段方位的取向主要应依据水平井的勘探(或开发)目的、油气藏特征及 目的层具体情况而定。目前有以下几种情况：(1) 用水平井段代替井网中两门直井。由于该油田具有天然裂缝，要求两直井连 线尽量垂直于天然裂缝方向，即取北偏西25左右为宜。(2) 用水平井钻穿岩性油藏，其方位取向决定于油层砂体的延伸方向，既可平行 于砂体方向，也可垂直于砂体方向。(3) 用水平井贯穿有一定倾角的多油
2、层油藏时，水平井段方位一般取逆岩层倾斜 方向如。(4) 对具有天然裂缝的油藏，对一次采油来说，水平井井段方位应尽可能沿着最 小主应力方向布井，以便使水平卯穿遇大量天然裂缝，而且也可保证在以后的水 平井压裂中形成垂直于水平段的裂缝，这样可望获得较高的油气产率。然而就二 次采油或用于提高采收率而言，水平井段取向与一次采油不同。因为在一个裂缝 很发育的油藏中，注入流体只能波及高渗透裂缝，而未能波及低渗透基质，所以, 在这种情况下，就要考虑平行于天然裂缝方向钻水平注入井或生产井。已冇的实 例证明，在同一油藏上平行于裂缝钻的水平井(进入生产段660m)与垂直于裂缝 钻的水平井(开采长度360m)和比，前
3、者6个刀的产油量是后者的4倍，而产水 量只有后者的一半。上述情况，只是针对存在一组相互平行的裂缝而言，对于存在两组相交的裂缝时, 则水平井段的最优化方位应依参考文献5提供的公式确定。(5) 随着水平井钻井技术的提高，利用水平井开发油气藏已成为现实。目前国外 有对偶水平井(两口水平井方位和反)，多径向(四径向)水平井以及利用水平井进 行周边注水，此时水平段的方向视油水分布情况而定。2水平段长度的确定水平井的优越性之一就是水平井段穿越油层后扩人了与油层的接触面积，改 善了油井的池油条件，有利于产能的提高。因此，从理想情况看，水平井段越长， 其产能提高效果越佳。但生产实际表明，水平井产能与水平段长度
4、并非简单线性 正比关系。由于地层污染，汕层厚度，储层非均质性和几何形状的不规则等因素， 限制了水平段长度的无限增加;同时随着长度的增加，产层压力消耗增加，产能 增率越来越慢;此外井眼稳定性变差，钻井费用增大，生产井距以及油管直径和 举升能力大小等也限制了水平井段长度不可能越长越好。那么，最佳的水平井段 长度是多少和如何确定？目前尚无统一的计算公式，必须根据油藏地质条件，钻 井和完井技术，通过数值模拟来确定。经验表明，对于中等厚度的汕层，其水平 段讼度应是油层有效厚度的610倍，甚至更大，才能获得显著的经济效益。中 国石油天然气总公司钻井局规定，一般情况下，对中一长曲率半径的水平井，其 水平段长
5、度应大于300m，介于300500m为宜。3水平井段垂深及入靶点的选择在水平井井眼轨迹控制中，往往发生两个深度不稳定，即造斜井深不稳定和 水平段垂深控制不准，使井眼轨迹方位发生漂移，对于这两个不稳定在水平井优 化设计中应以充分重视。必须严格控制水平井进入油层的位置。水平井段位置选 择是否合适有两个标准来分析，其一是在钻井过程中，能准确入靶防止井眼漂出 油层顶部或钻出油层底部;其二是能改善油井生产状态，获得稳产高产，保持油 井长吋间的生产期。为此，首先要根据产层埋深和油层厚度确定水平段垂深。一 般来说，产层埋深大，水平井段垂深就大;油层厚度大，水平段在产层内上下活 动范围较大;反之则小。石油天然
6、气总公司钻井局规定在井深小于2500m时，目的层垂深误差应 小于2m。苏次要确保水平段垂深准确及合理延伸，在设计吋必需确定靶区大小、 范围及入靶点位置，陕北塞平1井靶区形状采用10mX6mX水平段忪度（L）的长 方体，入靶点选在长方形中心点位置附近，以确保准确入靶。但在实际钻井中， 由于地层倾角、层而起伏及标志层至产层距离的不稳定性，使入靶点难于绝对准 确，图4表示出选择的标志层至产层着陆的几种可能情况1）。A为标志层顶 面上的一点，B为产层顶面的一点（进入油层点），AB为设计轨道，C点为设计 的入靶点。其最大期望的井眼轨迹取决于上部地层造斜结果所定，即A点的各 项参数是否准确并符合设计耍求，
7、对水平井的成败至关重耍。若A点参数符合 设计要求，AB段即期望的轨迹。若A点造斜率偏高，则井眼轨迹变为A B 段，入靶点将后移至C点湘反若A点处造斜率降低，井眼轨迹则变为A B” 段，入靶点将前移至CT点，此处B B”段即为位移偏差。因此，在设计吋必须 考虑发生这一位移的可能性，并根据实际油藏资料确定出合理位移偏差的允许 值，依此作为考核靶点精度分析的依据。超出允许位移偏差区的任何轨迹，都可 能错过生产区，或进入未明区域，都应视为不允许的。由图可见，高造斜率产生 的偏移将使水平段长度减小，甚至漂出油层，因而是不可取的;而低造斜率产生 的在允许范围内的偏移也可视为最佳偏移。4水平井初始造斜点的选
8、择和井斜角的控制水平井造斜率是水平井钻井技术的关键，水平井造斜与普通斜井不同之处主要是增斜大。不管采用“直一一增一一平”三段式还是“直一一增一一稳一一增一一平”五段式的井身剖面。首先都必须根据所钻地层的软硬程度，岩石力学性 质及埋深的准确资料做好初始造斜点的选择。即要选择适宜造斜的稳定性好的地 层，切不可选择疏松的坍塌层或易膨胀层段作为造斜地层。冋吋在地层条件允许 的情况下，应尽可能把造斜点选得深一些，这样既减少了井斜测量次数，乂便于 采油时下泵工艺的实施，并以此确定表套和技术套管的下入深度。其次在井眼轨 道中必须保持有一定的稳斜段。在从造斜点开始到标定的某一井斜度数（如45 或54甚至更大）
9、的第一造斜段，应力争按设计轨道钻进，但在实际施工中，由 于地层因素产生自然增斜或降斜，往往出现实际造斜与设计不吻合。为了弥补这 个误差，可利用直斜段（该段造斜率均匀一致，精度0.5%/30m）来调整轨迹偏移, 即如果初始造斜率低于设计值，可压缩设计的直斜段;反之，可加长直斜段来补 偿。因此，决不可设计出连续造斜到80的井斜轨道，没有直斜段调整方向的 余地，势必导致钻井失败。5井眼尺寸的确定水平井井眼直径的大小，主要依据钻井目的而定。如为探井，可用小直径井眼， 如所钻水平井为生产（开发）井，确定井眼直径人小吋必须需从采油工艺和开发角 度出发进行考虑。一是保证完井后能顺利采油，为此需用倒装法根据抽油设备及 准备采用的油管尺寸，选择汕层套管尺寸，再依次确定技套及表套尺寸，最后方 能确定出合理的井身结构和井眼直径大小。二是在上述前提下对井眼进行水力设 计，因为水平井段内的压降与井眼直径的5次幂成反比，研究表明，井径改变 10%,就可使水平井段内的压降减少1.6倍。只有这样做才能保证水平井钻完后 可投入生产，起到增加产量和提高采收率的FI的。水平井所追求的FI标是增加产 量和提高采收率，因此水平井的优化设计必需以本地油藏地质特征为依据，从本 油田油层具体条件出发，确定合理的井身剖面及各项参数，以此指导钻井工作顺 利实施，并在实践中不断完善与修改。
