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1、水平井及多分支井地质设计及技术应用,一、水平井发展概况及现状,四、水平井应用发展方向,二、水平井地质油藏工程设计技术,提 纲,三、不同类型油藏水平井技术现状与应用,世界油气勘探开发形势,老油区：剩余储量难动用，采收率低 新探区：勘探、开发难度越来越大（成本高）,在这一形势下，水平井、大位移井、分支井、三维多目标井等复杂结构井钻井及配套技术等相继出现并得到了迅速发展。,二十世纪80年代后,1、开发特殊类型油气藏等难动用储量2、挖潜老区剩余油、提高采收率,水平井、复杂结构井,仅利用采油增产措施已难于大幅度提高采收率和难动用储量的开采能力，而利用钻井新技术提高油气采收率成为最具潜力的一项手段,一、水
2、平井发展概况及现状,一、水平井发展概况及现状,一、水平井发展概况及现状,应用于开发的各个阶段,开发中期调整（直井与水平井组合调整）,开发中后期高含水油藏挖潜,水平井是井眼轨迹同油层走向基本一致，井斜角不低于86的特殊定向井。通过在油层中设计适当长度的水平段，有效增加了油层的泄露面积，从而大幅度了提高单井产量和储量控制程度，满足了低渗油藏的经济有效开发。,一、水平井发展概况及现状,一、水平井发展概况及现状,水平井的高效益激发了相关技术的发展记载的第一口水平油井钻于1929年，在Texas。另一口钻于1944年，在Pennsylvania州 Venango县 Franklin 油田,井深 500英
3、尺。1980 s，高经济效益激发了水平井测量和控制等相关技术的快速发展和应用。,一、水平井发展概况及现状,水平井是通过扩大油层泄油面积提高油井产量，提高油田开发经济效益的一项开发技术。水平井最早出现于美国，但直到八十年代才开始大规模工业化推广应用，到2000年全世界已完钻水平井23385口，主要分布于美国、加拿大、前苏联等69个国家，其中以美国和加拿大为主，2002年底仅美、加水平井近30000口，其水平井增长速度是每年6001000口。,53%,16%,33%,3654口,10066口,9665口,一、水平井发展概况及现状,目前，水平井技术在国外已经成为开发各类油藏的常规技术。,一、水平井发
4、展概况及现状,78 口井中共钻 535主分支（legs），钻出100万英尺分支井 主支井中最多达 12 个分支(lateral),地点：Galveston,Texas 公司：Larry Comeau and Curtis Cheatham Larry Precision Drilling,一、水平井发展概况及现状,国内水平井发展回顾国内水平井钻井最早出现于1957年。1992年12完成了第一口砾石予充填水平井-“南涠 1-4-A13”水平井。井深1718m，垂深988m，水平位移1063m，最大造斜率3.76/10m，最大井斜角93.4,水平井段长454m，筛管完井。局川60136钻井队于19
5、92年1月17日至1993年5月16日采用旋转钻机钻成水平井-“丹21水平井”。最大井斜94，水平段长311m。,一、水平井发展概况及现状,国内水平井技术应用的特点：水平井的效果得到了体现。从水平井类别上讲，我国目前所钻水平井基本上属于单一水平井和双台肩水平井，分支水平井和多分支水平井尚未开发和应用，发展潜力较大。各油田发展不均衡。技术水平相对国外有差距。,一、水平井发展概况及现状,我国早在六十年代就在四川碳酸盐岩中尝试打成了磨3井和巴24井（采气）2口水平井，但限于当时的技术水平，未取得应有的效益。直到1988年，水平井开发技术才又重新兴起，首先在南海完钻LH11-1-6水平井，并相继在胜利
6、、新疆、辽河等油田开展攻关，到2005年9月，我国共完钻水平井近1020口，其中以中石化为主，共完钻投产520口，占全国水平井总数的51%。,胜利油田,胜利油田占47.6,一、水平井发展概况及现状,一、水平井发展概况及现状,中石油水平井应用状况,一、水平井发展概况及现状,至05年已完成井口数,单 位,06年完成井口数,建成产能,万吨/年,平均日产量,吨/日,相当于同区直井倍数,大庆,辽河,冀东,塔里木,吉林,新疆,大港,长庆,四川,华北,吐哈,青海,玉门,合计,47 24.5 8,31 48 69,40 3.72,110 31.92 14.2 2.53.9,20 12.6 32,21 333
7、2-5,21 2-7,15 12-60 3-5,15 6.6 24.2 2-3,15 18 3-5,5 3-5,522（其中分支井16口）,132 50.5 21 2.6,50 22 31.2 3.8,15 12-60 3-5,一、水平井发展概况及现状,中石化水平井应用状况,一、水平井发展概况及现状,油层段进尺最长长庆油田杏平1井7个分支，累计水平段长3503米，油层段进尺2834m；单井产量最高冀东油田南堡1平1井，日产460吨；最浅水平井新疆油田HW9817井垂深135.6米，水垂比2.22；钻遇储层最薄大庆油田南219-平320井，油层厚度0.5米、油藏钻遇率63.36；水平位移最大大港
8、油田张海502FH井，水平位移4128.56米。,杏 平 1 井 轨 迹 图,井深 5387米闭合位移 4128.6米水平段长 602米水平段显示 513米水平段油层 409米,1年,44口,1991-2005年,38口,52口,2006年,大庆油田水平井总体情况,目前投产井数,单井日产液17.4t日产油15.2t累计产油20.8万吨南1-2-平25井日产百吨,一、水平井发展概况及现状,一、水平井发展概况及现状,大港油田水平井总体情况,大港油田自1992年完成第一口水平井女MH1至今，共完成54口水平井（2006年完成22口水平井），其中常规水平井49口、侧钻水平井3口、分支水平井2口，完井采
9、用固井射孔方式共18口，其它是筛管完井。,一、水平井发展概况及现状,长庆油田水平井总体情况,长庆油田水平井数量由93年的1口井增至06年的46口井，其中油井采油井33口，注水井7口，天然气井6口。,一、水平井发展概况及现状,长庆油田水平井总体情况,CB1-1双分支水平井试验情况,CB1-1井完钻井深6209米，平均机械钻速4.13米/小时。第一分支1309.3m，第二分支1509m。,一、水平井发展概况及现状,长庆油田水平井总体情况,杏平1井试验情况,杏平1井钻井周期101天3小时，建井周期109天14小时。平均机械钻速：5.87m/h。主水平井完井井深2768m，主水平段长1203m，7个分
10、支水平段总长度2300m，累计进尺5068m，分支井砂岩钻遇率87.1%。,一、水平井发展概况及现状,河南油田水平井总体情况,河南油田水平井应用处于起步阶段，1996-2002年先后在宝浪油田、本东油田实施水平井4口，2006年东部油区完钻了第一口水平井-下平1井，但由于工艺技术 问题，该井效果没有达到期望值。,一、水平井发展概况及现状,青海油田水平井总体情况,前期探索阶段：2004年以前实施水平井3口；试验应用阶段：2005年实施水平井5口，并首次引进LWD地质导向技术；推广应用阶段：2006年实施水平井15口，全面应用LWD地质导向技术。2006年水平井井数是2005年水平井的3倍，是20
11、05年以前总水平井数的1.88倍，翻了近一翻。,一、水平井发展概况及现状,塔里木油田1995年第一口水平井TZ4-17-H4井正式投入开发，至2006年12月，共有水平井216口（油井204口，注水井12口），占油田总井数26%；水平井日产油9862t，综合含水38.5%；核实年产油311104t，占油田年产油51%；与直井相比，水平井平均单井产能是直井的3倍。,塔里木油田水平井总体情况,一、水平井发展概况及现状,辽河油区共完钻各类水平井307口,其中常规水平井271口(鱼骨井6口),侧钻及分支水平井36口。投产水平井266口，开井202口。,辽河油田水平井总体情况,一、水平井发展概况及现状,
12、自老平1井完钻以来，截止2006年12月31日，吉林油田累计完成水平井66口（包括6口井斜为80度左右的大斜度井），已投产62口井，其中采用压裂技术改造措施投产53口，热采措施投产9口，2006年共计完成水平井40口，完钻的66口水平井均采用套管射孔完井方法完井。,吉林油田水平井总体情况,一、水平井发展概况及现状,1990至今，钻井成本的大幅度下降使水平井成为高效开发油气藏的主要手段成本：80年代初期，美国钻水平井的附加费用相对于直井费用的3倍左右。1990年-今，附加费用已经降到17%以下。应用：穿越多个不同裂缝的各向异性油藏或多个小油藏；克服早期水脊或气脊；枯竭油藏等。,一、水平井发展概况
13、及现状,加拿大Hay开发项目2000年2001年分支水平井对比,分支井成本对比,一、水平井发展概况及现状,一、水平井发展概况及现状,胜利油田水平井历年投产情况柱状图,发展历程：经历三个阶段，实现“三个”转移，“三个”突破,胜利油田于1990年完钻第一口科学试验水平井埕科1井，截止到2006年9月，累计投产各类水平井585口，累产油820104t；2003年水平井年产油突破百万吨大关，2005达到121104t（占胜利油区总产量的4），为油田开发水平的提高发挥了重要作用。,（一）水平井发展历程,第一阶段：“八五”科技攻关试验阶段,针对复杂的地层削蚀不整合油藏，直井成功率低的不利局面，1990年引
14、进水平井技术，并完钻了胜利油田第一口科学试验水平井 埕科1井。钻遇油层19层211.5m，试油日产309t，一举打开了复杂油藏勘探开发的新局面！,胜利油田第一口水平井埕科1井,A,B,埕科1井采油曲线,水平油田,累油12.3万吨,从而，揭开了胜利油田水平井广泛应用的新篇章。,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第一阶段：“八五”科技攻关试验阶段,1991年，首先在非常适合于打水平井、完井要求不高的乐安油田砂砾岩稠油油藏，开展了“水平井开采技术”攻关，意在自主研发、形成配套的水平井技术。,5.7倍,3倍,3.7倍,该阶段共投产水平井31口，效果显著。,乐安油田,一、水平井发展概况及现
15、状,（一）水平井发展历程,第二阶段：“九五”完善发展、推广应用阶段,“九五”期间，通过国家重点科技攻关项目“屋脊式断块和特稠油油藏侧钻水平井钻采配套技术研究”，形成了一套优化设计水平井、侧钻水平井地质及油藏工程、数值模拟研究方法，实现了“两个”转移，“两个”突破。,油藏类型转移,第一个转移,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第二阶段：“九五”完善发展、推广应用阶段,“九五”期间，通过国家重点科技攻关项目“屋脊式断块和特稠油油藏侧钻水平井钻采配套技术研究”，形成了一套优化设计水平井、侧钻水平井地质及油藏工程、数值模拟研究方法，实现了“两个”转移，“两个”突破。,单井设计向整体部署转
16、移,先后在营93、永8、辛154、王543等17个产能建设区块上进行了水平井部署。,先后在永12块、临2块、辛151块、桩1块等14个高含水的老油田中实施了水平井整体部署挖潜，取得了显著效益。,第二个转移,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第二阶段：“九五”完善发展、推广应用阶段,营93新区方案水平井整体设计,1998年利用3口水平井代替9口直井进行部署，区块年产油达到8.0104t，使本块采油速度达到5.5%，实现了高速高效开发。,占总产量71.3%,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,厚层底水块状油藏在进入高含水开采阶段后，无论是构造高部位还是低部位，井间都可能存
17、在剩余油富集区。,第二阶段：“九五”完善发展、推广应用阶段,第一个突破,临2-P7井99年7月射底部50m，初期日产油58t，含水18.3%，周围直井含水94.5%，2003.2上返，累油1.93万吨。,厚层底水块状油藏剩余油认识上的突破,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第二阶段：“九五”完善发展、推广应用阶段,第二个突破,完井工艺技术上的突破 由单一的固井射孔完井方式发展成筛管完井方式等适应不同油藏类型和储层的配套完井工艺，具有完善程度高、完井成本低、防止油层二次污染、提高水平井产能的优点。,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第二阶段：“九五”完善发展、推广应用
18、阶段,“八五”水平井31口,“九五”水平井132口,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第三阶段：“十五”解放思想，转换观念，精细挖潜阶段,“十五”期间，通过中石化集团公司重大科技攻关项目“水平井、侧钻水平井技术应用研究”，建立了不同类型油藏水平井、侧钻水平井筛选标准和方法，形成不同油藏类型完井方式优选技术与方法和复杂水平井井眼轨迹控制技术，油藏类型进一步拓宽，实现第三个转移和第三个突破。,厚层向薄层和厚层正韵律顶部剩余油挖潜转移,第三个转移,FEWD随钻自然伽玛测量仪,高精度地质导向技术 为水平井有效开采薄层提供了有效手段，水平井油层厚度的筛选标准由大于6m到目前的1m左右。,一
19、、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第三阶段：“十五”解放思想，转换观念，精细挖潜阶段,厚层正韵律顶部剩余油水平井整体调整5个单元，增加可采储量201万吨，为提高整装油田水驱采收率寻求了新的技术手段。,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第三阶段：“十五”解放思想，转换观念，精细挖潜阶段,采油工艺技术上的突破 由单一的封隔器封堵发展到采用多级封隔器和液控开关实现水平井分段开采，利用液压控制井下开关的开启和关闭，实现水平井任意井段的合采或选择性开采，可以有效提高开发效果。,液控开关,第三个突破,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第三阶段：“十五”解放思想，转换
20、观念，精细挖潜阶段,辛151-平1井钻遇油层井身轨迹示意图,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,第三阶段：“十五”解放思想，转换观念，精细挖潜阶段,“九五”水平井132口,“十五”水平井339口,一、水平井发展概况及现状,（一）水平井发展历程,形成了水平井的系列配套开发技术,开发了地质及钻井轨迹设计软件,建立了跟踪分析系统,基本实现了水平井地质设计、钻井轨迹设计、完井采油、跟踪分析的计算机化，为水平井的发展提供了良好的技术支撑。,经过十多年的发展,一、水平井发展概况及现状,（二）水平井技术现状,胜利油田特殊结构井系列配套技术,一、水平井发展概况及现状,（二）水平井技术现状,开发了地
21、质及钻井轨迹设计软件,水平井地质设计软件,特殊工艺井轨道设计软件,一、水平井发展概况及现状,（二）水平井技术现状,水平井筛选评价分析系统,水平井数据库查询系统,建立了跟踪分析和筛选评价系统,一、水平井发展概况及现状,（二）水平井技术现状,胜利油区水平井分布于68个油田中的42个，覆盖比例62，涵盖了所有含油层系。,1、水平井应用范围广阔,目前完钻投产585口水平井，根据油藏特点细分为9种油藏类型。其中底水、屋脊断块和稠油387口，为主要应用油藏类型，其它类型油藏198口，平均单井已累油1.4万吨。,一、水平井发展概况及现状,（三）水平井应用规模,2、水平井技术处于领先地位,国内第一口阶梯式双水
22、平段水平井临-平 两套油层落差10.1m，初期日产油103吨，在含水高达92.7%的高含水油藏打出了百吨水平井,一、水平井发展概况及现状,（三）水平井应用规模,2、水平井技术处于领先地位,第一口分支水平井,一、水平井发展概况及现状,（三）水平井应用规模,2、水平井技术处于领先地位,第一口位垂比最大大位移水平井,第一口超薄层水平井,一、水平井发展概况及现状,（三）水平井应用规模,2、水平井技术处于领先地位,鱼骨状水平井,第一口鱼骨状分支水平井-埕北26B-P1,一、水平井发展概况及现状,（三）水平井应用规模,一、水平井发展概况及现状,（三）水平井应用规模,胜利油田水平井投产数据表,2006年，全
23、油田总油井数（开井）16921口，产量2742万吨，水平井数（开井）为全油田总油井数的2.7，年产油量占全油田产量的4.12。,胜利油田不同类型油藏水平井投产柱状图,一、水平井发展概况及现状,四、水平井应用发展方向,二、水平井地质油藏工程设计技术,提 纲,三、不同类型油藏水平井技术现状与应用,水平井、侧钻水平井设计流程图,二、水平井地质油藏工程设计技术,（一）水平井区块适应性筛选评价技术,（二）水平井区精细三维建模技术,（三）剩余油分布定量研究技术,（四）水平段轨迹设计优化技术,（五）水平井生产参数优化技术,二、水平井地质油藏工程设计技术,5项配套技术,配合水平井设计流程，发展完善了5项配套技
24、术,（一）水平井区块适应性筛选评价技术,1、油藏类型适应性筛选,边底水断块油藏裂缝性油气藏稠油油藏整装高含水油藏低渗透油藏薄储层油藏,适 合 钻 水 平 井,枯竭低压油藏,不 适 合 钻 水 平 井,随着水平井开发技术的不断地发展和进步，水平井应用领域不断扩大，油藏类型逐拓宽，胜利油区目前的油藏类型基本上都适合打水平。,（一）水平井区块适应性筛选评价技术,2、水平井区油藏地质参数筛选条件,（1）油（气）藏深度:5004000m（2）油（气）层厚度1m（3）参数h（Kh/Kv）1/2100（4）单井剩余可采储量满足经济极限可采储量要求（5）油层压力/原始压力0.5,水平井对油藏本身有一定要求，并
25、非每一个油田或区块都适合设计水平井，而是必须符合一定的油藏地质条件。,（一）水平井区块适应性筛选评价技术,3、不同类型油藏水平井油藏地质参数筛选标准,上述条件仅为粗筛选，而不同类型油藏其油藏地质特点和剩余油分布特征不同，不可能用一个统一的标准，因此我们结合已钻水平井的实际情况，针对不同类型油藏开展了进一步的研究工作，制定了胜利油田不同类型油藏水平井的油藏地质参数筛选标准，基本实现了定量化。,（一）水平井区块适应性筛选评价技术,3、不同类型油藏水平井油藏地质参数筛选标准,（2）厚层底水块状油藏 油藏深度10003000m 油层厚度(目前含油高度）6m 参数h（Kh/Kv）1/2 100 单井剩余
26、可采储量7100t 油层压力/原始压力0.5,（1）屋脊式断块油藏 油藏深度10003000m 油层厚度3m 参数h（Kh/Kv）1/2 100 单井剩余可采储量8200t 油层压力/原始压力0.5,（4）整装厚层正韵律油藏 油藏深度10003000m剩余油富集厚度：存在夹层作用时3m，无夹层或夹层高渗5m 参数h（Kh/Kv）1/2 100 单井剩余可采储量7100t 油层压力/原始压力0.5,（3）薄层油藏 油藏深度10003000m 油层厚度13m 参数h（Kh/Kv）1/2 100 单井剩余可采储量8200t 油层压力/原始压力0.5,（一）水平井区块适应性筛选评价技术,3、不同类型油
27、藏水平井油藏地质参数筛选标准,（5）稠油油藏 油藏深度油藏深度1500m 油层厚度320m原油粘度：小于30000mPa.S较适宜，大于50000mPa.S风险大 单井剩余可采储量8700t,（7）低渗透油藏 单层含油砂岩厚度一般要求大于6m；储层流度（K/u）大于0.510-3m2/（mPa.s）；水平井区储层的渗透率3010-3m2；直井具有产能或压裂后可正常生产；单井剩余可采储量10000t,（6）裂缝性油藏 油藏深度10004000m 油层厚度15m 单井剩余可采储量10000t 油层压力/原始压力0.8,（二）水平井区精细三维建模技术,精细三维地质建模的目的是为下一步数值模拟和油藏工
28、程研究剩余油分布奠定坚实的基础，这是水平井成功与否的基础。,（三）剩余油分布定量研究技术,定性、定量描述水平井区剩余油分布，是准确设计水平井的关键。,平面网格局部加密示意图,纵向网格局部加密示意图,采用了对重点水平井区进行平面、纵向网格细划技术，比较准确地描述剩余油的分布，为水平井设计奠定良好基础。,（1）生产动态综合分析,（2）数值模拟技术,（四）水平段轨迹设计优化技术,解决水平井的水平段在油层中的运行轨迹，主要通过数值模拟手段进行多种设想方案的预测，并进行优化。,（1）方位优化,（2）位置优化,（3）长度优化,（五）水平井生产参数优化技术,水平井轨迹参数确定后，为取得较好的开采效果和经济效益，通过对水平井不同条件下的产能预测和效果评价，制定合理的水平井生产参数。,（1）合理生产压差,（2）投产方式,（3）提液时机,临2块水平井不同采液强度指标对比,临2块水平井不同阶段含水上升率,厚层正韵律油藏不同提液时机采收率对比,
