1、复杂结构井开发与开采,中国石油大学(北京)石油工程学院,学生班级：石工2009、2010级授课学时：32讲课教师：安永生E-MAIL： an_联系电话：89734339 13810184058,2 复杂结构井钻井技术,中国石油大学(北京)石油工程学院,复杂结构井开发与开采,学生班级：石工2009级、2010级授课学时：32讲课教师：安永生E-MAIL： an_联系电话：89734339 13810184058,钻井技术的发展 复杂结构井类型的划分 井眼轨道设计与轨迹控制 复杂结构井钻井新技术,主要内容,钻井技术的发展,2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方法，地点在四川自贡，目的
2、是为了获得地下的盐。 1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。 1835年，在四川钻成了一口天然气井兴海井，是当时最深的井。 1859年，美国打出一口20m深的油井，也就是所谓世界上第一口油井。 1863年，前苏联才打出20m深的井。,钻井技术的发展,First oil well in 1850s Pennsylvania, US,钻井技术的发展,钻井技术的发展,钻井技术的发展,钻井技术的发展,钻井技术的发展,钻井技术的发展,复杂结构井类型的划分,复杂结构井类型的划分,复杂结构井类型的划分,短半径水平井技术优势： 根据一般规律，井眼由垂直转向水平的造斜井段愈长,则其垂向误差愈大，因此可
3、以保证更高的油层钻遇率。 短半径侧钻水平井可以充分利用报废井，成本低。 可在有区域限制的情况下实现产量最大化； 可以降低井眼密集区的冲突风险； 尤其是在废弃直井重钻水平段时，短半径钻井是唯一的选择。,复杂结构井类型的划分,短半径水平井技术缺陷： 由于高造斜率对管柱弯曲的限制，短半径水平井钻井技术只适用于较小尺寸的井眼； 位移延伸能力受小钻具钻井能力的限制； 由于造斜率高、造斜井段较短，可调整余地较小，井眼轨迹控制困难； 需要配套的测斜、测井、完井和生产等工具仪器。,复杂结构井类型的划分,短半径水平井应用优势范围：,有一定厚度的较小的断块油气藏； 老区顶部剩余油开发； 潜山油藏（完井相对简单）
4、老区老井短半径侧钻水平井（节约井场、套管等）。,复杂结构井类型的划分,丛式井技术可以在一个平台上钻几十甚至上百口不同类型的井，能够对不同储层同时进行开发和开发更大的面积，从而可以节约大量的井场建设投资、节省地面空间，并且便于采油集中建站、统一管理。采用丛式水平井技术可以使整装油田的开采井网更加合理、优配、并能有效增加油层的裸面积、提高采收率。,大型丛式井技术对开发浅海、滩海、市区及区块油田具有广阔的应用前景，因而在世界范围内得到了迅速发展和推广应用。,复杂结构井类型的划分,美国能源开发公司（EDC）CDX-A井组，两个平台24口井,复杂结构井类型的划分,美国能源开发公司（EDC）CDX-A井组
5、，两个平台24口井,复杂结构井类型的划分,美国能源开发公司（EDC）CDXA井组创出了井间距小、造斜点浅、井斜角大、水平位移大等多项海洋钻井技术新指标，其中，有16口井在浅地层大尺寸井眼定向一次成功；有17口井井斜角超过40，最大井斜角达58.8；有10口井水平位移超过1000m，最大位移达1686.75m。该井组投产后，年产量维持在30104t以上，效果十分良好。,复杂结构井类型的划分,石油开发中心垦东12区块人工岛大型丛式井组，设计71口井。,1号岛,2号岛,3号岛,1号岛,2号岛,3号岛,井眼轨道设计与轨迹控制,井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。直井轨道： 过井口的铅垂线
6、定向井轨道：二维定向井：过井口和目标点的铅锤面上的曲线。三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。 井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。轨迹控制： 直井防斜打直； 特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道和轨迹相一致。,井眼轨道设计与轨迹控制,井眼轨道设计与轨迹控制,井眼轨道设计与轨迹控制,井眼轨道设计与轨迹控制,井眼轨道设计与轨迹控制,井眼轨道设计与轨迹控制动力钻具,动力钻具（井下马达）：涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具。工作特点：在钻进过程中，动力钻具外壳和钻柱不旋转。,井眼轨道设计与轨迹控制动力钻具,动力钻具造斜工具的种类弯接头、弯外壳、偏心垫块。 （1
7、）弯接头造斜原理： 迫使钻头倾斜，造成对井底的不对称切削； 井壁迫使弯曲部分伸直，钻柱弹性力使钻头产生侧向切削 弯接头弯角越大，造斜率越大，弯曲点以上钻柱的刚度越大，造斜率越大，钻进速度越小，造斜率越大。 （2）弯外壳马达（原理与弯接头类似） （3）偏心垫块杠杆原理，垫块作为支点。,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,地质导向钻井技术是根据地质导向工具提供的实时井下地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境并预报将要钻遇的地下情况，引导钻头进入油层并将井眼保持在产层中。地质导向钻井技术以随钻测量多种井底信息为前提，以油气目的层为最终控制目标，体现了现代钻井技术与测井、油藏工程技术的相融合。,复杂结
8、构井钻井新技术地质导向技术,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,几何导向：由井下随钻测量工具测量的几何参数：井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。,地质导向:使用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据，以人机对话方式来控制井眼轨迹的技术。,地质导向钻井让目标不再固定不变，而是根据油层的位置随时调整，并根据预测确定的固定“几何靶”变成了实际的不确定“移动靶”；同时，部分测井项目，也由原来的完井后进行，变为随钻随测，在钻进中进行。,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,由于地质不确定性带来的误差，原设计靶区可能并非储层,几何导向： 以设计轨道和靶点为依据； 以、H为控制参数
9、； 以中靶为目标。,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,地质导向： 以设计轨道和靶点为参考； 以井眼地质参数为控制参数； 以钻穿油气层为目标。,从根本上解决地质不确定性带来的误差，最大程度地钻穿储层,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,钻至井深1490m时，电阻率曲线幅值升高，自然伽马曲线幅值降低，经与邻井测井曲线对比分析，确定已经钻入油层，井深1500m（垂深1349.71m）以下为好油层，决定水平钻进。A靶点的实际垂深比设计垂深提前2.19m。,埕71-平4井:钻至14251440m时，实时LWD数据呈现明显变化，自然伽玛由8861API，电阻率由1.0256.366ohm.m，钻速加快，两条
10、曲线出现分离现象，据此断定钻遇油层；现场地质工程师确认该层是主力油层上面的标志性薄油层，比预计垂深提前1.8m。,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,减少地质不确定性对钻井施工的影响，提高了钻井速度。,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,优化测量设计方案：先使用MWD无线随钻，后使用LWD无线随钻，即在井斜40-50时之前用MWD，在井斜40-50以上斜井段水平段直到完钻，全部采用LWD。,解决的问题: （1）、根据施工需要，采用不同的仪器组合来完成水平井的施工。（2）、在钻进施工的同时，完成随钻测井施工。（3）、提供实时地质参数，进行地层评价。（4）、进行地层预测。（5）、回避钻探风险，提高了水
11、平井施工的成功率。（6）、与钻时录井、气测录井、岩屑录井共同使用，达到综合分析地层，卡准标志层，准确找油，减少水平井施工工序。,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,复杂结构井钻井新技术地质导向技术,复杂结构井钻井新技术鱼骨状水平分支井技术,鱼骨状水平井是指在水平段侧钻出两个或两个以上分支井眼的水平井。从三维立体图上看，各分支井眼与主井眼之间呈鱼骨状分布；从水平投影图上看，各分支井眼与主井眼呈羽状分布，国外也将其称为羽状水平井。,复杂结构井钻井新技术鱼骨状水平分支井技术,技术优点,复杂结构井钻井新技术鱼骨状水平分支井技术,鱼骨状水平分支井钻进方式可以分为前进式、后退式等。,侧钻分支井眼,侧钻主井眼,侧钻分支井眼,侧钻分支井眼,侧钻主井眼,侧钻分支井眼,侧钻主井眼,侧钻主井眼,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,优点： 主井眼顺利下入防砂筛管的成功率较高，后期完井相对主动； 该施工顺序可最大限度的减小可能的井眼损失，取得最佳的开发效果。,前进式钻进方式,复杂结构井钻井新技术鱼骨状水平分支井技术,后退式钻进方式,
