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第一章 钻井地质设计

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第一章 钻井地质设计第一章 钻井地质设计b. 钻井和试油直接资料(岩心、岩屑、流体性质)间接资料(钻时、钻井液、气测录井及测试)→ 寻找 (证实 )工业油气藏、进行开采石油地质工作者寻找油气藏:a. 地面地质调查、地球物理、地球化学勘探等方法了解区域构造、生油凹陷、二级构造带划分等等→ 指出含油气有利区域 和 有利构造位置油气是一种流动性矿产,生成层位 ≠储集层位钻井地质工作 全、取准能够直接和间接反映地下地质情况的各项资料数据,为油气层 (油气藏、油气田 )评价提供依据。各项资料质量好坏 直接关系到▲ 能否迅速查明地下地层、构造、含油气水等情况;▲ 影响油田勘探速度和开发效果。第一章 钻井地质设计 表 1 - 1 钻井地质取全取准十二类资料七十一项数据 资料类别 项 目 内 容 1. 井位资料 (1 ) 井位 (2 ) 井别 (3 ) 井位坐标 (4 ) 海拔高度 2. 岩屑资料 (5 ) 岩性 (6 ) 结构 (7 ) 荧光 (8 ) 含油程度 (9 ) 化石 (1 0 ) 缝缝 (1 1 ) 溶 洞 3. 泥浆资料 (1 2 ) 性能 (1 3 ) 泥浆处理 (1 4 ) 槽面显示 (1 5 ) 漏失 (1 6 ) 井涌 ( 喷 ) 4. 岩心资料 ( 包括井壁取心 ) (1 7 ) 收获率 (1 8 ) 岩性 (1 9 ) 结构 (2 0 ) 构造 (2 1 ) 缝缝 (2 2 ) 洞洞 (2 3) 接触关系 (2 4 ) 化石 (2 5 ) 倾角 (2 6 ) 荧光 (2 7 ) 含油程度 (2 8 ) 含气情况 (2 9 ) 破碎、磨损情况 5. 钻时、气测资料 (3 0 ) 钻时 (3 1 ) 气测值 (3 2 ) 组分 (3 3 ) 放空 (3 4 ) 后效 6. 测井资料 (3 5 ) 标准测井 (3 6 ) 组合测井 (3 7 ) 放大曲线 (3 8 ) 碳酸盐岩测井系列 (3 9 ) 其他测井 7. 试油或 中途测试 资料 (4 0 ) 完成方法 (4 1 ) 洗井和锈喷 (4 2 ) 求产 (4 3 ) 压力 (4 4 ) 温度 (4 5 ) 原油含水、 含砂 (4 6 ) 井间干扰或层间干扰 8. 特殊作业资料 (4 7 ) 酸化 (4 8 压裂 (4 9 ) 喷砂射孔 (5 0 ) 打水泥塞 (5 1 ) 封隔器、地层测试器试油资料 9. 分析化验资料 (5 2 ) 岩石矿物 (5 3 ) 油层物性 (5 4 ) 古生物 (5 5 ) 生油指标 (5 6 ) 地面原油性质 (5 7 ) 天然气性质 (5 8 ) 地层水性质 (5 9 ) 高压物性 (6 0 ) 开发试验 10. 井身资料 (6 1 ) 完钻井深度 (6 2 ) 井身结构 (6 3 ) 井身质量 (6 4 ) 工程大事纪要 11. 地震测井资料 ( 65) 井况 (6 6 ) 施工情况 ( 67 )资料情况 12. 试验性资料 (6 8 ) 录井资料:页岩密度、碳酸盐 含量、孔隙压力、 “ D ” 指数资料 (6 9 ) 测井资料:地层倾角测井、井下电视测井、岩性测井。 (7 0 ) 电缆测试 (7 1 ) 分析化验资料:电镜扫描、绝对年龄测定 第一章 钻井地质设计一、井别及井号编排1、钻探目的2、井别3、井号编排4、井位落实二、 直井地质设计三 、 定向井地质设计四 、 钻前的其它准备工作新探区,为了 迅速发现油气藏 , 及时扩大勘探成果 ,需要 编制钻探的 总体设计。一、钻探目的二、井别、三、 井号编排四、 井位落实根据 钻探总体设计 编制的 要求,规定 开发 或 勘探总目标 。第一节 井别及井号编排▲ 勘探总任务▲ 全区勘探的程度与方法▲ 井别、井位部署 等钻 探井揭露井下地层与油气相关的地质情况 , 通过这样的探井发现和查明地下油气情况;1.钻探目的钻 开发井提供油气采出和驱替剂注入的通道,通过这样的井孔通道达到采出地下油气的目的。第一节 井别及井号编排2、井别根据 《 油气勘探工作条例 》 等原则、要求,对 井别 作了具体规定。依据勘探程序、钻探目的等,我国将探井主要分为 5类 :▲ 地质井 ▲ 参数井 ▲ 预探井▲ 评价井 ▲ 水文井( 1) 探井分类 ( 2) 开发类井的分类▲ 开发井▲ 调整井① 地质井 造井指在盆地 普查阶段 ,由于地层、构造复杂,用地球物理勘探方法不能发现和查明地层、构造时, 为了确定构造位置、形态,查明地层层序及接触关系而钻的井 。② 参数井 域探井指在 区域勘探阶段 部署的,主要了解各一级构造单元的地层层序、厚度、岩性、石油地质特征 (生、储、盖及其组合,获取烃源岩地球化学指标 ), 为物探解释提供参数而钻的探井。( 1) 探井分类③ 预探井指在圈闭 预探阶段 ,在地震详查的基础上,以局部构造(圈闭 )或构造带等为对象, 以发现油气藏、 取得储集层物性资料、计算控制储量和预测储量 为目的而钻的探井。④ 评价井指在地震精查或三维地震的基础上,在已获工业性油气流的圈闭上, 为详细查明油气特征 ,评价油气田的规模、产能、经济价值, 计算探明储量 等而钻的探井。⑤ 水文井 开发井指 根据编制的该油气田开发方案 , 为 落实探明储量、完成产能建设任务 ,按开发井网所钻的井 。② 调整井指 油气田全面投入开发若干年后 ,根据开发动态及油气藏数值模拟资料, 为提高储量动用程度 及 采收率 ,需要分期钻一批调整井; 根据油气田调整开发方案加以实施 。⑵ 开发类井的分类▲ ② 参数井: 带 “ 参 ” 字 盆地、凹陷或构造带统一命名 +盆地内参数井序号。 如:胶参 1井、胶参 2井 井 — 济阳坳陷东部 (桩东凹陷东南部 )。▲ ① 预探井 : 以 所在地区、二级构造带名称 中的某一个汉字 +该构造带上预探井布井顺序号命名 如,华北盆地的华 1、华 2、 …… , 华 7井(惠民凹陷)、华 8井(东营凹陷)。3、井号编排⑴ 探井井号编排▲③ 地质井以 一级构造单元 统一命名。取井位所在 一级构造单元 名称的第一个 汉字 +大写汉语拼音字母 “ D”组成前缀 +一级构造单元 内地质井 布井顺序号 (阿拉伯数字 )命名。 如东 水文井以 一级构造单元 统一命名。取井位所在 一级构造单元 名称的第一个 汉字 +大写汉语拼音字母 “ S”组成前缀 +一级构造单元 内水文井 布井顺序号 命名. 如东 、井号编排▲ ⑤ 水文井: 以 一级构造单元统一命名 。取井位所在 一级构造单元名称 的第一个 汉字 +大写汉语拼音字母 “ S”组成前缀 +加一级构造单元内水文井 布井顺序号 命名. 如东 ⑥ 定向井 定向井的井号命名应在 上述规定基础上 ,在井号的后面 +小写汉语拼音字母 “ x”+加 阿拉伯数字 命名。 如柳 井井口处钻探的第二口定向井.3、井号编排( 2)开发类井井号编排开发井 按井排编号。 按 油气藏 名称的第一个 汉字 +开发区 +井排 +井号 命名 。 如孤东 7— 5— 2井(生产井)表示孤东油田七区 5排 2号生产井。( 3)海上钻井井号编排★ 海上探井 : 方度区 +方分块 + 构造 + 井号→ 中方度区 28方分块 1号构造 1号探井 )★ 海上开发井 :油田汉语拼音字头 - 平台号 - 井号- 北);- 号编排4、井位落实▲ 根据 勘探开发部署 把经过论证 确定 的 井位坐标 ,通过 测量实施 ,把设计的 井位落实 到 野外现场▲ 钻井地质设计必须 依据现场确定的井位 ,采用 现场井口 的 实测大地坐标 进行设计,才能使 设计 更好的 符合 未来的 钻探施工 情况。一、井别、井号二、直井地质设计1、设计的依据 (收集资料)2、探井地质设计内容 (11项 )3、钻井地质设计的主要工作4、井深及地层剖面的设计三、定向井地质设计四、钻前的其他工作第二节 单井地质设计A、地层情况: 收集综合柱状图 及 有关地层研究报告 ,对新探区还应到露头区踏勘。→ 区域地层层序、接触关系、岩性组合特征、标准层、地层厚度及生储盖组合 等。⑴ 区域地质资料地层情况、 构造情况、 油气水情况设计前需收集 2方面资料: 区域地质资料 、 邻井资料1、设计的依据 (收集资料)二、直井地质设计C、油气水情况: 油、气、水性质、油气水纵向上的组合关系、横向分布规律;油、气、水层压力。B、构造情况: 构造图、断层分布、局部构造图,通过本井的地震剖面图;新探区有时还应收集重磁力异常图和地面实测的构造图和剖面图;→ 所处构造部位、断层性质及延伸 等。1、设计的依据 区域地质资料⑵ 邻井资料 ( 5个方面)A、邻井地层剖面图、地层对比图 了解区域地层层序、接触关系、岩性组合、岩性标准层、地层厚度、生储盖组合等。B、邻井钻时、泥浆、气测、电测等资料 熟悉地层岩性特征、分析岩 究地层分段标志与标准层特征,掌握分层界线;1、设计的依据 邻井资料D、 邻井地层 岩石的可钻性 以及 对钻井液性能的影响 ;▲ 邻井井斜资料 → 预计本井易斜井段和井斜方位。C、邻井油、气显示和试油资料 开发区钻井 ,收集邻井 采油、注水层位、压力等资料→ 了解油层连通情况及注水后的影响。E、有关地质、工程数据→ 预测本井可能出现的各种情况。1、设计的依据 邻井资料⑴ 基本 (础 )数据包括:井号、井别、井位、设计井深、目的层、完钻层位 等⑵ 区域地质简介指地层、构造概况 及 邻井成果。勘探概况,井位坐标、经纬度、地面海拔(海上钻井填写水深),构造位置、地理位置、测线位置;2、直井地质设计内容 1项⑶ 设计依据及钻探目的设计依据 邻井资料、部署设计井时用的构造图;钻探目的 般与井别有关 ,如预探井以发现油气藏为目的▲ 参数井主要目的 ?▲ 详探井 (评价井 )主要目的 ?2、直井地质设计内容 1项⑷ 设计地层剖面及预计油、气、水层位置包括:层位、底界深度、厚度、地层产状、故障提示 等。⑸ 地层孔隙压力预测和钻井液性能使用要求包括:邻井实测压力成果、压力预测曲线、钻井液类型及要求。2、直井地质设计内容 1项⑹ 取资料要求※ 岩屑、钻时、气测等录井的井段、 (测点 )间距等;※ 地质循环观察 —及时发现油气显示或其它重要地质现象等;※ 荧光录井 级、录井井段及间距要求;※ 钻井取心及井壁取心 尺,取心目的、原则等※ 地球物理测井 例尺、测量项目及要求等;…………取全取准岩屑、钻时、气测、泥浆、荧光等录井资料和井壁、岩心等取心资料数据。2、直井地质设计内容 1项⑺ 中途测试要求包括: 测试原则及目的、预测测试层位及井段、测试方法及要求 眼封隔器测试、下套管封隔器测试 及 分层试油⑻ 井身质量、井身结构要求包括:井斜、水平位移允许范围、油层套管尺寸等要求⑼ 技术说明及要求包括:施工过程中可能出现的重大地质问题,以及响应预备方案、措施等。2、直井地质设计内容 1项⑾ 附表、附图▲ 附表 附图 设计井位区域构造图、地理位置图;● 主要目的层局部构造井位图; ● 设计柱状剖面图● 过设计井的十字地震剖面及地质解释横剖面。⑽ 地理及环境资料包括: 气象资料 (气温、风情、雨量、汛期水位 )、地形地物 (地面地形特征,与铁路、公路、桥梁的最近距离 )等。2、直井地质设计内容 1项3、直井地质设计主要工作 — 一般了解1)探井地质设计( 1)设计前的准备工作★ 标定井位 将设计井的坐标标定在井位图上,进行井位校对,同时在构造图上标出设计井位 区域的地层、构造、油气水情况以及区域的石油地质条件,包括生油条件、储层条件、盖层条件、运移条件、圈闭条件、保存条件。邻井和邻区实钻资料 :邻井地层分层、钻探成果、试油成果、邻井钻井液使用情况、邻井注水情况,以及邻井实钻过程中出现的卡、喷、漏等复杂情况,无邻井时应收集邻区的相关资料或野外露头剖面资料。★收集资料井位部署 (或论证 )研究报告。过井和区域地震测线。各种相关图件:如区域构造图、目的层构造图、★收集资料 油藏预测剖面图等。其他资料如古生物、岩矿、地化等资料。收集齐全上述资料后,设计人员首先进行初步分析,对所用邻井资料和构造图的准确性、可靠性进行评审。利用准确、可靠的资料进行详细分析,完成单井钻井地质设计。( 2)单井设计工作① 地层剖面设计根据 区域构造图、目的层构造图、过井地震测线,结合邻井实钻地层分层数据 。设计出 本井将钻遇的层位及分层数据、断层数据、地层接触关系等,形成设计分层数据,编制出过邻井和设计井的地层对比图。注意事项 :① 设计井和邻井构造位置不同和断层的影响,可能产生的岩性和厚度变化。②当邻井是定向井时,必须把邻井分层数据 (斜深 ),通过邻井的实测井斜数据表,进行井斜处理,换算成垂深 (铅直深度 )数据供设计时使用。③若区域没有邻井,则应根据地质图、综合柱状图、地震测线等有关图件,或邻区数据或野外露头剖面数据来确定设计井的层位和分层数据。④ 在下达设计井深内不能完成钻探目的,或下达的设计井深超过钻探目的层后井段过长;预测的目的层可能不存在,或可能多出新的油层,是否需要钻探时,都应与有关单位协商解决,重新确定设计井的数据。⑤设计井和邻井的地层分层、对比应根据录井、测井、地层鉴定等各方面的资料,提出统一的划分方案,建立区域三维立体模型。随着新井的钻探和研究的深人,分层方案有可能要随之改变,必须重新进行统一分层,建立新的区域三维立体模型,保证设计的科学性。注意事项 :设计分层数据提出后,根据相应资料预测各层位的岩性组合,编绘出详细的设计井综合柱状图。② 编写设计井区域地质简介主要内容 有 设计井 所在的具体位置 ; 设计井 区域构造概况及构造发育史 ; 地层 在 平面上的分布 , 地层厚度 在纵向上的变化情况 ; 设计井 区块含油气情况 、 储层形态、物性、含油气特征等 ; 区域上 的 钻探成果及设计井钻探成果预测 。③ 预测设计井的油气水及其位置应用区域、地震测线、邻井油气显示、砂体的横向变化、圈闭层位 等 资料综合分析 , 确定 设计井 的 主要目的层 ,并 预测 设计井 油气水层的位置。④ 设计钻井液类型、性能及提出油气层保护要求★ 资料收集 :包括 邻井实测压力资料、邻井钻井液使用资料、邻井注水资料、邻井或区域出现的卡、喷、漏、高压油气层 等 复杂情况资料 、 地震预测压力资料、预测油气水层位置的储层物性 等资料 ,经过综合分析 , 在地质设计中 提出 设计井 的 钻井液类型和主要性能要求 、 实施近平衡钻井和保护好油气层的施工要求。★ 设计钻井液类型 : 主要是要 满足 储层物性的需要 ,即钻井液类型应与储层岩石类型、油气层流体相配伍 ,不引起 储层岩石水敏、盐敏、酸敏、钻井液中的固相颗粒堵塞油气层等现象 , 起到保护油气层的作用 。★ 设计钻井液性能: 包括 钻井液密度、粘度、失水、含砂、 其中 最重要 的是 钻井液密度。密度大小的 设计 是在 综合考虑邻井实测压力资料和实钻情况、地震预测压力资料的基础上 , 预测 出 设计井 地层孔隙压力剖面,加上一定的附加值即为设计的钻井液密度值。★ 油气层保护措施 :地质设计中的主要要求是: 按钻井液类型选好钻井液材料; 按压力预测剖面,确定合理的井身结构 ; 根据预测的钻井液性能和实钻过程中的压力检测情况,合理的调配钻井液性能,严格实施近平衡钻井或负压钻井。⑤ 设计资料录取项目◆ 岩屑录井: 设计取样井段、间距及特殊要求。◆ 钻时、气测或综合录井仪录井 :设计采集井段、间距及特殊要求。要求开启录井仪所有参数进行系统录井,注意油气显示的观察、录取和落实。◆ 地质循环观察 :提出地质循环观察的地质目的、实施原则和要求 。◆ 钻井液录井和氯离子含量分析 :设计录井井段、间距及特殊要求。◆ 地化录井 :设计录井井段、间距及分析内容。◆ 荧光录井: 分普通荧光录井和定量荧光录井。普通荧光录井:设计录井井段、间距、湿照、干照、滴照、系列对比及特殊要求。定量荧光录井:设计录井井段、间距。……⑥ 确定定向井、侧钻井、水平井的井身轨迹:◆ 检查靶点数: 油层井段连续厚度 50在油层顶界提供一个靶点 ; 厚度 50界 各提供一个靶点;若为水平井,则不管油层厚薄,必须在水平段首尾各提供一个靶点 , 当水平段顶界垂深变化大时 , 应提供 该段中间的控制坐标 (控 制靶点 )。◆ 计算中靶数据 : 计算方位、位移、稳斜角等 , 从地质要求方面确定合理的井眼轨迹,提出中靶半径要求。◆ 根据计算结果检查靶点和油藏控制断层或边界之间的水平距离 是否大于 要求的靶区半径 , 是否符合钻井和采油工艺要求。⑦ 设计其他的内容 。◆ 井 身质量要求 :井斜、水平位移允许范围、井身轨迹要求等,并落实钻井轨迹能否满足勘探开发的要求。◆ 各层套管直径、下深、阻流环位置、水泥返高等设计 ,遇高压油气井或特殊工艺,要确定技术套管位置。③故障提示: 提示设计井将可能遇到的卡、喷、漏等复杂情况。◆ 特殊情况设计: 对有关方面提出的特殊要求都要在设计中提出相应的要求。⑧ 完成相应的图件:地质设计中应附的图件包括 井位图、井身轨迹示意图、地层对比图、油藏剖面示意图、过井 “ 十 ” 字地震剖面图等。2)开发井钻井地质设计开发井钻井地质设计工作按开发井内容设计,与探井钻井地质设计的工作相比,其应加深研究、精细设计的内容如下:⑴ 收集资料主要是 详细收集 邻井资料和各开发层系的精细构造图。特别 是 收集 邻井采油、注水层位、动态压力等资料, 了解油气层连通情况及注水后的影响, 收集 邻井储层物性资料和油气水性质资料, 了解 各项施工作业过程对储层和油气水层的不良影响。⑵ 地层剖面设计应以大量的邻井资料,进行详细地层分析对比,精确设计地层剖面。⑶ 设计钻井液类型、性能及提出油气层保护要求开发区块资料较多,为油气层保护要求提供了基础。应以邻井物性资料和油气水性质资料、注水资料、动态压力资料,设计合理钻井液类型、性能,最大限度地保护好油气层。4、井深及地层剖面的设计⑴ 钻井剖面法 发阶段⑵ 地层剖面法 探区根据 地形地质图 、 构造图 及 正钻与完钻井资料,等按目的层定出 设计井井深及 该井穿过的 地层剖面(推断岩性和厚度)⑴ 钻井剖面法 (开发阶段)作出 过设计井的横剖面图⑵ 地层剖面法 井资料不足的新探区进行井深及剖面设计时,需要充分利用:▲ 物探资料 (尤其是 过设计井的地震剖面和构造图 ) 及附近的地面露头资料 。→ 设计井深及该井穿过的地层剖面4、井深及地层剖面的设计此外,应 考虑 因 构造位置和断层的影响 ,可能产生的 岩性 、 厚度 和 倾角变化 ,设计深度: 常常 附加 5%~ 10% 的后备深度 。常常 附加 5%~ 10% 的后备深度 。图示说明: 目的层 0米。4井设计深度 = 1700 + 50 + 1750× 5%( 10%)=1925m)〔 例 1〕 某构造上 , 已完钻 1、 3、 4、 5四口探井 ,设计 2号井 , 目的 气及地层情况 。图 1根据 2井构造位置确定 1235m◆ 据邻井 250米左右 )推断 2井 1485设计井及 1、 5井作横剖面图。根据钻井剖面法设计 2井:1235m 1485m(底界)◆ 设计井要求 钻穿 虑到 地层厚度变化 的可能性,设计井深为 1550m(485m, 附加 5%± 后备深度 )◆ 由横剖面推断 2井有两组油层 ( 油层井段为:1285~ 1310m、 1380~ 1420m;图 1根据钻井地质剖面设计探井1285m 1310420向井地质设计一、井别、井号二、直井地质设计三、定向井地质设计1、概 述2、定向井的有关概念3、定向井地质设计4、水平井地质设计5、钻井地质设计变更6、钻井地质设计的关键技术四、钻前的其他工作准备● 1905年定向钻井技术首先在 非洲 的特兰士瓦尔与兰德的 采矿业上应用 。● 1920年该技术开始 在石油钻井中采用 ,主要是 钻斜度较小的斜井或纠斜之用 。● 1955年 我国 第一口 定向井 是在玉门油田钻成的 ● 1965年,钻成了 我国 第一口 水平井 —— 磨三井 ,水平位移延伸 160m,达到当时的 世界先进水平1、概 述三、定向井地质设计⑵ 井斜方位角 β表示。2、定向井的有关概念⑶ 全变化角 (狗腿角 , ε )井斜与方位的 空间角变化值 据 《 钻井工程 》 ) ⑴ 井斜角 α 表示( 4) 水平位移 : 井眼轴线某一点 在水平面上的投影 至井口的距离。⑴ 二维定向井 — 井眼轴线 形状 只在 某个铅垂平面上变化的定向井。即 井斜角 是 变化 的,而 井斜方位角 不变 。⑵ 三维定向井 — 井眼轴线 既有 井斜角 的 变化 ,又有 井斜方位角 的 变化 。1)按设计井眼轴线形状分2)按设计最大井斜角分⑴低斜度定向井 — 最大井斜角 不 超过 15° 井斜角小,钻进时井斜、方位 不易 控制,钻井难度 较大 。⑵中斜度定向井 — 最大井斜 角在 15° ~ 45° ,钻进时井斜、方位较 易 控制,钻井难度 较小 。⑶大斜度定向井 — 最大井斜角 在 46° ~ 85° ,其斜度大,水平位移大,钻井 难度大 和成本高。⑷水平井 — 最大井斜角 在 86° ~ 120° ,并 沿水平方向钻进一定长度 的井。3、定向井的分类3)按钻井目的分⑴救援井 — 为 抢救某一口井的井喷、着火 等而设计的 定向井。⑵多目标井 — 为钻达 数个目的层 而设计的 定向井 。⑶绕障井 — 为绕过地下 某个障碍 而设计的 定向井 。⑷立槽斜井 — 采用 斜井钻机 施工,从 井口开始倾斜 的 定向井 。⑸多底井 — 在一个井口下面有 两个以上井底 的 井4)按一个井场或平台的钻井数分⑴单一定向井 。⑵双筒井 — 用 一台钻机交叉作业 ,同时钻出 井口相距很近 的 两口定向井 。⑶丛式井 — 凡 在一个井场或平台上 ,有计划地 钻几口或几十口 定向井和一口直井 ,这些井统称 丛式井 。▲ 纠斜 之成为一个垂直井身▲ 侧钻 钻具折断后留在井下的部分 )等 井下障碍物进行侧钻▲ 在不可能或不适宜安装钻机的地面位置的下边钻油井;▲ 为扑灭大火、压住井喷等而设计的井 险井 或 救险井▲ 在一个井场、钻井平台或人工岛上,钻几口、几十口井 –丛式井 —海上油田、地面受限制的沙漠、沼泽等地;▲ 最大 井斜角 接近或达到 90° ,且有水平延伸的井 定向钻井的应用1)地面条件限制 2)地下地质条件要求3)钻井工程需要 4)经济有效开发油气藏定向钻井的目的(据 1977)B—海岸钻井 ; C—断层油气藏 ; H、 I、 向井地质设计⑴ 基本的井身剖面类型⑵ 定向井井身剖面设计定向井与直井存在着明显差别 :▲ 地面井位与地下井位不一致 ;▲ 且有一定的方位、水平距要求 。井身剖面设计与直井有明显的区别。地质设计依据 (区域地质概况、邻井资料 ) 地质设计内容 (11项 )—如基本数据、区域地质简介、设计依据及钻探目的 ……定向井地质设计与直井设计类似① 表层套管 :安装至井口 , 防止表层松软地层垮塌 、 防喷 , 支撑技术套管与油层套管部分重量 。② 技术套管 :封隔 钻井液 难于控制的复杂地层 ( 漏失层 、严重塌层 、 高压水层 、 非目的层的油气层等 ) ;在井斜较大的定向井中 , 为防止井下复杂情况 , 在 造斜井段 下技术套管 , 以保证钻井顺利进行 。③ 油层套管 :分隔油 、 气 、 水层 , 保证正常生产 。预备知识: 套管类型⑴ 基本井身剖面类型进行定向井设计时, 首先要选择基本的定向井井身剖面类型 及 计算其井斜角度 和 方位 。经常采用的有 三类 井身剖面。▲ I 型井身剖面▲ Ⅱ 型井身剖面( Ⅲ 型井身剖面4、定向井地质设计( 1)① I 型井身剖面表层套管下过造斜井段 并注入水泥。该类剖面通常 适用于 : 中深井 和 要求大水平位移的深井钻井中 。套管鞋井底位移表层套管剖面中,初始造斜角位置深度相当浅,该 井斜角一直保持到靶心 。井眼在相当 浅的深度造斜 ,钻至水平位移达到要求时为止,然后 减小井斜角或 垂直 ,钻进到深度要求为止。② Ⅱ 型井身剖面 形曲线井身剖面表层套管 下过造斜井段并注入水泥;技术套管 下到第二个垂直井段中;该类剖面 适用于: 地层相对复杂 ,需要下技术套管 来控制的井身。表层套管技术 (中间 )套管井底位移造斜位置 (造斜点 )较深 ;井斜角大 , 水平位移小 。③ Ⅲ 型井身剖面井眼的 造斜部分很少下套管 ;该类井身剖面特别 适合于 :钻穿断层 或 盐丘地区 、需要较小井底位移的井或 重钻或再校准井眼的井底段等。⑵ 定向井井身剖面设计沿着一个设计的井身路线把 井眼偏斜至一个地下靶心 的工艺技术称之为 有控制的定向钻井 。 (5个方面 ) ⑤ 根据井身剖面 设计 钻头程序、套管程序及下入深度 。① 根据地面、地下地质资料, 确定定向井地面井位② 选择 目标层 ,确定 地下井位 , 靶区范围要求③ 根据已有地质资料, 设计定向井分层数据 (垂直深度 )④ 选择合适的 井身轨迹 , 作好井身剖面设计4、定向井地质设计( 2)新濮 2 - 1 5 1 井分层数据 ( 垂直深度 ) 层 位 垂直深度/ m 故 障 提 示 明化镇组 1212 易斜 馆陶组 1448 易斜 东营组 2 01 4 沙一中 2168 沙一下 2303 盐层段,注意调整钻井液 沙二上三油组 2494 气层段 2322 ~ 2342m 油层段 2 3 42 ~ 2427m ▲ 设计出定向井 (新濮 2分层数据 (垂直深度 )。新濮 2 - 151 井设计数据 直井段 750m 造斜率 4 ° /100m 造斜段长度 最大井斜角 15 ° 38 ′ 27 ″ 稳斜段长度 m 降斜率 2 ° /100 m 降斜段长度 m 降斜终了最小井斜 5 ° 最终稳斜段长度 25 m 总斜井身长度 m 设计垂直深度 m 设计位移 m 设计方位 137 ° 43 ′ 27 ″ 目标处坐标 E - - m S — m ▲ 选择合适的井身轨迹,作好井身剖面设计新濮 2000 1500 2000 平井地质设计水平井 : 在 油层部位 的 井眼倾斜角为零度或接近零度 的 定向井。优点: 可 长距离穿越油层 , 增加 油层的厚度 、 提高 井的产油能力 。适合 于 油层较薄 的 低产油藏 , 也适合 于 高角度裂缝发育 的 低渗透率油藏 。水平井的地质设计基本上与定向井相同,不同处 在于其水平段的长度 、水平段在油藏部位的高度 和水平段的方位 。水平段的长度 应依照 单井产能的要求和油层渗透率的高低来确定 : 水平段越长 , 其单井产量越高 。因此, 油层渗透率低时, 其水平段应当设计长一些。水平段在油藏部位的高低 取决于 油藏开发的整体设计思想: 采用底水驱,则水平段位置应当靠上,以留出足够的避水高度; 采用气顶驱则相反,水平段应靠下以保证必要的避气高度 ; 如无底水和气顶,则应依据油气储量在剖面上的总体分布情况取适中的高度。水平段在油层中的方位 则主要 考虑裂缝发育的方向性 , 以垂直主要裂缝的裂缝面的展布方向为最佳。6、钻井地质设计变更由于 地面地表条件限制 或是 在钻井过程中 ,由于 地下地质情况复杂 , 实钻地质情况与设计出入较大 , 不能按原设计进行 , 需要更改钻井地质设计内容 。钻井地质设计变更的主要内容有:1.井位移动超过 50m;2.表层套管、技术套管、油层套管下深的改变;3.钻井取心层位、进尺的改变;4.测量项目及测量井段的改变;5.录井项目的增减;6.钻井液性能的重大改变;7.中途测试的变更;8.完钻井深及层位的改变9.完钻方法的改变10.原钻机试油方案的改变11.其他特殊情况7、钻井地质设计的关键技术 — 一般了解钻井地质设计的关键技术主要有五项:1.地层预测技术( 1)地层分层预测 以地质录井的各方面资料结合测井、地震资料,提出统一的划分方案,进行地层分析对比,建立区域三维立体模型,然后根据区域构造图、目的层构造图、过井地震测线或三维地震数据,结合邻井实钻地层分层数据,预测设计井地层分层数据, 包括设计井将钻遇的层位及分层数据、断层数据、地层接触关系等,形成设计分层数据、编制出过邻井和设计井的地层对比图。( 2)地层岩性剖面预测 设计分层数据提出后,根据邻井录井剖面等相应资料预测各层位的岩性组合,编绘出详细的设计井综合柱状图。( 3)油气层预测 根据邻井录井剖面油气显示、测试和区域等相应资料预测有利的储盖组合和预测含油气层位。2.压力预测及油气层保护设计技术根据地震资料、测井资料、邻井实测压力、钻井液使用情况、钻探过程中的卡、喷、漏、油气显示等复杂情况,综合分析、预测并合理设计出设计井使用钻井液类型、性能要求,并提出油气层保护措施,特别是预测的主要含油气目的层段,达到近平衡钻井,保护好油气层。3.地质资料录取工程项目设计技术不同的地质剖面,不同的油气性质,设计不同的地质录井工程项目,形成不同井别、不同井型的单井录井系列。要求设计人员从事多年的研究工作并具多年的现场工作经验,熟悉各录井工程项目的作用、录取方法,结合地层预测等技术,能设计出完成设计井钻探目的的最佳录井工程项目,并且可以利用设计井实施过程中的最新资料修改录井工程项目。4.钻井工程复杂情况预测技术通过邻井钻探过程中的卡、喷、漏、油气显示等复杂情况综合分析,预测设计井可能出现的钻井复杂情况。提出预防井喷、井漏、油气浸、盐水浸等预案。5.计算机辅助设计技术开发应用钻井地质设计系统软件,形成了计算机应用设计技术1)数据管理和查询使用技术2)图件编制和自动生成技术3)设计预处理技术4)地质设计书网上审批、查询和压缩技术第四节 钻前的其他工作准备一、井别、井号二、直井地质设计三、定向井地质设计四、钻前的其他工作准备1、钻井地质交底和地质预告2、钻前基本数据的收集3、物质准备工作一、钻井地质交底和地质预告1.钻井地质交底地质人员在开钻前向全队职工进行地质交底,详细介绍本区的勘探形势和本井的钻探目的任务,明确本井取资料要求、钻进中可能遇到的问题和可能出现的故障,组织讨论,制定出优质快速完成钻探任务的各项措施。2.地质预告地质预告是指导钻井和取全取准地质资料的重要措施。准确及时的地质预告可以提高钻进速度和录井工作质量,并减少钻井事故的发生。方法 : 采取大段控制、分层对比、选用标志层、及时校正深度的办法 。× × 井钻井地质预告图钻前数据是指与录井资料有关的工程数据 。包括 补心高度、泥浆罐溶剂、表层套管数据 等必须在开钻前收集好。2、钻前基本数据的收集1)补心高度补心高度 :钻盘面至地面的垂直距离 。丈量 : 在钻机安装完毕后,从钻盘补心顶面丈量到井架底座底面的长度 。补心高度 是 钻井剖面的深度,电测深度,下套管,油管的深度,射孔深度 等 均以转盘面 计算深度的起点。2)泥浆罐容积要 清楚 泥浆罐的单位容积、罐中的深度标尺 ,以便在发生 井漏或井涌 时 及时计量3)表层套管数据表层套管下入深度 ,即表层套管鞋深,它经常是 电测时 用来 校正电缆长度 的 ,电测曲线在表层套管中显示为一条直线,在表层套管以下才能测出曲线来 ,曲线上突变点所指示的深度与表层套管鞋深度相符。套管总长 =套臂串长度十套管鞋深度套管鞋深度 =套管总长度 +联入联入是指联顶节在转盘平面以下的长 度。联入 丈量 的 方法 : 下套管之前丈量联顶节长度,固定时再丈量转盘面以上出露部分的长度,二者相减得出联入 。3、物质准备工作开钻前的物质准备 指的是 与录取资料有关 的 各种设备、工具、器材、药品和记录表格。1)技术准备① 明确 工区所在 的 地理位置和构造位置 , 了解 工区 地层、构造、地层压力和含油气情况 , 并收集有关资料 。 了解 邻井 施工过程中曾经出现的 井下复杂情况、处理经过及经验教训。② 根据 地质设计 的 内容和要求 , 通过认真的分析和研究,找准 工作 的 重点和难点 , 共同 制定 出 全井的工作措施2)资料准备上井前 , 准备好 所 必需 的 各项资料。 根据设计书要求 ,做好 仪器和地质录井 所需 的 备件和耗材 。3)设备准备① 设备运抵井场后 应 做好 设备的安装工作 ,以 确保 录井工作 的 顺利开展 。② 设备的安装应满足下列要求:▲ 录井房 ( 包括仪器房和地质房 )应 安放 在井场振动筛一侧,离井口距离 30~ 50m;▲ 气管线等外部管线、电缆线的 架高 不低于 电缆线与各种信号线 应 分开 架设 ,以避免信号的干扰;▲ 各种传感器 的 安装 应 严格按 有关安装规程或技术手册 的 要求进行。③ 应注意取样条件是否满足录井需要。▲ 架空槽 的 坡度 应 在 3° ~ 5° 之间 ;▲ 振动筛下 应能 放置 取样盆 ;▲
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本文标题:第一章 钻井地质设计
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