利用工程地质一体化技术确保水平井成功率课件.ppt

2023/1/25,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,一、采油厂水平井开发应用简介,二、工程、地质一体化技术在水平井轨迹调整过程中的应用,三、一体化技术应用效果,四、存在问题与下步打算,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,水平井是指井斜角为90左右，并保持这种角度钻完一定长度水平段的定向井。,什么是水平井,井斜角 90,直井段,造斜段,水平段,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,水平井技术是20世纪90年代发展起来的集地质设计、钻井工艺、完井工艺及采油工艺技术于一体的综合配套技术。它在新油田产能建设实现少井高效、老油田利用现有油井和油层的潜力，改善开发效果，提高采收率等方面都发挥着十分重要的作用。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,水平井的优势,优势一：水平井可大大增加油藏泄油面积，单井产量是普通直井的35倍。,直井,油层,水平井,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,水平井的优势,优势二：水平井可以动用直井无法开发的区块，可以大大缩短钻井施工周期，减少钻前作业，降低钻机需求，提高油层的钻遇率和油气的采收率。,大海,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,优势三：水平井还可以减少地面设施，减少生产占地，降低环境污染，规避部分地面风险。,水平井的优势,分支井,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,1997年7月，采油厂完钻并成功投产有史以来第一口水平井孤北1平1井。该井实钻油层厚度达346.1米，投产后初期日产13吨、含水28.9。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,攻关试验探索阶段钻井：3口,挖潜试验阶段钻井：5口,逐步扩大应用阶段钻井：26口,发展应用阶段钻井：42口,采油厂水平井开发初期，主要应用在厚油层顶部挖潜方面。2002年以后，水平井技术应用领域由单纯的厚油层顶部挖潜拓宽到稠油热采、薄层、断块、潜山等不同的油藏，应用领域不断扩大，配套挖潜技术也不断完善。截至2009年一季度，采油厂已完钻各类水平井150余口。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,孤岛采油厂水平井年产油变化曲线,0.2,0.9,0.5,0.1,0.6,2.7,7.4,9.6,13.2,14.3,28.3,0.2,1.1,1.6,1.7,2.2,5.0,12.4,22.0,35.2,49.5,94.9,0,2,4,6,8,10,12,14,16,25,30,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,2005,2006,2009。3,年月,年产油(万吨),0,10,20,30,40,50,60,100,累产油(万吨),水平井年产油量,水平井累产油,特别是近几年，水平井产油量在采油厂产油总量中的比重逐渐增加，2008年凭借5.6的井数比例贡献了7.4的年产油。截至2009年一季度，采油厂投产126口（其中包括5口侧钻水平井），累积产油94.9万吨，为采油厂持续稳定发展发挥了重要作用。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,一、采油厂水平井开发应用简介,二、工程、地质一体化技术在水平井轨迹调整过程中的应用,三、一体化技术应用效果,四、存在问题与下步打算,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,采油厂水平井井数在逐年增加，产量贡献率比例也在逐年增加。水平井效果的好坏，除了与地质设计有关外，钻井、完井质量都对其有很大影响。其中水平井钻进轨迹对水平段砂岩钻遇率、油层有效率有着重要影响。水平井轨迹调整必须在满足钻井井身安全前提下，尽可能满足地质需要，实现砂岩钻遇率和油层利用率的最大化，这要求工程与地质的有机结合。在水平井施工过程中，采油厂钻井监督工程技术人员与地质技术人员经过不断地实践和摸索，逐渐形成了独具孤岛特色的工程、地质相互协调、密切配合的水平轨迹调整技术，即一体化技术。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤,步骤一：深化储层沉积、构造和剩余油描述研究，为水平井精细挖提供技术支撑，也是水平井轨迹调整的依据。,步骤二：加强各方协调，在确保钻井井身安全前提下，尽可能满足地质要求、提高水平井质量。,步骤三：现场技术人员依据设计要求和现场实际情况，利用较全面知识进行合理轨迹调整。,前期地质研究阶段（以地质为主）,开钻前技术交底、关系协调阶段（以工程为主）,现场调整水平轨迹阶段（工程与地质紧密结合）,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤一,步骤一：深化储层沉积、构造和剩余油描述研究，为水平井精细挖提供技术支撑，也是水平井轨迹调整的依据。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤一,一是建立密井网条件下储层沉积模式。,二是储层内部构型技术为剩余油研究打下基础。,三是探索应用构型控制下的精细三维建模技术，为定量研究剩余油随时空变化打下基础。,四是通过精细三维模型的数值模拟研究，揭示特高含水期剩余油空间富集规律。,五是加强进行水平井地质参数研究。,步骤一：深化储层沉积、构造和剩余油描述研究，为水平井精细挖提供技术支撑，也是水平井轨迹调整的依据。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,通过以上地质方面分析，住井技术人员必须领会油藏设计精神，才能更好的进行轨迹调整。归结起来，必须了解和要求做到以下几方面：一是了解油藏类型（砂岩油藏、碳酸岩潜山油藏、边、底水油藏等）。二是了解沉积类型、砂体展布、隔、夹层分布状况、油层厚度、动用状况、靶前位移、水平段长、靶点距顶位置、靶点确定依据。三是上现场前准备好轨迹设计油藏剖面图、目的层微构造图、标准井位图、靶点周围邻井测井图。,工程地质一体化主要步骤一,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,1、钻井公司2、录井公司3、定向井公司4、采油厂（地质所、监督中心）,涉及单位,钻井工程涉及单位多，需要多方单位密切配合，才能确保一口井安全顺利施工。因此在钻井监督工作中，从狠抓安全施工入手，积极协调各施工单位关系，加强现场监督管理，提高工程质量，并尽可能满足地质要求。,步骤二：加强各方协调，在确保钻井井身安全前提下，尽可能满足地质要求，提高水平井成功率。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,步骤二：加强各方协调，在确保钻井井身安全前提下，尽可能满足地质要求，提高水平井成功率。,钻井工程涉及单位多，需要多方单位密切配合，才能确保一口井安全顺利施工。因此在钻井监督工作中，从狠抓安全施工入手，积极协调各施工单位关系，加强现场监督管理，提高工程质量，并尽可能满足地质要求。,井身安全,1、井眼规则、光滑、起下方便、不卡钻具，不碰老井。2、地层压力稳定、泥浆性能稳定。钻进过程不喷、不漏。3、尽可能缩短钻井周期，确保安全。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,1、成立水平井钻井现场管理项目组。,为了保障水平井的良好钻进，保证水平井在有效油层中穿行，采油厂成立了水平井钻井现场管理项目组。由地质所负责地质，钻井监督负责工程和外协单位的协调组织。,负责地质,负责工程,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,项目组的职责主要是做好水平井住井跟踪工作，为保证水平井更好的钻遇油层，开发技术人员和钻井监督技术人员一起做好水平井住井跟踪工作。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,钻井监督人员和开发技术人员加大水平井住井跟踪，提高水平井钻遇油层有效率。,地质导向钻井技术将水平段轨迹控制在垂向误差小于0.5m范围内，结合钻井和地质人员每口水平井住井跟踪，大大提高水平井钻遇油层有效率。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,2、二开前的技术交底会和地质设计更改后钻井轨迹和老井防碰设计审核。,水平井二开前，钻井监督到现场组织井队、录井、定向井等单位技术人员进行二开前的技术交底。主要内容包括：一是有无复测后的正式钻井工程设计。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,二是地质设计更改后（靶点深度、位移等）要求重新进行钻井轨迹优化，满足下仪器、井身安全，并符合地质要求。防碰老井整理是否齐全，做出防碰轨迹扫描图，由钻井开发主任师进行技术审核。,防碰轨迹扫描图目的是提醒定向技术人员老井防碰深度，告诉钻台司钻采取必要措施安全钻进。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤二,其他包括：井口要求、轨迹调整要求、井身质量、泥浆性能、油层保护材料加入，完钻、下套管、固井及交资料、交井要求等。,固 井,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,工程地质一体化主要步骤三,步骤三：现场技术人员必须依据设计要求和现场实际情况，利用较全面知识进行合理轨迹调整。,采油厂一口开发水平井投资在450700万元之间，井下仪器价值1000-2000万元，存在高投资、高风险，现场技术人员必须有高度责任心和较高技术水平。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,1、设计要求,（1）靶前位移,（2）靶点垂深,（3）靶点距顶位置,（4）稳斜角,（5）水平段长,（6）全角变化率,工程地质一体化主要步骤三,水平井设计涉及许多相关单位，水平井轨迹调整必须在设计要求基础上，根据地质、开发要求进行调整。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,2、现场技术支持,开发地质,测井技术,利用地质、测井技术对比邻井，落实构造，卡准层位，指导轨迹调整。,工程地质一体化主要步骤三,技术人员在现场综合运用各项技术，指导轨迹调整，确保安全高效。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,2、现场技术支持,开发地质,测井技术,利用地质、测井技术对比邻井，落实构造，卡准层位，指导轨迹调整。,钻井工程,确保泥浆性能、合理工程参数，安全、高效钻进。,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,2、现场技术支持,开发地质,测井技术,利用地质、测井技术对比邻井，落实构造，卡准层位，指导轨迹调整。,钻井工程,确保泥浆性能、合理工程参数，安全、高效钻进。,录井技术,利用录井仪器和岩屑录井辅助卡层。,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,2、现场技术支持,开发地质,测井技术,利用地质、测井技术对比邻井，落实构造，卡准层位，指导轨迹调整。,钻井工程,确保泥浆性能、合理工程参数，安全、高效钻进。,录井技术,利用录井仪器和岩屑录井辅助卡层。,通过随钻测量多种地质和工程参数对所钻地层的地质参数进行实时评价和对比，根据评价对比结果来调整控制井身轨迹。,导向技术,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,（1）潜山油藏,由于外围油田井网控制条件差，构造多根据地震剖面进行校正，构造误差在5-10米，水平井轨迹调整难度相当大，并且地质导向仪器使用受限，一般要先根据邻井录井资料事先确定稳定标志层，根据构造和沉积情况预测厚度，根据所钻遇标志层岩性和厚度来不断调整轨迹，才可能确保入层穿行。,工程地质一体化主要步骤三,一般选标志层、辅助标志层主要有：薄而稳定的太原组煤层、中生界致密的玢岩、潜山风化壳上的铝土矿。岩屑录井成为技术关键。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,（2）普通砂岩油藏,A、孤岛油田馆陶组砂岩油藏，地层倾角小，井网完善，井网控制条件好，构造误差一般在3米以内，可根据地质导向和录井情况指导调整。定向仪器必须在靶点垂深50米左右深度下人，靶点上部必须有主力层和大段泥岩便于地层对比卡层。当钻至距靶点斜深20-30米时，技术人员住井，根据现场资料进行对比，判断地层提前、正好还是滞后，估算提前、滞后深度。根据靶点距顶深度，预测调整靶点深度，依据仪器安全、造斜率要求，调整钻头定向角度，进行钻进。,B、外围油田东营组和砂三段砂岩油藏，井网控制条件差，构造多根据地震剖面进行校正，构造误差在5-10米，地层倾角大，变化大，4-11之间，地层发育不稳定，厚度变化大，水平井调整难度相当大。必须在钻至距靶点斜深40-50米前住井。,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,3、现场轨迹调整,根据油藏类型、沉积构造情况，钻井和地质技术人员必须在钻至靶点前斜深20-50米达到现场，现场定向技术人员准备好1:200标准垂深、斜深随钻测井图、实际钻井轨迹表，地质技术人员将轨迹投影到油藏剖面中，并根据最近邻井资料进行对比，结合地质导向、录井资料综合判断地层是提前、正好、滞后，并预测提前、滞后高度，依据目前钻头井斜角、造斜率范围、距顶高度、水平段长等参数来调整钻井轨迹。,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,MWD/LWD,泥浆脉冲上传信号,信号地面解码,立管压力传感器,无线随钻测量/地质导向/过程示意图,测量曲线,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,随钻测量,随钻测量井底信息,地质参数,钻井工程参数,轨迹空间位置,钻井参数,钻压,扭矩,压力,自然伽玛,电阻率,密度,声波,倾角,井斜,方位,工具面,LWD/FEWD,MWD,PWT,孔隙度,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,地质导向水平井钻井井眼轨迹控制技术钻柱结构,采用防斜打直技术，及时监测，确保直井段打直,斜井段,直井段,上部井段,下部井段,“钻头+动力钻具+MWD+”几何导向钻井系统,“钻头+动力钻具+LWD+MWD+”地质导向钻井系统,“钻头动力钻具LWDMWD”,水平段,地质导向钻井系统,根据随钻导向技术测得的实时地质参数分析判断所钻遇的地层情况，通过合理调整钻井方式（涡轮/复合）来控制水平段井眼轨迹在油层中有效穿行。,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,泥岩侧积体,如果电阻率值显示偏低，而伽玛值显示偏高，钻速慢，说明钻头没有进入目的层，还在目的层顶部的泥岩中穿行。应该使钻头继续向下定向钻进，使井斜角小于90度。当电阻率值和伽玛值在正常范围之内显示时井斜角再调到90度左右，以保证钻头按水平方向钻进。,中一区Ng4井位图,进入油层前，现场要注意随时观察仪器刻度情况，根据实测曲线找出泥岩自然伽玛、电阻率基值、纯水层电阻率值，并与临井资料进行对比，以便准确划分油层顶，确定油层顶深度。,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,随钻及临井曲线对比,临井录井岩性剖面,临井测井解释剖面,地层对比轴剖面图,地层对比,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,A,井轨迹方向电阻率分析剩余油分布图,中5-平512井,Ng531顶,Ng532底,层内夹层,实际,预测,夹层上升1.5米,实际,预计,工程地质一体化主要步骤三,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,地质导向技术应用示意图,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,一、采油厂水平井开发应用简介,二、工程、地质一体化技术在水平井轨迹调整过程中的应用,三、一体化技术应用效果,四、存在问题与下步打算,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,2007年，因为油藏经营改革的需要，原地质所钻井室一分为二，钻井监督与钻井运行进行了职责分离，钻井监督划归采油厂技术质量安全监督中心，成立专业化钻井监督站。为提高水平井成功率，钻井监督人员与地质技术人员经过长期合作，对水平井工程地质一体化技术进行了成功的探索，逐步做到油藏地质要求和钻井工程施工的有机结合，形成了独具孤岛特色的“以地质要求为主、兼顾钻井施工要求”的工程地质密切合作的水平井一体化技术，提高了水平井施工质量和投产效果。,地质所钻井室,钻井监督,钻井运行,监督中心,生产管理部,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,1、提升了新钻水平井质量。,2008年采油厂水平井共完钻37口，井身质量合格率达到100%，总体油层钻遇率93.2%，达到油田较高水平，并且投产全部成功。37口井中因地质原因填井两井次，创全局水平井高水平。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,2、减少了事故的发生。,通过钻井监督人员和地质技术人员的密切配合，确保了井身轨迹的平稳圆滑，加快了施工进度，缩短了泥浆浸泡时间，从而使2008年采油厂新钻井卡钻、掉仪器、工程等重大事故的发生率为零。,中22-平540 井眼轨道垂直投影示意图,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,3、改善了开发效果。,优化后实钻完美的井身轨迹和较高的油层钻遇率，提高了水平井投产后增油效果。截至2009年一季度，采油厂水平井投产126口井，初期平均单井日产油能力17.999吨，为普通直井或定向井单井产量的3倍左右。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,由此看出，通过水平井的开发，我们以1.5倍的投入，获得了23倍的产出，可见水平井挖潜空间很大。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,4、获得了四个突破。,第一个突破：采油厂第一口高含水潜山水平井（中石化重点井）垦古22-平1 获得突破。于2007年6月完钻并一次投产成功，水平段长180米，初期日油能力85吨。,第二个突破：采油厂第一口下精密筛管试验井中20-平515井获得突破。井身轨迹规则平滑，油层钻遇率100%，因此决定筛管完井，下精密筛管长度100米。于2007年5月投产后，初期日油能力40.68 吨。,第三个突破：2008年复杂断块K761断块四口水平井全部成功完钻，并且全部投产成功，平均单井日油能力15.57吨。,第四个突破：2009年3月，钻井液用新型油保材料-聚合物弹性微球在中30-平536井先导试验获得成功。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,在试验中进行了主要指标对比，利用设计值、加入前泥浆性能值、井队检测值、采油院检测车检测值进行对比。结果表明：加入药剂后试验实际效果良好，达到试验要求。,由以上试验检测数据可以看出，在泥浆中加入聚合物弹性微球，可以大大降低失水量（由9降为2），泥饼厚度也相应变薄（由0.9变为0.5）。这样可以有效的减少有害固、液相对油层的损害，同时降低了井壁垮塌、缩颈等井壁不稳定引起的卡钻等事故的发生。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,一、采油厂水平井开发应用简介,二、工程、地质一体化技术在水平井轨迹调整过程中的应用,三、一体化技术应用效果,四、存在问题与下步打算,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,存在问题,虽然在水平井开发过程中，工程地质一体化技术的效果显著，形成了独具孤岛特色的“孤岛钻井监督模式”，但是在工作中也发现了一些问题：,一是因为钻井监督人员与地质人员职责不同，由于沟通等原因，造成在某些环节脱节，个别井井身轨迹控制的较好，但是所穿越的油层差，利用率低，只能填井侧钻;或者油层钻遇率高，但是井身轨迹不规则，造成后续作业难度大；二是专业化钻井监督队伍成立时间短，监督人员工作经验还较为缺乏，综合业务素质和技术水平还有待进一步提高。,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,下步打算,一是加强钻井监督技术人员与地质所开发技术人员交流与合作，工作经验和技术资料充分共享，实现工程与地质的无缝结合，在现场积极配合，快速卡准层位，准确入层，让水平段在油层中有效穿行，同时保证井身轨迹光滑规则，确保井身质量和投产效果;二是采用走出去、请进来等方法，加强监督人员专业培训，同时进行多学科、多专业的技术深造，逐步培养一支精通钻井工程、泥浆、测录井，又懂地质的复合型专业钻井监督队伍，推动采油厂钻井监督工作踏上新台阶。,2023/1/25,利用工程地质一体化技术确保水平井成功率,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,