國外低滲透油藏開發(fā)---水平井和多分支井技術(shù)
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[時間:2009-04-10 振威石油網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要: 水平井作為一種開發(fā)低滲透油氣田的一項成熟技術(shù)已經(jīng)在世界各國油田中得到廣泛應(yīng)用。從低滲透油田開發(fā)的角度來講，水平井水平段在油層中的位置、延伸長度和延伸方向是決定水平井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素，因此在水平井的建井過程中必須應(yīng)用能保證水平井以最佳井身軌...
水平井作為一種開發(fā)低滲透油氣田的一項成熟技術(shù)已經(jīng)在世界各國油田中得到廣泛應(yīng)用。從低滲透油田開發(fā)的角度來講，水平井水平段在油層中的位置、延伸長度和延伸方向是決定水平井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素，因此在水平井的建井過程中必須應(yīng)用能保證水平井以最佳井身軌跡鉆進(jìn)的新工藝。
目前，俄羅斯已經(jīng)可以利用地震聲學(xué)X射線層析成像法以高精確度確定產(chǎn)層在不同方位上產(chǎn)層的深度和含油厚度，作為最佳井身軌跡的設(shè)計的依據(jù)；并且試圖建立能夠控制鉆具鉆進(jìn)移動方向的自動系統(tǒng)，該自動系統(tǒng)包括從井底方向和鉆柱下部組合裝置的表面遙測控制系統(tǒng)，能自動和手動操作鉆柱下部組合裝置、鉆具(變向器、鉆鋌、尋中器、穩(wěn)定器)的控制工具。
美國Andrill公司研制出地質(zhì)導(dǎo)向工具，可測得離鉆頭1?2m范圍內(nèi)的方位、地層電阻率、伽瑪射線、轉(zhuǎn)速和井斜等，并把這些鉆頭附近的數(shù)據(jù)傳到MWD系統(tǒng)，以便更好地引導(dǎo)鉆頭穿過薄層和復(fù)雜地層，利用測井?dāng)?shù)據(jù)直接進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井，而不是按預(yù)先設(shè)計的井眼軌跡鉆井。
多分支井的完井已經(jīng)有TAML分級標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然是分支井技術(shù)上的難點，其主要困難在于主井眼與分支井眼的連接技術(shù)。分支井的連接技術(shù)是分支井所特有的，支井眼與主井眼的密封連接問題是目前分支井完井作業(yè)技術(shù)難度最大的。因此分支井研究的主要方面集中在分支井完井中的主、支井眼連接技術(shù)。
不密封連接方式(僅將主井眼與支井眼內(nèi)管柱機(jī)械地連在一起)有Sperry公司的可回收分支井系統(tǒng)和分支回接器，Baker公司早期的根部系統(tǒng)等；密封連接系統(tǒng)目前有Sperry公司的RMLS系統(tǒng)、ITBS及LTBS系統(tǒng)，Hauiburton公司的分支井系統(tǒng)3000TM，Baker公司最新的根部系統(tǒng)；為了順利再進(jìn)入分支井眼，可使用選擇性再進(jìn)入工具(SRT)。多數(shù)密封連接系統(tǒng)都是選擇性再進(jìn)入的，如Sperry-San公司的多管柱完井系統(tǒng)(MSCSTM)，PCE公司的分支井再進(jìn)入系統(tǒng)等。
由Marathon oil與Baker oil Tools、National oil well聯(lián)合開發(fā)的井下分離頭系統(tǒng)(Down hole oil Splitter System)是一項專利技術(shù)，利用該系統(tǒng)可以在一口井中鉆數(shù)個分支，并可以下套管固井、完井，同時可以保持各分支間的任意進(jìn)入性。
由Sperry-Sun鉆井服務(wù)公司、CS資源公司和Cardium工具服務(wù)公司聯(lián)合研制開發(fā)的一套分支井襯管回接新技術(shù)??分支井段回接系統(tǒng)(LTBS)。LTBS主要包括套管開窗接頭、可回收式導(dǎo)斜器、分支井襯管懸掛器及下送工具等四個部分。利用LTBS可采用常規(guī)定向井工藝鉆出分支井段，實現(xiàn)分支井襯管與主井眼油層套管的回接，并可對分支井襯管進(jìn)行注水泥固井，保證以后可以重新進(jìn)入分支井筒內(nèi)作業(yè)。
利用水平井開發(fā)低滲透油藏主要有以下幾方面的原理：
•水平井生產(chǎn)剖面具有很強(qiáng)的泄油能力；
•水平井生產(chǎn)剖面呈穩(wěn)態(tài)流時，其壓力剖面的生產(chǎn)壓降低于垂直井壓力剖面的生產(chǎn)壓降；
•當(dāng)生產(chǎn)層含有氣頂或底水時，水平井直接鉆入油層中部，從而限制了氣頂和底水的錐進(jìn)；
•對于垂直裂縫或高角度裂縫發(fā)育的儲層，用水平井把裂縫串起來，則更顯出水平井的優(yōu)越性；
•對薄的低滲油氣層，水平井延伸到薄的油層中部去，與垂直井相比具有更大的泄油面積；
•在等效區(qū)域內(nèi)，采用相同的井距布井，水平井產(chǎn)能為直井的六倍，因此，水平井可以采用大井距布井，從而降低鉆井成本。
分支井是指在一口主井眼(又稱母井眼)中鉆出兩口或多口進(jìn)入油氣藏的分支井眼或二級井眼分支井，主井眼可以是直井、定向井，也可以是水平井。分支井類型繁多，如疊加式、反向式、Y型、魚刺型、輻射狀等，可以根據(jù)油藏的具體情況進(jìn)行優(yōu)選合適的分支井類型。
與目前比較成熟的水平井技術(shù)相比，分支井具有更大的優(yōu)越性：
•發(fā)揮水平井高效、高產(chǎn)的優(yōu)勢，增加泄油面積，挖掘剩余油潛力，提高采收率，改善油田開發(fā)效果；
•可共用一個直井段同時開采兩個或兩個以上的油層或不同方向的同一個油層，在更好地動用儲量的同時節(jié)約了油田開發(fā)資金。
•對于低滲透油藏這種用直井開采效果比較差的油藏，用水平井或側(cè)鉆水平井開采還不能夠完全控制油藏，而采用多底井或分支井就可以較好地解決這一問題。
水平井及分支井開采技術(shù)的主要技術(shù)內(nèi)容包括井網(wǎng)及井眼軌跡設(shè)計技術(shù)、完井技術(shù)和采油工藝技術(shù)。水平井井網(wǎng)及井眼軌跡設(shè)計技術(shù)
從目前油田現(xiàn)場應(yīng)用和理論研究來看，水平井與直井聯(lián)合布井的五點法井網(wǎng)與九點法井網(wǎng)是應(yīng)用最多并且效果較理想的布井方式。
水平井水平段在油層中的位置直接關(guān)系到水平井的產(chǎn)能和壽命，目前也有不少學(xué)者致力于這一方面的研究。
•水平段在油層的設(shè)計位置取決于油層的驅(qū)動類型以及油層的均質(zhì)性，為了最大范圍地動用目的層儲量，在設(shè)計井位時，將水平段設(shè)計成與目的層斜交，使水平井既可以斜穿上、下砂巖體，又可以穿透大部分分散的不穩(wěn)定薄夾層，以減少出油阻力，增加出油體積；
•水平段的延伸方向除與儲層的構(gòu)造形態(tài)、斷層位置、含油砂體的沉積類型和邊界有關(guān)系外，還與儲層中地應(yīng)力分布及天然裂縫的發(fā)育狀況有關(guān)。
•水平段的延伸長度設(shè)計必須與儲層砂體發(fā)育規(guī)模相一致，并綜合考慮已鉆的直井井網(wǎng)部署和地面環(huán)境等因素，在油藏特定地質(zhì)條件和地面環(huán)境下，水平段的設(shè)計長度并不是越長越好，只有根據(jù)油藏地質(zhì)條件、鉆井成本和作業(yè)風(fēng)險等優(yōu)化研究，才能獲得比較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益。
應(yīng)用條件及范圍
水平井和分支井的開采研究表明，對于垂直井壓裂開發(fā)仍然沒有經(jīng)濟(jì)效益的低滲透油藏，也同樣不適合用水平井和分支井技術(shù)開發(fā)，但是只要選擇適合的地質(zhì)條件，用水平井和分支井開采低滲透油田能夠獲得明顯的增油效果。
這些地質(zhì)條件的內(nèi)容包括：
•層含油砂巖厚度大于6m；
•儲層的滲透率大于1×10-3μm2；
•含油層的流度應(yīng)大于0．5×10-3 μm2／mPa•s；
•儲層中具有比較發(fā)育的天然裂縫；
•層狀油藏應(yīng)有良好隔層，以防氣水過早進(jìn)入油藏；
•目的層的分布面積應(yīng)大于0．5km2， 以便部署完善的注采系統(tǒng)。
應(yīng)用實例
阿曼Saih Rawl油田的低滲透Shuaiba灰?guī)r油藏的多分支井開發(fā)獲得成功。Shuaiba油藏是一個幾乎未斷裂的、大面積延伸的低起伏構(gòu)造。滲透率受基巖控制且相對較低(1-10×10-3 μm2d)。油藏大約含有9000萬立方米輕油(35°API)，油柱高度為15-30米。經(jīng)濟(jì)開采是從90年代初開始的，也就是在發(fā)現(xiàn)該油田20年后，可有效地使用水平井技術(shù)的時候。今天，在該油田的注水井網(wǎng)中已經(jīng)使用了高達(dá)7個分支的多分支井。儲層中的單井裸眼總長度已達(dá)到了11km。到2001年中期為止，已鉆了166km生產(chǎn)裸眼井段和107km注入裸眼井段，有167個水平井眼，產(chǎn)油量高達(dá)9000m3/d。最初的生產(chǎn)井段與注入井段之間的距離為250m，現(xiàn)已逐漸減小到60m。但仍滿足經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在2000-2001年，進(jìn)行了一次油田開發(fā)回顧，以進(jìn)一步尋找短期和長期的開發(fā)機(jī)遇。使用了一系列新的油藏管理工具以預(yù)測油藏對各種開發(fā)選擇的響應(yīng)。為了試驗這些概念并實施廣泛的數(shù)據(jù)采集，選定了一個先導(dǎo)試驗區(qū)。最終，開始了實驗室研究和可行性研究。通過回顧，確定了短期和中期活動的規(guī)劃，包括將井距加密到40m，并在現(xiàn)有注入井內(nèi)鉆附加分支井眼。還確定了開發(fā)油田的翼部區(qū)域。然后，將在現(xiàn)有生產(chǎn)井中進(jìn)行魚骨腿鉆井和反向注水的先導(dǎo)試驗，同時設(shè)想了像堵水和二次壓裂這樣的波及優(yōu)化方法，以達(dá)到50%以上的目標(biāo)采收率。
另外諸如美國、英國、法國等國家也已經(jīng)鉆成了數(shù)以千計的分支井，技術(shù)上也十分先進(jìn)，但是我國從1993年才開始在東部老油田進(jìn)行老井側(cè)鉆分支井眼嘗試，到1997年才開始準(zhǔn)備立項研究水力破巖分支水平井技術(shù)，其分支井鉆井完井技術(shù)整體落后于國外5?10年。
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