水平井在石油开采中的合理应用

摘要：随着水平井钻井技术的不断发展，利用水平井开发油田正越来越受到国内外石油行业的重视。国内水平井数量在逐年增多，但一些水平井的生产并不理想。本文阐述了水平井的优点及应用范围,论述了水平井的施工技术,并简要说明了水平井钻井技术在石油开发中的应用
　　关键词：水平井石油应用
　　当今,随着对能源需求的日趋增加以及对环境保护意识的日益增强,如何高效、清洁、经济地开采地下能源已成为目前急需解决的问题。在此情况下,水平井钻进技术应运而生。水平井钻进技术起源于20世纪80年代，并在石油、天然气开发中得到广泛应用的一项综合性技术。其目的主要是提高石油的产量,降低采油成本。并且随着MWD(随钻测量仪)、PDC(聚晶金刚石复合片钻头)和高效导向螺杆钻具的应用,水平井技术已日趋完善。
　　一、水平井钻进技术简介
　　水平井是最大井斜角保持在90°左右,并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。水平井钻进技术是在定向井钻进技术的基础上发展起来的,它是指在石油钻进过程中,通过控制钻头钻进的轨迹,使之沿油层的走向钻进,以最大限度地增加油层的泄油面积,提高油田采收率和勘探效果。其核心技术主要包括水平井油藏工程及优化设计、水平井井眼轨道控制、水平井钻井液与油层保护、水平井测井和完井等。
　　二、水平井的优点及应用
　　水平井钻进技术之所以会得到越来越广泛的应用,是因为它具有常规钻进、定向钻进无法比拟的优点,而且随着无线随钻监测系统和钻进工艺的发展,水平井的优越性将更加突出。对水平井的应用,除了少量的非石油方面(如用水平井作为引排煤层中甲烷的通道、对煤层气化方法可用水平井作为注入空气及产出煤气的通道等)以外,水平井主要用于石油和天然气的勘探与开发。它可大幅度地提高油气产量,具有显著的综合效益。较之直井和常规定向井,水平井主要有如下优点:
　　一是恢复老井产能。在停产老井中侧钻水平井较钻调整井或加密井要节约费用,低渗透油藏,提高采收率。
　　二是开发重油稠油油藏。水平井除扩大泄油面积外,如进行热采,还有利于热线的均匀推进。
　　三是开发以垂直裂缝为主的油藏。水平井钻遇垂直裂缝的机遇较直井大得多。
　　四是开发薄油藏油田,提高单井产量。水平井能大大增加泄油面积,从而提高薄油层中的油产量,使薄油层具有开采价值。
　　五是用水平井可钻穿多层陡峭的产油层,往往相当于多口直井的勘探效果。
　　六是有利于更好地了解目的层的性质。水平井在目的层中的井段较直井钻进长得多,可以更好更多地收集目的层的各种特性资料。
　　七是有利于环境保护。一口水平井可以替代一口到几口直井,可以大大减少钻进过程中对环境的污染。
　　三、水平井主要钻进工艺
　　一是井身轨迹控制。水平井井眼轨迹控制技术是水平井施工技术的核心,并贯穿钻井全过程。水平井井身轨迹控制工艺技术主要包括:钻具组合选用、影响轨迹控制因素的分析、测量技术、井底预测技术和实时综合分析技术等几个方面。（1）直井段：直井段主要是保直,避免轨迹漂移较大给后期的定向工作带来困难。同时还要防止岩屑堆集。活动钻具要以大幅度上下为主,保持井眼光滑、畅通。造斜段和水平段造斜段和水平段主要采用导向轨迹三维空间旋转控制、随钻测量仪(MWD)轨迹控制与监测、水平井软件设计与轨迹跟踪预测等先进技术。①导向钻进技术,导向钻井技术在水平井施工中是一个常用的关键技术。在轨迹控制中,根据实际情况和剖面要求,可采用定向造斜和转盘钻交替进行调整井身轨迹,以对井身轨迹进行有效控制,使得实钻轨迹沿设计和预测趋势发展,以达目标点,而且使井眼光滑畅通,有利于携砂,清除岩屑,保证钻井安全。②MWD轨迹控制与监测技术,测量仪器、测量方法的选择是井眼轨迹控制的依据。为保证测量的方便与准确,需要使用MWD无线测量仪进行测量,并及时数据处理、描图跟踪、待钻井眼预测,根据剖面发展趋势,调整钻井参数、工具面钻井方式。③水平井软件设计与轨迹跟踪预测,采用钻具组合进行造斜时,井底实际井斜和方位预测结果存在差异,这种差异判断的正确与否,对指导下步井眼轨迹控制起着至关重要的影响。这就需完善水平井软件设计功能,使预测井身轨迹与实际相符。
　　（2）中井、完井：完井过程中通井和下套管是最关键、最危险的工序。套管的刚性太大,技术套管在弯曲井段不能发生相应的弯曲变形,这除了要求在轨迹控制过程中要合理分配造斜率,提高井眼轨迹控制技巧外还需要认真做好通井工作,这不仅能使套管能顺利下入,也为固井提供了保证。
　　二是钻井液的性能要求及除屑措施
　　为了及时将井内钻屑带出地面,保证井眼清洁,并保持井壁稳定,对钻井液的性能提出如下几点要求:
　　(1)要有适当的密度以平衡地层压力,防止地层失稳。
　　(2)要求泥浆有一定的动、静态结构,保证良好的流变性,有利于悬浮和携带岩屑。在水平井施工中,可采用如下的综合技术以清除岩屑:①整井段可全部使用中空导向钻具,并利用大排量循环以清除岩屑;②大斜度段和水平段使用携带岩屑能力强的钻井液与完井液;
　　(3)提高钻井液与完井液的润滑防塌能力;
　　(4)坚持使用多级净化装置,确保钻井液清
　　洁、性能稳定;
　　(5)适当控制钻速,尽量减少环空钻屑含量。
　　三是水平井地质优化设计需注意事项
　　水平井早期见水是影响其开发效果的最关键因素，在钻井前优化水平井地质设计和跟踪实钻调整设计，这是预防水平井开发早期见水的基础。
　　（1）要注意水平段长度和方位的优化。水平段长度直接影响水平井的泄油面积、控制可采储量等，要使水平段对其控制储量有较高的动用能力及采收率。应重点考虑的地质因素有油层厚度及物性、原油性质(如黏度等)、所控制的经济合理的地质储量和产能需求等。水平段方位对水平井开发效果也有很大影响。理论分析认为，水平段的方位应垂直于砂体延伸方向、最大水平渗透率的方向(增加储集层向井筒的渗流能力)、裂缝带和高渗透带延伸方向、边水侵入方向(使边水均匀推进，提高边水驱替效果)、现今最大水平主应力方向(增加地层流体向井筒的渗流能力)，因此在确定水平段方位之前，应落实上述地质情况，并充分考虑
　　油藏形态与水平井泄流面积形态之间的匹配关系和含油面积与已有井网的关系。
　　（2）要注意现场跟踪调整水平井地质设计。构造的不确定性、储集层的非均质性及钻井过程中的各种工程因素，都使水平井的钻井成功率受到影响，新开发区块更是如此。因此，水平井地质设计人员必须通过钻井现场的随钻测井、岩屑录井以及邻近目的层上方的一些标志层等，跟踪钻井进度，了解目的层构造、储集层变化，及时调整水平井地质设计，这样才能确保水平井钻井成功。
　　参考文献：
　　[1]水平井之最[J];石油钻采工艺;1996年05期;55；
　　[2]程林松，郎兆新;水平井油－水两相渗流的有限元方法[J];水动力学研究与进展A辑;1995年03期;309-315；
　　[3]水平井钻井技术的新进展[J];石油科技论坛;1998年04期;13-17；
　　[4]李远钦，刘雯林．水平井产量分布反演[J]．石油勘探与开发，1999，26(3)：66—71。

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