斜井水平井优势钻井方位确定方法研究

地应力是井眼失稳的直接诱因,合理优化斜井和水平井方位能有效避免井眼失稳、提高产能。在对贝28区地应力场研究的基础上,考虑到地应力和钻井液密度的影响,应用弹性力学?理以及改进的莫尔库伦准则建立了井眼稳定性力学模型,应用该模型分析了贝28区块井眼稳定区域、研究了贝28区块对钻井液密度的要求,结合岩石裂缝方向对产能的影响,确定该地区斜井水平井最佳钻井方位。应用地应力分布指导钻井轨迹,为井眼轨迹优化提供了新的研究方法。     

地应力类型影响定向井井壁稳定的规律

定向井井周应力状态和井壁稳定性规律与直井有着明显的差别,开展地应力类型对定向井井壁稳定性的影响规律研究,对定向井井眼轨迹设计具有一定的指导作用。为此,根据正常、走滑和反转三种地应力类型,深入分析了定向井井斜角和井眼方位对井壁坍塌破坏的影响规律。结果表明：①随着井斜角的增加,正常和反转地应力类型的井壁稳定性逐渐变差,即直井比定向井或水平井井壁稳定性更好;②随着井斜角的增加,走滑地应力类型的井壁稳定性逐渐增强,即水平井井壁稳定性最好;③定向井钻井或完井过程中,井壁稳定的最优钻井方位与最大水平地应力方向的夹角按正常地应力、走滑地应力和反转地应力类型依次为90°、45°和0°。     

成像测井技术在车镇凹陷地应力研究中的应用

根据成像测井和偶极声波测井资料,研究了车镇凹陷的地应力。研究表明,电成像图解释的钻井诱导缝走向与最大水平主应力方向一致,井壁崩落方向和崩落椭圆井眼长轴方位指示最小水平主应力方向,偶极声波横波各向异性成像图的快横波方位指示最大水平主应力方向。根据5口井成像测井和偶极声波测井解释成果,编制了钻井诱导缝井壁崩落和快横波方位指示的最大水平主应力方位频率图,其优势方位表明,车66井区现今最大水平主应力.方向为北西西-南东东向,与井区周围盆倾断层走向基本一致,反映了地应力场的继承性。     

不同构造地层水平井压裂起裂规律研究

水平井水力压裂时,由于井眼轨迹较长且钻遇地层复杂,使得井筒周围应力分布差异较大,从而无法准确预测起裂压力及起裂方位。利用Matlab软件三维可视化的优点,对储层构造为正断层、逆断层和平移断层3种情况下的压裂液侵入作用在井壁的应力分布状态进行模拟分析,并结合断裂力学理论对各种构造地层中压裂裂缝起裂压力和起裂方位进行研究。主要利用憋压时井眼周围三维应力分布直观地得到起裂方位规律,并对不同水平井方位角下的起裂压力规律进行了研究。结果表明:利用Matlab建立的水平井筒周围原地应力和压裂液作用下的综合应力三维图,能更好地阐述裂缝起裂方位和延伸趋势;不同构造水平井的起裂规律不同,水平井方位角为0～45°时,平移断层的起裂压力比正断层和逆断层的起裂压力要低一些;水平井方位角45～90°时,逆断层的起裂压力比正断层和平移断层低;正断层的裂缝延伸方位与逆断层和平移断层不同;水平井方位角为0°和180°时,起裂压力最大,90°时起裂压力最小;最小主应力是影响起裂压力最显著的因素。     

考虑井壁稳定及增产效果的页岩气水平井段方位优化方法

针对页岩气水平井钻井过程中常见的井壁失稳垮塌问题,为提高井壁稳定性和为后期压裂增产提供良好的条件,分析了层理面产状和地应力类型对井壁稳定性的影响,并对压裂缝与水平井段夹角,以及与水平气井产量之间的关系进行了研究,进而提出了通过对水平井段方位的优化来提高井壁稳定性和改善压裂增产效果的技术思路:利用川南地区页岩气井的测井、地应力及岩石力学资料,通过页岩层理面破坏模型及本体破坏模型分析计算出不同方位角下的井壁坍塌压力,找出井壁稳定性最好时井眼与层理面产状和地应力类型之间的关系;通过对压裂缝延伸方向的分析,得出了压裂缝的一般延伸规律;利用产能公式计算裂缝与水平井段呈不同夹角时的产量,以此获得了裂缝与水平井段夹角影响压裂效果的规律。还以川南地区的W201-H3井为例,充分考虑页岩气井壁稳定及增产效果,提出了有针对性的水平井段方位优化设计,使该井能在保持良好井壁稳定性的前提下获得良好的增产效果。     

基于井壁稳定控制建立井眼轨迹优化预测模型

通过线性规划最优解理论及井壁剪切破坏条件,建立了井眼轨迹优化的控制方程及提出相应的数值求取方法。研究表明：当地应力大小关系满足控制方程的临界条件时,正断层作用应力区域钻直井或沿水平最小地应力方位钻水平井时,两者井壁稳定性相同,该情形也发生在逆断层作用应力区域钻直井或沿水平最大地应力方位钻水平井,此外,走滑断层作用应力区域,水平井沿水平最大或最小地应力方位钻进时,其井壁稳定性 也存在相同的可能性;另外,当水平最大地应力与上覆岩层压力比一定时,水平地应力比值（σ_h/σ_H）越大,正断层作用应力区域沿水平最小地应力方位,及逆断层作用应力区域沿水平最大地应力方位钻进的最优井斜角越小,反之,走滑断层作用应力区域,水平井的最优钻进方位与水平最大地应力方位夹角越 大。研究成果有助于指导现场施工高效钻进。     

裂缝性致密砂岩油藏水平井井筒延伸方位优化

红河油田长8油藏为裂缝性低渗透致密砂岩油藏,主体开发方式为水平井配合压裂改造.在长8储层水平井实际生产情况的基础上,从地质、钻井、压裂、采油的角度论证了水平井井筒延伸方位对工程、产能和防水的影响.结果表明：井筒延伸方位和最大水平地应力夹角介于25～75°时,可获得较高的砂岩钻遇率和显示钻遇率;夹角介于60～90°时,同时避开泥岩和断层,是钻井过程中利于井壁稳定和储层保护的最优方向;夹角介于50～90°时,避开泥岩和断层,是减少出现压裂施工复杂情况的最优方向;夹角介于50～80°时,可获得较好的防水效果;夹角介于40～75°时,可获得较高的单井产能,是利于工程施工、提高单井产能和防水淹的最优方向.     

鄂尔多斯盆地陆相页岩气中生界储层井壁坍塌压力研究

鄂尔多斯盆地陆相页岩气中生界储层地质条件复杂,钻井过程中易发生井壁失稳。根据库仑—摩尔准则,建立了大斜度井、水平井井壁坍塌压力计算模型,对延长陆相页岩气中生界储层大斜度井、水平井钻井过程中的井壁坍塌压力进行定量化研究,计算结果表明:钻井过程中井斜角超过50°左右,井壁坍塌压力将大幅增大,不利于井壁稳定;在井斜角小于50°的条件下,沿着水平最大地应力方位钻进时,大斜度井、水平井井壁坍塌压力最大;在井斜角大于50°的条件下,沿着水平最小地应力方位钻进时,大斜度井、水平井坍塌压力最大;延长陆相页岩气中生界储层在不同方位上钻井水平井的坍塌压力在1.18~1.26之间,为陆相页岩气井钻井工程设计提供了参考依据。     

川西凹陷新场气田三维地应力场反演分析

根据川西凹陷新场地区及邻区已有的地层岩性、地质构造及其演化等资料,结合深部岩体钻井岩心裂缝发育特征编录、完井报告、录井测井地应力和裂缝分析成果,建立了研究区的地质模型。利用已有的井孔崩落、钻井诱导缝分析、水压致裂曲线分析、岩石Kaiser效应测试等技术所获得的地应力资料,作为计算模型的应力边界条件和地应力场反演的井段现今地应力参考值,采用三维数值模拟技术对川西凹陷新场气田进行了三维地应力场反演分析。研究结果表明,总体上最大水平主应力以近NEESWW向为主,但在断层附近主应力方向发生明显偏转,主体方位与区域构造应力作用主方向一致。各主地应力值总体上随深度的增加而变大,与深度之间有较好的线性相关关系,由于新场须二段各目的层均发育较多断裂构造,因此其应力场表现出明显的不连续性,使地应力值和方向发生局部变化,在断层端部和转折部位表现出较明显的最大主应力和剪应力集中现象,而在断层两盘部位则出现应力消散特点。     

川西地区中浅层水平井高低井斜扭方位研究

在“十二五”川西地区中浅层水平井规模开发下,因工区工农业发达、人口稠密、耕地紧张以及储层非 均质性强等条件限制,使得部分水平井存在着井口-A靶-B靶三点连线不在同一方位问题,同时因参与川西地区各施工队伍技术水平差异化,使得对井眼轨迹优化设计和造斜井段扭方位施工等系列问题存在认识差异,影响着川西地区中浅层的开发进程。为此,从水平井轨迹设计入手,根据川西工区气藏埋深等特点,通过开展不同扭方位井眼轨迹工程因素评价,结合工区水平井定向及测井技术水平等特点,提出该类水平井宜采用低井斜扭方位轨迹设计和轨迹控制技术措施,有利于提高川西地区水平井设计及钻井施工水平。     

女MH－1水平井钻井技术及分析

女MH-1水平井是大港油田钻成的第一口长半径水平井,也是目前国内陆地上最深的水平井.由于油顶深度及地层对井眼方位漂移不确定等因素的影响,该井井眼轨迹控制难度较大.本文将从油藏地质概况及钻井的主要特点、钻探效果、钻井技术等方面来介绍女MH-1水平井的情况,并分析讨论井眼轨迹控制等技术.     

页岩气双二维水平井轨迹优化设计与应用

水平井井眼轨迹设计是“井工厂”模式开发页岩气的重要组成部分,研究合理的井眼轨迹有利于降低页岩气钻井施工难度,提高经济效益。针对页岩气水平井的钻井难点,提出了双二维井眼轨迹设计方法。从降低钻井成本、减小钻柱摩阻扭矩、防止丛式井相碰等方面对比分析了双二维水平井相对于三维水平井的优点。结果表明：将水平井的轨迹设计在2个相交的铅垂面中,在每个铅垂面内只有井斜变化没有方位变化,大大降低了钻井施工难度;在钻具组合和工程参数相同的情况下,双二维水平井的水平段摩阻扭矩更小;同时,双二维水平井在降低导向钻井成本和邻井碰撞风险等方面具有明显优势。双二维水平井轨迹优化设计方法可有效降低页岩气井水平井钻井成本,实现页岩气藏的高效开发。     

随钻方位自然伽马成像测井在地质导向中的应用

地质导向根据钻井过程中实时测量的地质和工程参数指导钻头钻进方向,使钻头尽可能在产层内钻进。随钻方位自然伽马成像测井仪器利用多个自然伽马传感器,将带有方位信息的测量数据实时上传到地面用于地质导向。利用地质导向建模软件,分析仪器在钻遇倾斜地层、断层、不同倾斜角地层时仪器响应特征,为实时地质导向提供理论依据。现场利用实时随钻方位自然伽马成像测井资料对水平井钻探进行实时追踪,及时判断钻遇地层的边界位置并调整井眼轨迹,结合其他资料指导水平井施工,较好地实现了地质导向目的。     

油藏开发对井壁稳定性的影响研究

许多油气田在开发中后期都会面临储层压力衰竭问题,孔隙压力的降低将导致水平地应力大小和方位均发生变化,进而会影响定向井的井壁稳定性。利用某油田储层的岩石力学参数,计算了压力衰竭前后水平地应力大小和方位的变化,分析了定向井钻井过程中井壁失稳风险分布规律。结果表明,就定向井安全钻井方位而言,考虑孔隙压力衰竭对地应力方位的影响,与过去未考虑该因素时得出的结论相比有较大差异。研究结果可以为压力衰竭油气田的定向井钻井设计提供参考。     

断层附近非均匀应力场页岩压裂缝网扩展模拟

压裂过程中水力裂缝的延伸行为对页岩气增产改造效果至关重要。然而部分页岩地层断层较发育,附近地应力场呈现非均匀分布,最大水平主应力方向随空间位置发生变化,若水平井井筒仍沿垂直于原始最大水平主应力方向部署,水力裂缝可能出现非平面偏转延伸行为,进而影响缝网体积。文中为揭示页岩地层断层发育对水力裂缝延伸及缝网体积的影响,建立了断层附近非均匀应力场计算模型,并在此基础上构建了断层影响下的页岩气水平井分簇裂缝偏转延伸模型和缝网体积计算模型,模拟并分析了非均匀应力场下的水力裂缝延伸及压裂缝网扩展规律。结果表明：平移断层附近水力裂缝趋向平行于断层方向延伸,而正断层附近水力裂缝趋向垂直于断层方向延伸。页岩气水平井井筒垂直于最大水平主应力方向部署后,可以减小射孔孔眼摩阻,减少施工压力损失,提高缝内净压力,增大缝网体积。该研究可为页岩地层内断层附近的水平井井眼轨迹部署提供重要的理论依据。     

南川地区龙马溪组页岩气地应力场特征及对产量影响分析

南川地区处于四川盆地盆缘转换带的构造复杂区,龙马溪组以常压页岩气为主,具有较好的页岩气成藏富集条件,但地应力场复杂,单井产量差异较大,成为制约常压页岩气效益开发的关键因素之一。通过野外剖面测量、有限元应力场数值模拟、特殊成像测井分析及区域应力场研究,结合大量页岩气水平井压裂实践,认为：①燕山中期南川地区最大主应力在背斜区呈EW向,在南部单斜区呈NEE向;喜马拉雅期以来,现今水平地应力场在平面上具明显的分区特征,局部存在地应力方位和大小的转换带,纵向上受岩性影响地应力自上而下呈下降趋势,局部粉砂岩及观音桥段介壳灰岩地应力明显增大。②龙马溪组地应力主要受构造改造强度、构造样式、埋深、裂缝发育程度等影响,改造弱、埋深大、背斜核部或向斜核部、天然裂缝发育较少的地区地应力较高。③明确地应力场对页岩气井产量有重要影响,古地应力场控制天然裂缝发育程度,影响储层物性、含气性,现今地应力场影响人工裂缝的复杂程度。地应力适中、水平井轨迹与最小水平主应力夹角越小,越易改造并有利于形成复杂缝网,可提高单井产量,有效指导南川地区页岩气勘探开发。     

大庆长垣东部P油层第一口跨断层水平井设计与实践

针对大庆长垣东部P油层剩余未动用储量断层发育多、断块零散破碎且面积小、主力层单一等特点,在优选水平井部署区块的基础上,优化设计了一口跨断层水平井。实践表明:在进行水平井地质设计时,首先要做好水平井区的精细构造解释,明确水平井轨迹方向上的构造变化及断层位置、断距大小、延伸方向、倾斜角度等要素;其次保证砂岩模型与储层预测结果具有较高精度,这是跨断层水平井地质设计的关键;最后由于地下条件复杂多变,具有不可预测性,在井轨迹设计过程中,要对可能出现的问题提前做好预案,保障钻井的顺利实施。该水平井的成功设计与钻探,为复杂断块油藏未动用储量的高效开发提供了新的思路和方向。     

地应力分析在鄂西渝东地区页岩气开发中的应用

水平井技术和压裂技术是页岩气开发的核心技术,这些技术的发展与该地区地应力分析是分不开的。结合建111井、河页1井以及建页HF-1井三口页岩气井开发情况,通过鄂西渝东地区地应力剖面的建立,分析了该地区地应力分布方向,并根据地应力分布方向确定了水平井井眼方位、优化了射孔方案,并根据分层地应力大小,优化了施工规模,选择了合理的支撑剂,从而指导了该地区页岩气的开发,并获得了良好的效果。     

女MH－1水平井钻井技术及分析

女ＭＨ－１水平井是大港油田钻成的第一口长半径水平井，也是目前国内陆地上最深的水平井。由于油顶深度及地层对井眼方位漂移不确定等因素的影响，该井井眼轨迹控制难度较大。本文将从油藏地质概况及钻井的主要特点、钻探效果、钻井技术等方面来介绍女ＭＨ－１水平井的情况，并分析讨论井眼轨迹控制等技术。     

储层地质模型在XP1井中的应用

应用地质建模技术,根据建模的对象、地质条件和沉积特征等相关的已知信息选择适用的随机模拟技术,建立水平井目的层三维地质模型设计。文中通过分析储层有利区的位置,部署水平井井位;经过地应力及水力压裂裂缝方向研究,确定水平段的方位;根据储层状况并结合压裂缝与产能的关系,论证出水平段的长度;投产初期增产效果明显。