钻井工程文献调研大作业 修复的Word下载.docx

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12窄密度窗口的解决方案—宋永杰吴宇泽

13窄窗口压井—任建龙李司马

14窄窗口钻井技术分析—滕柏路李洋

15几种地层异常压力的预测方法分析与评价—蔡久杰梁月松

地质导向技术文献综述

石工08-创新陶玥林2008055810王梦抒2008021523

地质导向技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一。

它是指对随钻测量得到的数据进行实时分析，并以人机对话的方式来控制井眼轨迹的技术。

其主要的设备和工具有近钻头传感器、变径稳定器，随钻测量仪和随钻测井仪。

[1]

一、国内外研究及应用现状

1.1国外研究及应用现状

20世纪80年代中期，第一次在钻定向井中使用了随钻测量（MWD），与近钻测斜器配合使用，可随钻测得井斜角和方位角，求出井眼实时偏差矢量，实现几何导向。

随钻地震是在（SWD）是在传统地面地震勘探方法基础上发展起来的学科交叉新技术。

SWD为井眼轨迹控制提供地质导向依据，使井眼轨迹准确“入窗中靶”，实现实时地质导向。

20世纪90年代以来MWD和LWD结合，形成随钻地层评价测试技术。

如斯伦贝谢的集成钻井评价系统，不仅具有实时测试、传输下部钻具的方位、井斜、钻压、扭矩波动、应力状况、流动压力、钻井液密度，还可测试传递所钻地层的电阻率、孔隙度、岩石密度等底层特性参数。

地质导向技术（GST）是在MWD、LWD和MWD的技术基础上发展起来的前沿技术，它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹。

使用该技术即使井眼避开地层和地层流体界面，仍可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。

地质导向技术更利于在薄油层和大倾角油层中钻水平井。

地质导向技术包括随钻测量/随钻测井、旋转导向技术、闭环控制系统。

1.2国内研究及其应用现状

国内自初级导向发展到地面人工导向直至旋转式导向系统经历了50年。

目前，我国海洋（如南海、西江等）、陆地（如新疆塔河、西气东输工程气田等）水平井、大位移井、分支井等钻井中，采用了地质导向钻井技术，取得良好的效果。

但国内的技术应用上，在配套工具上主要以引进为主，与国外存在差距。

二、随钻测量与随钻测井

2.1MWD简介

MWD的井下部分主要由探管、脉冲器、动力短节和井底钻压短节组成，探管内包含传感器，如井斜、方位、温度、震动传感器等。

它对传感器传来的信号进行放大、编码等处理，通过脉冲器传递信号并接受地面命令，实现双向通讯。

测量井斜和方位是MWD的基本任务。

井斜是用三轴重力加速计测定的，分别测量Gx，Gy，Gz,三个分量，传输到计算机中计算得出井斜值。

方位使用三轴磁通门传感器，分别测量Bx，By，Bz，同样由计算机处理得出方位。

2.2LWD简介

CDR系统包括电池筒、伽马传感器、电导率测量总成和探管，主要测量地层的伽马曲线和深、浅电阻率曲线。

对曲线分析可判断地层岩性，流体类型，是LWD测井系统中最基本的组成部分。

CDN系统用来测量底层密度曲线、中子孔隙度曲线，可进一步鉴定地层的岩性，判断地层孔隙度和地层流体性质，分析地层渗透率。

三、旋转导向系统

定向井钻井工具最重要的发展趋势之一就是用旋转导向钻井系统取代导向钻井系统，即利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随钻实时改变方位和井斜。

旋转导向钻井系统主要由井下旋转导向钻井系统和地面监控系统联系一起形成自动控制系统的双向通讯技术三部分组成。

旋转导向系统有一可实时控制的双向信息交流线路，可通过连续反馈来证实操作命令已被系统正确接受。

这样使得每次方位变化的要求能准确无误地被接受，不需要等待一段时间来观察井下钻具组合的状态。

在长反馈闭环的顶部，旋转导向系统还具有一个内部的井下闭环，能确保设计的定向参数能密切跟进。

通过井下传感器的使用，在导向装置上产生所要求的调整，一次来保持井眼始终在设计的位置上。

为使所有操作在人为可控范围内，所有井下操作变化信息将通过遥测并经过很长的反馈环路回到地面，然后就可以根据井下数据进行人工调节。

四、地质导向技术应用实例

中原油田是一个复杂断块油气田,地下断层密布,构造复杂,油层单层厚度小,局部地区岩性横向变化快,导致中原油田的水平井施工难度较大,加之井身轨迹的不可逆性和调整难度大,这都要求准确卡取目标油层的着陆点,准确判断每次进出油层的深度及界面,及时采取适当的技术措施来调整井眼轨迹,否则会造成浪费钻井进尺、降低油层钻遇率等后果。

为此,专门编制了井斜处理软件,实现了对现场斜深数据的快速校直,绘制了便于分析判断油层的地质导向图,并积极探寻准确计算地层倾角的方法,使地质导向技术成为水平井施工中的一项关键技术,成为钻头的眼睛和指南针。

[2]

4.1现场井深数据校直对比

水平井施工的特殊性要求地层对比应比其他井型更加精确。

传统的地层对比方法是在现场采用斜深曲线进行对比，由于导眼段和水平段的井斜差异大，地层视厚度差别也大，曲线形态和组合特征的相似性差，增加了地层对比的难度,降低了对比的准确性。

以往的习惯做法是在水平段目标层设计垂深以上5~10m进行一次对比电测，用以预测目标层的垂深，但这种做法成本高、时效差。

为了解决现场数据的校直,开发了井斜处理软件系统,既能针对直井、定向井、水平井等不同的井型用角平均法、曲率半径法等计算方法处理井斜数据,计算各测点井深的垂直深度（图1），还能使用钻时、气测值、岩性剖面等录取间距与测斜点距各不相同的资料,在现场快速生成垂深曲线和岩性剖面，使曲线形态和组合特征的对比性明显变好，增加了对比的准确性。

图1井斜处理系统及斜深、垂深对应计算结果

应用实例:

文X2平2井通过导眼钻探确定10#层为目标层，该层分为明显的上、下两层砂体,与9#层的自然伽马曲线组成异常幅度逐渐增大的形态。

但导眼段的最大井斜37.2°

，水平段的最大井斜91.88°

，斜深的曲线形态差异很大，可比性不好。

通过应用井斜处理软件系统转换成垂深后，曲线的形态及组合关系吻合性较好，准确地预测并卡准了目标油层（图2）。

4.2综合各项参数特征判断油层与泥岩

钻头进入油层后,如何引导钻头尽可能多地在油层中穿行是录井的关键。

将现场判断岩性和含油性的各项参数曲线（包括钻时、自然伽马、气测值）和录井剖面综合在一起,绘制成地质导向图。

根据各项参数在油层和泥岩段的变化情况和曲线特征,可以准确地判断钻头是否在油层中钻进。

图2文X2平2井3235~3295m井段导眼与水平段斜、垂深对比

4.3展现钻头行进轨迹

应用井斜处理软件系统在地质导向图的右侧增加了垂深数据栏，能够将设计油层位置、设计井身轨迹以及实钻井身轨迹用不同颜色的曲线直观地展现出来，设计与实钻轨迹的差别一目了然。

还可以快速准确地对钻头进出油层的斜、垂深进行对比查询,初步绘制油层的实际产状，指导调整井身轨迹。

图3卫X2平1井地质导向图

卫X2平1井通过导眼钻探确定4#层为目标层,设计钻头沿下倾地层（目标层）钻进。

实钻中，在斜深3062m、垂深2928.43m处顺利着陆，然后沿设计的井眼轨迹继续钻进,但钻头在斜深3109m、垂深2931.87m处从目标层中出来，钻时等曲线特征与4#油层明显不符,呈5#和6#层特征,于是立即增斜,在斜深3202m、垂深2930.35m再次进入4#层。

将4#层底界出层和进层的2个点连接起来,可以清楚地看到实际的目标层呈上倾与钻头方向一致（图3）。

4.4准确计算地层倾角

水平井的油层钻遇率在很大程度上取决于对目标油层实际倾角的掌握程度,通过实际进出油层点的有关轨迹数据和导眼测得的油层垂厚,可以较准确地计算出油层的倾角,指导下一步施工。

钻头出油层重新进层后,同一层岩性就会重复出现,根据同一层界面在不同位置垂深差和位移差,与地层界面组成的三角形,使用反三角函数可以准确计算出地层倾角,可分为油层上倾、下倾两种模式,计算示意见图4。

图4油层重复钻遇情况下倾角计算示意

4.5地质导向的总体要求

影响地质导向因素有地层产状、构造、油藏特性、地层对比、定向能力等。

在现场实际操作过程中，地质导向应宏观把握，微观细调,寻找地质、工程与经济的最佳结合点，提出的地质导向方案、几何导向方案要有前瞻性，可操作性强。

地质导向方案垂向可调控幅度随井深增加呈逐渐收敛之势，直至着陆前可调控幅度控制在垂向上下0.5m之内，达到精确着陆点的目的。

在进行地质导向前，要有对策应付可能出现的意外情况。

若地层出现较大变化或出现断层，经综合分析后制定下步措施或打导眼或填井侧钻或更改设计调整靶点坐标。

[3]

参考文献

[1]游莉.地质导向技术综述[J].江汉石油科技，2008，18

（1）.

[2]孙林,柳金钟,侯鲁亮,田桂凌,牛增海.中原油田水平井地质导向技术研究与应用[J].录井工程,2010,21

（1）.

[3]王述权.水平井地质导向技术探讨[J].内江科技，2010（8）.

双层鱼骨型分支水平井钻井技术

---以边台-H3Z井为例

1前言

辽河油田的边台区块位于辽宁省沈阳市于洪区马三家子乡高家窝堡东南，区域内地势平坦，海拔一般在30m左右，地面上多为农田。

该区块的油藏属于古潜山裂缝性块状油藏，受中高角度裂缝的影响，没有稳定分布的隔夹层。

而鱼骨型分支水平井可以从一个井眼中获得最大的总水平位移，在相同或不同方向上钻穿不同深度的多套油气层，能大幅度增加油气层的裸露面积，从而达到提高油井产量和采收率的目的。

为此，辽河油田边台区块部署了双层鱼骨型分支水平井边台一H3Z井，以利用分支水平井开发边台古潜山北部难动用储量，开发不规则的油层，达到提高采收率的目的。

因此分析边台一H3Z井的技术难点，总结钻井技术措施及施工经验，对推广分支水平井和降低油田开发成本具有重要意义。

2双层鱼骨型分支水平井设计

2.1地质概况

边台古潜山钻井揭露的地层自下而上发育有太古界，下第三系沙河街组、东营组，上第三系和第四系地层，其中太古界是该区块主要目的层段。

太古界地层主要由鞍山群变质岩组成，储集岩以混合花岗岩、浅粒岩为主，为无底水裂缝性块状油藏。

2.2井身结构【1】

鱼骨型分支水平井可以从一个井眼中获得最大的总水平位移，在相同或不同方向上钻穿不同深度的多套油气层，能大幅度增加油气层的裸露面积，从而达到提高油井产量和采收率的目的【2】。

故针对该区块的地质特点，设计如下鱼骨型水平井，主井眼1设计完钻井深3260.96m，完钻垂深2333.50m。

主井眼2设计完钻井深3111.25m，完钻垂深1124.7m。

主井眼1包含6个鱼骨分支，侧钻点间隔140.00m，设计鱼骨段平均长190m。

主井眼2开窗位置井深1860m，其中包含5个鱼骨分支，侧钻点间隔140.00m，设计水平段平均长180.00m。

各井井段的设计数据如下：

鱼骨型水平井的结构如下图所示：

2.3技术难点

2.3.1井眼轨迹控制

1）设计井眼轨道复杂，尤其水平井段窗体设计较窄，垂向±

1m，横向±

2m，井眼轨迹控制难度大；

2）两个主井眼分支，有三段大斜度井段；

3）主井眼分支2属“增一稳一降一稳一增一降一稳”轨迹类型，属阶梯状，且双连弧垂深