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水平井设计培训 黄根炉 中国石油大学（华东）石油工程学院 联系电话主要内容 第1讲 水平井概述 第2讲 定向井、水平井的基本概念 第3讲 水平井钻井的工具和仪器 第4讲 井眼轨迹的计算及其误差 第5讲 水平井轨道设计方法 第6讲 水平井轨迹控制技术 第7讲 旋转导向钻井和地质导向钻井简介 第1讲 水平井概述 一、水平井的定义 二、水平井开发的技术优势 三、 适合水平井开发的油藏类型 四、水平井的分类及特点 五、水平井钻井的主要困难 一、水平井的定义 定义：“井眼轨迹达到水平以后，井眼继续延伸一定长度的定向井” “达到水平”指井斜角达到90°左右，并非严格的90 ° ； “延伸一定长度”一般是在产层内延伸，并且延伸长度要大于产层厚度6倍，才可能超过直井的效益； 二、水平井开发的技术优势 水平井可显著提高单井产量 主要原因是油层裸露面积大，因而泄油面积大； 水平井要求水平井段长度，应该大于油层厚度的6倍，否则可能效益不好； 全世界水平井产量比相邻直井提高的倍数，平均为6倍；最高可达20多倍； 二、水平井开发的技术优势 水平井可使一批没有开采价值的油藏具有开采价值 垂直裂缝为主的裂缝油藏：例如Rospo-Mare油藏； 建井投资很大的油藏：例如海上建立平台成本很高，如果单井产量低，就没有开采价值。可考虑用水平井开采。例如我国南海的流花油田，油层厚39.1米，LH11-1-3直井产量467方/日，第二天就见水。经评价，无开采价值；打大斜度井，产量可以提高，但也很快见水；打水平井，水平段长599.5米，产量1210方/日，效益比较好； 二、水平井开发的技术优势 二、水平井开发的技术优势 二、水平井开发的技术优势 二、水平井开发的技术优势 三、适合水平井开发的油藏类型 四、水平井的应用类型 四、水平井的应用类型 四、水平井的应用类型 四、水平井的应用类型 四、水平井的应用类型 五、水平井的分类及特点 五、水平井的分类及特点 3 各类水平井的优缺点对比长半径水平井 3 各类水平井的优缺点对比中半径水平井 3 各类水平井的优缺点对比短半径水平井 六、水平井的主要难度— 1. 水平井轨迹控制要求高、难度大 要求高，是指轨迹控制的目标区的要求高。普通定向井的目标区是一个靶园，井眼只要穿过此靶园即为合格。水平井的目标区则是一个扁平的立方体，如图所示，不仅要求井眼准确进入窗口，而且要求井眼的方位与靶区轴线一致，俗称“矢量中靶”。 六、水平井的主要难度 1. 水平井轨迹控制要求高、难度大 难度大，是指在轨迹控制过程中存在“两个不确定性因素”。轨迹控制的精度稍差，就有可能脱靶。所谓“两个不确定性因素”，一是目标垂深的不确定性，即地质部门对目标层垂深的预测有一定的误差；二是造斜工具的造斜率的不确定性。这两个不确定性的存在，对直井和普通定向井来说，影响不大，但对水平井来说，则可能导致脱靶。 难度大的另一个原因，水平井的井眼曲率比普通定向井要高得多，造斜的难度要大得多，需要水平井特殊的造斜工具。 这一方面要求精心设计水平井轨道，一方面要求具有较高的轨迹控制能力。 六、水平井的主要难度 2.管柱受力复杂 ①. 由于井眼的井斜角大，井眼曲率大，管柱在井内运动将受到巨大的摩阻，致使起下钻困难，下套管困难，给钻头加压困难。 ②. 在大斜度和水平井段需要使用“倒装钻具”，下部的钻杆将受轴向压力，压力过大将出现失稳弯曲，弯曲之后将摩阻更大。 ③. 摩阻力、摩扭矩和弯曲应力将显著地增大，使钻柱的受力分析、强度设计和强度校核比直井和普通定向井更为复杂。 ④. 由于弯曲应力很大，在钻柱旋转条件下应力交变，将加剧钻柱的疲劳破坏。 这就要求精心设计钻柱，严格按规定使用钻柱。 六、水平井的主要难度3.泥浆密度窗口变小，易出现井漏和井塌 地层的破裂压力和坍塌压力随井斜角和井斜方位角而变化。在原地应力的三个主应力中，垂直主应力不是中间主应力的情况下，随着井斜角的增大，地层破裂压力将减小，坍塌压力将增大，所以泥浆密度选择范围变小，容易出现井漏和井塌。 在水平井段，地层破裂压力不变，而随着水平井段长度的增长，井内泥浆液柱的激动压力和抽吸压力将增大，也将导致井漏和井塌。 这就要求精心设计井身结构和泥浆参数，并减小起下管柱的压力波动。 六、水平井的主要难度3.泥浆密度窗口变小，易出现井漏和井塌 垂直主应力是中间主应力的情况：随井斜角增大，破裂压力也增大。 六、水平井的主要难度3.泥浆密度窗口变小，易出现井漏和井塌 垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力相等的清况。 六、水平井的主要难度3.泥浆密度窗口变小，易出现井漏和井塌 垂直主应力是最大主应力，两个水平主应力不相等的情况 六、水平井的主要难度3.泥浆密度窗口变小，易出