国内外水平井技术综述PPT推荐.ppt
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,“八五”攻关试验钻井:
37口,“九五”快速发展钻井:
148口,“十五”扩大应用钻井:
498口,“十一五”创新发展,中石化2007年完成397口,占完井口数的9.37%,中石化的水平井钻井技术以胜利油田为典型代表2007年胜利油区共完钻各类水平井217口,裸眼防砂完井56.62,固井射孔完井36.98,打孔筛管完井5.94,各种筛管完井的比例已经达到62.56,埕北21-平1井:
中石化水平位移最大的井,完钻井深4837.40m,水平位移3167.34m,垂深2637.36m。
国内第一口四级完井分支水平井桩1-支平1井开发桩1块水上飘油藏,同层双分支水平井增大泄油面积。
已累计采油13548t。
第一口鱼骨状分支水平井埕北26B-支平1井,水平段总进尺918.68m,共用一趟钻60h完成,日产原油103t,为邻井的3倍多。
金平1井于2008年5月1日顺利完钻,完钻井深2128m,井斜87.5,方位177.8,垂深583.9m,位移1636.43m,水平段长1356.55m,位垂比达到了2.803。
金平1井是胜利油田第一口位垂比大于2的大位移水平井,创胜利油田水平井垂深最浅、水平段最长、位垂比最大三项技术指标以及中国石化集团公司位垂比最大、水平段最长两项指标,同时创造的国内陆上油田位垂比最大的纪录,体现了胜利油田钻井技术的综合实力。
证实了胜利油田具备了钻探水平位移达4000m5000m、位垂比大于2的大位移井的能力。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果,
(1)油气田整体开采效果显著,塔里木哈得4油田成组薄油层(单层厚度小于1m)的开采难度大,采用双阶梯水平井开发,储层钻遇率超过80%。
该油田共钻水平井83口(占开发井的89%),实现了注采平衡,使油田可采地质储量增至1.1022108t,原油产能达到200104t/a,稳产3a就新增产值51.58亿元,净现值达7.62亿元。
临盘油田面积1367km2,石油地质储量2.5108t,开采数十年后主力断块开发层系早已进入高含水期,由于一般的油田挖潜措施效果很差;
采用水平井注采配套,51口水平开发井(占开发井3%)的产油量占该油田原油产量的7%,原油产能上升到11104t/a,累计增产原油58.3104t,增加可采地质储量117104t,而水平井钻井成本仅是直井的1.22.0倍,而获得的油气产量是直井的3.09.3倍,整体效果明显。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果,
(2)治理边底水效果明显,采用水平井开采能有效解决底水锥进、边水舌进的问题,提高开采效益。
水平井开采还有助于降低地层压力损失幅度和地层压力下降速度,能有效进行分层增能驱油,尤其适宜于作调整井开采“水上漂”的薄油层。
辛151断块改用水平井开采后,平均单井原油产量达到90t/d,采收率提高到60%以上。
孤岛中1区块馆陶组具正韵律地质特征,原开发直井含水90%以上,边底水的推进使油藏上部的剩余油难以有效采出,改用10多口水平井开采,单井原油产量超过25t/d,成为治理边底水的典范。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果,(3)提高薄油层产出能力,国内的薄油层分布也较广泛,因单层厚度很薄,有效储层就更薄了,致使油气资源可观而不可采,压裂作业也难以进行。
而水平井开采由于具有供给范围和泄流面积大、油气产出阻力小的特点,可实现成组薄油层的高效开采。
营32-平2井是一口同一薄层内的4分支水平井,原油产量20t/d,为邻近直井产量的4倍以上。
塔里木哈得4油田成组薄油层(单层厚度小于1m),主要采用双台阶水平井开采,原油产能200104t/a。
国内水平井技术推广在勘探开发方面取得的效果,(4)优化油气勘探开发评价,用水平井进行油气藏开发评价较普遍,而用水平井进行油气藏勘探评价有利于油气藏勘探新发现,并抓住时机及时调整勘探部署,扩大勘探成果;
有利于油气田优化开发井类型,制定科学的开发方案,合理部署调整井,实现注采更精细配套。
辽河油田一口定向井原油产量6m3/d,在该井内侧钻新22PF1和新22PF2双分支水平井段(双分支同层反相位),全井自喷式生产原油产量达30m3/d,为辽河油田推广应用多分支水平井开采提供了依据。
磨溪气田为孔隙型云岩低渗气藏,为提高开采效益,在磨75直井侧钻水平井磨75H井,水平段长516m,储层钻遇率71.97%,射孔井段总长368.5m,初产天然气5.61104m3/d。
经酸化后,天然气产量上升到17.93104m3/d,而同一层系同井场的直井天然气产量却只有2.78104m3/d,提高了7-8倍。
Texas的Galveston油田所钻的78口井中共有535个主分支(legs),每口井约6-8个主分支,共约30.5万米。
主支井中最多达12个分支(lateral),国外开发煤层气的水平井钻井新技术主要是空气钻井+裸眼完井、羽状水平井、U型MRC井钻井技术、树状辐射型TRD钻井技术钻入煤层段500m长;
在煤层中累计水平进尺达到10000m,提高产量510倍,取得良好的开发经济效益。
MRC技术是在水平井、分支井基础上发展起来的一种新的钻井布井模式。
MRC技术(MaximumReservoirContact,油藏最大接触技术),是指在一口主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出若干个进入油气藏的分支井眼的技术,它可以从一个井眼中获得最大的总水平位移,在相同或不同方向上钻穿不同深度的多套油气层(总接触位移5km),油藏最大接触技术(MRC),MRC技术是集井眼轨迹设计、钻井液设计、侧钻方式、完井方式和采油工艺于一体的新技术。
斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、威德福已经研制开发自己的专利技术。
哈里伯顿公司拥有20余项MRC专利,在世界处于领先地位。
MRC技术适合于碎屑岩、碳酸岩、变质岩、岩浆岩储层,新老油田的低渗透油层、重油油藏、多层薄油层、裂缝性油层、复杂断块油藏以及开发煤层气。
水锥造成的死油区、透镜体油气藏及高粘度稠油藏、渗透率不同需要水驱的储层、有多组天然裂缝的油气藏、高定向渗透性储层、致密砂岩油气藏、自然沥青油藏均可应用MRC技术。
油藏最大接触技术(MRC),根据分支井的数量、方向及与主井眼的连接方式,分支井可分为:
叠加式双或三水平分支井、反向双分支井、二维双水平分支井、二维三水平分支井、二维位移四分支水平井、二维反向四水平分支井、叠加/定向三分支水平井、辐射状三分支井、辐射状四分支井、叠加辐射状四分支井。
目前国外的MRC井类型主要为叉型、鱼骨型、混合型.,油藏最大接触技术(MRC),SHYB220井是沙特阿拉伯国家石油公司Shaybah油田海相沉积储层的一口多分支井,2002年投产。
Shaybah油田属于低渗并带有气顶的油藏。
1996年完钻了一口水平位移为1km的水平井,减少了气、水锥进。
在接下的几年时间,又分别完钻了水平位移为2km、3km的水平井,更有效地提高了采油指数,减少了气、水锥进,由此便产生了MRC。
采用的技术有:
LWD、MWD、旋转导向系统、地质导向系统、近钻头测井仪、holefinder。
油藏最大接触技术(MRC),世界大位移井前10名,国内大位移井技术指标,全国陆上位垂比最大的井:
金平1井,中石油,中石化,位垂比:
2.80完钻井深:
2128m位移:
1636.43m垂深:
583.9m水平段长1356.55m,广安0022H1井为国内使用钻井液欠平衡水平井钻井技术完成的第一口水平段长超过2000m的欠平衡长水平段水平井。
该构造为低渗低压碎屑岩气藏,常规钻完井技术开发效益较差。
做为主力产层的须六段,埋深17002100m左右,压力系数为1.1左右,岩性为细砂岩夹黑色页岩,为孔隙性气藏,岩心孔隙度集中在36%,平均渗透率0.114md,表现为低孔低渗常温常压不含H2S气层。
采用丛式井(水平井)整体“边钻边采”的开发方式来减少投资、降低单井成本、加快开发进度。
四川广安气田欠平衡大位移水平井开发,引进旋转地质导向和全过程欠平衡钻井技术等,该井使用的先进工具和仪器有:
大功率顶驱、井下套管阀、休斯PDC钻头、斯伦贝谢公司PD675X5旋转导向系统、GVR6(电阻率、成像测井、伽马)、ECOSCOPE(伽马、中子、密度、井径)、TELESCOPE(MWD)、3M公司的中空玻璃微球等。
该井顺利完成水平段长2010m,创川渝地区水平段最长纪录。
钻遇孔隙度大于8%的储层达到85%。
初测产量16104m3/d,是邻井广安002井产量(稳定产量1.25104m3/d)的12.8倍。
磨溪气田低渗气藏勘探开发,雷-1气藏中的磨75H井完井测试天然气产量17.93104m3/d,为同井场直井测试天然气产量的6.4倍。
白马气田蓬莱镇组低渗砂岩凝析气藏,水平井更是成为重要的开发技术支撑。
应用了气体钻井的白浅111H井完井测试天然气产量6.85104m3/d,为同井场直井的20倍。
表明水平井+欠平衡/气体钻井是低渗气藏高效开发的重要技术途径。
中海油南海东部海域流花11-1油田(简称流花油田)经过8年生产后,因综合含水上升,产量递减较快,急需采取措施增储上产。
B3ERW4大位移井位垂比4.58(5634.07m/1229.36m)。
3井区4口ERW井已成为流花油田生产的主力,日产油量约占全油田25口井日产总量的46%。
半年生产期即可全部回收投资。
中海油大位移钻井技术,该井采用的井下工具有:
A962M5630SP高速钻井马达、139.7mmHT55高扭矩钻杆、可调变径稳定器、旋转导向工具Powerdrive900、降低扭矩和摩阻工具。
该井采用的先进井下仪器有:
高精度陀螺仪、MWD/LWD(ARC提供ECD数据、伽马和多条电阻率曲线;
AND提供补偿密度、中子孔隙度、光电系数和超声波测井)等随钻测量传输技术。
流花大位移井使用的MWD传输字节可以达到16bit/s。
该井采用的其它工具和设备有:
扩眼器、液压开窗磨铣工具、摩阻扭矩模拟预测软件系统、套管漂浮接箍、高扭矩可旋转尾管悬挂器等。
经过引进消化吸收再创新,使用国外引进的仪器和自主研发的地质导向钻井系统,实现了口口水平井使用地质导向钻井技术,在油田内外、国内外推广应用取得了很好的技术指标。
中石化集团公司20062007年组织推广,在胜利、江苏、江汉、华北、华东、东北、塔河等油田现场应用100多口井,水平段油层穿透率94.39%。
智能完井技术,智能完井技术在过去的五年中,以每年27的速度增长。
2005年全球安装智能井完井系统130多口,智能井市场从2004年的1亿美元增加到2005年的2亿美元;
预计2010年将达到6亿美元我国在该领域还是空白,斯伦贝谢公司在NEintanA-24井智能完井示意图,智能完井是一种能够采集、传输和分析井下产状、油藏产状和整体完井管柱生产数据资料,且随之能够根据油井生产情况对油层进行遥控和提高油井产状的完井系统。
自1986年以来国外许多水平井都使用空气成功钻成。
用空气或泡沫钻水平井能大大地提高机械钻速,降低钻时;
能解决低压储层的井漏问题;
并能有效降低钻井液侵入造成的地层损害。
在气体钻定向井作业中,常规压力脉冲式MWD就不能传递信号了,常用电磁波为传输载体的MWD(LWD)随钻测量系统。
必须使用开发专用的冲击气动控制工具或气体螺杆。
国内以四川局为代表开始了气体钻水平井的先导试验。
气体钻水平井技术,数据远传与多学科专家远程可视化决策,国外大的技术服务公司均有自己的水平井钻井数据采集、远传和远程决策系统,支持多学科专家的远程协作决策;
国内中海油借助国外力量建立了地质油藏钻井测井录井等相关专业一体化的三维可视化决策系统,胜利油田利用国家十五科技攻关项目建成了水平井地质导向远程决策系统,在海洋采油厂、江汉、江苏等油田等进行了推广应用;
大庆油田建立起集井场信息远程传输,后方信息接收处理、网上远程监控与导向等高度自控的一体化配套体系,成功地实现水平井钻井现场数据远程实时共享。
内容,引言一、国内外水平井技术应用现状二、国内外水平井钻井井下工具的发展三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展四、水平井钻井液和油气藏保护技术五、国内外水平井钻井技术的发展趋势,国内外水平井钻井井下工具的发展,世界上从事螺杆钻具研制的知名公司主要是贝克休斯、斯佩里森、国民油井、BlackMax和斯仑贝谢公司等国外井下动力马达的发展取得了长足的进步,其主要进步包括:
大功率的串联马达及加长马达、转弯灵活的铰接式马达以及用于地质导向钻井的仪表化马达。
串联马达指的是用杆式连接总成串联两个常规马达动力段所形成的马达,其输出功率和扭矩比常规马达高50%;
加长马达是指含一个半常规马达动力段的马达,其输出功率和扭矩比常规马达高25%。
1、螺杆钻具,马达的输出功率和扭矩比常规泥浆马达高60%;
寿命更长,使用次数更多。
国内生产的螺杆钻具输出功率和扭矩不足,整机一次下井工作寿命在120h左右,和国外的500h左右相差很大,串联马达螺杆和加长马达螺杆钻具在国内基本上是空白,国内的大位移井中基本上是采用的是引进的螺杆钻具。
新型Sii-Neyrfor涡轮钻具的优点:
可以在超高温(目前最高温度233)下工作,并能够承受较大的轴向载荷。
所有涡轮钻具的平均失效间隔(MTBF)是2100h,最长的达到6000h。
很少是因为涡轮钻具失效而引起的起下钻。
史密斯公司的涡轮钻具目前在长北气田长庆油田和壳牌公司的合作中用于钻长水平段。
2、涡轮钻具,3、变径稳定器,在世界各地的旋转钻井中,通过调节稳定器的直径来控制井斜已成为大家的共识。
通常可变径稳定器是依靠调节钻压来设置稳定器的直径位置,通过控制流量来锁定位置,通过观察排量的变化来判断稳定器的工作状态。
国外已经商业化应用的可遥控变径稳定器有:
法国石油研究院和法国国际机械学院研制的液压式遥控可变径稳定器Varistab;
英国Andergauge公司研制的可变径稳定器Andergauge;
Halliburton公司研制的可变径稳定器系统HVGS、TRACKS和AGS等。
国内多家研发单位也研发出了变径稳定器,有的已经进入了现场应用,胜利油田引进了AGS型变径稳定器在水平井钻井中得到了成功应用。
斜向器,井下马达,弯外壳马达,旋转导向,WLMWD,MWD,LWD,滑动导向,革命性进步,旋转导向钻井技术是20世纪90年代初期发展起来的一项钻井新技术,代表了钻井技术发展的最高水平。
4.旋转导向技术的发展,国外先进的旋转导向产品,PowerDriveX5在西南油气分公司磨溪和广安气田应用了13口井Vortex即将在广安002-X3-H2井应用PowerDriveX5在冀东南堡油田应用了6口井,其中3口井正在作业中PowerDriveX5在大港关家堡油田以应用了2口井,在未来的大位移井中将大规模应用,广安002-H1井利用旋转导向工具和地质导向技术提高钻遇率和钻井效率,国内水平段长2010m的欠平衡水平井与设计相比钻井周期28d,节约钻井周期44%钻遇率82%自然产能为邻井的3.77.6倍,国内外有很多家研发机构都在致力于旋转导向工具的研发.胜利油田钻井究院承担了国家863课题“旋转导向钻井系统关键技术研究”,研究开发了3套旋转导向钻井井下工具系统样机。
开展了20多次的地面试验。
2006年8月以来,进行了3个井次的整个旋转导向钻井系统的联合现场试验。
胜利油田研发的旋转导向系统正在进行第4口井的井下试验。
国内发展情况,内容,引言一、国内外水平井技术应用现状二、国内外水平井钻井井下工具的发展三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展四、水平井钻井液和油气藏保护技术五、国内外水平井钻井技术的发展趋势,随钻测量仪(Measurement-While-Drilling简称MWD),能实时测量井斜、方位参数。
随着80年代以来水平井和大位移井的兴起,MWD、LWD技术也取得了很大进展,随钻测量由最初的随钻测量几何参数发展到现在的随钻测井和随钻测试;
目前该领域主要有:
随钻电测井、随钻声测井、随钻核磁共振测井、随钻井底压力测量、随钻陀螺测量、随钻井下诊断以及随钻地层测试等。
三、国内外水平井随钻测量钻井仪器的发展,随钻测量井底信息,地质参数,钻井工程参数,轨迹空间位置,钻井参数,钻压,扭矩,压力,方位伽马,电阻率,岩性密度,声波,倾角,井斜角,方位角,工具面角,MWD,PWT,中子孔隙度,LWD,振动,随钻测量(MWD)与随钻测井(LWD),近年来随钻测量、随钻测井(MWD、LWD)技术处于强势发展之中,随钻测井系列不断完善。
已研制了适用于各种井眼尺寸的MWD、LWD工具。
与前几年的随钻测井相比,现在的随钻测井仪器更靠近钻头,近钻头传感器离钻头只有12m的距离。
可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层。
随钻测井为用户实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层,目前国外的随钻测井技术可以采集20多道参数,仪器类型比较齐全,基本能满足各种类型定向钻井的需要,满足钻井现场决策的需要。
中石化胜利钻井院自主开发了新型MWD、随钻自然伽马和随钻感应电阻率测量仪,中石油勘探开发研究院自主开发了MWD、近钻头随钻电阻率测量仪等等。
国内自行开发的装备正在逐步完善,并扩大市场份额,已经表现出强劲的发展势头。
但从测量参数的数量和产品可靠性的现状来看,国产地质导向装备与国外产品相比还存在较大差距。
(1)国内外随钻测量仪器泥浆脉冲MWD的发展,PrecisionDrillingComputalog公司的恶劣环境MWD(HELMWD)系统能在180,172MPa的井下环境中稳定工作。
Halliburton公司的MWD仪器“探路者”MWD系统,采用组合脉冲编码方案减少了脉冲发射数量,数据传输率达到最大化,最大测量深度可达到8500m。
Schlumberger公司的MWD传输速率可以达到16比特每秒。
斯伦贝谢的随钻测井系统四参数组合随钻测井仪已成为标准随钻测井仪器多深度测量VISION系统可获得全井眼图象;
测量精度和可靠性等同于电缆平台快测系统。
可用于构造解释、地质导向、地层评价和井眼故障分析等,国内随钻测量仪器MWD的发展,胜利石油管理局钻井工艺研究院从1997年开始研究无线随钻测量技术,经过几年的努力,目前已经成功地研制出了MWD无线随钻测量仪,并有效开展了MWD的推广应用工作,逐渐摸索和总结出一套MWD现场应用的实践经验,同时成功研制了随钻伽马、随钻方位电阻率测量仪,积累了丰富的经验,掌握了井下工具的硬件电路设计、信号处理方法、信号采集、机械结构设计及加工工艺等多项关键技术,对于无线随钻测量仪器、双向通讯系统、地面监控系统的研究开发等方面取得了突破性进展。
目前,正在开展近钻头测量及方位伽马测井仪、随钻中子密度测井仪的研制工作。
国内随钻测量仪器MWD发展的方向,可靠性(无故障工作时间由150h提高到300h)抗高温(由125提高到175)数据传输速度(由4bps提高到10bps或者更高)数据传输方式(泥浆脉冲发展到电磁波、声波、智能钻杆),国内外随钻测量仪器的对比,介绍的国外公司的各类仪器来看,国外已经致力于开发适应恶劣环境下(高温、高压、剧烈振动,磁干扰等)的MWD仪器,国内目前还没有此类仪器的使用报道。
国内只有几家公司、科研院所正处于研究开发MWD仪器的初级阶段,与国外相比,在技术上仍然存在一定的差距。
(2)电磁波随钻测量技术(EMMWD),近年来为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD技术(ElectromagneticMWDtools)研究与应用已有很大进展壳牌公司已在北海南部成功将电磁波EMWD用于测量深度4420m的井中,创下新的纪录,Weatherford公司的EMPLUSE在中国鄂尔多斯盆地大牛地油田DF-1井施工,准确提供伽马射线、井斜、方位、井底温度等信息,使用井深达到3096m。
俄罗斯定向钻井主要采用的是电磁波随钻测量方式,泥浆中技术也比较成熟,经过改造可以用于气体钻井中。
国内中石油新疆和四川购置了这种仪器,在四川已经进行了4口欠平衡井的测量施工。
英国Sondex公司的E-Link电磁波MWD系统已经在多个地区成功进行了现场使用。
胜利油田已经购进了这种仪器,准备在墨西哥项目和鄂尔多斯大牛地项目DP5井充气欠平衡水平井中使用。
这种仪适用的地层电阻率范围在820m,受限制地层:
200m.高导地层或阻性岩层有可能使信号发散或受阻,目前使用的井深还比较小,胜利油区基本上不适合。
(3)随钻陀螺测试(gMWD),美国科学钻井公司将航天精确陀螺定向仪封装在MWD中研制出随钻陀螺测试仪,截止2005年底,gMWD已经在美国德克萨斯州油田的多分支井中成功应用几十口井。
美国PathFinder能源服务公司开发出一种不受磁干扰、名为Gravity的重力MWD系统。
该系统采用了高速泥浆-脉冲遥测技术传输数据并可用于28
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