涪陵页岩气田三维水平井轨道优化设计方法探讨

为了降低涪陵页岩气田三维水平井的施工难度,保障三维水平井安全高效钻进,提出了三维水平井轨道为"直井段—增斜段—稳斜段—稳斜扭方位段—稳斜段—增斜段—水平段"七段式的优化设计方法。首先根据井眼轨道的水平投影和垂直剖面建立轨道设计模型,再预设稳斜角和造斜方位角求解轨道设计模型,最后以轨道总长度最短为目标优选轨道。该方法将常规三维五段式轨道中增斜扭方位的第二个圆弧井段分为稳斜扭方位井段与铅垂面上的增斜井段进行设计,即先扭方位对准靶点方位再增斜中靶,以避免在极为关键的中靶阶段同时进行增斜与扭方位作业,降低中靶难度。采用该方法对已完钻井焦页14-3HF井重新进行轨道设计,并将设计结果与原设计轨道及实钻轨迹进行了对比,发现新设计的轨道与实钻轨迹更贴近,该井实钻时为降低施工难度就是先扭方位对准靶点方位再增斜中靶的,这表明该三维水平井轨道优化设计方法更适用于涪陵页岩气田三维水平井的轨道设计与现场施工。      

常规水平井悬空侧钻井眼轨道设计与应用

针对胜利油田常规水平井钻井过程中的悬空侧钻问题,现场主要凭借经验对侧钻轨道进行设计,但设计精度低、失误率高。采用平面圆弧和斜面圆弧的设计方法,将侧钻井眼轨道设计为：稳斜段+造斜段,同时分别推导出了二维和三维侧钻井眼轨道计算公式,并对关键计算参数进行了说明。通过现场实例证明了此方法设计精度高,能够提高侧钻成功率,为同类水平井悬空侧钻提供一定的技术帮助。     

侧钻水平井轨道三维优化设计模型及应用

对目前几种轨道设计方法进行了讨论。结合侧钻水平井轨道控制技术的特点,依据数学优化理论,建立了侧钻水平井轨道三维优化设计的数学模型。该模型以最短曲线段长度为目标函数,定量地考虑了影响轨道设计与控制的主要因素。理论分析与10多口井的验证表明,与常规轨道设计方法相比,该模型真实地反映了侧钻水平井轨道控制的规律,提高了轨道设计的科学性,避免了重复调整设计的缺点,极大地简化了轨道三维设计的过程。另外,该模型具有中靶精度可调、精确中靶定位的功能。     

三维水平井轨道设计

在水平井设计中,通常是先设计出水平段,然后再设计着陆点以上的井段。水平段的设计主要是以满足地质条件和勘探开发要求为目的,其设计方案一经确定,着陆点的位置和井眼方向以及水平段的井眼轨道形态就被确定下来;而上部井段的设计则更多地是体现钻井工程的需要,这种限定了目标点井眼方向的井眼轨道设计,在数学模型上相当于增加了约束条件,因此增加了问题的难度和复杂性。文中应用自然曲线模型,提出了具有普遍适用性的三维水平井轨道设计方法,其工程意义简洁、明确,适用于水平井的各种剖面,并给出了设计实例。     

七段式三维水平井井眼轨道设计方法

国内页岩油气储层埋深较大,传统的五段式三维水平井轨道难以满足优快钻井需求。鉴于此,提出了“垂直段-增斜段-稳斜段-扭方位段-稳斜段-增斜段-水平段”七段式三维水平井轨道,给出了与之对应的基本方程组(三元非线性方程组),将上述七段式三维轨道拆分至2个铅垂面和1个斜平面上,建立了与之等效的3个二元非线性方程组,降低了求解难度。实例分析表明,储层埋深较大的丛式三维水平井采用七段式轨道能够显著缩短三维扭方位段长,有助于降低井眼轨迹控制难度并提高钻井速度。该研究成果能够为丛式三维水平井轨道设计提供技术支持。     

泾河油田三维水平井井眼轨迹优化设计及应用

在规模化开发过程中,泾河油田面临井场确定困难、剩余油挖潜难度大等难题。基于泾河油田储层地质特点,应用理论计算、数值模拟等方法优化水平井三维井眼轨迹参数;轨迹剖面采用六段制、造斜率(4°~6°)/30 m、靶前距和偏移距相互匹配且不大于600 m。JH17P25井三维轨迹设计及实施结果表明,三维水平井有利于解决泾河油田开发中遇到的难题,满足摩阻和扭矩限制要求,完井管柱可安全下入,实钻轨迹及钻井指标符合设计要求。     

水平井测井解释中井眼轨迹与油藏关系分析技术

在以水平井为主要开发手段的油藏中,为了提高水平井段有效储层钻遇率,优化完井方案,提高注采效果,就必须对水平井井眼轨迹与所钻遇地层的接触关系进行精细的分析,实现油藏的高效开发.以塔里木某油田为例,对水平井测井资料的处理方法及水平井钻井过程中的井眼轨迹与油藏的各种接触关系与特点进行了详细的介绍,提出了一套针对水平井井眼轨迹与油藏关系的分析方法.在实际应用中,提高了测井解释的精度,拓展了测井资料的地质应用领域.     

哈拉哈塘超深水平井井眼轨道优化设计

哈拉哈塘区块已钻水平井井眼轨道设计虽可以满足施工的需要,但设计的造斜率偏小,定向施工时间较长,导致定向仪器和造斜工具在井底时间长,增加了仪器和工具高温下失效的风险。从造斜率优化的角度出发,分析计算了不同套管可以通过的最大井眼曲率和工具的造斜能力,结合钻井现场造斜工具的实际造斜情况,选择哈拉哈塘区块水平井双增轨道中第一造斜段的造斜率为7°/30m,第二造斜段的造斜率为10°/30m。然后运用Landmark软件计算分析了以下内容:所选造斜率的轨道,垂深变化对造斜率带来的影响是否影响螺杆钻具的选择,造斜率增大情况下管柱能否安全下入井底,摩阻的变化情况。计算结果显示,采用大造斜率设计是可靠的。现场应用表明,优化后的水平井井眼轨道设计更利于控制井眼轨迹,同时缩短了定向施工时间。      

基于斜面圆弧法的三维绕障轨道设计方法

在复杂的钻井工况下,需要绕过一定障碍钻达目标点,要求设计的井眼轨道既有井斜角的变化,又有方位角的变化。运用传统的圆柱螺线法设计三维绕障井时,先设计水平面上的投影,再设计垂直剖面图,设计步骤繁琐,空间曲线复杂。将用于纠斜设计的斜面圆弧法运用于三维绕障井设计,且使井眼轨道上任一点在水平面上的投影距绕障中心的距离大于绕障半径,从而使斜面圆弧法设计绕障井成为可能。由于设计的井眼轨道仅为斜平面上的圆弧和直线,轨道形状简单,设计方便。施工中运用单一的造斜率进行钻进,不用频繁地调整造斜率或更换造斜工具,施工方便。     

添加虚拟靶区优化三维水平井井眼轨道

一个平台上有多口井,并常有三维井的存在。为了便于控制井眼轨迹,方便现场施工,要在井斜角到达70°之前就完成扭方位工作,因此,需要通过添加虚拟靶区的方法对井眼轨道进行优化。文中介绍了虚拟靶区的添加方法,并将常规剖面设计轨道与添加虚拟靶区之后的剖面轨道数据进行了对比。对比结果表明,添加虚拟靶区方法具有一定的优越性。该方法能有效控制井眼轨迹,不但有利于发现、找准油层,而且顺利避开了与邻井相碰的风险,实现了安全高效钻井。     

侧钻水平井段铣套管长度及轨迹设计方法

采用段铣套管开窗方式进行侧钻中半径水平井时,设计确定出合理的段铣套管长度及井眼轨迹,对于施工时有效控制井眼轨迹尤为重要。该文在理论和实践基础上,提出了段铣套管长度及井眼轨迹的设计方法,并给出相应的计算模式。     

致密砂岩气藏水平井分段压裂优化设计与应用

针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型,以提高储层整体渗流能力为目标,优选了裂缝起裂次序、裂缝间距和射孔参数,通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明:优化后的水平井压裂8~13段,每段内射孔2~3簇,每簇长度为0.5 m,相同压裂段内簇间距为30~60 m;采用中间为12~16孔/m、两端为16~20孔/m的变密度射孔,优化排量为3.5~6.5 m³/min;采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5.3×10⁴m³/d,较优化前有明显提高,取得了显著的经济效益,为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借鉴。     

三维绕障水平井轨迹控制技术在红南平6井的应用

红南平6井是吐哈油田部署的一口重点水平井,受地面条件等原因限制,该井也是一口三维绕障水平井。采用带自然伽马的MWD无线随钻测斜仪,经过精心设计与施工,成功实现了该井与红南平5井、红南204井、红南2—32井三口邻井的绕障施工,并准确钻达目的层,实钻井眼轨迹与设计吻合率较高,较好地满足了设计要求和地质需要。文中详细介绍了该井的施工过程及技术措施。     

威远页岩气储层水平井轨迹优化设计与分析

威远页岩气田开发过程中,合理的井身剖面设计对降低钻井施工难度、保证井筒质量、提高经济效益至关重要.由威远地区地质条件对井身剖面设计的影响出发,通过计算分析目前威远常用的3种井身剖面类型,从现场可操作性、降低实钻难度、减小钻柱摩阻和扭矩以及钻井提速等方面,将二维+三维复合剖面模式与双二维剖面模式相对比.结果表明:采用修正...     

增设虚拟靶点控制水平井井眼轨道设计技术

近年来,大庆油田越来越多地应用水平井技术开发薄差油藏,这些油藏的储层最薄处只有0.6 m。开发过程中为了增大泄油面积,设计的水平段都比较长,在进行井眼轨道设计时,常规单圆弧或双圆弧模型联接起来的轨道会上偏或下偏,偏离出地质开发方案给出的靶窗范围,造成有效水平段的损失。为了满足地质对设计轨道的要求,需要在水平井轨道设计时人为增设1个或多个虚拟靶点,并通过微调对应井段的造斜率,实现对井眼设计轨道的控制,达到设计的井眼轨道在油层内穿过的目的,不仅降低了现场施工过程中边钻边找油层的难度,而且提高了储层的钻遇率,很好地满足了油藏开发方案对钻井工程的要求。     

三维地质模型在T井区水平井设计中的应用

应用petrel软件,根据工区地质条件和沉积特征等相关信息进行随机模拟,建立水平井目的层的三维地质模型。文中通过有利储层的分析,部署水平井井位;经过地应力及裂缝方向研究,确定水平段的方位;根据Joshi理论公式计算本区水平井产能替换比,论证出水平段的长度;结合现场录井情况验证模型的合理性。     

水平井射孔参数优化研究与应用

水平井射孔参数优化及产能评价是套管完井水平井工艺设计的重要内容之一。目前常用的水平井产能评价模型由于未考虑井筒压降及完井参数的影响,预测单井产能偏大,同时也无法预测水平井的流入剖面。针对砂岩油藏射孔完井的水平井,应用半解析法,建立了油藏渗流和井筒流动耦合求解的水平井产能评价模型,为射孔参数优化设计提供科学的理论依据。在此基础之上提出了系统的水平井射孔参数优化技术,使油井流入剖面均一,达到水平井段的均匀动用,延缓底水脊进,提高单井采收率的目的。射孔参数优化现场应用效果较好。     

川东北超深水平井轨迹控制方法优选

川东北地区海相气藏埋藏深,水平井垂深6700m,井底温度高(超过160℃),对水平井轨迹控制技术提出了较高要求.为了提高超深水平井钻井技术水平,中国石化在川东北超深水平井进行先导攻关.针对五开裸眼水平井的实际,文中从高温对定向工具的影响、超深对轨迹控制和钻具的限制等方面全面分析了川东北水平井钻井施工的难点,并针对性地从...     

多分支三维水平井轨迹设计

针对分支井的三维轨迹特性,采用空间解析几何的方法建立了三维空间斜平面内水平井轨迹设计计算模型,根据推导出的轨迹设计模型编制了轨迹设计软件,该软件可以计算出轨迹设计的分段数据.经过测试,该轨迹设计软件计算出了预期的数据,这些结果为可视化三维轨迹设计提供了数据支持.同时该研究成果也可广泛应用于分支井、定向井、水平井、以及大位移井的设计计算.