國內(nèi)水平井鉆井技術(shù)發(fā)展方向及提高采收率的優(yōu)點(diǎn)

李德言

摘要:本文分析了幾種水平井的技術(shù)特別及提高采收率的方法

關(guān)鍵詞:水平井;技術(shù)

1 國內(nèi)水平井鉆井技術(shù)發(fā)展方向及趨勢(shì)

我國是繼美國和前蘇聯(lián)之后,世界上最早鉆出水平井的國家?！鞍宋濉逼陂g,通過大規(guī)模的水平井鉆井技術(shù)攻關(guān)研究,取得了豐碩的成果。“九五”期間,在繼續(xù)完善和推廣水平井技術(shù)的同時(shí),在遼河、勝利、新疆、和冀東等油田又開展了老井側(cè)鉆水平井技術(shù)研究及大位移鉆井技術(shù)的試驗(yàn)研究工作。我國完成的水平井中,除少數(shù)是探井外,主要是開發(fā)井。井眼軌跡類型主要是中曲率半徑水平井,從1991年至1999年,我國陸上共計(jì)完成水平井181口,其中常規(guī)水平井163口,占90%,側(cè)鉆水平井18口,占10%。中半徑水平井159口,占88%。分別在碳酸鹽巖裂縫性油氣藏、火山噴發(fā)巖裂縫油藏、稠油砂巖油藏、低滲透砂巖油藏和不整合屋脊砂巖油藏等多種類型的油氣藏應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于不同類型的水平井,在地質(zhì)、工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、井眼軌跡控制、鉆井液、完井、測(cè)井和射孔、老井側(cè)鉆水平井等關(guān)鍵技術(shù)均取得突破。并研制成功數(shù)十種新工具和新儀器。

勝利油田的水平井鉆井技術(shù)代表我國水平井鉆井技術(shù)水平。該油田經(jīng)過十幾年的科研攻關(guān),完成了如下類型的水平井。

1.1 一井雙探水平井

勝利油田獨(dú)立完成的第一口一井雙探水平井-FYSB20-D2井,現(xiàn)完成穩(wěn)斜角63o,穩(wěn)斜400m到井底,待電測(cè)探明目的層的油水界面后,采用了FYSB20-D2井控制方位21.6 o扇形不整合面的9層195.8m的中生界油層,取得了相當(dāng)于8口直井的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 深層水平井鉆井技術(shù)

塔里木油田的深層水平井施工主要由勝利油田承擔(dān)技術(shù)服務(wù)。該地區(qū)的水平井埋藏深,施工難度大,要求中靶精度高,所完成的10口水平井,埋藏深度超過3500m,最深得達(dá)5300m,經(jīng)過努力,形成了一套適合深層水平井施工的工藝技術(shù),已交井的8口水平井經(jīng)試油都喜獲“千噸”以上的高產(chǎn)量。特別是解放128井(設(shè)計(jì)井深6001m,水平段長300m,造斜點(diǎn)5060m),施工中遇到奧陶系裂縫發(fā)育的碳酸鹽地層,而且從造斜點(diǎn)到整個(gè)水平井段都處在該地層中,泥漿漏失嚴(yán)重,易噴易卡,針對(duì)這一難題,采用有線測(cè)量和無限測(cè)量相結(jié)合、配合近平衡鉆井新工藝,順利地完成了這口高難度水平井。

1.3 “階梯式”水平井鉆井技術(shù)

在勝利油田施工的臨2-平1井,兩套油層的落差達(dá)10.10m,采用階梯式水平井技術(shù)鉆第一套油層191m,第二套油層199m,初始投產(chǎn)日產(chǎn)原油112.0t/d,是臨井的4-5倍。

1.4 套管開窗側(cè)鉆水平井

勝利油田首次在草20-12-側(cè)平13井上試驗(yàn)獲得成功。它是在7in套管內(nèi)進(jìn)行開窗,采用段銑工具段銑開窗口后鉆成的水平井,平均造斜率為19.14°/30m,最高造斜率達(dá)到31.19°/30m,接近短半徑水平井的造斜率。該井設(shè)計(jì)井深1755.5m,垂深914.4m,水平段長131m。遺憾的是該井得固井質(zhì)量差,只是后來開窗部位的套管損壞而使油井近于報(bào)廢。

1.5 三圍繞障水平井

勝利定向井公司在所完成的水平井中,近五分之一是三圍繞障水平井,最大繞度大20°。如第一口海油陸采水平井孤東7-平1井,設(shè)計(jì)垂深1038m,井深1750m,水平段長200m,需繞度20°,兩靶中靶精度分別為8.9m和0.14m。

1.6 短半徑水平井

先后完成的河90-平1井、盤40-41-側(cè)平1井兩口短半徑水平井,收到了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。河90-平1井完鉆井深2486.38m,水平段長68.38m,平均造斜率達(dá)1.2o/m,曲率半徑47.75m,建井周期45天16小時(shí)。盤40-41-側(cè)平1井完鉆井深1492.86m,水平段長112.74m,平均造斜率達(dá)1.38 o /m,曲率半徑41.74m,建井周期19天17小時(shí)。

1.7 雙井連通水平井

把水平井技術(shù)應(yīng)用到礦產(chǎn)開發(fā)井中獲得了成功,1997年10月初為江蘇省洪澤縣鉆成了我國第一口開發(fā)芒硝礦的連同式“U”形水平井-順9-平1井,在距離老井486m的位置上布一口水平井,與老井鉆通,從而提高了芒硝的開采技術(shù)和產(chǎn)量,減少了開采投資和修井費(fèi)用。

1.8 分支井

勝利油田2000年完成了兩口兩分支水平井,目前正在著手設(shè)計(jì)更多的分支井。

2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井提高油藏采收率的優(yōu)點(diǎn)

2.1 水平井提高采收率的優(yōu)點(diǎn)

開發(fā)薄油藏油田和低滲透油藏,提高單井產(chǎn)量,提高采收率。開發(fā)重油稠油油藏。水平井除擴(kuò)大泄油面積之外,如進(jìn)行熱采,還有利于熱線的均勻推進(jìn),減少或防止注蒸汽超覆氣竄,減少熱損失,提高油汽比和油水比。開發(fā)以垂直裂縫為主的油藏。水平井鉆遇垂直裂縫的機(jī)遇較直井大的多。開發(fā)底水和氣頂活躍的油藏。水平井可以減少水錐、氣錐的推進(jìn)速度,延長油井壽命。用水平探井可鉆穿多層陡峭的產(chǎn)層,往往相當(dāng)于多口直井的勘探效果。有利于環(huán)境保護(hù)。一口水平井可以替代一口到幾口直井,大量減少鉆井過程中的排污量。開采殘油能進(jìn)一步提高老油田采收率。包括在死油區(qū)鉆水平井,提高水淹油田的產(chǎn)量;分支水平井開采低產(chǎn)或枯竭油藏。水平井能降低油氣生產(chǎn)成本,主要體現(xiàn)在與常規(guī)井的產(chǎn)量比高于成本比。

2.2 多底井、分支井在提高采收率上的應(yīng)用

用多底井和分支井提高致密砂巖的采收率。致密砂巖的開發(fā)多年沒有一個(gè)好的辦法,1996英國阿科公司在北海海域的波凱爾油田的A3井側(cè)鉆了2個(gè)水平分支井眼,增加了可采天然氣儲(chǔ)量2.8億m3。與普通井相比日增產(chǎn)天然氣560萬m3。

用多底井和分支井作為加密井可大幅度提高產(chǎn)量。殼牌石油公司在馬來西亞海上的南弗里思油田采用多分支井的鉆井方式鉆加密井。這樣可在固定的井槽數(shù)量下,通過多分支井井眼連接新的油層來增加泄油面積。DE-27井的主井眼預(yù)測(cè)產(chǎn)量是137t/d,多分支井井眼的產(chǎn)量為96 t/d。在實(shí)際生產(chǎn)中主井眼的最高產(chǎn)量達(dá)219 t/d。

用多底井和分支井降低單位技術(shù)成本。阿曼石油開發(fā)公司用多分支井鉆了16口井。為了對(duì)多分支井的效果進(jìn)行對(duì)比,建立了兩個(gè)指數(shù),產(chǎn)量提高指數(shù)和成本增加指數(shù)。再將產(chǎn)量增加系數(shù)與成本增加指數(shù)之比作為效率比。結(jié)果達(dá)到1.15,說明效率較高。Mobil公司在碳酸鹽巖油藏的二次和三次采油過程中,也使用了多分支井技術(shù)。多數(shù)油藏的開發(fā)經(jīng)初期鉆井到加密鉆井,進(jìn)而到水驅(qū)、二氧化碳驅(qū),產(chǎn)量顯著地提高了。我國遼河油田海14-20側(cè)鉆分支井的成功實(shí)施也是一個(gè)典型例子。

多底井和分支井特別是多分支水平井還可以使即使使用水平井開發(fā)也仍處于經(jīng)濟(jì)邊緣的油田開發(fā)具有經(jīng)濟(jì)效益。如美國AustinChalk地區(qū)直井∶水平井∶多分支井水平井噸油成本比1∶0.48∶0.39;歐洲北海地區(qū)則為1∶0.77∶0.56。其理由是多分支水平井可以進(jìn)一步減少開發(fā)井?dāng)?shù)量;相應(yīng)減少開發(fā)井鉆井進(jìn)尺;大幅度提高單井產(chǎn)量;有利于減少環(huán)境污染。所以多底井和分支水平井是一個(gè)能降低“噸油成本”的創(chuàng)新技術(shù)。多底井和分支井的缺點(diǎn)是鉆井過程中風(fēng)險(xiǎn)增加,并要求更多的投資。然而,鉆分支井是通過改善油藏的泄油面積特性來提高投資利用率?？蓪?shí)現(xiàn)強(qiáng)化采油、提高鉆井效率、提高采收率(尤其是枯竭層)、轉(zhuǎn)移開采層位等目的。

2.3 大位移井技術(shù)在增加原油產(chǎn)量及提高采收率方面的應(yīng)用

大位移井實(shí)際上是定向井、水平井、深井、超深井技術(shù)的綜合體現(xiàn),是定向井、水平井技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。大位移井最早的應(yīng)用是出于經(jīng)濟(jì)考慮,如美國在加州享廷海灘,是從陸上開發(fā)海上油田。還有挪威北海西Sleipneer油田,用大位移井代替原來的開發(fā)方案,節(jié)約了10億美元。