1、四川石油管理局1二3二4二2石油天然气资源随着其长期开采已逐步枯竭，这使石油天然气资源随着其长期开采已逐步枯竭，这使得人们不得不将眼光投向以前不具备开采价值的低效油得人们不得不将眼光投向以前不具备开采价值的低效油气藏。气藏。欠平衡钻井与水平井钻井技术均是对付低产油气藏、欠平衡钻井与水平井钻井技术均是对付低产油气藏、提高单井产量的主力技术之一。四川油气田从提高单井产量的主力技术之一。四川油气田从2000年开年开始进行了欠平衡始进行了欠平衡气体钻水平井技术的研究探索，在集团气体钻水平井技术的研究探索，在集团公司大力支持和指导下，对欠平衡钻水平井理论、工艺、公司大力支持和指导下，对欠平衡钻水平井理论
2、、工艺、装备及配套技术进行攻关，初步形成了欠平衡水平井配装备及配套技术进行攻关，初步形成了欠平衡水平井配套钻完井技术，并在生产实践中取得了良好的经济社会套钻完井技术，并在生产实践中取得了良好的经济社会效益，取得了良好的社会及经济效益。效益，取得了良好的社会及经济效益。前言前言一、四川地质构造特点四川地质构造特点以气藏为主以气藏为主压力体系复杂，上下各压力体系复杂，上下各层地层压力系数差异大，层地层压力系数差异大，部分地层压力窗口狭窄。部分地层压力窗口狭窄。断层、裂缝、溶洞发育断层、裂缝、溶洞发育易垮塌、易缩径易垮塌、易缩径高陡且地层倾向、倾角变化大高陡且地层倾向、倾角变化大岩石可钻性差、研磨性
3、强、软硬交错严重。岩石可钻性差、研磨性强、软硬交错严重。储层埋藏深，定向井轨迹控制井段长、时间长。储层埋藏深，定向井轨迹控制井段长、时间长。3220m3190m3020m2754m2264m1701m1348m1273m嘉 一自流井组1.251.221.361.381.081.002.01.51.0嘉 二嘉 三嘉 五雷口坡香 二香 五香 六凉高山组沙溪庙层位沙一段底部砂岩为区域性油层凉上段在川中区域上是产油层，区域上已有多口井获工业油气流。大安寨段是川中的主力产油层，遂南气田、金华镇油田、桂花油田等均是以大安寨产油为主。香六段以砂岩作为储集体，遇裂缝可获高产工业油气流，属孔隙-裂缝型。香四段以
4、砂岩作为储集体，孔渗条件好于香六，属裂缝-孔隙型。香二段以砂岩作为储集体，孔渗条件与香四近似雷一1地层压力34 MPa左右,磨溪雷一1气藏已投产10多年，主要产高含硫（H2S含量达29.97g/m3）干气，少量盐水。嘉五1以白云岩为主要储集层，地层压力34MPa左右。磨39井中测获工业气流，且产盐水。嘉二以针孔白云岩为主要储集层，产层主要分布于嘉二3下部，嘉二2中部，嘉二1下部，属孔隙型岩性气藏，地层压力67MPa左右。压力系数2.132.17四川地质构造特点四川地质构造特点 裂缝及溶洞性漏失，裂缝及溶洞性漏失，严重影响钻井周期及投严重影响钻井周期及投资。资。四川储层特点碎屑岩储层，低孔低渗、
5、低孔超低渗储层；碎屑岩储层，低孔低渗、低孔超低渗储层；部分储层含硫或高含硫；部分储层含硫或高含硫；储层纵向上多产层、横向上分布不均，各井产储层纵向上多产层、横向上分布不均，各井产量量、含水含油具有较大差异；、含水含油具有较大差异；储层倾角、倾向变异复杂；储层倾角、倾向变异复杂；砂岩储层岩石研磨性强；砂岩储层岩石研磨性强；碳酸盐岩储层多，地质跟踪困难。碳酸盐岩储层多，地质跟踪困难。碎屑岩储层特点 川渝地区中上部地层碎屑岩分布面积约川渝地区中上部地层碎屑岩分布面积约9万平方千万平方千米，仅上三叠统天然气总资源量达米，仅上三叠统天然气总资源量达9065亿立方米，占盆亿立方米，占盆地天然气总资源量的地
6、天然气总资源量的16.96%，而已探明不到，而已探明不到5%，碎屑，碎屑岩的勘探开发潜力大。岩的勘探开发潜力大。碎屑岩储层勘探开发存在的问题 碎屑岩储层具碎屑岩储层具低压、低孔、低渗、低压、低孔、低渗、强水敏、非均质性强、强水敏、非均质性强、储层有效性取决裂缝储层有效性取决裂缝发育程度等特征，多发育程度等特征，多年的研究和生产实践年的研究和生产实践证明，储层在钻井、证明，储层在钻井、试油过程中易受损害试油过程中易受损害且难以逆转，使用常且难以逆转，使用常规开采技术不能对这规开采技术不能对这些气田进行有效的经些气田进行有效的经济开发。济开发。二、欠 平 衡 水 平 井概 况 及 开 发 效 果川
7、渝欠平衡钻井技术发展简况川渝地区气体及水平井技术发展三个阶段：川渝地区气体及水平井技术发展三个阶段：上世纪上世纪6070年代，开展年代，开展2口井天然气钻井试验，口井天然气钻井试验，同时进行了水平井（磨同时进行了水平井（磨3井）钻井的探索。井）钻井的探索。上世纪上世纪90年代年代，随着水平井钻井技术的发展，特，随着水平井钻井技术的发展，特别是水平井工具及仪器的进步，大力开展复杂地质条别是水平井工具及仪器的进步，大力开展复杂地质条件下的水平井钻井技术，并获得复杂地质条件下水平件下的水平井钻井技术，并获得复杂地质条件下水平井技术进步。井技术进步。进入进入21世纪后，开始比较系统地研究气体与水平世纪
8、后，开始比较系统地研究气体与水平井钻井相结合，并进行大量试验，气体钻定向井、水井钻井相结合，并进行大量试验，气体钻定向井、水平井初具规模。平井初具规模。欠平衡水平井概况 04开始川西白马庙、川南荷包场、大塔、川中的广安合开始川西白马庙、川南荷包场、大塔、川中的广安合川等构造采用欠平衡（气体）钻水平井川等构造采用欠平衡（气体）钻水平井11口，大斜度定向井口，大斜度定向井20余口。余口。大 塔白 马 庙荷包场广 安主要层位是须家主要层位是须家河低渗砂岩、白马庙河低渗砂岩、白马庙蓬莱镇河道砂体、大蓬莱镇河道砂体、大塔沙溪庙低渗砂岩气塔沙溪庙低渗砂岩气藏。藏。欠平衡（气体）水平井实施情况欠平衡（气体）
9、水平井实施情况井名井名井型井型欠平衡钻井欠平衡钻井介质介质水平段长水平段长(m)完井方式完井方式白浅白浅111H水平井水平井尾气尾气+天然气天然气245裸眼裸眼白浅白浅120H水平井水平井泥浆欠平衡泥浆欠平衡415裸眼裸眼包浅包浅4-2大斜度定向井大斜度定向井天然气天然气515裸眼裸眼包浅包浅4-4大斜度定向井大斜度定向井天然气天然气582裸眼裸眼塔塔15-H1水平井水平井氮气氮气254.58裸眼裸眼塔塔19-H1水平井向井水平井向井氮气氮气111.67裸眼裸眼广安广安002-H1水平井水平井泥浆欠平衡泥浆欠平衡2010衬管衬管广安广安002-Z2 多分支水平井多分支水平井泥浆欠平衡泥浆欠平衡
10、2036衬管衬管+裸眼裸眼广安广安002-H8水平井水平井氮气氮气438.81裸眼裸眼广安广安002-H8-2水平井水平井天然气天然气539.76裸眼裸眼白马庙气藏特点 白马庙构造蓬莱镇组储集层一般埋深白马庙构造蓬莱镇组储集层一般埋深700900m，为不连续的透镜状砂体夹于大套泥质岩中，为不连续的透镜状砂体夹于大套泥质岩中，砂体横向变化大，单个砂体横向对比性差。砂体横向变化大，单个砂体横向对比性差。储层总体上物性较好，单层储层总体上物性较好，单层厚度较大，一般在厚度较大，一般在510m左右。左右。储层于低孔、低渗、致密砂储层于低孔、低渗、致密砂岩储层，水敏、酸敏性极强，常岩储层，水敏、酸敏性极
11、强，常规钻井储层保护难度大。规钻井储层保护难度大。欠平衡水平井开发效果白马庙构造 白马庙丛式井组进行了多种钻井技术的气藏开发探索试验，白马庙丛式井组进行了多种钻井技术的气藏开发探索试验，其中白浅其中白浅111H井是国内第一口采用柴油机尾气、天然气钻成的井是国内第一口采用柴油机尾气、天然气钻成的水平井。水平井。丛丛式式井井组组三三维维示示意意图图欠平衡水平井开发效果白马庙构造泥浆欠平衡泥浆欠平衡钻大斜度井钻大斜度井 泥浆欠平衡泥浆欠平衡钻直井钻直井 常规泥浆常规泥浆钻水平井钻水平井 气体欠平衡气体欠平衡钻水平井钻水平井 白浅丛式井组多种开发技术效果对比图白浅丛式井组多种开发技术效果对比图白马庙构
12、造井井 号号钻井方式钻井方式完井测试产量完井测试产量104m3/d增产改造后增产改造后 104m3/d白浅白浅106欠平衡钻直井欠平衡钻直井0.379/白浅白浅108欠平衡钻大斜度定向井欠平衡钻大斜度定向井0.8314.563白浅白浅109H常规水平井常规水平井0.3025.346白浅白浅120H欠平衡水平井欠平衡水平井2.34/白浅白浅111H天然气钻水平井天然气钻水平井6.959/白马庙构造 河包场构造的须家河储层，属低渗透裂缝性储层，河包场构造的须家河储层，属低渗透裂缝性储层，构造平缓、渗透性差、含水饱和度高、储层气水关系构造平缓、渗透性差、含水饱和度高、储层气水关系复杂，单井产量低（复
13、杂，单井产量低（0.93860.938610104 4m m3 3/d/d）。）。须家河组长期以来受技术的限制，对储层发育特须家河组长期以来受技术的限制，对储层发育特征、裂缝特征、气水关系、产能特征、提高气井产能征、裂缝特征、气水关系、产能特征、提高气井产能的开发技术对策等方面的认识比较模糊，用天然气钻的开发技术对策等方面的认识比较模糊，用天然气钻直井勘探中有所发现，决定进一步用天然气钻大斜度直井勘探中有所发现，决定进一步用天然气钻大斜度定向井勘探。定向井勘探。荷包场构造欠平衡水平井开发效果 须家河组储层粘土矿物含量较高须家河组储层粘土矿物含量较高,以伊利石为主，次为以伊利石为主，次为绿泥石和
14、伊绿泥石和伊/蒙混层。因此，须家河储层水敏性较强蒙混层。因此，须家河储层水敏性较强(如下如下图所示图所示)，钻井、试油等作业极易造成储层损害。，钻井、试油等作业极易造成储层损害。10:38 12:08 13:3814:5816:58 18:18 22:22 23:4201:02 02:22 03:42 05:02 06:2207:420.180.160.140.120.10.080.060.040.020地层水注入次地层水实验时间（Hour:Mintue）渗透率（md）须二岩心水敏性评价实验曲线须家河岩心水敏性实验曲线须家河岩心水敏性实验曲线荷包场构造105。30105。3029。4029。4
15、018536185481856018572185841853618548185601857218584328832763264328832763264库水龙化库水坎黎家河市胡库水进跃河溪濑图 例说 明1、本图根据 1986、1987、1996 年野外采集资料，经 Omega 处理系统重新处理、解释编制成图。等高线距 50m。2、静校正基准面海拔 400m，静校正速度 4000m/s。3、本图根据地震 TT3x地震反射层编图。可靠性差等高线逆 断 层场 镇可靠等高线-1450-1550-1450-1500-1750-1750-1700-1900-1900-1925-2000-1925-1500-
16、1500-1500-1525-1325-1575-1575包7包33包1包2包3包4包6包8包9包10包11包12包13包14包17包18包19包20包22包23包24包25包27包28包29包32包34包36包39包40包41包42包61包62包63包65界19足6螺北2足4足2足3包16包38包21包45包15包30包5包31包37包35包46包浅1包浅4+-+-+胭脂碑万福桥仁义镇兴福寺田家坝园坝场路孔河梁家场土桥沙子桥龙水镇复隆团结石马区登云三溪镇宝兴场河包场李家坝三驱镇弥陀场回龙长田宝顶山化龙中敖镇高升场新店子双河口大足县米粮024 km河包场构造须底构造图河包场构造须底构造图河包场
17、河包场须家河开发方式转变须家河开发方式转变河包场河包场构造勘探面积约构造勘探面积约16001600平平方公里方公里。采用气体钻井之前，须家河。采用气体钻井之前，须家河没有获得工业性气流。没有获得工业性气流。荷包场构造105。30106。00105。30106。0029。4029。4018508185121851618520185241852818532185361854018544185481855218556185601856418568185721857618580185841858818592185961860018508185121851618520185241852818532185
18、36185401854418548185521855618560185641856818572185761858018584185881859218596186003316331233083304330032963292328832843280327632723268326432603256325233163312330833043300329632923288328432803276327232683264326032563252四川盆地川中川南过渡带界石场永安桥须家河组须一段有利储层分布图花朝门铜鼓镇万福桥宝华寺盘龙场仁义镇软脚寺杨家桥观音滩唐家垇雷家冲师坝何家湾莲花湾永兴庙观音堂郭北街內
19、江砖厂汪家湾陈家坝 木镇庙坝场双凤驿迎祥街黄家场倒座庙太平铺界石场荣隆场鱼箭滩周兴场石碾山普润寺高峰寺时和场万寿场王家岩三教场梁家场登云胭脂碑宝兴场河包场李家坝三驱镇小林弥陀场米粮回龙长田宝顶山化龙云路场新桥乡新复乡双河中敖镇侣俸场斑竹场平滩大足县敖1包1包2包3包4包5包6包7包8包9包10包11包12包13包14包15包16包17包18包19包21包22包23包24包27包28包30包32包31包33包34包35包36包37包38包39包40包41包42包45包61包62包63包65包深1界1界2界3界4界5界6界7界8界9界10界11界12界13界14界15界16界17界18界19界20
20、界21界22界23界24界25界26界27界28界29界30界31界32界33永安1永安2永安5足6工30、32工45昌8昌9昌12家2家8工44工43工42工41工40工46家8家2图 例说 明探 井 建议井48m24-32m公路 河流8m8-16m16-24m32-48m1、本图来源于 2003 年重新处理资料。2、有利储层划分标准：自然伽玛 067API；反演速度 40004650m/s。3、本图用须家河组底界地震反射构造图衬底。87DZTL-287DZTL-2 1376 1626 187687DZTL-387DZTL-3 1401 1651 190187DZTL-487DZTL-4 1
21、401 1651 190187DZTL-587DZTL-5 1301 1551 180187DZTL-687DZTL-6 1301 1551 180187DZTL-787DZTL-7 1176 1426 167687DZTL-887DZTL-8 1226 1476 172687DZTL-987DZTL-9 1226 147687DZTL1087DZTL10 1226 147687DZTL1187DZTL11 1251 150187DZTL1287DZTL12 1276 152687DZTL1387DZTL13 1301 155187DZTL1487DZTL14 1326 157687DZTL1
22、587DZTL15 1351 160187DZTL1687DZTL16 1326 157687DZTL1787DZTL17 1326 157687DZTL1887DZTL18 1251 150187DZTL1987DZTL19 1251 150187DZTL2087DZTL20 1226 147687DZTL2187DZTL21 1276 152687DZTL2287DZTL22 1226 147687DZTL2387DZTL23 1251 150187DZTL2587DZTL25 1301 1551 1801 2051 2301 2551 2801 305187JSC-287JSC-2 10
23、01 1251 1501 172687JSC-387JSC-3 1001 1251 150187JSC-487JSC-4 1001 1251 150187JSC-587JSC-5 1001 1251 1501 175187JSC-687JSC-6 1026 1276 1526 175187JSC-787JSC-7 1001 1251 150187JSC-887JSC-8 1001 1251 1501 175187JSC-987JSC-9 1001 1251 1501 175187JSC-1087JSC-10 1001 1251 1501 175187JSC-1187JSC-11 1001 12
24、51 1501 175187JSC-1287JSC-12 1001 1251 1501 1751 200187JSC-1387JSC-13 1001 1251 1501 1751 200187JSC-1487JSC-14 1001 1251 1501 1751 200187JSC-1587JSC-15 1001 1251 1501 1751 200187JSC-1687JSC-16 1001 1251 1501 1751 200187JSC-1787JSC-17 1001 1251 1501 1751 200187HBC-387HBC-3 1001 1251 1501 175187HBC-48
25、7HBC-4 1001 1251 1501 175187HBC-587HBC-5 1001 1251 150187HBC-687HBC-6 1001 1251 150187HBC-787HBC-7 1001 125187HBC-887HBC-8 1001 125187HBC-987HBC-9 1001 1251 1501 172687HBC-1187HBC-11 1001 1251 1501 175187HBC-1287HBC-12 1376 1626 187687HBC-1387HBC-13 1301 1551 180187HBC-1487HBC-14 1026 1276 152687HBC
26、-1687HBC-16 1302 1552 180287HBC-1987HBC-19 1351 1601 185187HBC-2087HBC-20 1326 1576 182686-D52686-D526 1001 1251 1501 175186-D52786-D527 1001 1251 1501 175186-D52986-D529 1001 1251 1501 175186-D53186-D531 1001 1251 1501 175186-D53386-D533 1001 1251 1501 175186-D53486-D534 1001 1251 1501 175186-D5368
27、6-D536 1001 1251 1501 175186-D53886-D538 1001 1251 1501 1751 200186-D54086-D540 1001 1251 1501 1751 200186-D54186-D541 1001 1251 1501 1751 200186-D54286-D542 1001 1251 150186-D54386-D543 1001 1251 1501 172686-D54486-D544 1301 1551 180186-D54586-D545 1301 1551 180186-D54786-D547 1301 1551 180186-D548
28、86-D548 1301 1551 180186-D55086-D550 1351 1601 185186-D55286-D552 1326 1576 182686-D55386-D553 1001 1251 1501 175186-D55686-D556 1376 1626 187686-D55786-D557 1401 1651 190186-D55886-D558 1476 1726 197686-D55986-D559 1526 1776 202686-D56186-D561 1501 1751 200186-D325886-D3258 1001 1251 1501 1751 2001
29、 2251 250186-D326786-D3267 1001 1251 1501 175186-D326886-D3268 1151 1401 1651 1901 2151 240186-D326986-D3269 1076 1326 1576 1826 2076 232696HBC-D0396HBC-D03 1001 1331 166196HBC-D0596HBC-D05 1001 1331 166196HBC-D0696HBC-D06 1001 1331 166196HBC-D0796HBC-D07 1001 1331 166196HBC-D1096HBC-D10 1001 1331 1
30、66196HBC-D1296HBC-D12 1001 1331 166196HBC-D1496HBC-D14 1003 1333 166396HBC-D1596HBC-D15 1001 1331 166196HBC-D1796HBC-D17 1001 1331 166196HBC-D1896HBC-D18 1001 1331 166196HBC-D2196HBC-D21 1001 1331 166196HBC-D22A96HBC-D22A 1001 133196HBC-D22B96HBC-D22B 1001 133196HBC-D2596HBC-D25 1001 1331 166196HBC-
31、D2696HBC-D26 1001 1331 166196HBC-D2996HBC-D29 1003 1333 1663 1993 232396HBC-D3096HBC-D30 1002 1332 1662 1992-1550-1500-1750-1750-1900-1925-2000-2000-1950-1950-1950-1950-1650-1450-2000-1900-1700-2000-2000-1925-1575-1575-1400-1425-1425-1375-1425-1500-1500-1325-1350-1325-1250-1250-1250-1250-1250-1250-1
32、000-1000-1325-1350-1350-1350-1275-1000-1000-1375-1375-1275-1350-1225-1350-1300-1525-2050-1500-1500-1500-1500-130030292831323334+-+-+-1450+-+-+-+-建1建2建3建4建5包浅4-X2井 定向钻进:起始井深：起始井深：1240m钻至井深：钻至井深：1848m井井 斜：斜：7070固固 井井:77套管套管天然气钻进:井眼尺寸井眼尺寸:6 6 完钻井深完钻井深:21882188m大斜度井段长大斜度井段长:515515m测试产量：测试产量：4.64.610104
33、4mm3 3/d/d 油油18 m3/d 河包场须家河气体钻井获产数据图河包场须家河常规钻井测试数据图 大塔构造浅层产气主要产层是沙一段，埋藏深度在大塔构造浅层产气主要产层是沙一段，埋藏深度在1500m1500m左右，储层平均有效厚度左右，储层平均有效厚度17.94m17.94m，储集类型较单，储集类型较单一，主要为孔隙，裂缝局部发育，储集类型以孔隙型为一，主要为孔隙，裂缝局部发育，储集类型以孔隙型为主，局部为裂缝孔隙型。主，局部为裂缝孔隙型。沙一储层平均有效孔隙度沙一储层平均有效孔隙度8.37%8.37%，绝大部分均大于，绝大部分均大于5%5%，孔隙较发育；渗透率最高，孔隙较发育；渗透率最高
34、15.615.61010-3-3mm2 2，最小，最小0.0010.0011010-3-3mm2 2，平均仅，平均仅1.511.511010-3-3mm2 2，为低渗透储，为低渗透储层；岩心分析的砂岩含水饱和度为层；岩心分析的砂岩含水饱和度为70%70%，相对较高。，相对较高。大塔场沙溪庙组气藏的地层压力均低于静水柱压力。大塔场沙溪庙组气藏的地层压力均低于静水柱压力。其中，沙一段气藏的地层压力系数在其中，沙一段气藏的地层压力系数在0.630.630.990.99之间，之间，属于低压气藏属于低压气藏 。大塔场构造欠平衡水平井开发效果大塔场构造井井 号号钻井方式钻井方式完井测试产量完井测试产量10
35、4m3/d增产增产效果效果塔塔5井井过平衡泥浆钻过平衡泥浆钻直井直井0.96/塔塔15-H1氮气钻水平井氮气钻水平井1.82倍倍塔塔19-H1氮气钻水平井氮气钻水平井2.93倍倍 实施中提高了储层认识，沙实施中提高了储层认识，沙一主力储层中钻进，效果明显。一主力储层中钻进，效果明显。欠平衡水平井后续改造技术002-Z2（3.8）002-Z2-2002-H9（0.88-7.03）002-6-H1002-7-H1002-10-H1002-H1-2（0.74-16.7）002-H8（18）002-H7002-H10002-H8-2（5.8）002-X3-H2（6.95）51（8.4）002-31（6
36、.89）002-42（0.1）002-X45（7.57）103（1.57）101（2.5）002-H12（12.25）四、欠 平 衡 水 平 井技 术 特 点 欠平衡水平井设计欠平衡水平井设计轨迹控制轨迹控制技术技术轨迹测量轨迹测量技术技术专用工具专用工具设计配套设计配套技术技术控压钻井控压钻井技术技术地质及地质及油藏工油藏工程适应程适应性性水平井水平井钻井工钻井工程可行程可行性性评价方评价方法或软法或软件件欠平衡水平井钻井技欠平衡水平井钻井技术术水平井完井技术水平井完井技术不压井不压井完井方完井方案案不压井不压井测井测井不压井不压井完井井完井井口安装口安装 欠平衡水平井开发技术欠平衡水平井开
37、发技术欠平衡（气体）水平实施技术路线欠平衡（气体）水平实施技术路线1 1、欠平衡（气体）钻水平井储层优选欠平衡（气体）钻水平井储层优选 泥浆欠平衡水平井实施地质条件泥浆欠平衡水平井实施地质条件n 地层孔隙压力、漏失压力、坍塌压力剖面和地层孔隙压力、漏失压力、坍塌压力剖面和其它地质资料较清楚；其它地质资料较清楚；n 开发效益评价；开发效益评价；n 地层稳定性评价，不易发生坍塌；地层稳定性评价，不易发生坍塌；n 储层不含储层不含H H2 2S S；气体钻水平井实施地质条件气体钻水平井实施地质条件n 开发效益评价开发效益评价n 储层具有一定厚度，以便轨迹控制调整；储层具有一定厚度，以便轨迹控制调整；
38、n 储层识别容易，便于实施地质跟踪；储层识别容易，便于实施地质跟踪；n 储层不会大量出现油、水等地层液态流体；储层不会大量出现油、水等地层液态流体；n 低压低渗或低压高渗储层；低压低渗或低压高渗储层；n 水敏性强储层；水敏性强储层；n 储层能量衰竭的油气田。储层能量衰竭的油气田。2 2、气体钻井井壁稳定性研究气体钻井井壁稳定性研究 井壁稳定是气体钻水平井首先需要解决的问题。从本质上讲，所有钻井方式下的井壁稳定性问题最终都可归结于力学问题，均受围岩应力状态与围岩强度关系控制。因此，气体钻井井壁稳定性分析的主要任务就是研究气体钻井时围岩的应力状态和岩石强度性质。由于目前的测井资料均是在泥浆钻井条件
39、下得到，地层已经不可避免的被泥浆污染，与空气钻井条件下的地层情况有较大差别（泥浆侵入泥质岩将产生附加的水化应力，从而改变原始地层应力状态），因此在气体钻井的井壁稳定性分析中，必须校正泥浆侵入引起的应力误差。取得了如下成果：自主研发了井壁稳定性评价分析软件，建立了气体钻井井壁稳定性评价方法。通过测井资料和水力压裂相结合建立地应力剖面，消除了在泥浆介质条件下获得的测井资料对气体钻井井壁稳定性评价影响因素，建立了气体钻井井壁稳定性评价模型。气体钻井壁稳定性分析放大点井周应力分布放大点井周应力分布沿最小主应力沿最小主应力的轻微剥落。的轻微剥落。形成微椭圆形井筒，但局限在一定范围内，形成微椭圆形井筒，但
40、局限在一定范围内，破坏区很小。同时，该区内岩石剥落后，井眼趋于重新稳定。破坏区很小。同时，该区内岩石剥落后，井眼趋于重新稳定。在气体钻水平段中，其井壁稳定性力学分析与直井相似，但由于重力影响，水平段井壁失稳的风险较直井段有一定增大。我们通过应力分析，推荐水平段井眼方向沿地层最大应力方向钻进其井壁稳定性最佳。3、欠平衡钻水平井循环介质选择欠平衡钻水平井循环介质选择按钻井流体进行分类气体钻井气体钻井 空气钻井 氮气钻井 天然气钻井气液两相欠平衡钻井气液两相欠平衡钻井 雾化钻井 泡沫钻井 充气钻井液相欠平衡钻井液相欠平衡钻井n 空气（易发生燃爆）；空气（易发生燃爆）；n 天然气（较为经济）；天然气（
41、较为经济）；n 氮气（较为昂贵）；氮气（较为昂贵）；n 柴油机尾气（腐蚀严重、故障率高）柴油机尾气（腐蚀严重、故障率高）由于气井在钻井中存在由于气井在钻井中存在燃爆（燃爆（5-15%5-15%）问题，川问题，川渝气体钻水平井常用天然气、氮气作为循环介质。渝气体钻水平井常用天然气、氮气作为循环介质。4 4、井身结构优化设计、井身结构优化设计 由于受气体造斜由于受气体造斜钻进技术限制，同时钻进技术限制，同时封隔上部易缩径、垮封隔上部易缩径、垮塌地层，一般采用常塌地层，一般采用常规过平衡泥浆造斜钻规过平衡泥浆造斜钻进至目标储层中上部进至目标储层中上部（A A点），下入技术套点），下入技术套管，再采用
42、气体钻进管，再采用气体钻进水平段，以裸眼或衬水平段，以裸眼或衬管完井。管完井。1.021.050.930045060075090010501500导眼钻井液密度1.01.051.101.071.150当量密度，/1.01.101.20水平段氮气钻井地层压力当量密度钻井液当量密度垂深，m150244.5mm149m（蓬莱镇）311.2mm150m(导眼)215.9mm1624m12001350(正眼)152.4mm2011m177.8mm1709m（沙一）215.9mm1711m5 5、井眼轨迹、井眼轨迹剖面剖面优化设计优化设计 在现有技术、装备条件下，为使气体钻水平段轨在现有技术、装备条件下，
43、为使气体钻水平段轨迹控制切实可行，最优的方法是使气体钻进井眼轨迹迹控制切实可行，最优的方法是使气体钻进井眼轨迹控制要求尽可能降低。控制要求尽可能降低。即常规即常规中曲率中曲率造斜钻造斜钻进至储层进至储层A A点，并将井斜、点，并将井斜、方位等井眼轨迹参数调整方位等井眼轨迹参数调整至预定范围之内，采用稳至预定范围之内，采用稳斜、稳方位的方法并根据斜、稳方位的方法并根据储层钻进中的综合地质跟储层钻进中的综合地质跟踪手段适时调整井眼轨迹。踪手段适时调整井眼轨迹。6 6、气体钻水平段钻井参数优选、气体钻水平段钻井参数优选 (1)、气体钻井的最优排量 最优注气排量与井身结构、钻具结构、井内温度、岩屑尺寸
44、、井底流压、井口套压、岩屑密度、机械钻速等有关。另外气体类型、压缩性等自身性质也对最优排量有一定的影响。最优注气排量较低的井底压力合适的岩屑浓度(2)、气体钻井数值模拟分析 引进了SIGNA公司的HUBS软件，接合自主研发的气体钻井流体分析软件，以实钻的井身结构、钻具组合、钻头尺寸气体钻井为例进行计算。对钻具内与环空压力分布规律、环空速度分布、井内岩屑浓度情况及井口控压影响进行了分析。推荐气体注入排量数据表井眼尺寸井眼尺寸mm井深井深m气体气体类型类型推荐排量推荐排量m3/min444.51690空气空气240250311.22056空气空气120160215.93426氮气氮气6570152
45、.411002700氮气或天然气氮气或天然气4070（75)(3)(3)、气体钻井装备配备、气体钻井装备配备(4)(4)、气体钻水平井钻头优选、气体钻水平井钻头优选7 7、欠平衡压差控制、欠平衡压差控制 高渗高产地层，欠平衡压差设计小一些，低渗低产地层，欠平衡压差设计高一些。液相欠平衡钻井欠平衡压差取0.7MPa1.4MPa，根据地层流体产量，用多相流模拟确定欠平衡压差是比较合理的。气体钻水平井压差一般不控制。氮气钻水平井流程示意图：氮气钻水平井流程示意图：惰惰气气空空气气空压机空压机增压器增压器雾化液注雾化液注入系统入系统发泡器发泡器基液基液注入注入监测监测系统系统气体气体监测监测系统系统排
46、出排出监测监测系统系统强行起下钻装置强行起下钻装置多相分离多相分离液体回收液体回收工作液回收工作液回收原油回收原油回收综合录井综合录井井下防喷器井下防喷器防爆接头防爆接头内防喷器内防喷器减振器减振器震击器震击器减阻器减阻器井下空气锤井下空气锤钻具附件钻具附件钻头钻头空气钻头空气钻头锤击钻头锤击钻头反循环钻头反循环钻头井口旋转头井口旋转头井口组合井口组合注入注入排出排出钻进钻进随钻试井随钻试井化学剂化学剂起下钻起下钻气气体体产产生及生及注入注入设备设备井下工具及井下工具及钻钻具附件具附件地面分离及地面分离及环环保保设备设备安全安全监测与监测与控制控制EM接受EM发射轨迹控制数据采集井下动力钻具井
47、下工具及井下工具及钻具附件钻具附件井口装备井口装备8 8、气体钻水平井地面流程、气体钻水平井地面流程 （2）、天然气钻井地面流程图：）、天然气钻井地面流程图：9 9、气体钻水平井井眼轨迹测量、气体钻水平井井眼轨迹测量 欠平衡条件下随钻测量仪器的选择欠平衡条件下随钻测量仪器的选择 1、MWD/LWD测量方法临界条件测量方法临界条件搅动搅动流流段塞流段塞流高气泡流高气泡流低气泡流低气泡流 2 2、电磁波遥感测量方法、电磁波遥感测量方法 实现双极电磁激励方法示意图钻杆引导作用信号发射频率地层电阻率发射天线参数表层金属套管影响国家国家公司名称公司名称产品名称产品名称额定工额定工作温度作温度（）额定工额
48、定工作压力作压力（MPa）最大使最大使用垂深用垂深（m）美国美国Scientific DrillingEFIELD MWD1651373962Sperry SunEMT EM-MWD1501244572SchlumbergerE-Pulse12582.74183WeatherfordTrendSETTM EM-MWD150138EMPulse TM EM-MWDPrecision DrillingPrecisionPulse150103加拿大加拿大RyanEM-MWD150137PhoenixCTL EM-MWD150135NQLBlackstar EM-MWD150英国英国CryotonEM
49、-MWD15069GeolinkEM-MWD125俄罗斯俄罗斯沙玛拉沙玛拉ZTS120502400（国内）（国内）VNIIGISZTS-42AP120602500（国内）（国内）Weatherford 公司 TrendSETTM 系列EM-MWD：适用于高冲击和高振动的钻井环境，模块化的设计，允许测斜探管、伽玛探管、或电阻率模块以不同的方式组合。EMPulseTM 系列EM-MWD：收发两用系统，允许操作者将指令发送到井下设备。内置式的结构设计。可测井斜角、方位角、环空压力、地层伽马、导向伽马（OGR）、地层电阻率，近钻头装置（井斜角，伽马）。EMT系列MWD/LWD井下中继器 ZTS-42A
50、P仪器功能图仪器功能图广安区块地层电阻率代表曲线电磁波衰减地层电阻率曲线1010、气体钻水平段井眼轨迹控制技术、气体钻水平段井眼轨迹控制技术 采用这种轨迹控制方法必须满足以下几个条件采用这种轨迹控制方法必须满足以下几个条件SPADSSPADS系统与常规空气锤、井下马达的造斜率对比系统与常规空气锤、井下马达的造斜率对比1111、目标储层地质跟踪、目标储层地质跟踪 广安002-H8气体钻水平井钻井示意图井井 段段(m)伽玛伽玛电阻率电阻率物性分析物性分析段长段长(m)2016.842081.1635551416.6非储层非储层64.322081.162092.512730812一般一般11.352
