浅论水平井综合设计及有关问题

【摘要】现阶段我国水平井综合技术落后于国外发达国家，各大油田经过深入研究，开发出水平井综合设计方案。在此技术基础之上，攻关研究信息化和智能化钻井相关技术，研究多分支井完井技术，实现钻单一水平井升级为钻多分支水平井的转变。进而提高单井的产油量和采收率，加快水平井的生产技术，大力推广应用水平井综合设计方案，对开发我国油田的生产技术具有很大的推动作用。

【关键词】水平井 综合设计问题 研究 应用

1 水平井技术发展概述

1.1 高效益激发了水平井技术的发展

1929年在Texas开发了第一口水平井钻井，水平井的高经济效益激发了水平井在测量和控制方面的快速发展。随着近年的不断深入研究，水平井技术已成为开发各类油藏的常规技术。水平井技术控制了生产成本，克服了早期的水脊，穿越多个不同裂缝的各向异性油藏，使水平井成为开发油气藏的主要高效手段。

1.2 我国水平井技术的特点

1957年我国开发了水平井钻井技术，经过这么多年的研究开发，现已经形成大规模的应用。但和国外相比，我国的水平井技术水平还是有差距。我国水平井开发的类别为单一水平井和双台肩水平井，分支水平井和多分支水平井在多个油田都有试验，但由于受到技术、成本因素的影响，还处于初期的试验阶段，没有大面积进行推广，各油田在发展技术上表现出不均衡。

2 我国水平井综合设计技术问题

2.1 实现水平井钻井技术的信息化和智能化

经过深入研究，我国水平井钻井技术在信息化和智能化技术方面得到了发展和应用。信息化技术包括MWD、LWD、SWD、FEWD、DDS、GST等钻井测量技术。MWD是随钻测量技术，主要用来测量井斜角和方位角。LWD称为随钻测井技术，可以有效测量井中地层的电阻率、体积密度、中子空隙度、自然伽马等数值，掌握所钻地层的岩性和流体的状况。SWD称为随钻地震，可以有效测量地层岩石类型的岩石孔隙度、孔隙压力等岩石参数。FEWD称为随钻地层评价，它与MWD和LWD一起结合使用，构成了集成钻井信息系统，简称IDIS系统。DDS具有地层地质导向技术，它能具体测出随钻测量和随钻地质评价的测井数据，根据所得的测井数据，采用人机对话的方式进而有效控制井眼的轨迹；在钻井时，此种技术还能使工具有效避开地层流体界面，保持钻井工具沿着油层方向向里钻进，利于生产出高质量的油品。DDS由4个桥式应变片组成，它是用来采集钻井动态数据，可以测得8种参数和12种数据。它可有效的测量井底的压力、扭矩和弯矩，井眼的压力和环空的压力，还可以测得钻头的轴向加速度和横向加速度，测得井中的旋转速度和温度。

在智能化方面，数家大型石油公司经过研究开发出两种集成系统，分别为集成钻井系统，简称为IDS；集成钻井作业系统，简称为IDO。体现了钻井作业系统在智能化方面的前进，实现了测量工具在井下导向、测试和作业控制方面的智能化。在此技术的基础上结合新的智能技术开发出新的综合技术，即地层评价测试系统，简称FEWD。它实现了在地面进行自动控制井中导向工具和随钻地层评价有关数据，此种钻井测试系统的开发成功，更体现了在水平井综合测井技术方面的智能化。

2.2 水平井综合设计平台

水平井综合设计平台采用多学科综合设计原理，在传统的地质设计基础上，进行钻井设计。其特点是实现各专业学科相互分离。水平井的设计按照整个油田的布井方案和开发方案，有效控制成本，使成本降到最低，提高采收率。该水平井的综合设计靠钻井、地质、采油、油藏工程、成本核算员和测井共同合作完成。其水平井钻井综合设计步骤具体为：第一步：由作业公司提出候选目标的油气藏。

第二步：对地质进行评价，制定出地质依据。审查地质油气藏能否钻水平井，是否符合法律的要求，无法律争议，按照公司经营战略进行。

第三步：油气藏的筛选，对油气藏进行储量分析，分析产量的递减情况和研究现金价值。

第四步：对经济进行评价预测，根据租贷约束政策，预测市场对油气藏的需求量，做出经济成本评价，进而判定是否受土地租贷和规则条例的限制。

第五步：对油气藏进行详细分析。通过使用分析模型或者大型主机数值模拟程序对油气藏进行详细的分析。

第六步：制定油气藏的生产战略。结合第五步的油气藏分析，对油气藏的生产特性进行分析研究，进而确定水平段的长度和距离流体接触面的距离。

第七步：研究油气藏的增产措施，制定详细的增产方案，完成水平井的设计方案，将水平井投入生产。这需要对市场经济做好预测评价，制作出具体的投入和产出预算，研究水平井的各生产环节，把需要花费大量费用的环节省去，如下套管、固井、射孔和压裂等环节，省去这些环节将节省大批作业费用，可以有效控制成本，节能开支。

第八步：钻井部制定出水平井的详细设计步骤。设计的具体内容为：对井眼进行剖面；测量水平段的长度；完成井径的设计；设计出详细的套管程序；设计出套管柱和注水泥的方法；设计出井控；保护好储层设计和泥浆的密度。

第九步：设计出钻井施工过程中详细步骤。具体包括设计钻头的类型；设计钻井液；设计钻井参数；设计钻柱；设计钻柱的下部结构；选择合适的钻井设备。另外，进行钻井施工的成本预测，确保设计出的水平井经济有效。

第十步：完井试油。对水平井进行试油，做出综合评价，总结出经验和教训。

在这个过程中，前期的地质预测非常重要，要结合现有的资料进行全面的分析，做出比较准确的判断，是后期评价的关键，涉及整个水平井设计开发过程。

水平井的综合设计程序称为水平井的综合设计平台。本设计技术有效的将地质模型、钻井模型、采油油藏模型和成本费用模型结合在一起，通盘考虑，对水平井的有效性和经济性进行了考证，此模型验证了水平井的综合技术，提高了采收率。

3 水平井的效益问题

开发水平井综合技术不仅提高了油井的产量，还提高了采收率。和其他井相比，水平井的成本降低了2倍，产量为其他井的5至8倍。由于水平井综合技术增加了油藏面积和原油渗流通道，提高了采油波及系数，使油气藏流场的压力分布得到了改善，使底水和凝析气的脊进得到了控制，进而提高了采油率。

4 结束语

研究水平井综合设计新技术，加快多分支测井技术和钻水平井配套技术，尤其是小井眼钻井技术和连续油管钻井技术，建立水平井的综合设计平台。对市场经济做出预测评价，制作出具体的投入和产出预算，控制钻井成本，节能开支，充分调动钻井的积极性，加快推广水平井的应用。

参考文献

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[2] 常子恒.石油勘探开发技术[M].石油工业出版社，2011

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