延长油田浅层大位移水平井固井优化技术

固井作业是一次性工程,一旦固井质量出现问题,补救作业一般无法达到封固合格的要求,并且水平井固井存在一定的固井工艺难点,包括弯曲井段曲率大,套管不易下入;斜井段套管与井壁发生长段面积的多处接触,井斜越大,摩阻力越大;环空的严重偏心度使窄边钻井液不能有效清除;易形成集中的水带,尤其是水平井游离水易集中与井眼上方,使油气串通;且直井中常用的固井附件不能使用,需要改进或重新设计。延长油田东部的部分区域油层埋深浅、存在低压、易漏失层,该区域内的井在固井过程中易发生地层破裂、水泥浆漏失现象。这不仅使水泥浆返高不够,也对地层造成了污染,严重影响了固井质量和油水井的后续生产。     

提高水平井固井质量的技术探讨

随着钻井技术的发展,为了切实提高油田开发的经济效益,水平井技术已经成为油气田开发的一种有效的手段,它是通过油层的泄油面积来提高油井产量的,对于低渗透油藏的效果尤其显著。水平井的固井是水平井钻井过程中的一个很重要的环节,其固井质量的好坏不仅影响到油气井的开采寿命,而且影响到油气采收率的提高。本文通过解决水平并固井过程中的套管下入的问题、水泥浆失水及析水的问题、套管居中的问题及清除岩屑床等问题,展开了对提高水平井固井质量的技术探讨。     

大港油田大位移钻井技术研究与实践

针对大港油田大位移井存在的摩阻和扭矩大、轨迹控制难度大、井壁稳定难度大、长裸眼段下套管难度大、井眼净化要求高等技术难点,研究制定了一套大位移水平井钻、完井技术。论述了大位移水平井实施中的井眼轨迹设计技术、导向钻井技术、漂浮下套管技术、高润滑强抑制的优质钻井液技术、摩阻扭矩预测及监测技术等,已钻成的3口大位移水平井的水平位移与垂深比大于2,其中庄海8Ng-H1井的水垂比为2.74,水平段732 m。实践证明,该套技术在大港油田是完全可行的。     

致密油水平井声波时差测井影响因素分析及测井响应特征研究——以鄂尔多斯盆地陇东地区长7储层为例

声波时差是进行测井解释和储层评价的重要手段之一,但水平井测井环境有别于直井,原有的直井解释模型已不再适用于水平测井,导致水平井测井解释存在一定问题。研究认为,层状泥质、岩石各向异性、井眼轨迹与地层几何位置关系及仪器探测深度等是水平井声波时差测井的主要影响因素;受砂体内层状泥质或井眼附近泥质围岩的影响,含泥质纹层或泥质条带砂岩声波时差测井出现高异常;岩石各向异性特征是造成水平井块状砂岩及泥岩声波时差测井值低于直井的主要控制因素,且泥岩的声波时差各向异性的特征强于砂岩。同时,该研究应用数理统计法建立了水平井和直井对应岩层声波时差的相关关系,可将水平井环境下的声波时差校正为直井环境下的声波时差,对测井解释和储层评价具有较好的指导意义。     

低勘探程度区页岩气水平井地质导向方法与应用——以渝东南地区LY1HF井为例

中国南方(除四川盆地外)海相页岩气勘探程度整体较低,地质条件复杂,水平井地质设计与导向难度大。为了提高低勘探程度区水平井钻探效果,从水平井地质设计、地质导向流程、标志层厘定与识别、地质模型建立与修改、最优甜点段优化等方面开展了地质导向方法研究。结果表明:①基于导眼井测井、地震、地层资料,建立钻前地质模型,利用空间几何关系,可较为准确的计算靶点的坐标和垂深;②总结出入窗前和水平段"两段式"地质导向方法,提出地质导向的关键是准确识别标志层、正确计算地层倾角、及时修改地质模型、适时优化最优甜点段、合理调整水平井轨迹,以提高最优甜点段钻遇率,同时确保井眼轨迹光滑,为后期完井和压裂顺利施工奠定基础;③LY1HF井使用该地质导向方法,甜点段钻遇率100%,气测显示良好,井眼轨迹光滑,取得了良好的钻探效果。     

钻柱与实钻水平井眼接触形态及摩阻影响分析

水平井钻进过程中,地层结构、钻具振动、钻头侧向力、岩屑沉积等因素易导致实钻井眼轨迹发生连续小幅偏斜。该种偏斜虽不会引起实钻井眼轨迹的严重偏离,但将改变钻柱与井壁的接触形态。受现有测井方法的限制,该种偏斜常被忽略。通过理论分析与仿真,研究水平段井眼轨迹在井斜平面内连续小幅偏斜波动条件下的钻柱与井壁接触形态及其对摩阻的影响。研究认为,钻柱与偏斜波动水平井眼间易发生"悬跨"接触,该现象降低了现有解析法求解钻柱力学相关问题假设条件"钻柱与井壁连续接触"的合理性。钻柱自重和轴向力对悬跨钻柱弯曲位移及悬跨接触最大临界跨距的影响最大。悬跨接触将减小钻柱与井壁的接触面积、增大钻进摩阻。     

水平井压井立压控制误差分析与井口套压预测

根据水平井压井的基本原理,考虑环空摩阻、流体流型影响下的计算误差,分析了水平井与直井压井控制立压变化的比较误差.以直井井控理论、多相流理论为基础,建立了水平井井控三相流理论模型,采用有限差分方法对模型进行了数值化求解.算例分析结果表明,在水平井立压控制过程中,如果按直井方式压井,不仅在初始立压点和终了立压点存在误差,而且在造斜点、稳斜点处也存在较大的误差,这将对水平井井控作业产生一定影响.在水平井压井过程中,直到溢流全部移出水平段时水平井的井口套压才开始逐渐增加;岩屑床的存在使水平段和造斜段的环空尺寸减小,对流体流速有一定影响,使井口套压比不考虑其存在的情况时偏高;水平井曲率半径、水平段长、水平段微小倾角、多个造斜率等因素对井口套压影响不大,而井眼尺寸、压井排量、溢流量等因素对井口套压影响较大.     

水平井压井立压控制误差分析与井口套压预测

根据水平井压井的基本原理,考虑环空摩阻、流体流型影响下的计算误差,分析了水平井与直井压井控制立压变化的比较误差.以直井井控理论、多相流理论为基础,建立了水平井井控三相流理论模型,采用有限差分方法对模型进行了数值化求解.算例分析结果表明,在水平井立压控制过程中,如果按直井方式压井,不仅在初始立压点和终了立压点存在误差,而且在造斜点、稳斜点处也存在较大的误差,这将对水平井井控作业产生一定影响.在水平井压井过程中,直到溢流全部移出水平段时水平井的井口套压才开始逐渐增加;岩屑床的存在使水平段和造斜段的环空尺寸减小,对流体流速有一定影响,使井口套压比不考虑其存在的情况时偏高;水平井曲率半径、水平段长、水平段微小倾角、多个造斜率等因素对井口套压影响不大,而井眼尺寸、压井排量、溢流量等因素对井口套压影响较大.     

苏里格气田区小井眼二开水平井优化设计

小井眼二开水平井具有周期短、节省钻井成本的优点,但在钻进过程中会出现的井眼轨迹控制难、机械钻速慢、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,针对上述问题对小井眼水平井进行井身结构设计、井眼轨道优化设计、钻具组合优选、钻井液配置。井身结构的设计采用自下而上的设计原则,确定井身结构为小井眼二开水平井,二开结构可以减少下钻次数,缩短钻井周期；井眼轨迹设计采用五段制中的“直-增-稳-增-水平”井眼轨道设计,增加稳斜段弥补造斜不足的问题；井眼轨迹的控制应用旋转导向钻井技术,提高井眼轨迹控制准确度；最后对钻井液进行研究分析,优选聚合物钻井液提高井壁稳定性。解决了井眼轨迹控制、机械钻速慢、井壁稳定问题。     

水平井优化设计中油藏地质因素的分析

水平井井身剖面的优化设计不仅应从钻井工艺和力学角度分析，而且也需从油藏地质条件出发进行考虑，本文根据塞平１井的设计施工实际，并结合国内外有关水平井资料综合论述了地质因素诸如油气藏开发地质类型、油层厚度，产层几何形态及储层非均质性等对水平井井眼轨迹优化设计的影响，分析了确定水平井段方位取向、水平段长度、水平段垂深和入靶点位置、初始造斜点位置选择以及井眼直径大小等参数的原则、方法，以达到地质—工程的统一．     

水平井中钻柱旋转对岩屑运移影响规律研究

由于水平井井身结构的特殊性,岩屑较易在斜井段及水平段中沉积形成岩屑床,进而导致卡钻等一系列问题。分析了水平井岩屑运移机理,并建立了水平井中岩屑运移临界流速数学模型。研究钻柱偏心度、转速、井斜角、岩屑粒径及流体粘度对于临界流速的影响。研究表明,钻柱转速增大,直井段岩屑运移临界流速增大,水平段岩屑运移流速减小;井斜角较小时,岩屑运移所需的临界流速随偏心度增大;井斜角较大时,在偏心度较小条件下,岩屑运移所需的临界流速略有增大;而在偏心度较大条件下,岩屑受钻柱转动影响进入悬浮运移状态,运移所需的临界流速急剧减小。岩屑粒径越大其运移所需的临界流速越高,钻井液黏度的增大有利于降低岩屑运移临界流速。     

陇东致密区水平井井眼轨迹与地层关系

鄂尔多斯盆地陇东地区长6X、长7Y储层纵向连续性差、横向上变化快,给水平井测井解释带来了一定难度。为了准确计算水平井储层参数,提高油层钻遇率,以研究区储层特征、测井资料为基础,围绕着水平井井眼轨迹与地层关系分析,给出了鄂尔多斯盆地致密油水平井储层划分建议,提出了储层各向异性分析步骤及计算方法,建立了水平井段分段分级评价方法,给出了水平井自然伽马、电阻率测井围岩校正方法,研究提高了水平井孔隙度、渗透率和含油饱和度等储层参数的计算精度,为水平井射孔段优化、提高水平井产能奠定了基础。     

水平井稠油携砂变质量流动模拟装置设计

疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采过程中,在水平段储层产出砂粒随稠油进入水平井筒后容易沉积形成砂床,造成油层砂埋、油管砂堵等危害。针对稠油携砂理论及实验研究较多,但研究内容与实际工况差别较大,针对稠油携砂变质量流动规律研究仍缺乏行之有效的研究手段。目前针对适度出砂开采完井参数设计理论及试验研究仅针对井筒内稠油携砂流动,稠油携砂变质量流动理论及试验研究较少。建立全尺寸的水平井稠油携砂变质量流动规律模拟装置,可用于实验研究水平井段至垂直井段的稠油携砂变质量流动规律,为今后针对稠油携砂变质量流动规律实验研究奠定了基础。     

三维复杂井眼上提冲放套管屈曲摩阻模拟研究

针对复杂井身结构、复杂井眼轨迹和井径变化导致的套管下放困难甚至不能到达预期井深的问题,开展了三维复杂井眼上提冲放套管屈曲摩阻研究。在螺旋屈曲套管附加摩阻理论的基础上,利用有限元分析,以H井实际工况参数建立三维复杂井眼套管“上提冲放”作业过程的有限元模型。利用该模型对全井段套管受力及屈曲变形情况进行了分析,结果表明,H井直井段套管在冲放瞬间及自由稳定后所受的轴向力大于其螺旋屈曲临界载荷,从2 000 m井深至造斜点之间井段发生了严重的螺旋屈曲变形,套管螺旋屈曲附加摩阻太大而自锁,下部套管无法传递动力出现下放困难。该类三维复杂井眼套管下放困难机理对复杂井眼套管柱屈曲形态损伤及其失效研究具有重要意义。     

超深井长裸眼段岩屑运移规律及特征分析

大位移井在深部地层的油气藏开采中得到了广泛应用,但同时面临着井眼清洁不充分、托压、卡钻等一系列问题,为了更好地指导超深大位移井的井眼清洁工作,需要进一步对超深大位移井的长裸眼段的岩屑动态运移特性进行研究。建立了考虑实际井眼轨迹、流体压降及悬浮层颗粒扩散的大位移井两层岩屑运移动态模型。该模型利用有限差分法进行求解,并利用已有文献的实验结果进行验证。对钻井和冲洗两种工况进行模拟研究,认识钻井液排量、钻井液密度、机械钻速、井眼半径等方面对岩屑运移的影响。研究结果表明：在钻井工况下,井斜角越小的井段,岩屑越难以沉积,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小、钻速越低,岩屑运移的效率越高;在冲洗工况下,井斜角越小,冲蚀效果越差,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小,岩屑运移的效率越高。研究结果对保障超深大位移井良好的井眼清洁具有指导意义。     

吉木萨尔页岩油水平井开采实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油矿场开发试验表明，纵向上不同地质甜点，平面上同一甜点层的不同区域水平井生产特征差异很大，水平井单井产能及EUR主控因素不清，给油藏开发方案编制、储层改造方式选择和效益评价带来了诸多困难。为此，通过地震、录井、分析化验一体化综合研究，明确了源储高频互层的地质特征，源储配置和保存条件是影响芦草沟组含油性的先天因素；利用特殊测井、微地震监测明确了水平段长度、复杂缝网是影响产能的重要因素；利用室内物模实验，结合油藏生产动态综合分析，初步确定了压裂后水平井合理的排采制度。研究认为，页岩油甜点体具有较强的非均质性，高优质甜点钻遇率和改造缝网复杂程度最大化是提高水平井产能必须追求的目标，合理的排采制度有利于充分发挥水平井的生产能力。     

塞平一井钻井液技术研究

为探索用水平井技术提高安塞油田低压低渗薄油藏的单并产量，长戾油田与西安石油学院合作钻成了一口井深１６５８．２７ｍ、水平并段长度２３６．１７ｍ的水平井—塞平一井．该井采用新研制的ＡＭＬ低固相钻井液在现场应用中较好地解决了井眼净化、井壁稳定、润滑防卡水平井钻井液的三大难题，配合工程措施顺利地钻成了这口井．在应用中探索了水平井使用层流携屑的措施，实现了聚合物钻井液滤失性与泥饼质量的统一，解决了两性离子聚合物钻井液抑制能力不足的缺陷，探索出钻井液复合技术，对钻井液工艺有新发展．     

稠油油藏水平井侧向重力水驱技术研究

针对常规水驱开发稠油油藏效果较差的问题,提出了顶部注水水平井侧向重力水驱技术。在水平井注水室内评价实验基础上,分别从纵向和平面上分析了稠油油藏水平井侧向重力水驱的驱油机理,认为侧向重力水驱技术能够充分利用注入水和底水能量,提高油藏纵向动用程度,同时加大油藏的水驱波及系数和局部驱油效率。以某底水稠油油藏为概念模型,对水平井侧向重力水驱注采井网和生产层位进行了优化研究,得到最优的注采井网形式、注采井距和水平段走向,获得不同底水体积大小和韵律特征下生产井无因次避射高度优化图版和无因次射孔井段长度优化图版。为指导同类油藏实施水平井侧向重力水驱井网设计和纵向射孔层段设计提供了标准和依据。     

顺9地区特低渗油藏长位移水平井钻井技术

顺9地区志留系储层为低孔特低渗油藏,常规直井开采、水力压裂增产效果有限。为增加泄油面积,提高开采效率,在顺9地区部署长位移水平井进行开发,以提高单井产能。通过优化井眼轨迹剖面、井身结构及钻具组合,合理配置钻井液和钻井参数,应用新工艺新技术等措施,克服了井壁稳定性差、长位移水平段摩阻扭矩大、油基钻井液条件下固井质量差等一系列难题,为后期分段改造创造了有利条件。     

大位移井岩屑床厚度预测模型与现场应用： 以CH1-1-XX井钻井为例

大位移井钻井过程中,岩屑极易在斜井段及水平段环空底部积聚成床,导致憋泵、卡钻等事故,严重影响钻井施工安全和钻井时效。现有的岩屑运移及岩屑床清除模型均针对标准圆球状岩屑,与实钻中返出的岩屑形状差异较大,导致模型应用范围受限,无法提供更准确的现场指导。为探究大位移井非标准圆球状岩屑运移规律,本文通过可视化岩屑运移实验与CFD数值模拟结合的方法,建立了一套大位移井岩屑床厚度预测经验模型,并在CH1-1-XX井开展了现场应用,对不同开次下的钻进参数进行了优化,取得了良好效果。结果表明：利用模型预测岩屑床厚度并进行钻进工艺参数优化后,一开与二开钻井时最高岩屑床厚度分别为40.6 mm、33.9 mm,均低于同井深处的岩屑床厚度安全线,表明井眼清洁程度高,无憋卡风险。本文建立的岩屑床厚度预测经验模型对提高大位移井井眼净化效率,保障大位移井安全高效钻进具有重要意义。