水平井产能 简介.
水平井及利用Joshi公式预测产能
第一章绪论1.1水平井钻井技术发展概况1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议；1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井；瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器，1888年俄国也设计出了测斜仪器；1929年，美国国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井筒；30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平井分支井眼；1954年苏联钻成第一口水平位移；1964年—1965年我国钻成两口水平井，磨—3井、巴—24井；自来80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的发展，水平井钻井大规模高速度的发展起来。
我国水平井钻井在90年代以来也取得了很大发展，胜利油田已完成各种类型水平井百余口，水平井钻井水平和速度不断提高。
1.2 水平井的定义所谓水平井，是这样一种定向井，其最大井斜度达到90°左右(一般大于85°就叫水平井)，且在目的层内维持一定长度的水平的或近水平井段。
八十年代以来水平井钻井技术的不断成熟主要归功于整个定向钻井技术，它是定向钻井技术发展的重大进步。
在地质应用方面, 对层状储层、致密含气砂岩层、透镜状储层、低渗透储层、水驱储层、气顶驱储层、重力驱储层、垂直裂缝性储层、双重孔隙储层、双重渗透性储层、薄层以及流体排泄不畅的所有地层, 用水平井开采均有优势。
在开发方面, 水平井的开发优势是通过优化完井技术取得的, 水平井可提高储层的钻遇厚度及其井眼连通面积, 降低井底压差, 控制流体流人井底的速度, 从而防止地层砂运移、油气窜层、水气锥进、油管中流体承载等。
在强化采油阶段, 还能增加流体注人速度, 更均匀地驱油。
降低聚合物分解的风险。
水平井有许多领域中的应用是直井无可比拟的。
1.3 水平井的分类及其特点目前，根据水平段特性和功能可分为：阶梯水平井，分支水平井，鱼骨状水平井，多底水平井，双水平井，长水平段水平井等。
根据造斜井段的曲率半径，水平井可以分为四种类型：长半径、中半径、短半径水平井（见图1-1）和超短半径水平井。
直、斜、水平井产能计算
6.3 注采井产能确定（直、斜、水平井）文23储气库注采井根据所处产能区的不同，将会采用直井、斜度井和水平井三种不同的井型来进行注采，而准确的分析三种井型的产能，对于气库井网部署有着极其重要的意义。
6.3.1注采井产能确定依据与方法1）直井产能计算模型根据天然气在多孔介质中流动的偏微分方程的解析解可得到垂直井产能计算方程为：压力平方形式为：22()/()0.472lnsc sc R wf i i sc g ewKhZ T p p Z p T q r r πμ-=式中：K ———————气层渗透率， 10-3μm 2；h ———————生产层有效厚度，m ； Z SC ———————标准状况下的气体偏差因子； T SC ———————标准状况下的温度，K ； P R ———————地层压力，MPa ； P wf ———————井底流压，MPa ；μi ———————初始条件下的气体粘度，mpa.s Z i ———————初始条件下的气体偏差因子；P SC ———————标准状况下的地面压力，MPa ； r s ———————气井泄气半径，m ； r w ———————气井井筒半径，m ；利用该公式，分别在高、中、低产井区选取了3口代表井进行产能计算，以验证公式理论推算气量与实际生产气量、不同井区各井的产量比率。
表6.3-1 模拟计算参数表通过计算，得到了3口井的理论产量（见表6.3-2），其计算值与实际值较为接近，均略小于其实值。
表6.3-2 3口气井产量计算表2）斜井产能计算模型Cinco、Miller和Ramey等人提出了在直井产能方程中加入斜井拟表皮因子的方法解决了斜井的产能计算问题，并提出了计算斜井（图6.3-1）拟表皮因子的方法：图6.3-1 斜井示意图' 2.06' 1.865'1(/41)(/56)log(/100)/tan )s D D wS h h h r αααα-⎧⎪=--⎪⎪⎪=⎨⎪⎪⎪=⎪⎩该方法适用于75α≤的斜井，可用于均质储层和非均质储层。
论文：水平井产能计算方法及应用
有关水平井产能的公式一、理想裸眼井天然产能计算公式1．Joshi 公式应用条件：Joshi 公式，裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
())]2/(ln[)/(2/2/ln )/(5428.022w o o h r h L h L L a a B P h K Q ββμ+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆⨯=其中,5.04])/2(25.05.0)[2/(L r L a e ++=。
2．当有偏心距和各向异性系数时，Joshi 修正公式应用条件:考虑偏心距和各向异性，裸眼井、等厚、无限大油藏、单相流动.()]2/)()2/(ln[)/(2/2/ln )/(5428.02222w o o h hr h L h L L a a B P h K Q ββδββμ++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆⨯=3．Giger 公式应用条件:裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
())]2/(ln[2/2/11ln )/()/(5428.02w eH eo o h r h r L r L h L B P L K Q πμ+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆⨯=4．Borisov 公式应用条件:裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
)]2/(ln[)/()/4ln()/(5428.0w e o o h r h L h L r B P h K Q πμ+∆⨯=5．Renard & Dupuy 公式应用条件：裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动。
)]2/(ln[)/()(cosh )/(5428.01wo o h r h L h x B P h K Q '+∆⨯=-πβμ式中 ；5.04])/2(25.05.0[/2L r L a x e ++==；]1ln[)(cosh 21-+±=-x x xw wr r )]2/()1[(ββ+='. 以上公式中各参数代表的物理意义及其单位如下：—Q 水平井产油速度，d m /3;—h K 水平向渗透率，2310um -； —v K 垂向渗透率，2310um -；—h 储层厚度，m;—o B 原油体积系数；—o μ原油粘度s mP a ⋅；—L 水平井水平段长度,m ；—e r 泄油半径，m; —w r 井眼半径，m ；—β储层各向异性系数,v h K K /=β; —δ水平井眼偏心距，m 。
水平井产能分析
水平井产能分析一、油气井渗流方式流线为彼此平行的直线，并且垂直于流动方向的每—个截面上的各点渗流速度相等，这种渗流方式称为直线流(1inear flow or rectilinear flow)，又称为单向流(one way flow)。
研究的对象是井排。
流体从平面的四周向井中心汇集，或从井中心向四周发散的渗流方式称为径向流(radial flow)。
流体从平面的四周向井中心汇集的渗流方式称为点汇(point sink)。
例如生产井可作为点汇处理。
流体从井中心向四周发散的渗流方式称为点源(point source)。
例如注入井可作为点源处理。
研究的对象是垂直的单井。
流线呈直线向井点汇集，其渗流面积成半球形，且渗流等压曲面呈半球的渗流方式称为半球流，又称为球向流(spherical flow)。
研究的对象是垂直的单井。
流线呈椭球状汇聚于椭球轴的渗流方式称为椭球渗流(ellipsoidal seepage flow)。
研究的对象是水平的单井。
渗流的几何形态如图3．1．2所示。
生产井与注水井的升降漏斗：二、渗流规律地下油气藏向钻井中的渗流规律取决于：油气藏流体介质性质（轻质油、重油和稠油）、储渗体孔隙与裂隙特征（低孔隙低渗透、中等孔隙和大孔隙高渗透）、介质流速（低速、中速与高速）、稳定流和非稳定流、油气井的完善性等。
此外，油气藏的渗流规律还可分为：不可压缩液体的渗流、可压缩流体渗流、单相流体渗流、油气二相流体和油气水三相流体的渗流，按储渗体岩层物性还可分为单项储渗体介质和多项储渗体介质体中的渗流，按供油边界还可分为圈闭和非圈闭油气藏、定压边界和非定压边界等等。
一般，按渗流阻力和雷诺数，常分以下三种类型。
三、水平井产能评价常用的计算公式在中孔隙储层中，以单项液流为对象，将三维问题简化为二维问题，国内外常用公式有：Borisov 公式：Gier 公式：Renard 和Depuy 公式：Joshi 公式：式中：x ——泄油椭圆长轴与水平井长度的比值，L a x /2=；a ——泄油主轴的一半，m ；()()5.04eh 25.0/25.02/⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=L r L ar eh ——水平井泄油半径，m ； L ——水平井长度，m ； h ——油藏的高度，m ；对于非均质油藏，K h≠K v，引入非均质油藏各项渗透差异修正系数β=（K h/K v）0.5，同时，渗透率采用有效渗透系数K=（K h/K v）0.5，Joshi公式、Renard和Depuy公式分别为：当考虑实际水平井井眼的偏心距以及储层的各向异性系数时，可采用下式进行计算：式中：δ——水平井的偏心距。
长水平段水平井钻井技术分析
长水平段水平井钻井技术分析在石油工业中，长水平段水平井钻井技术是一种重要的技术手段，其通过在地下水平段部分进行钻井，来增加储层产能和油气开采效果。
本文将从长水平段水平井钻井技术的定义、特点、应用领域、技术步骤和技术分析等方面对其进行详细的介绍。
长水平段水平井钻井技术是指在砂岩、碳酸盐岩等成岩层中，通过沿储层水平方向进行钻井，形成水平段井筒，从而增大了储层的接触面积，提高了开采效果。
该技术主要用于油田、气田的勘探开发中。
长水平段水平井钻井技术具有以下几个特点：1. 增大储层接触面积，提高产能：通过沿着储层水平方向钻井，可以使井筒与储层接触面积增大，有效提高了油气开采效果。
2. 提高油气储量的产量：长水平段水平井可以在储层中穿过多个层次，使得井筒经过的产层更多，从而增加了油气储量的产量。
3. 减少油田开采的面积：采用长水平段水平井钻井技术可以减少采油厂区域面积，达到节省开发费用、增加单井产能的效果。
4. 降低井距，提高采收率：长水平段水平井的钻井井距相对较小，可以使井网图案更加紧密，提高了采收率。
长水平段水平井钻井技术的具体步骤主要包括以下几个环节：1. 选取目标储层：根据勘探地质资料和储层分布情况，确定适宜的目标储层。
2. 编制施工方案：根据目标储层的特点和工程要求，制定详细的施工方案，包括井筒设计、钻井液配方、钻具选型等。
3. 钻井准备：对钻井设备和钻具进行检查和调试，确保工作正常。
将钻井液组织起来，并进行实验测试，以确保其符合要求。
4. 钻进井段：根据施工方案，进行钻进井段作业，包括钻井液循环、钻具下入井口、井斜段钻进等。
5. 长水平段钻进：在达到预定的井斜度和井深后，开始进行长水平段的钻进作业，包括定向井斜段的钻进和水平段的钻进。
6. 完井和产能测试：完成钻井作业后，进行完井作业，包括套管和水泥固井。
然后进行产能测试，验证其产能和开采效果。
对于长水平段水平井钻井技术的分析，需要注意以下几个方面：1. 储层的物性和构造特点是选择钻井技术的关键因素，需要对目标储层进行详细分析和评估。
工艺技术培训——水平井
茨榆坨采油厂工艺研究所
3
水平井基础知识（一）
水平井主要钻进工艺--井眼轨迹控制 水平井主要钻进工艺--
①导向钻进技术,导向钻井技术在水平井施工中是一个常用的关键技术。 在轨迹控制中, 根据实际情况,可以采用定向造斜调整井身轨迹,以对 井身轨迹进行有效控制,使得实钻轨迹沿设计和预测趋势发展, 达目标点, 而且使井眼光滑畅通,有利于携砂,清除岩屑,保证钻井安全。 ②MW D轨迹控制与监测技术,测量仪器、测量方法的选择是井眼轨迹控制 的依据。为保证测量的方便与准确, 需要使用MW D 无线测量仪进行测量, 并及时数据处理、描图跟踪、待钻井眼预测,根据剖面发展趋势,调整钻 井参数、 工具面钻井方式。
茨榆坨采油厂工艺研究所
水平井基础知识（一）
水平井主要钻进工艺—完井 水平井主要钻进工艺—
完井过程中通井和下套管是最关键、 最危险的工序。 完井过程中通井和下套管是最关键、 最危险的工序。 套管的刚性太大,技术套管在弯曲井段不能发生相应的弯曲 套管的刚性太大, 变形,这除了要求在轨迹控制过程中要合理分配造斜率, 变形,这除了要求在轨迹控制过程中要合理分配造斜率,提高 井眼轨迹控制技巧外还需要认真做好通井工作, 井眼轨迹控制技巧外还需要认真做好通井工作,这不仅能使 套管能顺利下入,也为固井提供了保证。 套管能顺利下入,也为固井提供了保证。
茨榆坨采油厂工艺研究所
4
茨榆坨采油厂工艺研究所水平Fra bibliotek的起源：1
水平井基础知识（一）
水平井的优点：
(1) 恢复老井产能。 在停产老井中侧钻水平井较钻调整井或加密井 要节约费用,对于开发低渗透油藏,可以提高采收率。 (2)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。 (3) 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。 (4)开发薄油藏油田,提高单井产量。水平井能大大增加泄油面积,从而提高 薄油层中的油产量,使薄油层具有开采价值。 (5) 用水平井可钻穿多层陡峭的产油层, 往往相当于多口直井的勘探效 果。 (6) 有利于更好地了解目的层的性质。水平井在目的层中的井段较直井 钻进长得多,可以更好更多地收集目的层的各种特性资料。 (7) 有利于环境保护。 一口水平井可以替代一口到几口直井,可以大大减 少钻进过程中对环境的污染。
水平井产能预测方法及动态分析精品文档
水平井长度(m)
泄流半径(m)
Giger
水平井产能 Borisov
(m3/day·MPa
)
R&D
Joshi
数值
3.694 187.870
1.015 20.7 0.1079 250 169 198 170 169 157
不同完井方式下水平井产能预测
1、理性裸眼水平井产能预测
为考虑实际水平井眼的偏心距以及储层的各向异性的影响，对 Joshi公式进行了改进，得到如下产能预测公式。
不同油藏类型水平井产能预测
1、局部穿透因子
Z PR Pxyz Py Pxy
2、附加阻力因子
P x y z 2 L b1 l
h1 nl rw 4
n K K x z 1.0 5
P xy 8 L b 2 h K K x y F 4 L b 1 2 F 4 y 4 0 b L F 4 y 4 0 b L
Renard&Dupuy
应用条件:裸眼井、等厚、均质、无限大油藏、单相流动
Jh
542.8hKh Bo cos-1hx+(h/L)l2nhrw
不同完井方式下水平井产能预测
1、理性裸眼水平井产能预测
参数
水平向渗透率(μm2)
原油粘度(mPas)
原油体积系
油藏参数 储层厚度(m)
井眼半径(m)
外筛管直径 为5英寸, 内 筛管直径为 3.5英寸.地层 砂粒度中值 0.42 mm.。 其它同左
54.17
108.34
0.6435
一、水平井产能预测研究
不同完井方式 不同油藏类型 不同泄油体 考虑摩擦阻力 多分支水平井
水平井简介
油 天然裂缝
致密砂岩 低压层
水平井的应用
水平井的用途
减少水、气锥
气
水
油
增加油气藏裸露面积
裸露
裸露
水平井的应用
水平井的用途
贯穿裂缝
裂缝系统
跟踪薄油层
水平井的应用 选择水平井考虑的因素
储层深度 储层厚度 储层的驱油机理 孔隙度 绝对渗透率 地层压力 储层岩性 原始饱和度 油气性质（密度、凝固点等） 储层温度 储层垂向限制 油矿线位臵 需要的场地 生产历史 原始储量 剩余储量 套管及井眼尺寸 预备采用完井的方法及采油工艺 经济及市场
成 本
（元/米）
408,924
2347m
325万元
441万元 6m
长半径 914 水平井
中半径 914 水平井
4,977
4,815
2438m 250万元
中半径水平井与直井成本比较
914m
水平井经济效益的评价
影响水平井效益的因素： 初期投入 单位时间油产量 油价 利率 回收期
若把直井的有关参数作为 基本数据，而且一般水平井投入 总高于直井所以在有足够可采储 量的前题下，水平井单位时间油 产量必须高于直井，水平井的效 益才能相对高于直井。这就要求 水平井在油气藏中的井段长度必 须超出某一临界值
垂直测试井眼
Pilot hole 领眼
中半径水平井
52°/100m
稳斜段
72 °/100m 65 °/100m
稳斜段在预计造斜率的 变化上起安全阀作用
目标层
稳斜段
中半径水平井
水平段剖面
简单轨迹水平段
任意轨迹水平段
HORIZONTAL SECTION
水平井目的层靶区（窗口）
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径水平井中广泛采用的转盘钻具组合，将大大提高短曲率半径水 平井的钻井能力。
3）随钻测量技术的发展提高了井眼轨迹控制精度 随钻测量除了能进行定向参数测量外，还能进行钻井参数和
多种地层参数测量，为水平井的井眼轨迹控制和了解井下情况提 供了更有利的条件。通过地层参数测量可以实时判断岩性变化和 油藏界面，从而更加精确地控制井眼轨迹。 4）优质钻井液和完井液可以满足水平井钻井的要求
2．日臻完善的水平井技术 80年代，水平钻井技术水平迅速提高和完善配套，可适应在
各种类型油气藏钻水平井的需要，技术指标不断刷新。Unocal公
司在加利福尼亚海上钻的长半径水平井，最大井斜87.5º，水平井
段长达1751m，总水平位移3883m，井斜大于80º的井段长达
3048m。Shell石油公司在荷兰钻的FD－108水平井，垂深达3501m，
水平井钻井要求钻井液和完井液具有足够的携岩能力，良好 的润滑性和井壁稳定性，确保井壁稳定，尽可能降低摩擦阻力， 减小和避免对产层的损害。通过优选钻井液和完井液类型，合理 设计和控制钻井液性能和水力参数可以满足水平井钻井的要求。 油基泥浆、聚合物泥浆、盐水泥浆和气体钻井液都在水平井中得 到了成功的应用。
60年代后期至70年代中期水平钻井急剧减少，仅在美国和苏 联少数油田钻了一些水平井。
70年代末期，随着许多地区最好油气藏的枯竭和石油价格 上涨，促使对水平钻井方法重新认识。
80年代随着大斜度井和水平井钻井、完井工艺不断改进， 水平钻井变得比较容易实施，显示出很大的经济效益。水平井 成为对勘探开发具有革命性变革意义的一项技术，并进入工业 性应用的发展阶段。 1984年以来，出现了水平钻井以指数级 加速增长的趋势。 80年代初以来，全世界利用水平井进行开 发的油气井已超过1700口，其中1988年和1989年分别钻200口 和250口水平井，1990年近1000口。
5）水平井完井技术取得了突破性进展 水平井完井直接关系到பைடு நூலகம்平井的产量和生产寿命，这是水平
井的技术难题之一。经过大量的试验研究，现在可以根据油藏条 件和生产要求选择不同的完井方法，这个难题已基本上得到解决。 水平井完井主要有两类：一类是选择性完井，包括尾管注水泥射 孔和管外封隔器完井；另一类是非选择性完井，包括裸眼、割缝 尾管和砾石充填完井。小曲率半径水平井主要采用非选择性完井， 而中、长曲率半径水平井主要采用选择性完井。 6）水平井固井技术
随着水平井技术的进步，水平井已成为提高油气产 量和采收率，解决了一些直井不能解决的问题，对提高 动用现有一些特殊和难以应用的地质储量，是一项技术 上的突破，是对现有直井开采技术的补充和发展。 。
水平井技术发展现状
1. 国外发展现状 水平钻井工艺在定向钻井方法刚一萌芽时即已提出，并随
定向钻井技术的发展而渐趋成熟。 1882年，美国加州在圣巴巴拉一口竖井中侧钻井眼，这大
迄今，美国钻水平井最多，目前陆上钻水平井占10%。
1989年加拿大钻了41口水平井，1990年增至100口，主要用于 开发重油油藏。1986年，在油价下跌和成本增加的形势下，5年来 在欧洲西北部平均每年钻600口井中，20％为水平井。拉丁美洲 1989年共钻15口水平井，1990年在阿根廷、玻利维亚、巴西和智 利钻水平井估计可达25口。非洲是人们公认的高成本作业区之一， 一些欧洲的经营者尝试采用水平钻井开发具有锥进问题的薄油层。 1989年钻了3口水平井，1990年达15口。在中东钻水平井没有明显 的经济效益，但在阿联酋、约旦、沙特阿拉伯和土耳其等将继续 钻水平井，应用水平井提高低渗透储层的产量。1989年中东地区 共钻8口水平并，1990年所钻水平井数估计为25口。
水平井技术简介
▪ 国内外发展现状
▪ 水平井技术的应用 ▪ 水平井产能分析 ▪ 水平井的优点和局限性 ▪ 常规油藏水平井适应性筛选 ▪ 人工举升方式的适应性
西南石油学院 李颖川 2003.10
水平井指钻入储集层部分的井眼轨迹呈水平状态的 井。水平钻井属定向钻井之列而又独具特色的一种钻井 技术。
就钻井工艺而言，井斜角分别大致为60º～ 85º、 90º左右和90º以上到120 º或更大斜度井、水平井和上翘 井应属同一范畴。
水平井固井存在的主要问题是底边泥浆窜槽和边水窜槽。现 已较好地解决了这两个问题。
3．国内水平井发展现状 我国从1955年开始打定向井，50年代和60年代曾打过三口
大斜度井（最大井斜分别为60.5º、80º和64º）、一口水平井和
一口上翘井。1965年完井的磨－3水平井，垂深1368m，斜深
应用油藏模拟和三维地震资料准确地确定油气藏界面，利用
模拟技术进行井眼轨迹设计、优选水平井井身结构和钻具组合， 使水平井设计既能满足勘探开发的要求，又能降低水平井钻井成 本。 2）先进的导向钻井系统和连续控制井眼技术
这一技术综合聚晶金刚石钻头、井下动力钻具、随钻测量和
钻井计算机技术的最新成果，不用起下钻更换钻具组合就能纠正 井斜和方位，进行增斜和稳斜钻进，配合随钻测量和计算机软件 实时监测井眼轨迹。目前，已经研制出适用于短曲率半径的导向
概是最早分支水平井的雏形。
1954年，前苏联打成第一口93º的分支水平井。50年代苏联
共钻43口水平井进行试验。结论是技术上可行，但无经济效益。 50年代中期至60年代中期，曾是水平钻井比较流行的时期，
特别是分支水平井，作为一种提高产量的方法曾在苏联以及美 国、加拿大、意大利等国家的许多油田受到重视。由于当时技 术条件的限制，与压裂处理相比，这种钻井方法不经济。
最大井斜83º。据初步调查，已在厚度小于2.2m的油层内钻成了水
平井，在厚度为0.3～ 2.44m的巴肯页岩油层尖灭带钻成水平井。 Norsk Hgdro公司在挪威北海16 T水平井创水平井产油量高达411t/d， 为该地区直井产量的 10倍以上，说明水平井开采薄油层的可行性。
80年代水平井钻井技术有了重大突破，已形成一套完善的现 代水平井钻井技术： 1）水平井优化设计