淺談水平井鉆井工程的設計與施工技術

劉志杰

（塔里木油田第六勘探公司，新疆維吾爾自治區 塔里木 841000）

一、水平井采收率的影響因素分析

實踐生產過程中，影響水平井油氣產能的因素有很多，包括各種確定性因素和不確定性因素。實際研究中，我們利用物理原理，結合數學模型，進行單一變量研究，建立水平井采收率和各影響因素的關系，下面重點闡述氣層厚度、井段長度、各向異性、水平井在油氣藏中的位置及地層損害對采收率的影響：

1氣層厚度對采收率的影響。通過研究，我們發現在各向異性比為1，地層損害忽略不計，同時氣體性質和地層溫度都相同的情況下，水平井采收率與氣層厚度成反比例關系，即氣層厚度減小時，采收率增加。反之亦然。研究表明，宜選擇氣層厚度相對較小的水平井進行天然氣的開采。

2井段長度對采收率的影響。水平井采收率與井段長度成正比，產量隨井段長度的增大而增加。所以水平井通常比垂直井的采收率要高。

3各向異性對采收率的影響。各向異性表現在水平和垂直方向滲透率不相等。研究發現，水平井采收率各向異性比（水平滲透率與垂直滲透率之比）成反比，即隨著各向異性比增加，油氣藏垂直方向滲透率減小，采收率隨之減小。所以垂直裂縫油氣藏用水平井開采的效果相對于垂直井開采較好。

4水平井在油氣藏中的位置及地層損害對采收率的影響。水平井位置影響采收率的實質是偏心距（水平井與井中心距離），呈“倒U”趨勢，當水平井位于氣井中部時，有最大采收率。同時，當水平井長度一定時，隨地層損害程度的增加，采收率降低，應注重儲層保護，避免過度損失。

二、水平井鉆井技術設計與應用研究

（一）優化設計

水平井鉆井技術是基于定向井鉆井技術發展起來的一項新技術，指在鉆井過程中，為確保鉆頭沿油層的走向鉆進，不斷控制其軌跡，以此最大限度地增加油層的泄油面積，從而提高油田采收率和勘探效果的技術。經過長期研究和生產實踐，形成了一套水平井設計技術，用最優控制理論完成了各油氣藏地區水平井優化設計方法的研究和優化設計軟件的編制，適用于各種半徑長度、各種類型的水平井鉆井過程中，以下為優化設計的內容：

1利用可視化技術，控制水平井井眼軌跡。

2實時進行檢測，修正水平井待鉆井段預測值。

3深入研究，保證水平井鉆井技術安全快速完成。

4必要時，采用地質目標跟蹤技術，確保每口井都能鉆成和增產。

（二）實例研究

利用水平井鉆井技術，不僅能提高單井產量，而且對特殊油氣藏，如薄層油氣藏、高壓低滲油藏以及井間剩余油等都具有良好開采效果。所以作為一項重要鉆井技術廣泛應用于油氣藏開發中。例如，勝利油田中水平井鉆井技術的應用：勝利油田屬復式油藏，斷層縱橫，構造復雜長期以來因為油藏條件復雜，雖然儲量相當豐富，但很難得到充分開發。經過長時間的科學研究和技術攻關，最終完成了多種水平井鉆井技術開采，極大提高了采收率。又如四川各油田水平井鉆井技術的應用與推廣；四川屬水平井鉆井技術起步較早地區，從20世紀中期開始，經過不斷的科研攻關及技術運用，推廣到新疆、青海、遼河、冀東、泰國等地，完成了多口各種類型水平井鉆井、完井技術，都取得了良好的經濟技術效益。

三、水平井鉆井技術未來發展方向

我國是繼美國和前蘇聯之后第三個出現水平井的國家，水平鉆井技術取得長期發展。近年來，世界各國為了適應各種類型油藏勘探開發的要求，利用地質導向系統、高效鉆井工具等一系列先進技術，不斷發展水平井鉆井技術取得。目前看來，水平井鉆技術正向分支水平井、大位移水平井、欠平衡水平井、套管與連續油管水平井以及側鉆水平井五個方向發展，為提高油田的勘探開發效果發揮更大的作用。主要體現在：

1分支水平井。也叫多底井，其組成包括一個主井眼和兩個或兩個以上的分支水平井眼。20世紀初期，分支井鉆井理論形成并開始不斷發展，20世紀末，得到迅速發展，主要得益于水平井完井技術以及三維地震技術的發展。

2大位移水平井。指水平位移與垂直深度之比大于2的井。適合于海上油田和近海石油的開發，較普通水平井有更長的鉆穿油層，能夠更大范圍地探明儲量實際和控制含油面積，從而大幅度地提高單井產量。

3套管與連續油管鉆井技術。套管鉆井技術是把鉆井和下套管結合在一起，直接采用套管取代傳統鉆具向井下傳遞機械能量和水力能量，井下鉆具組合接在套管柱下面，邊鉆進邊下套管，完鉆后套管留在井中，直接固井完井，節約了投資，縮短了鉆井時間。隨著發展，出現了尾管鉆井技術。另外，連續油管鉆井技術廣泛應用于多分支井、老井重鉆、過油管鉆井、小井眼鉆井和欠平衡水平井，優勢在于采用設備簡單進行安全、簡捷鉆井操作，且投資少、成本低。

4欠平衡鉆井技術。指保證井內循環流體的流力不高于地層壓力的鉆井技術。在鉆進過程中允許地層流體進人井內，循環出井，并在地面得到控制。能夠有效防止地層傷害、提高油氣井產量。

5側鉆鉆井技術。指隨鉆測井、隨鉆測量，利用測量參數和測量信息確定鉆井實際的水平井技術。鉆井過程中為用戶實時提供決策信息，避免井下發生復雜情況，確保穿過油氣層的井眼是沿著最佳軌跡鉆入。它結合了側鉆井的優點和水平井技術的優勢，在提高油田“活力”的同時，大幅度地提高了油井產量和采收率。

結語

21世紀以來，許多油氣田開發進入特殊復雜階段，各地均選擇把油田水平井作為提高油田儲量可利用率、勘探剩余油和提高采收率的重要方式。我國也在水平井鉆井技術應用與研究方面進行了大量研究工作，并取得了良好應用。但相比國外發達國家，尚存在一定差距，需要引進、利用國外先進技術和實踐經驗。因此我國對水平井鉆井技術的研究力度應該加大，以縮小與國外的差距，進一步促進國內水平井的發展。

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