水平井试井分析方法讲座.pptx
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1、 水平井指钻入储集层部分的井眼轨迹呈水平状态的井。水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。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,井斜角分别大致为就钻井工艺而言,井斜角分别大致为60 60 8585、9090左左右和右和9090以上到以上到120 120 或更大斜度井、水平井和上翘井应属同或更大斜度井、水平井和上翘井应属同一范畴。一范畴。随着水平井技术的进步,水平井已成为提高油气产量和采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,对提高动用现有一收率,解决了一些直井不能
2、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。现有直井开采技术的补充和发展。第1页/共61页国内外发展现状 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,这大概是最早分支水平井的雏形。1954年,前苏联打成第一口93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。1、国外发展现状第2页/共61页 50年代中期至60年代中期,曾是水平钻井比较流行的时期,由于当时技
3、术条件的限制,与压裂处理相比,这种钻井方法不经济。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。第3页/共61页 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
4、年近1000口。迄今,美国钻水平井最多,目前陆上钻水平井占10%。第4页/共61页 19891989年加拿大钻了年加拿大钻了4141口水平井,口水平井,19901990年增至年增至100100口,主要口,主要用于开发重油油藏。用于开发重油油藏。19861986年,在油价下跌和成本增加的形势下,年,在油价下跌和成本增加的形势下,5 5年来在欧洲西北部平均每年钻年来在欧洲西北部平均每年钻600600口井中,口井中,2020为水平井。拉为水平井。拉丁美洲丁美洲19891989年共钻年共钻1515口水平井,口水平井,19901990年在阿根廷、玻利维亚、年在阿根廷、玻利维亚、巴西和智利钻水平井估计可达
5、巴西和智利钻水平井估计可达2525口。非洲是人们公认的高成本口。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。进问题的薄油层。19891989年钻了年钻了3 3口水平井,口水平井,19901990年达年达1515口。口。第5页/共61页 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60.5、80和64)、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1685m,水平位移444m,在油层内延伸204.5m,9092的水平井段长度为16
6、0m。该井摸索了一些用短涡轮钻具带弯接头造斜和用涡轮钻具钻水平井段的经验。1967年完钻的巴24上翘井,原设计最大井斜70,由于钻至1560m深处无气显示,在1315 1365m井段内打水泥塞,从套管鞋底下侧钻第二井筒到斜深1705m处,井斜达119。全井水平位移538m,90 119的上翘井段长68m。2、国内发展现状第6页/共61页 80年代初以来,几乎全国所有的油田都进行了定向井的研究和实践。一些油田开展了水平井的研究和实践,在井眼轨迹设计方面已普遍应用二维设计,并逐渐应用三维设计。1988年南海油田完钻的流花1115井,垂深1263m,水平位移1926m。采用了世界先进的泥浆净化系统和
7、尾管固井技术等,大大提高了井眼轨迹精度及钻井时效。第7页/共61页 四川石油管理局与西南石油学院共同承担的“七五”国家攻关项目定向井钻井技术研究的重点试验井隆401井于1989年完钻,垂深2292m,水平位移1459m。该井为井眼轨迹控制、钻屑携带、井壁稳定、水平井固井等技术提供了经验。胜利油田1990年9月开钻,1991年1月完钻的埕科1井,井深2650m,垂深1882m,水平段长505m,最大井斜角93,经电测解释,水平段共有油气层19层,厚达211m。经试油从井深2579、2597m(一层18m)的油层通过16mm油嘴放喷,获产油量268m3d,产气量11551m3d。第8页/共61页
8、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87.5,水平井段长达1751m,总水平位移3883m,井斜大于80的井段长达3048m。Shell石油公司在荷兰钻的FD108水平井,垂深达3501m,最大井斜83。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。3、日臻完善的水平井技术第9页/共61页 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:l 水平井优化设计l 先进的导向钻井系统和连续
9、控制井眼技术l 随钻测量技术的发展提高了井眼轨迹控制精度l 优质钻井液和完井液可以满足水平井钻井的要求l 水平井完井技术取得了突破性进展l 水平井固井技术第10页/共61页uu分支水平井开发老油田或枯竭油藏分支水平井开发老油田或枯竭油藏分支水平井开发老油田或枯竭油藏分支水平井开发老油田或枯竭油藏uu低渗透油气藏低渗透油气藏低渗透油气藏低渗透油气藏uu裂缝性油气藏裂缝性油气藏裂缝性油气藏裂缝性油气藏uu无经济开采价值的薄层油气藏无经济开采价值的薄层油气藏无经济开采价值的薄层油气藏无经济开采价值的薄层油气藏uu有水锥或气锥问题的油藏有水锥或气锥问题的油藏有水锥或气锥问题的油藏有水锥或气锥问题的油藏
10、uu改善水驱或注水效果改善水驱或注水效果改善水驱或注水效果改善水驱或注水效果uu减缓出砂减缓出砂减缓出砂减缓出砂uu多层型油藏(阶梯型)多层型油藏(阶梯型)多层型油藏(阶梯型)多层型油藏(阶梯型)uu改善蒸汽驱机理,开发稠油油藏改善蒸汽驱机理,开发稠油油藏改善蒸汽驱机理,开发稠油油藏改善蒸汽驱机理,开发稠油油藏水平井技术的应用第11页/共61页1 1 1 1 水平井压力变化特性水平井压力变化特性水平井压力变化特性水平井压力变化特性2 2 2 2 水平井试井解释步骤水平井试井解释步骤水平井试井解释步骤水平井试井解释步骤3 3 3 3 水平井试井典型曲线特征水平井试井典型曲线特征水平井试井典型曲线
11、特征水平井试井典型曲线特征 水平井是提高单井产量、延迟底水或气顶气锥进,水平井是提高单井产量、延迟底水或气顶气锥进,水平井是提高单井产量、延迟底水或气顶气锥进,水平井是提高单井产量、延迟底水或气顶气锥进,提高开发效果和采收率的重要途径。提高开发效果和采收率的重要途径。提高开发效果和采收率的重要途径。提高开发效果和采收率的重要途径。水平井试井解释第12页/共61页水平井物理模型第13页/共61页 在水平、等厚、顶和底部部均为不渗透隔层所密封的在水平、等厚、顶和底部部均为不渗透隔层所密封的油层中有一口水平井。油层厚度为油层中有一口水平井。油层厚度为h(m)h(m),垂直渗透率为,垂直渗透率为k k
12、V V(m m2 2),水平渗透率为,水平渗透率为k kH H(m m2 2),水平井的长度为,水平井的长度为L(m)L(m),井筒符合无限导流特性,不考虑重力的影响。,井筒符合无限导流特性,不考虑重力的影响。以油层的底面为以油层的底面为x-yx-y平面,平面,z z轴通过水平井的轴通过水平井的中点,水平井与油层底面的距离为中点,水平井与油层底面的距离为z zw w(m)(m)1、水平井压力变化特性 假设条件坐标系第14页/共61页无因次定义第15页/共61页水平井无因次试井解释模型第16页/共61页无因次渗流模型的解式中:式中:第17页/共61页流动段特征第18页/共61页流动段特征第19页
13、/共61页初期径向流第20页/共61页第二初期径向流第二初期径向流第21页/共61页中期线性流 如果井长与油层厚度相比足够长,则当压力波传到顶底不渗透边界之后,该井的渗流可能出现中期线性流。第22页/共61页 当油层中流体的流动范围扩大到水平井范围之外,即当油层中流体的流动范围扩大到水平井范围之外,即|x|L/2|x|L/2的地方,的地方,“压降漏斗压降漏斗”沿着油层平面(水平面方向)沿着油层平面(水平面方向)近似于径向地向外扩大。这个流动阶段称为晚期拟径向流阶段。近似于径向地向外扩大。这个流动阶段称为晚期拟径向流阶段。晚期拟径向流晚期拟径向流第23页/共61页初始径向流初始径向流第二初始径向
14、流第二初始径向流常规试井分析公式常规试井分析公式第24页/共61页中期线性流中期线性流晚期拟径向流晚期拟径向流结合初始径向流结合初始径向流第25页/共61页1 1、绘制分析图形、绘制分析图形r绘制压力或压差的半对数图绘制压力或压差的半对数图r绘制与图版坐标尺寸相同的压差双对数图绘制与图版坐标尺寸相同的压差双对数图2、水平井试井解释步骤第26页/共61页r绘制与图版坐标尺寸相同的压导双对数图绘制与图版坐标尺寸相同的压导双对数图r绘制与图版坐标尺寸相同的重整压力双对数图绘制与图版坐标尺寸相同的重整压力双对数图第27页/共61页r绘制重整压力的半对数图绘制重整压力的半对数图 重整压力半对数图与压力导
15、数曲线双对数图的重整压力半对数图与压力导数曲线双对数图的时间坐标最好取相同尺寸,以便对比。时间坐标最好取相同尺寸,以便对比。重整压力双对数图与压差曲线双对数图的坐标重整压力双对数图与压差曲线双对数图的坐标也应取相同尺寸,以便进行拟合。也应取相同尺寸,以便进行拟合。第28页/共61页2 2、综合分析判断和确定流动段、综合分析判断和确定流动段 由压力导数曲线早期水平线、重整压力半对数曲由压力导数曲线早期水平线、重整压力半对数曲线早期线早期1.1511.151斜率直线、结合压力或压差半对数直线斜率直线、结合压力或压差半对数直线段检验初始径向流动阶段。段检验初始径向流动阶段。lgt lg(t.p)lg
16、t p/(2t.p)m=1.151m=1.151lgt p第29页/共61页 由压力导数曲线后期水平线;重整压力双对数曲由压力导数曲线后期水平线;重整压力双对数曲线与压差双对数曲线在晚期具有完全一致的形状,线与压差双对数曲线在晚期具有完全一致的形状,或能在时间坐标相重合的条件下完全互相拟合的特或能在时间坐标相重合的条件下完全互相拟合的特性;结合压力或压差晚期半对数直线段检验晚期拟性;结合压力或压差晚期半对数直线段检验晚期拟径向流动阶段。径向流动阶段。lgt lg(t.p)lgtlglg p,p,lg lg p/p/(2t.(2t.p p)lgt p第30页/共61页3 3、量出半对数直线段的斜
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