國內(nèi)外水平井在油氣田開發(fā)中應(yīng)用調(diào)研

胥鳳岐

【摘要】水平井技術(shù)于1928年提出，40年代付諸實(shí)施，到80年代相繼在美國、加拿大、法國等國家得到廣泛應(yīng)用，并由此形成研究水平井、應(yīng)用水平井的技術(shù)高潮?，F(xiàn)如今，水平井的鉆井技術(shù)已日趨完善，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展了水平井各項(xiàng)配套技術(shù)。本文通過對國內(nèi)外水平井發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)研分析，展望今后水平井發(fā)展應(yīng)用的潛力及方向。

【關(guān)鍵詞】水平井 應(yīng)用發(fā)展 開發(fā)

1 水平井在國外的應(yīng)用情況

美國的水平井技術(shù)相對于其它國家發(fā)展較早。據(jù)美國能源部門統(tǒng)計，水平井的最大作用是穿越多個裂縫（占水平井總數(shù)的53%），其次是延遲水錐和氣錐的出現(xiàn)（占總數(shù)的33%）。使用的最少的是水驅(qū)、提高原油采收率和避開目的層上部地表的限制。在美國大約有90%的水平井是鉆在碳酸鹽巖地層內(nèi)。

加拿大水平井技術(shù)的應(yīng)用也非?；钴S，大多數(shù)井都鉆遇Saskatchewan，尤其是那里的重油油藏，水平井在提高采收率方面的應(yīng)用占了41%。加拿大的水平井技術(shù)相對于美國發(fā)展較晚，但是發(fā)展速度很快。

美國和加拿大的資料表明，水平井平均增加可采儲量8%～9%。相當(dāng)于原油地質(zhì)儲量的采收率可提高0.5%-2%。據(jù)報道，在北海、中東和南美增加的采收率更高。利用水平井技術(shù)在增加產(chǎn)量和提高采收率方面，在世界各地的許多油田都取得了成功。平均來講，水平井的穩(wěn)定產(chǎn)量是直井的2-5倍，許多高滲氣藏實(shí)際超過了5倍。目前，在許多油田中，水平井都是油田開發(fā)的主力。在沙特，利用水平井技術(shù)可望將采收率提高大約5%-10%。據(jù)估算，加拿大的水平井產(chǎn)量平均比直井多生產(chǎn)2.3倍，水平井的第一年產(chǎn)量高出直井的3倍。

上述情況表明，水平井既有利于提高產(chǎn)量，又可增加可采儲量。這明確說明，水平井是一種非常有效的油藏經(jīng)營工具，因此在許多地區(qū)，都由水平井構(gòu)成戰(zhàn)略性的開采計劃，以提高現(xiàn)有油田的采收率。

2 國外水平井新技術(shù)

一口水平井的可行性取決于油井產(chǎn)能、原始地質(zhì)儲量以及有關(guān)的鉆井、完井及操作費(fèi)用。近年來，由于新方法、新技術(shù)的出現(xiàn)，水平井的鉆井成本大大降低，鉆井成功率也大大提高。正是由于這些新技術(shù)、新方法的出現(xiàn)，促進(jìn)了水平井技術(shù)的飛速發(fā)展。這些新技術(shù)、新方法主要包括以下幾種：老井側(cè)鉆、多分枝井、撓性連續(xù)管柱欠平衡鉆井、大位移井等。2.1 老井側(cè)鉆技術(shù)

從經(jīng)營的角度講，老井側(cè)鉆水平井的成本如果接近或低于一口新的直井的成本，那么它的投資一定低于從地面鉆一口新水平井的投資。而且，如果直井已鉆遇有效層位，那么側(cè)鉆水平井的風(fēng)險比新鉆一口水平井也要小得多。正是由于成本和風(fēng)險的原因，近年來，老井側(cè)鉆的數(shù)量越來越多。

以美國德克薩斯州中部的Gidding油田為例，該油田受深部構(gòu)造隆起作用影響，形成典型的局部分布破裂帶，有些老井鉆遇了多個破裂帶，而有些老井沒有。對于沒有鉆遇裂縫帶的老井，既使壓裂，產(chǎn)量也只有5 m3/ d-8m3/d，而且產(chǎn)量遞減很快，而對這些老井進(jìn)行側(cè)鉆后，單井產(chǎn)量猛增至24m3/d。如今，美國Gidding油田已把老井側(cè)鉆作為該油田今后發(fā)展的主要方向。

2.2 撓性連續(xù)管柱欠平衡鉆井

美國石油學(xué)會在RP53規(guī)范中定義：負(fù)壓鉆井（欠平衡鉆井）是指在鉆井過程中允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)、循環(huán)出井并在地面得到控制的一種鉆井方式，具體特征如下：

井內(nèi)鉆井液的循環(huán)壓力低于所鉆地層的壓力，形成負(fù)壓狀態(tài)；

負(fù)壓鉆井時，所鉆地層內(nèi)的流體進(jìn)入井內(nèi)，并隨著鉆井液一同從井眼內(nèi)被循環(huán)出井，利用井控裝置控制井口壓力，并對井內(nèi)循環(huán)流體施加回壓，以控制油氣侵入；

鉆井液、油、氣以及巖屑在地面被有效分離，分離后的鉆井液可循環(huán)使用；

負(fù)壓條件可自然產(chǎn)生，也可采用人工方式，如使用天然氣、氮?dú)?、空氣及泡沫等?/p>

3 國內(nèi)水平井技術(shù)現(xiàn)狀3.1 國內(nèi)水平井發(fā)展概況

中國是發(fā)展水平井鉆井技術(shù)較早的幾個國家之一，60年代中期在四川打成了磨3井和巴24井2口水平井，但是限于當(dāng)時的技術(shù)，未取得應(yīng)有的效益。我國在“八五”和“九五”期間開展了對水平井各項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用，并在不同類型油藏中開展了先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和推廣應(yīng)用，取得了很多成果。目前，水平井技術(shù)已成為許多進(jìn)入開發(fā)中后期油田穩(wěn)產(chǎn)的主要手段之一。

3.2 國內(nèi)水平井技術(shù)

國內(nèi)水平井技術(shù)經(jīng)過這段時間的發(fā)展，在水平井產(chǎn)能、試井、水平段長度優(yōu)化、水平井位置優(yōu)化、水平井?dāng)?shù)值模擬、水平井技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價方法等方面也有許多先進(jìn)的成果。

3.2.1 水平井的適用范圍

經(jīng)過幾年的實(shí)踐，水平井的適用范圍擴(kuò)大了。如油層厚度不再是約束水平井應(yīng)用的苛刻條件，油層低于6米的薄層也可以利用水平井高效開發(fā)，可以利用水平井鉆穿多個油層，或者利用“階梯式”水平井的不同段鉆在不同的油層內(nèi)，一口水平井開發(fā)多個油藏，增加控制儲量。哈德4油田，單層砂厚只有1.0-2.3米，這個區(qū)塊目前有12口水平井，水平井單井產(chǎn)量為直井的1.8倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.2.2 水平井的優(yōu)化設(shè)計

水平井的優(yōu)化設(shè)計包括水平井水平段的位置、水平段的走向和水平段在油藏中的長度優(yōu)化設(shè)計。

在設(shè)計水平井方向的時候，要考慮儲層的構(gòu)造形態(tài)、斷層位置、含油砂體的沉積類型、邊界、地應(yīng)力方向和裂縫發(fā)育方向等。用水平井開發(fā)裂縫性油藏，為了提高單井產(chǎn)能，水平井的延伸方向應(yīng)與裂縫方向正交，進(jìn)可能多地鉆遇裂縫，但當(dāng)裂縫性油藏高含水時，利用水平井開采剩余油時，水平井的方向應(yīng)該與裂縫的方向平行，這樣做的目的是為了避免鉆遇水淹的裂縫。對邊水活躍的油藏，水平井的方向應(yīng)該朝向邊水，這樣水平井的末端水淹后進(jìn)行封堵還可以繼續(xù)生產(chǎn)。

3.2.3 完井技術(shù)

目前常見的水平井完井方式有裸眼完井、割縫襯管完井、帶管外封隔器的割縫襯管完井、射孔完井和礫石充填完井5類。由于各種完井方式有其各自的適用條件，故應(yīng)根據(jù)油藏條件選用。

3.3 國內(nèi)水平井應(yīng)用概況

我國完鉆的水平井分別分布在底水油藏、復(fù)雜段塊油藏、裂縫油藏、稠油油藏、生物礁油藏、低滲透油藏、薄互層油藏、凝析氣藏等油氣藏中。在沙漠和海上鉆水平井主要是為了稀井高產(chǎn)，提高單井的經(jīng)濟(jì)效益；在斷塊油藏中打水平井可以利用水平井的泄油面積大的特點(diǎn)，充分開采小斷塊的油氣；在裂縫油藏中鉆水平井利用長的水平段穿過多條裂縫，提高單井產(chǎn)量；在高含水油藏中鉆水平井作為調(diào)整井，可以挖潛剩余油；用水平井開發(fā)稠油油藏，可以提高單井產(chǎn)量，改善區(qū)塊的開發(fā)效果，增加經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

總的來看，國內(nèi)水平井在底水、復(fù)雜斷塊、裂縫、稠油等油藏中開采和挖潛上應(yīng)用效果好，成功率高。在其它一些類型油藏中的水平井開發(fā)有許多值得研究的問題，如在特低滲透油藏中的水平井的開發(fā)效果不是十分理想，部分井由于特低滲透儲層物性差、儲層橫向變化大導(dǎo)致水平段落在無效儲層中成為干井；另外一個原因是由于特低滲透儲層能量低、供給不足，導(dǎo)致產(chǎn)量下將很快。

參考文獻(xiàn)

[1] 柯仲華，等.國外水平井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景，鉆采工藝研究，1996，（04）

[2] 吳月仙，等.中國水平井技術(shù)實(shí)力現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，石油礦場機(jī)械，2008，（03）