超薄油层水平井技术.docx

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超薄油层水平井技术超薄油层水平井技术超薄油层水平井钻井技术讲座主讲人：

谢学明二00九年六月目录1.概述12.超薄油层水平井钻井技术12.1技术难点12.2技术对策22.3施工措施33.应用实例33.1广64平4井33.2广1平2井63.3应用效果84.结论与认识9超薄油层水平井钻井技术谢学明游云武王小波（原创）摘要：

江汉油田属陆相沉积断块油田，潜江凹陷盐间非砂岩薄油藏资源量达1.68108t，上下均有盐岩遮挡层。

最大特点是圈闭小、油层薄、埋藏深、开发难度大。

常规直井和定向井难以满足开发要求，利用超薄油层水平井钻井技术能达到开发难动用储量的目的，并且能提高采收率。

近年来江汉油田完成了11口超薄油层水平井，为进一步开展此类技术积累了一定的经验。

关键词：

超薄油层水平井地质导向轨迹控制应用1.概述概述超薄储层通常是指储层厚度不超过2m的储层，它可分为自然形成的薄油藏和老油田长期开采剩余的边底水构造油藏等类型。

江汉油田适合水平井开采的油层厚度一般不超过4m，大多数在2m以内。

利用直井和常规定向井开发，油层裸露面积小，产量低，难以合理开发动用地下储量，而利用超薄油层水平井钻井技术，却能达到勘探开发的目的。

近年来，江汉油田在广华、王场、浩口等区块利用超薄油层水平井钻井技术，开采剩余油藏以及自然形成的层间油藏（油层厚度在12m），取得了显著的效果。

2003年完成了第一口超薄油层水平井王西平2井，完钻井深3789m，油层厚0.9m。

（由胜利油田提供技术服务）随着江汉油田超薄油层水平井钻井技术的不断进步，引进了地质导向钻井技术，将定向钻井和地质导向紧密结合起来，使油层钻遇率不断提高。

由最初的王西平2井56.7%，提高到王1平4的100%。

目前已完成超薄油层水平井11口，累计产油20400吨，是直井的5-7倍，取得了显著的经济效益。

2.超薄油层水平井钻井技术超薄油层水平井钻井技术2.1技术难点着陆控制是超薄油层水平井的关键技术，由于超薄油层的设计靶区不是固定的，存在“两个不确定”：

油层垂深不确定和工具造斜率不确定。

（1）油层垂深不确定：

由于油藏的细微构造变化大，纵向顶面起伏，横向岩性差异，难以准确确定油层垂深。

（2）工具造斜率不确定：

由于地层走向、岩石硬度、岩性变化、地层层理交错等因素，还有钻具组合和钻井参数的影响，造成工具造斜率不确定。

（3）测量信息滞后，LWD的探管距钻头20多米，存在一个测量盲区，地质导向预测难。

（4）油层薄，着陆控制难。

需要有合适的角度，才能达到矢量入靶。

（5）油藏存在底水，容易钻入水层。

同时，地层倾角变化大，有时上翘或下倾，井眼轨迹在油层最佳位置穿行难。

（6）盐膏层发育。

尤以潜二、潜四段为甚，盐层在纵向上与泥岩组成的韵律层多达82个。

盐岩易产生“蠕变流动”，造成盐卡。

2.2技术对策

（1）首先从设计入手，通过油藏精细描述达到井网布置优化，再作出切实可行的地质设计和工程设计。

（2）优选井身剖面，采用“直增稳增水平段”五段制剖面。

这种剖面的优点是：

在着陆前设计了40-50m的调整井段，能够应对油层垂深不确定的变化，为准确着陆留有余地。

（3）水平井井位确定条件：

最佳靶前位移要求280340m；井口与目的层AB连线方位尽量保持在一条连线上；兼顾地层自然方位，考虑直井段沿自然方位走向的位移对下部井眼轨迹的影响。

（4）地质导向要做好油层位置的预测，应做到两点：

设计钻井剖面A靶点纵向上30m无断层；A靶点上方1520m有较稳定的标志层。

否则，应打导眼确定A靶点垂深，才能保证成功率。

（5）应用地质导向钻井技术，形成以地质参数为指导，轨迹控制为手段，井下工具为依托的地质导向钻井技术，确保轨迹在油层中穿行。

利用地质参数的变化,随时调整井眼轨迹，使随钻自然伽玛和电阻率趋向正常值，保证井眼轨迹始终穿行于油层中。

轨迹调整采用导向钻进模式,精确控制。

水平段加密测点，及时调整。

（6）井眼轨迹控制要诀：

“宁高勿低、早扭方位、稳斜探顶、矢量中靶、轨迹平滑”。

对于盐膏层发育的地层，选用“两高一低”的钻井参数，即高转速高泵压和低钻压，采用“三三三制”的钻井方式，即每钻0.3m上提3m划眼三次。

2.3施工措施摩阻扭矩一直是困扰水平井施工的主要问题，钻柱侧向力是导致摩阻和扭矩的根本原因，如果局部的侧向力过大，会导致钻柱与井壁的磨损加大，如果发生长时间的磨损，一方面导致套管磨损，另一方面导致钻具发生热龟裂，使钻具断裂。

因此通过侧向力和摩阻扭矩的分析，可以更有效地保证钻具安全。

施工中，应采取如下措施：

（1）利用摩阻扭矩分析软件，模拟钻进、起下钻等工况，优化井身剖面，优选钻具组合。

（2）坚持每钻进200m进行一次短起下钻，有效破坏岩屑床。

（3）尽量采用大排量循环，保持井眼清洁。

（4）确保全井钻井液的润滑性，当摩阻和扭矩增大时追加液体润滑剂或固体润滑剂。

3.应用实例应用实例3.1广64平4井广64平4井是江汉盆地潜江凹陷广64断鼻构造上的一口开发井,设计垂深2856.21m，实际完钻井深3166.67m，完钻层位：

潜41油组。

（1）施工技术难点该井设计有3个断层，实际钻遇一条正断层，断点在2590m，断层距目的层262m，断缺潜2段下部和潜33下上部地层。

断层位置方位具有不确定性，增加了对油层垂深的精确预测难度。

标志层的垂深及厚度发生变化，增加了超薄油层水平井准确着陆的难度。

潜江组盐层发育，不仅容易发生盐卡，而且由于盐层钻速快，降低了马达的造斜率。

水平段虽然使用了LWD进行随钻定向参数测量和地质导向，但所测地质参数的层位与正钻井的井底有一定距离，不能及时反映井底的地质参数，表现为信息滞后。

另一方面LWD只能确定测量点是否在油层中，究竟是上边界还是下边界却不清楚。

（2）实钻控制过程表层（0-980m）采用塔式钻具钻穿广华寺组，投测电子多点测斜仪，校正上部井斜、方位。

直井段（980m-1750m）采用塔式钟摆钻具：

215.9mm钻头158.8mmNMDC1根158.8mmDC1根+214mmSTB+158.8mmDC6根+127mm钻杆。

由于上部地层倾角大，钻进至1700m，井斜5，闭合位移43m，闭合方位315，轨迹偏离A、B两靶的连线，进行纠偏作业，将实钻轨迹调整靠近设计轨迹。

纠偏及增斜段（1750m-2815m），采用MWD无线随钻钻具：

215.9mm钻头165mm单弯螺杆1根+210mmSTB158.8mmNMDC1根127mmHWDP30根127mmDP。

该井段地层较软，采用PDC钻头，机械钻速明显提高。

增斜段及水平段（2815m-3166.67m），采用LWD无线随钻钻具：

215.9mm钻头+165mm单弯螺杆+210STB+LWD组件+127mmNMDP1根+127mmDP45根+127mmHWDP30根+127mmDP。

（3）LWD地质导向钻井技术应用本井在井深2815m，井斜达50时开始使用LWD地质导向。

下入电阻率、伽马两参数仪器组合施工（见图1），目的：

分辨地层岩性及流体性质，准确校核目的层垂深；预测轨迹走向，确保井眼轨迹在油层中穿行；预测地层变化，实现轨迹的精确控制。

图1在着陆控制段，当钻进至井深2995.31m（垂深2849.94m），井斜86.2，方位51.2时，从LWD随钻测井曲线（见图2）上观察到，伽玛曲线有明显的降低，并逐渐由泥岩伽玛值120130API降到100API左右。

图2为LWD随钻曲线图（左为伽玛、右为电阻率）结合伽玛曲线和地质录井与标志层的对比情况，判断即将钻遇油层，于是迅速采取措施将井斜角调整至90，井深3015m（垂深2850.56m）时，自然伽玛曲线由泥岩的100API降至70API，根据地质资料显示的油层自然伽玛特性，结合上返的岩屑砂样和气测值，准确进入油层。

钻至井深3140m，井斜91.5，垂深2852.74m，自然伽玛90API，电阻率70.m，结合岩屑录井及气测显示，判断从油层顶部缓慢穿出。

当井深至3150m时，自然伽玛升高到115API，电阻率降至45.m，砂样全部为泥岩。

从水平段的施工中可以看出，在油层中部钻进时，电阻率值比较稳定，自然伽玛值最低；当井眼轨迹接近油层顶界和底界时，电阻率和自然伽玛均有明显的变化，电阻率值由高变低，从电阻率值开始降低到进入泥岩，垂深变化约0.65m，自然伽玛值由砂岩的低值逐渐升高，升高至泥岩的正常值，垂深变化约0.15m，从进出油层时电阻率和自然伽玛的变化规律，可以说明LWD对水平段的井眼轨迹控制可提供可靠的导向作用。

广64平4井眼轨迹控制图。

（见图3）图3广64平4井设计轨道与实钻轨迹图3.2广1平2井广1平2井位于江汉盆地潜江凹陷广一区，是一个低幅度平缓的短轴背斜，构造走向近东西向，构造长轴2.23km，短轴1.02km，构造高点在广4-10附近，地层倾角2-5。

（见图5）图5广华油田潜131油组中只有潜131

（1）和潜131

（2）小层含油，其它为水层。

潜131（1、2）油层埋藏深度1814.01870.8m，油层具有薄而分布广泛、连片性好的特点，其中潜131

（1）小层岩性以鲕粒灰岩广华油田潜一段油藏剖面图180018101820183018401850186018701880广4-16广3-103潜12潜1潜13NE深度-m广67X1890为主，油层平均有效厚度0.6m，潜131

（2）小层岩性以砂岩为主，油层平均有效厚度1.0m，潜131

（1）小层与潜131

（2）之间隔层较薄，平均厚度3.3m，潜131

（2）与底部水层之间的隔层也较薄，平均厚度4.2m。

井身质量控制要求。

（见表1）：

表1设计坐标纵坐标（X）横坐标（Y）设计垂深（m）设计方位（）设计位移（m）井口3371249.419663424.3靶点A3370995196632651826.8212.05300.16靶点B3370910196632151828.8211.66398.75设计靶区水平方向中靶半径控制在6m以内，垂直方向中靶半径控制在1m以内，井眼轨道在ABC段为12m1m153m的矩形空间中穿行。

（1）井眼轨迹控制方案鉴于广1平2井油层薄，实钻垂深与设计垂深可能有一定的差异，着陆控制采用“直-增-稳-增”的双增剖面。

采用最佳稳斜角86.4稳斜探顶，井斜达到90后，起钻换钻具：

215.9mm3A钻头+172mm单弯螺杆+210mm稳正器+127mm无磁承压钻杆1根+LWD+127mm斜坡钻杆+127mm加重斜坡钻杆，及时调整井斜和方位，保证井眼轨迹在油层中穿行。

测量方案：

井斜小于70度使用MWD，井斜大于70度使用LWD。

（2）实钻控制过程直井段（01423.98m）由于井口与A、B靶点的连线不在一条直线上（A-B靶连线方位为210.47、B-C靶连线方位为213.69），因此施工中要严格控制井斜。

采用钟摆钻具组合：

215.9mmPDC钻头+159mm无磁钻铤1根+159mm钻铤1根+214mm扶正器+159mm钻铤1根+214mm扶正器+159mm钻铤12根+127mm钻杆。

钻进参数：

钻压2030kN，转速210r/m。

井深1423.98m，井斜角1.05，方位353.66，闭合距6.74m，闭合方位94.51。

方位调整段（1423.981514.51m）由于直井段井底方位与设计方位不一致，将方位调整到212.66，井斜9.49。

增斜段（1514.51.001966.06m）钻具组合：

215.9mmHJ517G+165mm1螺杆+MWD定向短节+210mmSTB+158mmNMDC+158mmDC2+127mmHWDP30+127mmDP+108mm方钻杆。

为减少起下钻磨阻，混入原油和固体润滑剂，增斜段井底井斜85.06，方位210.76。

水平段（1976.062150.00m）钻具组合为：

215.9mmHJ517G+165mm1.螺杆+127mm无磁承压钻杆+MWD定向短节+210mmSTB+127mmDP500m+127mmHWDP30根+127mmDP+108mm方钻杆。

钻至井深1976.06m，地质要求将井斜增至88，井深1983m见油砂，复合定向钻至井深2038.01m，井斜88，方位215.2。

由于地质对比层位出现变化，多次发生调整，最终调整靶点数据为：

A靶垂深1826.20m位移289.24m方位211.56B靶垂深1827.50m位移339.94m方位211.46C靶垂深1832.58m位移404.01m方位211.49施工过程中，由于显示不好，井斜降至85后，稳斜钻至C靶，于井深2150m完钻。

井眼轨迹见图6。

图6广1平2设计轨道与实钻轨迹图3.3应用效果广64平4井水平段长171m，钻穿油层127m，油层砂岩钻遇率74%。

广1平1井油层最薄（0.4m），钻井周期16天20小时，其中5天完成了着陆控制和水平段，油层砂岩钻遇率97%，创造了穿越油层最薄、施工周期最短的超薄油层水平井记录。

广1平2井是纵向变化大、油层垂深不确定、轨迹控制难度最大的超薄油层水平井。

广1平4井油层砂岩钻遇率100%，产量最高，平均日产原油21吨，是直井产量的8-10倍。

表2江汉油田超薄油层水平井数据统计表井号井深（m）水平段长（m）油层段长（m）钻遇率（%）油层厚度（m）累计产油（吨）投产日期（年月日）王西平23789210109.0756.70.9706303.7.6广2平5317010065651.9293208.8.13广2平63600150.65123.40821.881108.8.15广2平93170145.77105.6072.41.8972908.8.10广平938251057975.21.762608.12.26广64平2316960.2150.6841.91210508.2.4广64平43166171127741.02352708.11.21广1平1209654.0852.46970.4215607.11.9广1平2215015314997.40.92260008.3.20广1平32148153.4109710.8334909.2.14广1平421981961961000.6510209.6.30合计4.结论与认识结论与认识

（1）超薄油层水平井钻井技术是开发难动用储量的有效技术手段。

成立水平井技术小组和地质导向队伍，有利于超薄油层水平井的策划和施工。

（2）水平井技术小组应提前介入井位的优选工作，如果靶前位移不够或者水平段AB连线与井口不在一条连线上，应选择从B点向A点打，从反向找井口位置。

减少直井段纠偏工作量，有效提高直井段的机械钻速，为下部增斜和着陆创造条件。

（3）近钻头地质导向测斜仪（LWD）和短螺杆，可以减少仪器零长，缩短测量盲区，为引导井眼轨迹在油层最佳位置穿行提供可靠保证。

（4）江汉油田定向技术水平完全能够满足超薄油层水平井的技术要求，但是开采纵向变化大以及油层更薄的水平井技术还需向兄弟油田学习，进一步完善。