水平井分级压裂技术介绍
2010年2月1日
水平井压裂工艺
水平井压裂工艺建议一、封隔器+投球滑套压裂系统：
完井工具一次入井实现水平井裸眼段分层压裂工艺
一、封隔器+投球滑套压裂系统Primary Objectives主要作业目的
?Control Where the Frac is Placed
压裂作业区域控制
?Isolation of segments of the lateral
实现压裂作业井段横向分段隔离
?Create fractures over the entire length of the lateral 实现全井段完全压裂作业
?Increase NPV 增加投资回报率
?Higher initial rate of production 提高产量
?Increased reservoir drainage 增加采收率
?Lower operational expenses降低作业成本
产能分析
投资回报率分析
一、封隔器+投球滑套压裂系统
单井产量对比
124Well #7Koone 2-35185Well #6Knowles 1-26
387Well #5Koone 1-34
545Well #4Cassell 1-26
578Well #3Hildreth 1-36
880Well #2Hillis 1-27
1017Well #1McGee 1-35
2753Frac Point Well Knowles 2-26-H
Initial Productio n Rate (mcf)Well Well Name
Initial Production Rate of Offset Vertical Wells
一、封隔器+投球滑套压裂系统
压
力时间
水力开启
球球球
表面漏失
导致压力
降低
一、封隔器+投球滑套压裂系统
一、封隔器+投球滑套压裂系统
一、封隔器+投球滑套压裂系统
使用优势
?Oil Company savings
–Rig time compared to conventional completion methods.
缩短钻机/修井机使用时间
–The days of Fracturing time compared to conventional methods
减少压裂作业时间
–No cementing of Liner cost as with conventional methods 无固井作业需求
–No wire line or perforating needed as with conventional methods.
不需要钢丝作业和射孔作业
一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Seat Sub球座
Setting Ball Capture Seat
一、封隔器+投球滑套压裂系统
Ball Seat Sub 球座
Used across all of BOT’s product lines
Developed as a temporary
plugging system more than 25 years ago
Estimated usage approximately 12,000 since
development
“P”Pressure Activated Sleeve
压力开关滑套
一、封隔器+投球滑套压裂系统
“P”Pressure Activated Sleeve
压力开关滑套
Developed as a pressure actuated
circulating sleeve more than 25
years ago –Used across all of BOT’s product lines
Port configuration was modified for Frac-Point applications
Estimated usage since development approximately 7,500
Ball’s球
?Ball’s tested at 250 deg to 8,500 psi
在121℃，58MPa下做球实验
?Specific Gravity Options比重选项– 2.47 Phenolic
2.47酚醛塑料
– 1.9 Custom Rubber 2092
1.9橡胶
– 1.25 Nytef
–Available Sizes 可用尺寸
?
3.500 in 3.000 in 2.500 in 2.250 in 2.000 in 1.750 in 1.500 in
一、封隔器+投球滑套压裂系统
一、封隔器+投球滑套压裂系统
Open Hole Packer 裸眼封隔器
History :
Developed as the Premier Removable Packer System 675 runs since 2001
一、封隔器+投球滑套压裂系统
Open Hole Packer Performance
?Based on 10K Premier Packer Chassis
?6-1/8”Hole = 10,000 psi 3-7/8 Hole = 8,500 psi
?6-1/4”Hole = 8,500 psi 4.00 Hole = 8,500 psi
?6-1/2”Hole = 6,000 psi 4.25 Hole = 5,000 psi
?Temperature Rating: 100 –350°F
?Initiation Pressure adjust between 1,200 –1,800 psi
?Torque Rating: up to 6,000 ft. lbs. depending on thread type ?No body (mandrel)movement during setting
?255K Tensile Rating
Ball Activated Frac Sleeve投球开关滑套
水平井钻井技术经验概述
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用 经济的快速发展使人们对石油的需求急剧增加以及对环境保护意识的日益增强，如何高效，清洁，经济地开采地下能源已经成为目前继续解决的问题。在此情况下，水平井钻井技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油，天然气开发中得到广泛应用的一项综合技术。水平井钻井技术的发展对油井产量提高已经油田采收率提高都起到了只管重要的作用，水平井钻井技术的出现是石油钻井技术方面重大的突破。 水平井技术作为油气田开发的一项成熟，适用技术，在油气田开发中日益得到推广应用，近几年来，随着水平井工艺技术的突破性进展，综合钻井成本逐年下降，经济效益的显著提高，水平井在许多不同油气藏开发中逐步得到广泛应用。本文介绍了水平井的优点及应用范围，论述了水平井的施工技术，并结合钻井工程实例，详细说明了水平井钻井技术在石油开发中的应用，最后点出了水平井钻井技术的应用效果和存在的问题。并得出了相应的结论。 关键词：水平井，钻进工艺，攻关目标水平井钻井技术存在的问题，井眼轨迹控制，随钻测量。
第1章绪论 现在，随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，水平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。在此情况下，水平井钻进技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油、天然气开发中得到广泛应用的一项综合性技术。其目的主要是提高石油的产量，降低采油成本。并且随着MWD (随钻测量仪)、PDC (聚晶金刚石复合片钻头)和高效导向螺杆钻具的应用，水平井技术已日趋完善。 总的来说。21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化，智能化，轻便化和经济化的方向发展。 传统的公关领域，主要是为钻井施工提供实用心情的工艺技术和装备，目的是提高钻井速度，降低钻井成本。水平井是未来钻井队的主要作业方式，对水品经的研究和发展将成为我们今后的最重要的课题之一，一定要重视和完善。
页岩气水平井钻井技术
页岩气水平井钻井技术 摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。 关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻 美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
水平井分段多簇压裂工艺的应用
水平井分段多簇压裂工艺的应用 【摘要】鸭平4井位于玉门油田鸭西白垩系是典型的低渗透储层，井深3456m，水平段210m，实施了2段6簇的压裂，同步实施了裂缝监测，取得了理想的效果；压裂共入井液量1961.4 m3，总沙量159 m3，最高砂比26.2%，平均砂比14.5%；该井是玉门油田实施多段多簇压裂工艺的第一口井，是开发低渗透油藏水平井的新突破，探索了一条中深水平井压裂改造的新途径。 【关键词】玉门油田压裂低渗透油藏 1 鸭平4井油藏储层特征 鸭平4井水平段方位角基本在NW280-290°之间，二者基本呈90°夹角，因此有利于沿井筒形成横切裂缝。图1？鸭平4井裂缝方位及体积改造裂缝形 态 对比邻井，该井具有储层厚度较大，缝高易扩展，储层物性较好，液体效率低的特点。该井水平段较短，为提高储层动用程度及施工效率，采用水平井分段多簇压裂工艺，实现体积改造（SRV）。在水平井筒周围储层，形成一定密度的裂逢网络；从而提高增产改造体积。 2 实施分段多簇压裂设计方案 根据该井施工排量的要求，本井分两段进行压裂，每段3簇，每簇射孔段1m，孔密16孔/米，每段共计射48孔，具体射孔参数见表1。 2.1 第一段采用油管传输射孔 采用102枪127弹，孔径10.2mm，穿深680mm，相位角60°。该射孔条件下，8 m3/ min的施工排量，总孔眼摩阻小于1MPa；若压裂施工时仅1簇进液，则计算显示其孔眼摩阻将大于8MPa，则第二层被压开，这时有两簇进液，理论计算出的孔眼摩阻超过2Mpa。 2.2 第二段采用电缆射孔 采用86枪，22.7g深穿透射孔弹，孔径8.12m，穿深为729mm，相位角60°。该射孔方式在8m3/min的施工排量下，总孔眼摩阻小于3MPa；仅1簇进液时孔眼摩阻将高达20MPa，则第二簇被压开，两簇进液时的孔眼摩阻超过5MPa，同样，这种情况能够保证第三簇也能够被压开。 采用分簇射孔工艺，根据摩阻预测，每段射孔孔眼数为48孔，3簇施工时8m3/min的排量较为适宜，既能保证总孔眼摩阻很低，又能起到限流作用（限流摩阻＞12MPa）从而保证压开每个射孔簇。
水平井工艺技术措施
水平井技术措施 1. 侧钻 1) 直井段要保证钻直，钻进至造斜点测ESS，及时计算出井身轨迹数据，以此为依据计算设计下部施工的井眼轨道； 2) 侧钻井段要选择在井径规则、钻时较快的井段，最好是砂岩段； 3) 水泥塞要保证打实，候凝48小时以上，检查水泥塞质量。检查方法：修水泥面，试钻钻压50~80千牛，钻时不高于5~8分/单根，水泥塞质量达到上述要求后钻至侧钻点井深； 4) 侧钻用直马达加弯接头，使用MWD监测井身轨迹的变化情况，判断是否侧钻成功； 5) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 6) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 7) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 8) 钻井参数服从马达参数，轻压，根据钻进直井段时的钻时选择控制好侧钻钻时； 9) 随时注意钻进时的返砂情况，根据返砂情况及时调整钻井参数，确认新井眼与老井眼偏离2米，新砂样达90%，可确定出新井眼，方可起钻； 10) 起钻前，充分循环至振动筛上无砂子返出； 11) 起钻后采用导向系统钻进。 2. 导向钻进 1) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 2) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 3) 若下钻遇阻，划眼时应保证工具面是钻进该井段时使用的工具面； 4) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 5) 钻井参数参考马达使用参数； 6) 如果造斜率偏高，马达角度在2度以下可考虑采用10－30转/分以下的转速启动转盘导向钻进; 7) 如果造斜率偏低，起钻换高角度马达； 8) 工具造斜率应稍高于设计造斜率，避免因造斜率不足而起钻； 9) 实际施工过程中，应使实钻轨道尽量靠近设计轨道； 10) 根据现场实际情况，分段循环，及时短起下，保证井眼清洁； 11) 钻具倒装，原则是井斜30度以深井段采用18锥度钻杆，加重钻杆
页岩气水平井分段压裂复杂缝网形成机制
油气藏评价与开发 第7卷第5期2017年10月 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 页岩气水平井分段压裂复杂缝网形成机制 许文俊，李勇明，赵金洲，陈曦宇，彭瑀 （西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500） 摘要：水平井分段压裂是页岩气高效开发的重要技术手段，有意识地利用水力裂缝沟通页岩储层中的天然裂缝，使其闭合的部分重新开启，开启的部分又相互连通，从而在地层中形成具有较大规模的复杂裂缝网络，有利于实现地层中页岩气向井筒的高效流动。为了合理优化页岩储层压裂设计方案，提高页岩储层压裂改造效果，需先认清页岩水平井分段压裂复杂缝网形成机制。基于位移不连续理论，建立了水平井分段压裂多裂缝干扰模式下的地应力场模型，分析了天然裂缝在复杂地应力场和存在压裂液滤失作用的情况下，发生张开或剪切破裂形成复杂缝网的机理。分析表明：水力裂缝诱导应力虽能降低地层原始水平应力差，但也会增加地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂的难度，不利于复杂裂缝网络的形成。压裂液滤失是导致地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的关键因素，天然裂缝的剪切破裂区域要远大于张开破裂区域，多条水力裂缝滤失效应的叠加更有利于形成具有较大波及区域的复杂裂缝网络。充分考虑压裂液滤失对复杂裂缝网络形成的影响，对提高页岩气水平井分段多簇压裂改造效果具有重要意义。 关键词：分段压裂；位移不连续理论；剪切破裂区域；张开破裂区域；复杂缝网 中图分类号:TE357文献标识码:A Formation mechanism of complex fracture network under horizontal well staged fracturing in shale gas reservoir Xu Wenjun,Li Yongming,Zhao Jinzhou,Chen Xiyu and Peng Yu (State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China) Abstract:Horizontal well staged fracturing is an important technology for shale gas production,whose essence is to use hydraulic fracture to activate natural fractures.The natural fractures can make closed parts reopen and opened parts interconnect,and then form complex fracture network in shale reservoirs,accordingly,shale gas will flow to the wellbore through complex fracture network efficiently.In order to optimize shale reservoir fracturing design and improve the effects of shale reservoir fracturing,it is necessary to fully understand the formation mechanism of complex fracture network in staged fractured shale horizontal wells.Based on the displacement discontinuity theory,a complex stress field calculation model which takes into consideration hydraulic fracture inter?ference is established,which analyzes the mechanism that natural fractures occur open and shear fracture,and then the complex fracture network under the circumstance of complex ground stress field and fracturing fluid leak-off was formed.The results demon?strate that although the hydraulic fracture induced stress field can reduce the original horizontal stress difference,it would also in?crease the difficulty of natural fractures opening and shearing,which is unbeneficial for the formation of complex fracture network. Moreover,it is attained that fracturing fluid leak-off is the key factor that leads to the open and shear fracture of natural fractures in the formation of complex fracture network and the shear rupture zone of natural fractures is much larger than the open rupture zone, furthermore,the superposition of multiple hydraulic fracture filtration effect is more favorable for the formation of complex fracture network with a larger spread area.The impacts of fracturing fluid leak-off on complex fracture network have important significance for improving staged fracturing transformation of shale horizontal wells. Key words:staged fracturing,displacement discontinuity theory,shear rupture zone,open rupture zone,complex fracture network 收稿日期：2016-10-31。 第一作者简介：许文俊（1991—），男，在读博士研究生，油气田增产改造理论与技术方面的研究。 基金项目：国家自然科学基金重大项目“页岩地层动态随机裂缝控制机理与无水压裂理论”（51490653）；国家重点基础研究发展计划“中国南方海相页岩气高效开发的基础研究”（2013CB228004）。
关于水平井分段压裂的研究及探讨
关于水平井分段压裂的研究及探讨 【摘要】能源作为现代社会的稀缺资源，直接影响着人们的生产生活，对能源的开发也是极为重要的工程。在石油储存量较小且渗透性较差的油田内，水平井是较为有效的开发方式。如果遇到油气层渗流阻力较大、渗透率极低的情况，则需要将其压开数量不等的裂缝，加强油气的渗透性及减少渗流阻力。本文简单阐述了水平井分段压力技术的原理，各种类型的分段压裂技术，包括封隔器分段压裂、段塞分段压裂、封隔器配合滑套喷砂器分段压裂、水力喷射分段压裂、TAP 分段压裂技术等，为从事能源行业的人员提供一定的技术参考。 【关键词】水平井分段压裂技术研究 由于各个油田的地质情况不一样，在开发的过程中许多特殊情况，如低渗透油气藏、稠油油气藏、储量较小、渗透阻力大等情况，需要采用水平井，其优势在于生产效率高、泄油面积大、储量的动用度较高。为了达到进一步提高水平井的产量，需要对水平井进行压裂，从而形成数量较多的裂缝，提高油气的产量，提升生产效率，但是由于水平井的跨度较大，要达到理想的压裂效果要求分段工具具有性能良好、体积合适、操作性强等特征，才能有效的提高单位油井的油气产量，实现经济效益及资源的充分开发[1]。 1 水平井分段压裂工艺的基本原理 水平井压裂后，其裂缝的形状、性能均有所区别，主要和水平井筒轴线方向及地层的主要应力的方向有着较为密切的关系。该项工艺能够提高产量的原理为压裂使石油的渗流方式发生了改变。进行压裂处理之前，石油的径向流流线主要处于井底的位置，渗透受到较大的阻力，压裂完成后，径向流流线与裂缝壁面呈平行关系，渗流受到的阻力较小。裂缝的主要形态有以下几种：①横向裂缝：当水平井筒和主要应力的方向为呈垂直关系时，即会形成横向裂缝；②纵向裂缝：当水平井筒与主要应力的方向呈平行关系时，即会形成纵向裂缝；③扭曲裂缝：当水平井筒和主要应力有一定的角度时，即会构成扭曲裂缝。压裂后形成的横向裂缝适用于渗透性较差储藏层，其可以明显的促进油井改造。而渗透性好、裂缝性的储藏层则需要利用纵向裂缝来提升改造效果[2]。 2 各种类型的分段压裂工艺2.1 段塞分段压裂 段塞分段压裂工艺是在水平井施工进入尾声时，采用年度较高的物质植入井筒中，使之形成堵塞现象，在利用其它材料，如浓度较高的支撑剂、填砂液体胶塞或者超粘完井液等，进行填充性裂缝。该工艺的优势在于对于工具的要求较低，不需要特殊工具即可以安全设计方案进行施工活动，但是其缺陷在于施工时间较长，在进行冲胶塞施工时容易出现损伤，且由于胶塞强度的限制，在深度较大的水平井中不能达到理想的封隔效果，因此逐渐被新的分段压裂技术所取代[3]。 2.2 TAP分段压裂工艺
【CN110130867A】一种小井眼侧钻水平井分段多簇压裂方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910304847.1 (22)申请日 2019.04.16 (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街9 号中国石油大厦 (72)发明人 常笃 齐银 陆红军 张矿生 卜向前 任勇 苏良银 汪澜 刘兴银 赵广民 (74)专利代理机构 西安吉盛专利代理有限责任 公司 61108 代理人 赵娇 (51)Int.Cl. E21B 43/267(2006.01) E21B 33/134(2006.01) E21B 33/13(2006.01) (54)发明名称 一种小井眼侧钻水平井分段多簇压裂方法 (57)摘要 本发明公开了一种小井眼侧钻水平井分段 多簇压裂方法，根据储层情况确定压裂段数和射 孔位置，每段采用多簇射孔，完成第一段多簇压 裂，接着通过水力泵送小直径可溶桥塞实现第二 段和以后多段的分段压裂，其中压裂施工过程中 通过泵入可溶解暂堵转向颗粒，堵塞已起裂的 簇，迫使压裂液进入未起裂的簇，实现段内多簇 有效起裂，压裂施工完成后，小直径可溶桥塞、暂 堵转向颗粒在地层条件下自行溶解，不影响改造 效果，重复上述步骤，直至完成小井眼侧钻水平 井所有段的压裂，本发明可解决小直径可捞式桥 塞施工工序复杂、笼统压裂各簇开启率较低的问 题，本发明具有不钻塞、施工效率高、成本低的特 点，实现了小井眼侧钻水平井分段多簇压裂的目 的。权利要求书2页 说明书10页CN 110130867 A 2019.08.16 C N 110130867 A
第一章 定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
阶梯水平井钻井技术
阶梯水平井钻井技术 冯志明 颉金玲 (大港油田集团公司定向井技术服务公司,天津大港 300280) 摘要 阶梯水平井是在水平井完成第1水平靶区后,通过降斜、稳斜、增斜段的调整,进入并完成第2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了TZ406井、YX2P1井、LN61-H1井3口阶梯水平井的施工数据。针对TZ406井施工经过、施工要点、施工技术措施,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识,做了全面的论述。现场应用表明:阶梯水平井显著地增加了产量,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益,必将成为油气田开发的重要手段之一。 主题词 水平井 导向钻井 井眼轨迹 工程设计 钻具组合 作者简介 冯志明,1966年生。1987年毕业于重庆石油学校钻井工程专业,工程师。 颉金玲,1945年生。毕业于华东石油学院,现任副经理,高级工程师。 阶梯水平井是指在一个井眼中连续完成具有一定高度差的两个或者多个水平井段,形成具有两个或多个台阶的井眼轨迹,用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。利用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长度,节约了重复钻井的投资,增加了单井产量,可取得最佳的开发效果。 一、施工难点 1口成功的阶梯式水平井,能实现取代2口或多口水平井的开发目的,既节约投资,又能获得好的效益。常用于阶梯式水平井开发的区块具有以下特点:(1)层叠式或不整合薄油藏;(2)断块油藏;(3)上部油层断失或尖灭,存在下部可供开采的油藏。 1.目的层油层薄,区块复杂,井眼轨迹拐点多,不平滑,不利于送钻和钻压传递,控制和调整井眼轨道工作量大。着陆、阶梯过渡段控制困难。 2.对钻井装备、钻井液净化设备要求高,井眼的净化和携砂难度大,大斜度井段易形成岩屑床,造成井下复杂情况发生,需要有足够的动力,配套齐全的净化设备。 3.钻具组合、监测仪器等针对性强,技术含量高,钻柱受力复杂。 二、优化工程设计 1.优化井身剖面设计 阶梯水平井的地质设计,通常只给定AB段、CD段两个阶梯水平段的入窗窗口和目标靶区,工程设计则需要满足以下3个方面的条件。(1)满足地质对轨迹控制的要求:即中靶要求。(2)井下专用钻具、工具、仪器装备能满足设计井眼轨迹控制的要求。(3)完井电测、下套管、固井等完井工艺技术水平须满足开放要求。 阶梯式水平井,与普通水平井不同的是怎样依据地质要求,对第1水平段终点到第2水平段终点间的井身剖面进行设计。 2.优化井身结构 根据TZ406井、YX2P1井和LN61-H1井的施工技术,结合国内外其它地区阶梯水平井的施工经验、油层特点和完井方式,一般认为技套必须封固目的层以上的异常高压以及易垮塌、破碎带等不稳定地层,以保证水平井安全、快速地钻井和完井。 三、井眼轨迹控制技术 1.合理的钻具组合设计 分析近年来完成的数十口水平井资料,总结出几套适合于常规水平井和阶梯水平井施工,目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。 (1)侧钻钻具组合。钻头+螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+钻铤+钻杆。该钻具组合常用于回填导眼后的侧钻井段和第1造斜井段的施工,平均造斜率达10～12(°)/30m。 (2)钻盘微转增斜钻具组合。钻头+稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻挺+稳定器+钻铤+ 22石油钻采工艺 2000年(第22卷)第5期DOI:10.13639/j.od pt.2000.05.006
羽状水平井钻井工艺
定向羽状水平井钻井工艺 定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气,集钻井、完井与增产措施于一体。其主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道,促进微裂隙的扩展,又能连通微裂隙和裂缝系统,提高单位面积内的气液两相流的导流能力,大幅度提高了井眼波及面积,降低煤层气和游离水的渗流阻力,提高气液两相流的流动速度,进而提高煤层气产量和采出程度。 一、钻井设备： 1.钻机、钻塔、钻铤和钻具。 2.造斜工具 中、长半径造斜工具（包括P5LZ165、PSLZ197、P5LZ120三种尺寸系列、多种结构规格的固定弯壳体造斜马达）和短半径造斜工具。 3.水平井测井仪器。包括钻杆输送式、泵送式两种测井仪器和下井工具,以及湿式接头和锁紧装置等。 4.射孔工具。包括旋转弹架和旋转枪身等2种高强度定向射孔枪和传爆接头。 5.完井工具。包括金属棉筛管、新型套管扶正器及其它9种完井工具 6.铰接式钻具 羽状分支水平井的井眼轨迹是空间弯曲线,既有井斜的变化又有方位的变化,通常需要在钻铤或钻杆连接处加装一个具有柔性连接的铰接式接头。这种接头具有万向节的功能,在一定角锥度范围内可以任意方向转动,同时具有密封功能。此外,采用铰接式钻具组合,最大限度降低扭矩、摩阻和弯曲应力。 7.可回收式裸眼封隔器/斜向器
斜向器是分支井钻井的关键技术工具,对分支井的钻井起着至关重要的作用,它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的,它由斜向器和封隔器两部分组成,斜向器的斜面上开有送入和回收的孔眼,用于施工作业中送入和回收斜向器,可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。 8.井眼轨道控制 由于煤层可钻性好,钻速快,单层厚度薄(3～6m),井眼轨迹控制难度大。为将井眼轨迹控制在煤层内,可采用“LWD+泥浆动力马达”或地质导向钻井技术。实现连续控制,滑动钻进,提高轨迹控制精度,加快钻进速度。同时要避免井眼轨迹出现较大的曲率波动。钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具组合结构、尺寸和钻进参数,并控制机械钻速在一定范围内变化,防止井眼出现小台肩现象。 9.其它工具和装备。例如专用取心工具、无磁钻挺、纺锤形稳定器等多种工具和装备。 二、材料： 钻井液：油基钻井液、水基钻井液、无土相钻井液和气基钻井液。 套管等。 三、工艺流程： 1.煤层气羽状水平井完井方法 分支井作为水平井与定向井的集成与发展，其技术难点不再是钻井工艺技术而是完井技术。同水平井及直井相比，分支井完井要复杂的多，主要是分支井根部的连接密封以及分支井眼能否再次进入的问题。目前，国外分支水平井的完井方法主要有三种：裸眼完井、割缝衬管完井和侧向回接系统完井。裸眼完井较为常见，但易出现井壁坍塌等问题。割缝衬管完井虽然能克服这一缺陷，但安装比较困难。如果水平段的岩性比较硬可用裸眼完井或割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平井回接系统完井。实际操作中，可根据具体情况进行设计对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式，工艺较简单。如要采用裸眼完井，直接投产。2.钻出工艺 目前国外主要采用以下四种方法钻出分支井： 1）开窗侧钻
水平井分段压裂技术总结
水平井分段压裂技术总结 篇一：水平井分段压裂技术及其应用 水平井分段压裂技术及其应用 摘要：水平井分段压裂工艺技术为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量提供了技术支持。本文从我国水平井分段压裂技术的发展现状入手，以应用最为广泛的裸眼水平井封隔器分级压裂技术为重点，以该技术在长庆油田苏里格气田苏75区块的现场应用为例，对水平井压裂技术及其现场应用情况进行了分析与总结。 关键词：水平井分段压裂封隔器苏里格气田 水平井因其具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高等优势，在薄储层、低渗透、稠油油气藏及小储量的边际油气藏等的开发上表现出了突出的优势，成为提高油气井产量和提升油田勘探综合效益的重要手段之一，近年来在我国得到了快速的发展。然而在低渗透油藏开采中因其渗透率较低、渗透阻力大、连通性较差，导致水平井单井产量也难以提升，难以满足经济开发的要求，水平井增产改造的问题便摆在了工程技术人员的面前。而水平井分段压裂工艺技术的推广应用为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量提供了技术支持。 一、我国水平井分段压裂技术现状 我国的水平井分段压裂技术及配套工具的研究起步较晚，国内三大石
油公司对于水平井分段压裂技术开展广泛的研究开始与“十一五”期间，近几年得到了大力的推广应用。目前国内应用规模较大的水平井分段压裂技术主要包括以下三种： 1.裸眼封隔器分段压裂技术。20XX年我国在四川广安002-H1-2井第一次实施了裸眼封隔器分段压裂试验，当时是由Schlumberger提供的技术。目前该技术在我国的现场应用仍然以国外技术为主，主要采用由BakerHughes、weatherford、Packersplus等公司提供的装置系统，我国应用总规模约300～500口，占去了水平井分段压力工艺实施的1/3左右，分段数最多达到20段。我国在该技术方面上处于研发和现场试验阶段，现场试验分段数能达到10段，所采用的压裂材质、加工工艺等方面和国外相比还有一定差距。 2.水平井水力喷射分段压裂技术。1998年，首先由Surjaatmadja提出了水力喷射压裂工艺方法，并将其应用于水平井压裂。我国于20XX 年在长庆油田引进Halliburton配套技术，首次成功的完成了靖平1井的分段压裂。目前该技术在我国大部分油田都得到了广泛的现场试验和应用，总实施口数达到200口以上，分段数在10段以内。 3.套管完井封隔器分段压裂技术。该技术在我国应用和研发的规模较大，且技术以区域成熟，尤其是在中石油吉林油田国内研发和应用规模较大。此外应用较为广泛的还有：吉林油田的油套两段压裂技术、大庆油田实施的双封单卡拖动 篇二：国内外水平井分段压裂技术研究 国内外水平井分段压裂技术进展
水平井不动管柱封隔器分段压裂技术
万方数据
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?１４４?中国石油大学学报（自然科学版）２０１０年８月 有限元分析，采用轴对称模型对其简化，建立的管柱模型及网格划分如图６所示。胶筒材料为橡胶，材料常数Ｃ１０＝１．８７ＭＰａ，Ｃｏ．＝ｏ．４７ＭＰａ；其余材料定义为钢，其弹性模量Ｅ＝２０６ＧＰａ，泊松比／ｚ＝０．３；网格划分中心管、套管和护套采用ＣＡＸ４Ｒ单元，胶筒采用ＣＡＸ４ＲＨ单元划分；定义中心管与压缩式封隔器的护套摩擦系数为０．１，其他接触摩擦系数定义为０．３；扩张式封隔器的护套与中心管定义为绑定约束，护套与长胶筒的顶部和底部也定义为绑定约束。 图６模型装配图（左）及网格划分（右） №．６Ａｓｓｅｍｂｌｙｄｒａｗｉｎｇｏｆｍｏｄｅｌａｎｄｇｒｉｄ ｍａｐｏｆｓｅａｌｒｕｂｂｅｒ 管柱力学分析分两步进行，加载方式为先在长胶筒的内部逐渐施加３０一５０ＭＰａ的内压力，使扩张式长胶筒与套管接触密封，管柱锚定套管不动。胶筒与套管的接触应力值如图７所示，最大接触压力为３３．３ＭＰａ。然后对管柱进行加载，包括管柱的内部压力和管外压力，以及封隔器对管柱的摩擦力，封隔器附近中心管的应力值如图８所示。 图７长胶简接触应力曲线 Ｆｉｇ．７Ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｃｕｒｖｅ ｏｆｌｏｎｇｒｕｂｂｅｒ从图８应力曲线可以看出，中心管在与封隔器接触处的应力值最大，中心管的最大应力值为１６８．２ＭＰａ，发生在封隔器与中心管的结合处。压裂施工时该部位最容易被拉断，因此在工具设计时对该类部件选取高强度材料（选用３５ＣｒＭｏ材料），增加抗拉强度。 图８中心管处应力曲线 Ｆｉｇ．８Ｓｔｒｅｓｓｃｌｌｌｒｖｅｏｆｃｅｎｔｒａｌｔｕｂｅ ４创新点与优点 ４．１创新点 （１）工艺管柱的无卡瓦锚定设计，设计封隔器长胶筒摩擦锚定，降低了安全事故的发生，可有效避免卡瓦式锚定工具卡钻的问题。 （２）密封胶筒内加入了特殊材料，增强密封耐压性能和抗疲劳破坏性能。 （３）设计工具挡砂传液机构，有效避免了工具内腔进砂引起的事故。 （４）综合应用不动管柱＋分段压裂＋可洗井等技术。 ４．２技术优点 （１）可以在不动管柱的情况下，实现水平井２—３段的分段压裂；可以对水平井的长井段进行均匀布酸和有效的措施改造，大大提高水平井的压裂措施效益。 （２）一般情况，整个压裂施工可以在ｌｄ内完成，节省了泵注时间和费用，加快了返排时间，降低了残酸或压裂液对油层的污染伤害，有利于保护油气层。 （３）管柱具有反洗井功能，砂卡时可以进行反洗井作业。 ５结束语 力学分析证明该新型水平井封隔器分段压裂工艺管柱达到设计要求，其中心管在与封隔器接触处的应力值最大，是应力破坏薄弱处，设计时进行了充分考虑。该技术提高了我国套管完井水平井分段压裂的工艺技术水平和配套工具水平，具有良好的推 广应用前景。万方数据
水平井分段压裂技术总结
水平井分段压裂技术总结 百度最近发表了一篇名为《水平井分段压裂技术总结》的范文，这里给大家转摘到百度。 篇一：水平井分段压裂技术及其应用水平井分段压裂技术及其应用摘要：水平井分段压裂工艺技术为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量了技术支持。 本文从我国水平井分段压裂技术的发展现状入手，以应用最为广泛的裸眼水平井封隔器分级压裂技术为重点，以该技术在长庆油田苏里格气田苏区块的现场应用为例，对水平井压裂技术及其现场应用情况进行了分析与总结。 关键词：水平井分段压裂封隔器苏里格气田水平井因其具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高等优势，在薄储层、低渗透、稠油油气藏及小储量的边际油气藏等的开发上表现出了突出的优势，成为提高油气井产量和提升油田勘探综合效益的重要手段之一，近年来在我国得到了快速的发展。 然而在低渗透油藏开采中因其渗透率较低、渗透阻力大、连通性较差，导致水平井单井产量也难以提升，难以满足经济开发的要求，水平井增产改造的问题便摆在了工程技术人员的面前。 而水平井分段压裂工艺技术的推广应用为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量了技术支持。 一、我国水平井分段压裂技术现状我国的水平井分段压裂技术及
配套工具的研究起步较晚，国内三大石油公司对于水平井分段压裂技术开展广泛的研究开始与十一五期间，近几年得到了大力的推广应用。 目前国内应用规模较大的水平井分段压裂技术主要包括以下三种：裸眼封隔器分段压裂技术。 年我国在四川广安--井第一次实施了裸眼封隔器分段压裂试验，范文当时是由的技术。 目前该技术在我国的现场应用仍然以国外技术为主，主要采用由、、等公司的装置系统，我国应用总规模约～口，占去了水平井分段压力工艺实施的/左右，分段数最多达到段。 我国在该技术方面上处于研发和现场试验阶段，现场试验分段数能达到段，所采用的压裂材质、加工工艺等方面和国外相比还有一定差距。 水平井水力喷射分段压裂技术。 年，首先由提出了水力喷射压裂工艺方法，并将其应用于水平井压裂。 我国于年在长庆油田引进配套技术，首次成功的完成了靖平井的分段压裂。 目前该技术在我国大部分油田都得到了广泛的现场试验和应用，总实施口数达到口以上，分段数在段以内。 套管完井封隔器分段压裂技术。 该技术在我国应用和研发的规模较大，最全面的范文写作网站且
水平井钻井技术介绍
水平井钻井技术介绍 水平井钻井技术第一章绪论水平井钻井技术是20世纪80年代国际石油界迅速发展并日臻完善的一项综合性配套技术，它包括水平井油藏工程和优化设计技术，水平井井眼轨道控制技术，水平井钻井液与油层保护技术，水平井测井技术和水平井完井技术等一系列重要技术环节，综合了多种学科的一些先进技术成果。由于水平钻井主要是以提高油气产量或提高油气采收率为根本目标，已经投产的水平井绝大多数带来了十分巨大的经济效益，因此水平井技术被誉为石油工业发展过程中的一项重大突破。第一节水平井的分类及特点水平井是最大井斜角保持在90°左右，并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。水平钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和发展。目前，水平井已形成3种基本类型，如图1—1所示。(1)长半径水平井(又称小曲率水平井)：其造斜井段的设计造斜率K＜6°／30m，相应的曲率半径R＞286.5m。(2)中半径水平井(又称中曲率水平井)；其造斜井段的设计造斜率K=(6°～20°) ／30，相应的曲率半径R=286.5～86m。水平井剖平面示意图(3)短半径水平井(又称大曲率水平井)：其造斜井段的设计造斜率K＝(3°～10°) ／m，相应的曲率半径R＝19.1～5.73m。上述3种基本类型水平井的丁艺特点和各自的主要优缺点分别列于表l—l和表1—2。大斜度井、水平井和多井底井技术的应用都有一个共同的目的．这就是降低综合成本和提高油层的开采量。对于同一尺寸的井眼，直井由于出油(气)面积比较小、其几何条件所提供的效率就比较低．而水平井几何条件所提供的效率达到最高，如图1—2和图1—3 所示。大斜度井(井斜角大于60°的井)主要适用于层状油藏。多井底井(在一个井眼内钻几口井)主要用于很厚的垂直渗透油层(具有低孔隙率和垂直裂缝的块状石灰岩)或者短半径横向引流类的井。1．天然垂直裂缝在垂直裂缝油藏中，油气完全处在裂缝中，裂缝之间的非生产底层一般为6~60m 厚，所以垂直井可能只钻到一个产层．也可能一个产层也钻不到，而水平井可以与产层垂直相交，横向钻穿若干个产层裂缝．这样就比垂直井的开采量要高得多。2．水锥和气锥1)水锥水平井可以在油层的中上部造斜，然后在生产层中钻一定长度的水平井段。水平井不仅减少水锥的可能性如图1—4 所示。2)气锥水平井的井眼全部在油砂中有助于避免气锥问题。并可以控制采收率，不致于使气锥的压力梯度过高。水平井成功地减少了水锥、气锥等有害影响。3．低渗透性地层由于固井的影响，石灰岩油藏的孔隙度和渗透率即使在短距离内也可能有相当大的变化。与此相似．砂岩油藏中内部岩层构造倾角的变化也能造成孔隙度和渗透率的变化，这些油藏水平相交可以提高产量。4．薄油层对于薄油层．通过在油层的上下边界之间钻个水平井段可以大大地增加井与油层的接触表面积。对于厚的油层则可以优先选择成本较低的直井完井方法，或者考虑应用多底井的可能性(见图1—5)。5．不规则地层平钻井已经成功地应用产开发不规则油藏。这种含油地层互不关联，孤立存在，地震测量也难以指定其准确位置．所以钻直井或常规定向井很难钻到这类油藏。然而短半径水平井可以从现有直井中接近油藏的位置进行造斜．并且可以避免可能的水锥和气锥问题。6．溶解采矿很多矿藏当今采用溶解采矿法进行开采，水平井可以提高这些矿藏开采的经济效益。7．边际构造、丛式井和加密井水平井可能适用于边际构造，为了在短期内增加总的开采量可以钻从式水平井组(见图1—6)。8．层状油层水平井采油获得的产量增量取决于油层垂直渗透率的值。在垂直与水平渗透率之比值较低的情况下，如水平纹理的油层，大斜度井的效率要远高于水平井的效率。如图1—7。9．重油产层在重油产层中、水平钻井技术具有提高产量的能力。横穿油藏的水平井既可以作为生产井也可以作为注水井。水平井具有如下的优点和应用：(1) 开发薄油藏油田，提高单井产量。水平井可较直井和常规定向井大大增加泄油面积，从而提高薄油层中的油产量，使薄油层具有开采价值。(2) 开发低渗透油藏，提高采收率。(3) 开发重油稠油油藏。水平井除扩大泄油面积外，如进行热采，还有利于热线的均匀推进。(4) 开发以垂直裂缝为主的油藏。水平井钻遇垂直裂缝的机遇较直井大得多。(5) 开发底水和气顶活跃的油藏。水平井可以减缓水锥、气锥的推进速度，延长油