水平井水平段长度优化设计方法
浅谈长水平段水平井钻井技术难点及对策
旋转导 向钻井技术 ， 因为水 平 段较 长 ， 造斜 率较 高 ， 大斜 度 井段 以及 水平 井 段 段复合 钻井技术 、 ２ ． ２ ． ３ 加 强钻井液体 系和配方 优化 ， 融合具体 区块 提高钻 井 套管对井壁的侧压 力较大 ， 进而较大提高了下套管的摩擦 阻 液应用 技术能 力 ； 力， 令 套 管较 难成 功 下到 指定 位 置 ， 特 别对 于较 浅 的水 平井 更 ２ ． ２ ． ４ 强化 智能完井 技术 探究 ， 为提高低 效油气藏 研发效 益 为 明显。 建立长 效井筒基础 。 １ ． ２水泥浆替代效率低
由于全 球石 油以 及天然 气开 采的 持续深 入 ， 有些 油 气藏 的 长水平 段水 平井钻 井设计体 系 ， 以此构 成符合长 水平 段水平井 勘探 效果并 不理 想 ， 而长 水平 段水平 井技 术具备 更大 范 围提 升 技术特 点 ， 提 高对现场施工 的保障效果 。 产量 与采收 率 的技术 优势 ， 对 油气藏具 有 良好 的勘探效 益 。所 ２ － ２提高工艺技术创新 ， 加大长水平段钻井完井技术能力 以， 全 球 各地 油 气 田大量 运用 长水 平 段水 平井 技 术 ， 用 于提 升 为 了提 高 水平 段长 度在 １ ５ ０ ０ ｍ以上 的水 平井 钻 井技 术能 对特 殊 气藏 的 开采 效益 。可是 长水 平 段水 平井 的技 术 困难 较 力 ， 需 要在 以下几点技术上 进行攻关 ： ． 多钻 井工 艺较繁 琐 ， 对 设备及 工具标 准较 高 ， 因此 ， 加 大长水 平பைடு நூலகம் ２ ． ２ ． １实施长 水平 段水平 井摩 阻扭矩 监测 和控 制技 术的 探 段水 平井技术 的研究 力度 已经变成 当前 石油工 业的必然 形势 。 讨， 研 发摩 阻扭 矩监 测 、 对 所需 软件 系统 和处理 井 下繁 琐状 况 需要 的工具 进行讲 解 ； １水平井钻 井技 术的难点 ２ ． ２ ． ２研 发长水 平 段井 眼轨迹 良好控 制技 术 ， 比如 ： 长 水平 １ ． １下套管较难
水平井水平段最优长度设计方法研究_范子菲
子 ; rw 为水平井井半径 , m; U=
Kh Kv
,油层各向异性比值 ;
Zw 为水平段到油藏底部距离 , m;
单位长度水平井
采油指数 J s 的单位为 m3 /d· M Pa· m。
2. 2 井筒内流动
井筒流动模型是假设整个水平段打开采油 ,这种假设情况适用于裸眼完井、割缝衬管或割缝筛管完井方
式 ,水平井水平段内压力梯度方程为
主题词 水平井 最优长度 层流 紊流 摩擦损失 设计 方法
1 前 言
由于水平井和油藏具有大的接触面积 ,水平井的生产压差小于垂直井的生产压差 ,因而水平井可以减少气
锥和水锥的锥进趋势。
由于水平井水平段内摩擦损失的缘故 ,原油沿水平井井筒流动出现一个压降 ,如果水平段内压降和油藏内
压降相当 ,导致水平段末端压降很小或者为零 ,那么水平段末段出现不产油的井段 ,因而水平段内摩擦损失减
1997年 1月
AC T A PET RO L EI SINICA
第 18卷 第 1期
水平井水平段最优长度设计方法研究
范子菲 方宏长 俞国凡
(石油勘探开发科学研究院 北京
)
(辽河石油勘探局
)
提 要
由于水平井水平段内摩擦损失的缘故 ,如果水平段内压降和油藏压降相当 ,导致水平段末端压降很小或者为零 ,这种现象 常常出 现在高渗透层的低压降生产油藏和生产压差受到限制的锥进油藏。因而研究水平井最优长度设计方法对水平井开发方案设计具有指 导意义。本文分三种情况 (底水油藏、气顶底水油藏、气顶油藏 )建立了油藏内流动模型、井筒内流动模型、水平井水平段最优长度数学 模型 ,在建立模型过程中 ,考虑了水平 段内流动状态 (层流、紊流 )和管壁相对粗 糙度对摩擦损失和水平井产能的影响 ,最后通 过实例 计算得到了几个结论。
苏里格气田水平井参数优化及效果评价——以苏53区块为例
苏里格气田水平井参数优化及效果评价——以苏53区块为例叶成林【摘要】苏里格气田苏53区块采取整体水平井开发模式,为了保证水平井开发效果,达到提高气藏产能和最终采收率的目的,以区域地质特征为基础,主要通过数值模拟的手段,对苏里格气田水平井参数进行了优化设计.同时考虑经济因素,确定了苏53区块初期水平井合理参数:水平段长度在800～1000m之间,水平段位置在气层中部及水平段方位为347°；另外,为了验证水平井实施效果,对水平井动静态资料作了统计,结果显示,24口水平井有效储层钻遇率都达到了60％左右,单井井口日产气量都在8×104 m3以上,根据苏里格地区动态分类标准,Ⅰ类井比例为100％.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2012(034)001【总页数】4页(P107-110)【关键词】参数优化;水平井;钻遇率;苏53区块;苏里格气田【作者】叶成林【作者单位】中石油长城钻探苏里格气田项目部,辽宁盘锦124010【正文语种】中文【中图分类】TE32水平井开采技术是20世纪90年代迅速发展的一项新技术，因其具有产量高、单井控制储量大、增加油气可采储量等优势，而广泛应用于各种类型的油田开发［1］。
对于气藏而言，水平井技术能够提高气藏的产能，缓解气藏的产液，从而提高天然气的开发效果［2］。
苏里格气田苏53区块2010年3月正式投产，天然气基本探明储量196.82×108 m3，是目前苏里格地区唯一以水平井整体开发的区块，在苏里格地区以及其他气田水平井开发方面具有重要的指导意义。
鄂尔多斯盆地苏里格气田位于长庆靖边气田西北侧的苏里格庙地区。
研究区苏53区块位于苏里格气田的西北部，区域构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部中带［3］，行政区属内蒙古自治区鄂尔多斯市的鄂托克后旗所辖，区块南北长约43km，东西宽约23km，总面积999km2，地面海拔为1350～1510m。
水平井优化设计数值模拟技术
水平井数值模拟技术一、前言水平井技术作为老油田调整挖潜、新油田产能建设、实现少井高效开发的一项重要技术，已得到了广泛的应用。
油藏数值模拟作为其配套技术之一，在油田开发研究中发挥了重要作用。
该技术已被广泛应用于渗流机理研究、提高采收率方法研究、剩余油分布研究、油田开发方案优化、水平井参数优化等多个方面。
水平井参数优化有利于评价不同类型油藏水平井技术政策界限，增加可采储量和最大幅度提高采收率，确保水平井开采取得最佳增油效果和经济效益，以最大限度地减小投资风险。
水平井参数优化方法是随着水平井技术的应用而从无到有并逐步发展起来的。
早期一般使用经验法来判断水平井各项参数，即借鉴同类型油藏开发经验对水平井进行各项参数设计，准确度较低。
后来发展为解析法，人们对传统油藏工程方法加以改进以适应不同类型油藏水平井产能计算，这是一种半定量方法。
现在普遍采用油藏模拟方法来定量计算优化各项水平井参数，主要优点为油藏模型考虑全面、可重复优化、计算快捷方便、预测准确。
在对油藏认知程度较高的情况下，数值模拟优化方法应用范围最广、精度最高。
通常我们所说的水平井优化设计数值模拟方法为：在可靠地质认识的基础上，利用油藏数值模拟方法，寻找适合水平井开发的有利区域，并确定有关的井筒轨迹和产能参数的优化方法。
井筒轨迹优化一般包括水平井段位置、水平井段长度和水平井段方位优化等。
产能参数优化一般包括：水平井生产压差、水平井初期产能和水平井布井方式优化等。
早期的油藏数值模拟软件不能真正考虑水平井，所有的水平井都以直井来近似处理；后来出现了通过改变直井射孔方向离散化近似处理为水平井的简化替代方法，但仍然是一种近似处理手段，不能描述水平井井筒内流体的水动力学特点；近年来通过对水平井渗流规律、变质量流理论等的综合研究，建立了与油藏完全耦合的水平井模型，使井筒内流体的水动力学特点得到了准确描述，它与油藏内流体渗流力学描述各自独立，通过耦合技术将二者有机的结合在一起。
特低渗透扶杨油层水平井优化设计
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－
５ ２・
采 油 工 程
榆树林油 田天然裂缝不很发育 ，监测资料显示裂
缝密度为 ００ ２＿／ ． １ 条 ｍ。在树平 ｌ 井水平段 与裂缝 系 统成 ７ ． ７ ５ 隋况下 ，注水开发特征表 明裂缝 系统对水 平井开采效果影响不是很大，这是因为天然裂缝不很 发育 ；另一方面是因为注水直井距水平井垂直距离较 远，在水平井段与裂缝系统近于垂直的情况下 ，注水 采油中形成的裂缝并没有与水平段相交 ，没有造成注 入水沿裂缝 向水平段突进。截止 １ ８年底 ，树平 ｌ ９ ９ 井日 产油量仍大于 ７ ，综合含水率小于 ｌ％。 ｔ Ｏ 头台油田裂缝系统 比较发育 ，裂缝密度为 ００ ７ ．５
根据特低渗透油藏扶杨油层地质模型 ， 应用油藏 数值模拟方法对水平井单井参数进行优化设计研究。 水平段 方位对 水平井 开发效果 有很 大影 响¨ 。 】 从产量 、效益最大化 的原则考虑，常规情况下 ，水平 井穿越的裂缝越多 ，水平井产量越高 ，但有关研究与 实践表明 ，如果油藏存在明显的渗流方 向性 ，注水开
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特低渗透扶杨油层水平井优化设计
・ １・ ５
特 低渗 透扶 杨 油 层水 平井优 化 设 计
吴 虞
（ 大庆油 田 限责任公 司 采油工程研究院） 有
摘 要：大庆外围扶杨油层储层渗透率只有 （ １～２ ×Ｉ～ ） Ｏ ｍ ，为了经济有效开发这类油藏 ， 进行特
２ １ 水 平 井水平段 方位 优化 ．
荬 船 层譬／投 产 ｏ月阶 聃昙 ， 年量 褰 产Ｌ ２６ 段 摹篓 …ｍ 量比
树平 １ 井压裂补孔后前 ３ 年平均产油为 １．ｔ ， ０ ７ ｄ ／
发时必须综合考虑砂体形态、合理配置井网系统与裂 缝系统及地应 力的方向，并 结合 油藏工 程研究来 确
水平井段优化设计方法综述
中图分类 号 ： Ｅ ４ 文献标识码 ： 文章编 号 ：ｏ ４ ５ １ （０ １ Ｏ 一Ｏ ８一 Ｏ Ｔ ２３ Ｂ １０— ７６２ １）５ ０ ２ ３ 近十 几年来 ， 平井 技术 发展 很 快 ， 平井 的优点 水 水 使 其有极好 的发展前景 。目前 ， 利用 水平井开发 油 田已 析钻 井 、 完井 等各项成本 ， 以及考虑税 收等支 出 ， 得出合
第一作者简介 ： 聂延波 （９ ５） 男（ １ ８一 ， 汉族） 山东泰安人， ， 西南石油大学在读硕士研究生 ， 研究方向： 油气渗流及试井分析 。
方 法 。 １９ ９ ９年 ， Ｒ Ｐ ｎ ｔｈ ， ｅｅ ｒ Ａｒａ ｉ和 ｖ． ｅ ｍａｃ ａ Ｓ ｐ ｈ ｂ ｂ
优化的研究 现状 进行 了综述 ， 了解 这些领域 的研 究进 而 展 ， 于深入透 彻地研 究 和发展 水 平井 在合 理 、 对 安全 地
开发 油气 田中具 有重要 的意义 。 １ 水 平井段长 度优化理 论方法
水 平井优于直井 的原 因就 在于其水平段 的存在 ， 所 以在水平 井发展初 期 ， 们认 为水 平 段越 长 ， 人 油气 产量 就越高 。但在 Ｄｉｋｎ于 １８ 首次 提 出水平 油井 井 ｋｅ ９９年
筒内压降不 能忽 略后 ， 多学 者 在这 方 面 做 了许 多 研 许 究 。后 来 ， 研究 者发现 由于井筒摩 阻及钻井过程 中的油 气层 污染等一 系列 问题 ， 产量的增加 和水平段长度 的延 伸并非 成线性关 系 ， 是 随着水 平 段 的延 伸 ， 量增 加 而 产 幅度越 来越小 ； 而且随 着水 平段 的 延伸 ， 钻井 成本 及 风 险将大 幅度增加 。因此 ， 水平井 水平段存在 一个最优 长 度， 并非越 长越好 。 １ ９ 年 ， ｅ ｍａｃ ａ等 ［ 通 过 讨 论 压 降对 水 平 井 ９ ７ Ｐ ｎ ｔｈ １ ］ 的影 响 ， 综合 考虑摩擦 压 降 和经 济成 本等 因素 ， 以最 大 收益 为 目标 ， 立 了确 定最 优井 筒长度 的模 型 ， 建 通过 分
水平井注采井网合理井距及注入量优化
虑重力 、 毛细管力 。 假设注水井为刚性水驱 , 注水井水驱前缘与生产 井压降前缘相遇时 ( 见图 1) ,相遇处的油藏压力为油藏 原始压力 pi 。注采井水平段长度均为 L , 在注水井水 平段上取微元 d x :
d q ( x) i =
qi dx L ( 1)
d q( x) p = - α ( 7) 式 、 ( 8) 式可得 : 由 ( 3) 式 、
( 15 )
对 ( 5) 式中变量进行单位变换 ,得
a = 0 . 088 Lh K ( piwf - pi ) Q iμ w ( 6)
即 ρ 2 Δ p = - 0 . 81 λ q5 L
gd
( 16 )
对于生产井 :
d q ( x) p =
qp dx L ( 7)
根据文献 [ 28 ,29 ] , 流体流入剖面有 5 种情况 , 即 均匀流入 、 线性递减流入 、 线性递增流入 、 抛物线递增 流入 、 抛物线递减流入 ( 见图 2) 。
87
以流体均匀流入剖面 ( Ⅰ型 ) 为例 , 推导压降预测 公式 。从图 2 可以看出 ,在 d x 段上进入井筒的流量可 写为公式 ( 7) ,则沿水平段至距离趾端 x 处的流量为 :
q ( x) p =
从趾端到 x 处的压降为 :
d p Ⅰ ( x) =
∫
0
x
λ d p = - 0 . 81
Δp Ⅰ =
∫
0
L
λ d p Ⅰ ( x ) = - 0 . 81
2 ρ o qp
gd
5
L
1 1 = Δp 3 3
( 20 )
( 18 )
其他 4 种类型流入剖面压降预测推导同上 ,d x 段 井筒的流量 、 沿程任意点压降 、 总压降计算式见表 1 。
水平井钻井完井设计技术
水平井轨道设计
水平井轨道（剖面）设计
（3）入窗
油层为上倾方向
20~30m
85°--86°
A
B
油层为上倾方向，水平段井斜角大于90°时，控制井眼轨迹在A点前 20～30m，垂深达到设计油顶位置，井斜达到85°～86°，进入油层。
水平井轨道设计
水平井轨道（剖面）设计
油层为下倾方向
40~50m 82°--84°
通过配套工艺技术的优化，套管程序一般都采取了与普通直井相似的 长裸眼井身结构，从而降低了钻井周期和钻井综合成本，为大规模推广应 用奠定了基础。
水平井井身结构设计
长水平段水平井井身结构设计
特殊因素
（1）长水平段水平井激动压力因素。
A
B
油层为下倾方向，水平段井斜角小于90°时，控制井眼轨 迹在A点前40～50m，垂深达到设计油顶位置，井斜达到 82°～84°，进入油层。
内容
一、水平井轨道设计
二、钻机选型
三、井身结构设计
四、钻具组合设计
五、完井设计
六、长水平段水平井钻井完井设计
七、分支水平分支井设计
水平井钻井设备选择
钻机选型 依据钻井施 工中的最大 选用钻机需满足以下两个条件： 载荷，结合 （1+M）×最大钻柱重量﹤钻机最大钻柱重力； 地质环境， 钻井工艺、 井口装置确 定钻机类型。
② 波浪型井底的水平井。这种剖面应用于那些被不渗透性障碍隔 开的几个单个油藏。
水平井轨道设计
井眼轨道优化设计 水平井轨道（剖面）设计
③ 井底水平段上倾的水平井。这种水平井应用于解决气锥的问题 。当油气界面下移，进入水平段远端时，这时可以将水平段远端封
死，但整个井还能继续生产。