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天津工程职业技术学院

XX工程职业技术学院

TianjinEngineeringTechnicalInstitute

毕业实习报告

课题：

定向井录井技术

班级：

石油工程09-7

XX：

杨文运

指导老师：

时桂兰

完成日期：

2011年4月20日

摘要

一口井的设计目标与井口不在一条铅垂线上的井统称定向井。

在油气田勘探开发过程中，由于地面条件，地下构造情况及

钻探目的要求的制约，实施大位移定向井，提高油气层开发动用程度，是油气田开发后期的一种重要手段，大位移定向井的固有特点，给现场录井工作提出了新的要求，对常规地质录井方法的改进，以及应用录井新方法、新技术服务于现场，为及时发现油气显示，提高录井质量，完成钻探目的就成为我们录井人员必然的选择。

关键词：

定向井概念录井方法应用随钻层位对比地层增厚倍数应用

第一章前言

第二章定向井钻井技术

2.1定向井的基本概念

2.2定向井的基本应用

2.3定向井的基本分类

2.4定向井的特点

2.41钻井特点

2.42录井特点

2.5定向井的录井技术

2.51随钻层位对比方法

2.52录井新方法的应用

2.53传统常规录井方法的改进

第三章结论

参考文献

致谢

附录

一、定向井的基本概念

定向井是指按照事先设计的具体井斜和方位变化的轨道钻进的井。

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。

采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到啊经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然资源，具有显著的经济效益和社会效益。

定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。

其剖面主要有三类：

（1）两段型：

垂直段+造斜段

（2）三段型：

垂直段+造斜段+稳斜段；

（3）五段型：

上部垂直段+造斜段+稳斜段+降斜段+下部垂直段。

水平井是是定向井的一种，一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。

而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段的在油层中钻进直到完井。

这样的油井穿过油层井段上百米以至二千余米，有利于多采油，油层中流体流入井中的流动感阻力减小，生产能力比普通直井、斜井生产能力提高几倍。

胜利油田定向井技术闻名全国，胜利油田钻井院和胜利油田钻井工程技术公司已形成了普通定向井、多目标定向井、救援定向井、从式定向井、水平井、分支井等几十种类型的定向井施工工艺。

胜利油田黄河钻井总公司和渤海钻井总公司的定向井总公司的定向井施工能力享誉国内外。

目前，由胜利油田设计及施工的定向井占全国的一半以上。

二、定向井定的基本应用

（1）地面限制

油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。

（2）地下地质条件要求

用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。

如：

安718段块的井漏、二连地区巴音区块的井，自然方位120-150度。

（3）钻井技术需要

遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。

如：

掉钻头、断钻具、卡钻等。

（4）经济有效的勘探开发油气藏的需要。

①原井钻探落空，或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。

②遇多层系或断层开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。

③对于裂缝性油气藏可钻水平井贯穿遇更多裂缝、低渗透性地层、薄油层都可钻水平井，提高单井产量和采收率。

④在高寒、沙漠、海洋等地区，可用丛式井开采油气。

三、定向井基本分类

随着定向井技术的发展，定向井的种类越来越多。

（1）按设计井眼轴线形状分

①二维定向井：

井眼轴线在某个铅垂平面上变化的定向井，井斜变化，井斜变化，方位不变化。

②三维定向井：

井眼轴线在三维空间变化的定向井，井斜变化，方位变化。

可分为：

三维纠偏井和三维绕障井。

（2）按设计最大井斜角分

①低斜度定向井:

井斜小于15°，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。

②中斜度定向井：

井斜在15°-45°之间，钻井时井斜、方位角控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。

③大斜度定向井：

井斜在46°-85°之间，其斜度大，水平位移大，增加了钻井难度和成本。

④水平井：

井斜在86°-120°之间，其钻井相对较差，需要特殊设备、钻具、工具、仪器。

（3）按钻井的目的分

救援井、多目标井、绕障井、多底井。

（4）按一个井场或平台的钻具数分

①单一定向井

②双筒井：

一台钻机，钻出井口相距很近的两口定向井。

③丛式井（组）：

在一个井场或平台或平台上，钻出几口或几十口定向井和一口直井。

四、定向井的特点

我们将井斜大于45°、水平位移大于500m的定向井称为大位移定向井。

它在钻井工程和地质录井方面具有如下一些特点：

1、钻井特点

中原油田从1996年开始大量实施大位移定向井钻井技术，随后呈逐年增多趋势，至目前已成功完成了4口水平井的钻井，其中Y2-P1井最大井斜达94°，水平井段长760m，并在同行业中首创水平段扭方位技术。

大位移井钻井工艺技术含量随着井的斜度增大而增大，井斜越大造斜稳斜越困难，钟摆钻具加井底螺杆驱动是钻井造斜的有效手段，同时为提高钻井效率，降低钻井费用，普遍使用PDC钻头和螺杆结构钻井新工程新工艺及高压喷射技术来提高钻井速度，目前，中原油田除水平井外已完成水平位移最大的定向井W266-9井水平位移达1166.3m,井斜73.9°，斜深与垂深相差688m，同时，为防止井壁垮塌及提高携砂能力，钻井普遍采用了正电胶聚合物钻井液。

2、录井特点

大位移定向井受钻井工艺的影响，岩屑细，甚至呈粉末状。

PDC钻头加高压喷射技术使岩屑颗粒非常细小，螺杆驱动的反复碾磨一方面使细小的岩屑成粉末状悬浮在钻井液中反复循环，影响钻井液的性能和造成岩屑失真；另一方面可使细小岩屑重新挤压成块状，形成假岩屑。

在造斜过程中钻井工程为了减少井下钻具与井壁之间的摩擦系数，混油随钻，对岩屑造成污染；为防止发生井漏加随钻堵漏剂，给传统的常规井带来极大困难。

因此，地质井录井寻找新的录井方法，以及时、准确发现油气显示就成为勘探效果的关键。

五、大位移定向井的录井技术

1、随钻层位对比方法

为及时了解实钻具体层位，落实油气显示，以及按设计要求卡准完钻层位，现场录井需要及时与邻井进行层位对比定向井的随钻层位对比与直井方法不同。

由于定向井的实钻井眼地层厚度变化受井斜和地层倾角两个因素的影响，因此，井眼轨迹方向与地层倾向同向或反向，且井倾角、地层倾角较大时，计算地层厚度也各不相同。

为了搞清井斜和地层倾角对实钻井眼地层厚度的影响，我们首先假定地层是水平地层，则定向井的实钻井眼地层厚度应大于正常水平地层时的直井地层厚度，这时的定向井实钻井眼地层厚度与正常水平地层时的直井地层厚度关系可用简单直角三角形函数来计算：

Lj=h/cosθ..........................

（1）

式中：

θ——井斜角

h——直井时的井段单位。

为计算方便，在这里取值为1

Lj——当h为1时实钻斜井井段长

当θ=30°时，Lj是h的1.5倍。

即直井每增加100m，定向井相应地层厚度增加15m。

当θ=45°，Lj是h的1.4倍。

即直井每增加100m，定向井相应地层厚度增加41m。

当θ=60°时，Lj是h的2.00倍。

即直井每增加100m，定向井相应地层厚度增加100m。

当θ=89°时，Lj是h的57.29倍。

即垂深每增加1m,对应斜深为57m。

当θ=90°时，Lj=∝。

即沿地层水平钻进。

在这里，我们引入定向井地层增厚倍数概念（Ld）。

但实际上地层不可能都是水平地层，地层倾角大小，地层倾向与井身轨迹方向的共同影响，要远比井斜角的影响复杂得多，当井斜很大，地层倾角又很大时，要准确计算地层倾角造成的地层增厚倍数较为困难，就算能计算出来，在实际操作中也不实用。

抛开一些特殊条件的空间组合关系，结合中原油田一般地层倾角小于30°的情况，井斜、地层倾角和地层增厚倍数对实钻井眼地层厚度的关系，计算公式如下：

当断层与地层呈同（倾）向形成的叠瓦状断块油气藏，或从构造高部位向低部位定向时

L=Lj*Ld=Lj（1+Ld）=h/cosθ（1+Ld）.............

（2）

式中：

L——当h为某一单位直井段时的实钻井井段长

Ld为地层倾角造成实钻井眼地层的增厚倍数，通过摸索，它的经验值一般取值为0-2

当断层与地层呈反（倾）向形成的屋脊状断块油气藏，或从构造低部位定向井时

L=Lj-Lj*Ld=Lj（1-Ld）=h/cosθ（1-Ld）........（3）

式中：

Ld的经验值一般取值为0-Lj

公式

（2）、（3）中的Ld实际意义是“追加”或“吃回”地层倾角的地层增厚倍数，大位移定向井工程造斜呈逐步增大，因此，地层增厚倍数也应呈逐步增大。

本方法是目前定向井层位对比的基础方法之一，从1996年钻探第一口大位移定向井开始，至今已应用于数百口大位移定向井的随钻层位对比，效果非常显著。

近年来，我们结合构造、岩性情况对比分析，综合判断，不仅卡准了完钻层位和完钻井深，而且每年节约几千米钻井进尺，为节约大量的钻井成本，如大位移定向井V22-78井单位节约进尺170m。

在实际应用中还应考虑以下因素的影响：

（1）对比井也是定向井，且位移、斜度相差悬殊；

（2）对比井与定向井的定向方向正好相反；（3）设计的断层有无已钻井控制；（4）工程设计与实钻方位、井斜误差；（5）对比井与正钻井的构造高度误差；（6）标志层的合理控制。

2、录井新方法的应用

（1）快速气相色谱技术的应用

①快速色谱仪的地质导向作用：

采用普通随钻测斜仪测斜，其前端大约10m以上的位置无法测量到，即随钻测斜将滞后10m。

如果随钻测斜与快速色谱仪相结合则更有利于水平井的导向。

中原油田地质录井处从加拿大引进5台Datalog综合录井仪具有快速色谱仪地质导向和自动校正水平井井眼轨迹功能，附图1是快速色谱地质导向原理图，从图中可看出，在不同的储层，其气测值曲线和WH,BH,CH三个比值的曲线各不相同，从曲线上可反映出其储层性质，在目的储层内钻进时，其曲线和数据值基本保持不变，一旦离开了目的储层，其曲线和数据值就会发生变化，利用这一特征可进行地质导向。

②校正水平井井眼轨迹：

利用气体比率，能够较快地校正井眼轨迹，较少井眼校正时间。

气体比率经过实时计算和实时绘制，即可在钻井过程中对地层流体作出垂向评价。

根据比率数值的大小，曲线的共性和差异可以对流体进行分类，甚至可以确定油水界面。

进入储层后，气测曲线和三个比值曲线基本保持不变，在图的中间部分，气测曲线和三个比值曲线发生了的变化，判断为井眼轨迹偏离了目的层，重新调整后，气测曲线和三个比值曲线又保持目的层特征，井眼轨迹恢复正常。

在2001年5月中原油田了实施第一口水平井Y2-P1井的随钻地层导向中，我们还利用色谱技术的导向原理，结合现场施工需要，总结绘制出录井地质导向图，在录井现场服务和指导工程进行方位恢复的随钻导向方法，直观地反映出斜深与垂深、钻头实际轨迹与设计井眼轨迹的对应关系，钻压、转速、钻时等工程使用参数，以及岩屑百分含量、气测显示值的变化，综合分析钻头是否沿目标油层水平钻进，及时指导工程进行方位恢复，可确保钻井井眼轨迹达到要求，实现了钻井导向的动态管理，使工程能优质、高效、安全顺利地穿越三个设计定向靶点，全井目的层段钻遇油层523.6m，完井试油日产原油80.3t。

该技术在中原油田的第二口水平井P2-P2井的录井施工中，得到了进一步完善，并收到了明显的效果，利用地质导向技术指导钻井工程顺利穿越油层164.0m，圆满完成了该井钻探目的。

常规荧光录井技术是根据原油在紫外光照射下能发光这一特性，检测烃类物质的存在，但肉眼在荧光灯下只能识别其中一小部分，轻质油、凝析油、天然气的大部分不在肉眼观察X围之内，尤其是深层气由于轻烃含量非常高就显得更加困难，定量荧光录井仪，可以继承常规荧光录井方法的优点，弥补其不足，可以用数据来衡量储集层荧光显示的强度，并可依据荧光强度数据判断储集层性质。

重质油、轻质油、天然气发光强度及荧光光谱不同，定量荧光录井技术根据光谱分析的基本理论，用连续改变激发光波长，同步连续检测烃类的荧光强度的方法，达到发现油气显示的目的。

定量荧光录井技术最大的优点是颗粒状粗样和细粉末状岩样均可进行分析，大位移定向井的岩屑一般比较细，可以不需挑样，对岩屑混合样进行逐包普照，可及时发现油气显示，解决了肉眼分辨含油性困难。

重质油、轻质油、天然气的荧光谱图的不同，定量荧光可以检测钻井液处理剂是否具荧光，根据发荧光的钻井液处理剂与地层中油气性质的不同，排除钻井液处理剂对地质录井的影响，特殊情况下如果钻井液中需混原油，定量荧光可根据不同地区原油性质的不同，将所混原油与地层油气显示分开，满足快速钻进的需要，现场可根据岩屑定量荧光谱图发现油气显示，弥补了大位移定向井混油的影响造成岩屑录井不能及时发现油气显示的不足，为现场及时发现油气显示增加了有效的手段。

（3）岩屑自然伽马测量法

岩屑自然伽马测量法就是在屏蔽的条件下，将现场捞取的岩屑在地面通过便携式自然伽马仪逐包测量出自然伽马值，利用不同岩性伽马值不同特点进行岩性识别。

砂岩、泥岩具有明显的、可区别的自然放射性量值特征和分布X围，通过研究得出：

砂岩自然伽马值160-230API，泥岩自然伽马值300-400API。

同时岩样检测结果与测量实测结果也具有较好的可对比性，该方法具有较强的实用性，但要建立在能捞取到真实地层岩屑的基础上，目前正在试验完善阶段。

3、传统常规录井方法的改进

（1）岩屑录井：

岩屑录井是发现油气显示最直接、最有效的方法，但大位移定向井钻井工程普遍采用“PDC钻头和螺杆结构”新钻井工艺来提高钻井速度，岩屑细，甚至呈粉末状，再加上为了防漏加随钻堵漏剂不开振动筛的时候多，因此，能否捞到能反映地层的真实岩屑成为关键。

捞砂方法改进：

捞取细小真实地层岩屑时采用。

主要工具做一个半平方米大小的接砂盒，摆放于两台振动筛之间，从架空槽之后振动筛前引进泥浆和岩屑进口（进口位置越低越好），定时加密捞砂。

该方法在W10-99井填井侧钻前第一次井眼钻进中使用，见到一定的效果，但该方法捞砂工作量大，有时每钻进2m地层需捞好几次样操作工比较辛苦。

砂样清洗和烘晒：

小水压下搅洗，不宜使用高压冲洗，尽可能地保存细小颗粒岩屑。

砂样在烘晒过程中岩屑颗粒表面水分未干钱不能搅动砂样，防止颗粒表面污染和相互粘结，给岩屑描述带来困难。

描述：

观察小于2mm颗粒岩性含量的变化，借助放大镜识别定名。

（2）荧光泡照：

取2g细沫状岩屑混合样（比正常的四氯化碳荧光浸泡照样品量多1倍），步骤同正常四氯化碳浸泡照一样，该法早已经推广应用，是针对无法挑样的补救措施但受混油随钻影响较大，操作时可以相邻认为无显示的砂层浸泡作比较适当扣除。

（3）荧光喷（雾）照：

方法同滴照相似，关键是把四氯化碳喷成雾均匀喷洒在岩屑上，适宜对粉末岩屑采用，滤纸不湿透为宜，晾干后观察滤纸荧光显示，喷（雾）照的优势：

一是喷（雾）照均匀、面积大，比滴照更易发现油气显示；二是还可以根据显示产状间接判断岩屑中含油岩屑含量。

该方法理论上是可行的，但在试验中遇到了困难，只对XW33-257井少数的样品试验。

该方法试验中遇到的困难：

一是四氯化碳（特别是三氯甲烷）对塑料喷雾器有强溶解性，寻找体积性能好的全铁喷雾器是关键；二是四氯化碳用量大、有毒性，不宜在空气不流动的房间使用。

结论

快速色谱录井技术和校正水平井井眼轨迹技术，是解决水平井地质导向，指导钻井工程目标油层水平钻进的有效手段，但目前还有待进一步的完善。

大位移定向井的随钻层位对比有其独特的作用。

不同的录井方法受钻井因素影响程度不同，各有长处与不足，在实际生产应用中应充分结合，相互补充。

参考文献

陈庭根，管志川，钻井工程理论技术.东营：

石油大学

谢XX.钻井工程.：

石油工业，1997

孙明光.钻井、完井工程基础知识手册.：

石油工业

Crook,R.J.,etal,"SolutiontoProblemsAssociatedWithDeviated-WellboreCementing",SPE14198

致谢

本次毕业实习有时桂兰老师指导带领。

在她的带领下，我对石油钻井专业的定向井录井技术进行了很好的实习，时老师渊博的知识使我获益良多，为此我非常感谢。

我想，无论我今后是否从事钻井专业，本次实习对于我来说都是一种宝贵的财富。

谢谢老师！