导向钻井系统导向钻进水平井段的理论与实践

导向技术的研究与试验在胜利油田取得了圆满成功,获得了较好的试验效果,推广的300余口井初步统计节约成本上亿元,经济效益十分显著。在水平井井眼轨迹控制施工中,导向钻井系统在斜井段和水平段的施工中均获得了显著的技术经济效益。在对导向钻井技术研究和指导水平井井眼轨迹控制现场施工过程中,对水平井段导向钻井进行了探索,应用加权残值法编制了导向钻具受力分析软件并着重对复合钻进增斜力进行了初步研究。在理论研究和现场实践中得到了一些有价值的结论,提出了单弯单稳型导向钻具导向钻进水平段的优化措施。     

气体钻水平井稳定器安放位置与井斜控制研究

针对XS–001H 气体钻井水平井段的井眼轨迹控制问题,建立了全井段水平井井斜控制的有限元模型,该有限元模型可以任意调整水平段钻具组合参数和稳定器的安放位置来进行井斜控制的力学机理研究。重点研究了钻铤钻具组合、无磁抗压缩钻杆钻具组合、稳定器不同安放位置与井斜控制的力学机理和关系,并得到了相应钻具组合下,钻头侧向力与稳定器间距的定量关系曲线,不同钻具组合在水平段的最大挠度与稳定器的变化关系曲线,这些结果为气体钻水平井段的井斜控制提供了定量的理论数据,并得到了现场应用。     

川西中江区块水平井钻井技术

中江区块水平井具有地层稳定性差、轨迹控制难度大、压力系数高等特点。通过分析其地层特点和钻井难点,开展技术攻关和在江沙3-1HF、江沙24-1HF、江沙21-8HF等水平井的钻井实践,确定了该区块水平井直井段、定向段和水平段的钻井工艺技术,形成了中江区块水平井钻头优选、轨迹控制等工艺技术,为川西地区水平井的钻井提速奠定了良好基础。     

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。     

深度挖掘水平井资料预测地层倾角新方法

针对海上油田水平井较多的特征,深挖水平井资料预测地层倾角.根据水平井与储层相对位置及水平段轨迹形态,将水平井厘定为3类,分别为:"一"字型水平井、"V"字型水平井和小井斜水平井,阐述不同类型水平井资料挖掘过程中的优势与劣势,并结合不同类型水平井的资料特点,利用多类型电阻率测井协同、水平段拆分对比、真厚度方向校正对比等方...     

水平井钻磨组合管柱载荷计算方法与应用

随着水平井水平段长度的增加,水垂比变大,管柱下入困难。油田现场钻磨作业采用两种线重油管的组合管柱方式提高下入能力,但是针对组合管柱载荷计算问题尚无基础研究。根据水平井的井眼轨迹、管柱自重以及管柱在各井段受力特点等因素,考虑流体对管柱相互作用力,建立了钻磨组合管柱载荷计算模型;通过C#语言环境采用迭代法、插值法及分段判别计算法编程求解模型,开发了组合管柱载荷计算软件,通过导入井眼轨迹参数、输入作业参数、设计管柱结构,实现载荷计算。应用编制的软件可实现对井眼轨迹的绘制和水平井钻磨作业组合管柱的多种载荷计算,为水平井钻磨安全作业提供了一定的指导作用。     

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(rate of penetration, ROP)慢、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,针对上述问题对苏里格气田区小井眼水平井进行优化设计。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;针对钻遇地层特征优选钻具组合,应用聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact, PDC)钻头提高破岩效率;针对易塌易漏地层进行钻井液的分析研究,优选聚合物钻井液提高井壁稳定性。经过现场的应用,解决了井壁易塌易漏问题,提高了机械钻速,缩短了钻井周期。结果表明：小井眼二开水平井的结构设计合理,可以在现场进行推广。     

纵向强非均质性储层水平井提高油层钻遇率技术

水平井开发可以提高油藏单井产量和整体开发效益,但前提是水平井要获得较高的油层钻遇率。对于常规油藏水平井开发获得较高的油层钻遇率较为容易,但对于像ML油田长8油藏这种纵向强非均质性储层,难度较大,现场随钻跟踪工作也极为棘手。水平井开发主力层优选一般以定性化方法居多,定量化技术方法研究较少。从影响强非均质性储层主要测井参数的电阻率、声波时差等出发,结合水平井轨迹设计实际需求,提出了小尺度范围内储层纵向主力产层精细优选技术。2015年以来,水平井地质设计大规模应用定量化主力生产层段优选技术,在水平井水平段轨迹调整中,应用三维地质建模随钻跟踪和RDMS水平井随钻远程监控技术,在ML等油田矿场实践中获得了理想的应用效果。     

渤南洼陷“济阳”夹层型页岩油评价及水平井一体化设计

为形成陆上断陷盆地夹层型页岩油地质工程一体化评价及水平井一体化设计方法,通过一体化理念,利用地质综合分析及数据统计分析等方法,对渤南洼陷“济阳”夹层型页岩油开展地质工程一体化研究。对比济阳坳陷页岩油的典型特征及与中国其他页岩油的主要差异,初步提出“济阳”页岩油概念。系统研究渤南洼陷“济阳”夹层型页岩油的夹层、构造、地应力、物性、地化参数、天然裂缝及压裂改造特征,建立综合夹层、天然裂缝、压裂改造性的地质工程一体化甜点评价方法。形成地质工程制约条件下的水平井一体化设计方法,具体包括地质工程甜点、断层特征及水平段长度定方案部署区域,地面井台与压裂裂缝方向相结合定水平井部署区,钻井平台与靶前距定水平井A靶部署区,水平段长度、钻井难度及钻井投资定水平井B靶及水平段井轨迹。结果表明：渤南洼陷“济阳”夹层型页岩油夹层大孔隙相对发育,可动流体饱和度高,且压裂可改造性好;高频夹层发育区通过压裂可获得更复杂的压裂裂缝网络,沟通更多的夹层,产能高;通过平面动态A靶框及纵向水平段轨迹控制窗的设计方法,大大降低了钻井施工难度,缩短了钻井周期,大幅改善了页岩油开发的经济性。     

单砂体描述在柳杨堡气田太2气藏水平井部署中的应用

柳杨堡气田目前处于水平井开发的初期阶段,在致密低渗气田水平井井规模化开发的情况下,研究单砂体展布与水平井优化部署对该气田水平井规模化开发具有重要的指导意义。本文以柳杨堡气田太2气藏为研究对象,在描述单砂体规模和空间展布特征的基础上,结合开发技术政策研究成果,考虑水平井工程技术要求对柳杨堡气田开发水平井的水平段位置、延伸方向、水平段长度、轨迹展布、入靶位置等参数进行了优化设计。     

梨树断陷页岩气水平井钻井关键技术

为解决部署在梨树断陷的首口页岩气水平井梨页1HF井存在的井壁失稳风险高、机械钻速低、固井施工难度大、井眼轨迹控制难度大等技术难题。在梨页1HF井施工过程中,通过综合应用油基钻井液、旋转导向地质导向、双凝双密度水泥浆等技术,并进行了钻头优选和钻具组合优化。施工结果表明井眼稳定,井眼轨迹平滑,水平段共完成进尺1 020 m,储层钻遇率92.7%,固井质量优秀。该井实现了安全、高效钻进,实际钻井周期22.56 d,较设计钻井周期缩短了14.94 d,平均机械钻速7.98 m/h,较设计提高了82.19%。该井良好的施工效果,可见对后续梨树断陷页岩气水平井施工具有积极的指导和借鉴作用。     

长庆致密油三维水平井钻井技术研究与应用

长庆油田致密油资源丰富,是上产稳产5 000×104t 战略目标的重要资源基础。由于开发区主要分布在梁峁交 错的黄土塬区,受地貌条件与开发要求的限制,需要开展带有较大偏移距的三维水平井钻井。三维水平井轨迹控制困 难、泥岩坍塌、摩阻扭矩突增等瓶颈难题严重制约了水平井的规模推广。为解决大偏移距三维水平井施工难题,形成 高效开发致密油藏的主体钻井技术,开展了三维井井身剖面优化、轨迹控制攻关、钻井液体系研究,形成了致密油藏 三维水平井钻井技术。并在YAP 5H 井进行了先导性试验,钻井过程中未出现泥岩坍塌、摩阻扭矩正常、井眼轨迹平 滑,完钻水平段长1 535 m,试油产量119.7 m3/d。该井的顺利实施,首次实现了致密油水平井由二维向大偏移距三维 钻井的技术创新与突破,为长庆油田水平井开发方式的转变和实现致密油经济有效开发打下基础。     

页岩气水平钻井延伸极限预测与参数优化

大位移水平井是页岩气开采的主要方式,其极限延伸的合理预测备受关注.针对涪陵地区的页岩气水平钻完井进行研究,借助钻井延伸极限预测模型,计算了不同工况下的钻井延伸极限,分析了钻机性能、钻具组合、井眼曲折度、钻井液密度等因素对钻井延伸极限的影响.结果表明,滑动钻进模式是约束水平段延伸的主要工况,当摩阻系数比较高时,螺旋屈曲锁死导致无法钻达设计井深;高井眼曲折度限制了井眼延伸长度,钻进作业中要尽量减少轨迹调整次数,保证轨迹平滑;此外,邻井压裂作业可能导致正钻地层压力上升,会降低钻井延伸极限,需要对钻井液密度进行优化.该研究对页岩气水平钻井的设计及施工具有重要指导意义.     

小井眼长水平段水平井摩阻扭矩控制技术

小井眼长水平段水平井+ 分段压裂的开发方式在大牛地气田的开发中取得了理想效果,然而仍然存在一系 列的问题,尤其是水平段后期的摩阻扭矩控制问题。以理论分析和实钻工程特征为基础,建立了摩阻扭矩分段计算 模型,并对水平段长度、轨迹剖面、钻具组合和钻井液流变性等影响规律进行了分析,结果表明：随着水平段长度的增 加,钻进和起钻的摩阻扭矩均在增加,当摩阻扭矩不再增加时,此时便是水平段的极限长度;随着单增剖面靶前位移的 增加,摩阻扭矩增加;采用组合钻杆（?101.6 mm/?114.3 mm+?88.9 mm）既有利于水平段和大斜度井段携岩,同时又能 有效地控制摩阻扭矩;钻井液屈服值和塑性黏度越低,摩阻扭矩越小。将摩阻扭矩综合控制技术应用于DPH7 井,水 平段轨迹平稳,平均全角变化率1.79°/30 m。     

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．     

深层脆性页岩水平井裸眼完井井壁稳定性研究

常规页岩气储层改造工艺为套管射孔与多级压裂改造相结合,施工成本高、周期长,若实施水平井段裸眼完井可一定程度降低成本、缩短周期,但水平裸眼井段井壁稳定是实施裸眼完井的前提条件。通过对威荣地区龙马溪组页岩水理化及力学性能进行实验研究,结合建立的裸眼完井理论模型评价威荣地区页岩水平段裸眼完井井壁稳定性。结果表明,龙马溪组页岩为脆性层理页岩,岩体较为致密,力学强度高,力学各向异性明显;现场油基、水基钻井液对岩石膨胀性能及力学性能的改变不明显,现场所用钻井液与该地层配伍程度高;井眼轨迹、层理缝走向、力学各向异性等可对裸眼井段稳定性产生影响,致使不同方向井筒内应力差异明显,沿最小水平主应力方向钻水平井井壁稳定性最好,完井工况下井壁坍塌压力当量密度在1.26 g/cm³,完井投产初期井壁存在轻微崩落掉块,但崩落范围小于30 °,判断认为威荣区块龙马溪组页岩地层可考虑采用水平井裸眼完井方式。     

元坝超深水平井井身结构优化与轨迹控制技术

元坝气田是世界上埋藏最深的海相酸性气田,其长兴组主力气藏具有埋藏超深、高温、高压、高含硫化氢、储层薄横向变化大、气水关系复杂等特征,常规直井、定向井产量低,方案设计采用水平井开发。该区钻井面临“硬、塌、卡、漏、喷、毒”等挑战,复杂事故多,施工难度大,安全风险高。为此,从地层三压力特征和实钻资料分析入手,研究提出利于封隔复杂井段的五开制井身结构方案和利于轨迹优化调整的常规定向钻具组合设计。所形成的井身结构优化和轨迹控制技术已成功应用于10 口超深水平井,保证了方案部署井的安全顺利实施,实现了优快钻井和水平段长穿优质储层的目标,完钻井测试均获得了高产,创造了多项国内外钻井工程新纪录。