h公司水平井开发成本效益的调查分析--大学毕业设计论文.doc

H公司水平井开发成本效益的调查分析内 容 摘 要 伴随着油田勘探开发的不断深入，油气藏开采难度日益增加，开发成本逐渐增高。为了提高单井油气产量，降低开发综合成本，国内外众多油气生产企业加大了水平井开采技术的研究和应用，水平井已经成为油田开发提高采收率的重要手段。水平井技术不仅可用于直井不能开采的边际油藏和没有价值的油藏，还可用于开发地面空间受到限制的油藏、存在锥进问题的油藏、裂缝性等存在定向渗透的非均质油藏和薄层油藏等。另外水平井开采方式在稠油、超稠油开发方面，效果尤其显著，由于增加了与油层的接触面积，可以提高油层的吸汽能力，加速井筒到油藏之间的热传递，同时油层供液能力强，采油指数高，周期生产时间长、油汽比高。本次调研走访了多个水平井较多的采油单位，并参加了业务主管部门召开的水平井总结会议。通过多方调查和收集资料，理清传统直井和水平井在开发工艺、流程、设备状况、单位进尺投资、操作成本投入等方面的差异，认真研究水平井生产对投资及操作成本的影响，形成了比较翔实有说服力的调研报告。水平井注水采油方式是当今世界上油（气）田开发，最新、最先进的工艺技术之一。水平井与同期调整井或周围直井相比，投资约为直井的1.53.1倍，单井增加可采储量约为直井的23倍，产量约为直井的25倍，甚至更高。所以水平井开发具有较大的优势。 关键词：水平井 开发 对比分析 目 录一、H公司水平井开发总体情况4二、 水平井投资高于直井7（一）钻井周期长7（二）测井、录井工艺复杂7（三）随钻仪器价格高8（四）钻井液价格高8（五）套管费用高8三、 水平井成本消耗低于直井8（一）材料费8（二）电费9（三）作业费10（四）注汽费11（五）测井试井费12（六）基本运行费12四、水平井开发方式周期效果好，吨油成本低13（一）优点13（二）缺点13（三）结论14（四）水平井技术应用范例14参考文献15H公司水平井开发成本效益的调查分析伴随着油田勘探开发的不断深入，油气藏开采难度日益增加，开发成本逐渐增高。为了提高单井油气产量，降低开发综合成本，国内外众多油气生产企业加大了水平井开采技术的研究和应用，水平井已经成为油田开发提高采收率的重要手段。水平井技术不仅可用于直井不能开采的边际油藏和没有价值的油藏，还可用于开发地面空间受到限制的油藏、存在锥进问题的油藏、裂缝性等存在定向渗透的非均质油藏和薄层油藏等。另外水平井开采方式在稠油、超稠油开发方面，效果尤其显著，由于增加了与油层的接触面积，可以提高油层的吸汽能力，加速井筒到油藏之间的热传递，同时油层供液能力强，采油指数高，周期生产时间长、油汽比高。所以水平井开发具有较大的优势。凡是井眼在产层延伸较长距离、井斜角达到85以上的井统称为水平井。见示意图。图1 水平井示意图一、 H公司水平井开发总体情况H公司自“八五”初期开始进行水平井、侧钻水平井方面的研究和试验工作，经过单水平井攻关试验、以断块为单元水平井开发和侧钻水平井试验、大规模应用水平井技术等三个发展阶段，目前水平井技术应用领域和规模不断扩大，水平井开发已经成为H公司提高储量动用程度和油藏采收率的重要方式。目前，H公司完钻的大部分水平井是开发水平井，只有少数井是勘探水平井。除少数水平井采用螺杆泵、电潜泵举升方式外，96以上的水平井采用有杆泵。水平井开采是一种高投资、高风险、高回报的油气资源开发方式，因此水平井开发是需要慎重决策，有效组织的系统工程。截止到2006年底，H公司水平井总井数达220口，预计到2008年底，水平井将达416口，比2008年初增加89；随着水平井开发规模快速扩大，水平井油气综合产量也逐年上升，2008年1-9月份水平井油气综合产量为95.18万吨，占油区总产量的11.88；预计2008年全年水平井油气综合产量132.96万吨，占总产量的10.84。2008年水平井开发总体情况如下。表1 2008年水平井开发情况表 单位08年初水平井数08年末预计水平井数1-9月水平井产量1-9月水平井产量比重1-12月预计水平井产量1-12月份预计水平井产量比重曙采316715.40 8.10 18.707.8特油8411547.90 39.18 66.6039.19沈采14256.80 7.40 9.507.65锦采21326.20 6.10 9.306.1欢采36685.90 6.05 8.206.23高采5271.63 3.00 3.004.3茨采5100.40 1.26 0.571.4兴采2155.30 8.22 9.604.43试采油330.05 0.33 0.090.415金马19545.60 12.20 7.4012.2合计22041695.1811.88 132.9610.84图3 2007年度各单位新增水平井图4 2008年度各单位预计新增水平井二、水平井投资高于直井水平井投资一般包括：钻井费用（钻机搬迁、钻机运行、固井、管材）、测井费用、录井费用、完井费用、泥浆费用、MWD费用、特殊工具摊销费用（螺杆钻具等）、地质跟踪服务费用等。从统计结果分析，水平井投资与直井差别主要是在钻井、录井、测井方面，水平井平均单井投资一般是直井的1.5-3.1倍。造成水平井投资高的主要因素如下：（一）钻井周期长1、钻井工艺过程自身的复杂性：水平井的钻井施工与直井相比有较大的风险性，如水平井段容易发生意外情况，钻井事故多；需要不断清洁井眼和频繁起下钻；与直井相比较在钻井技术方面还不是很完善，现场事故处理能力不高、协调效率低。设计水平井大部分是薄油层，风险大，地质跟踪困难，经常出现钻不到油层现象，造成填井或报废。2、井斜大、随钻定向使用螺杆钻进,比转盘钻进慢，钻井周期长。3、导眼钻进增加进尺：水平井在钻主眼水平段之前一般要先钻导眼，然后根据导眼的油气显示情况、油层深度，再钻主眼水平段,导致水平井进尺普遍比直井多。4、目前水平井技术较多用来开发薄油层，油层薄，走向不易掌握，极易钻遇泥岩，需调整设计,从而影响钻井周期。5、水平井靶前位移大，造成油井斜深大，延长了油井钻井周期。6、水平井需要专用工具、仪器，延长钻井时间。以上因素造成水平井的钻井速度慢、周期长，钻井周期大约是直井的3至4倍。因此水平井钻井定额高，造成钻井成本高于直井。（二）测井、录井工艺复杂直井测井属常规测井，由于井斜较小，多采用电测仪器自由下放的方式，省时省力。水平井井斜超过60度后，电测仪器就不能自由下放，必须用钻具送。另外导眼井段还需进行电测，因此与直井相比，水平井要进行双眼电测，外加3700系列测井，费用高。直井测井单井费用一般为50万元，水平井测井单井费用一般为170万元，是直井的3.4倍。录井方面，一般水平井设计除常规录井外有综合录井，综合录井单井费用大约30万元。另外由于水平井钻具结构繁琐、井眼复杂、岩屑运移方式改变，钻井岩屑细小混杂，代表性差等原因，造成岩屑描述困难，油气显示落实和归位难度增加，钻时不能准确反映地层岩性和物性。而且水平井钻井为减少钻具磨阻往往要使用混油钻井液，极大的影响荧光录井、气测录井的作用。所有这些因素都会降低录井采集品质、岩性和油气层的符合率，削弱现场录井对钻井施工的地质导向作用。（三）随钻仪器价格高直井一般采用有线随钻仪器，而水平井由于钻井过程中轨迹控制难度大，必须采用无线随钻仪器（用MWD、LWD或采用美国斯伦贝谢公司随钻仪器）来控制轨迹，费用高、时间长。目前随钻仪器MWD费用30万元，LWD费用80万元，斯伦贝谢随钻仪器每天需要费用3万元。（四）钻井液价格高直井一般采用普通水基泥浆，而水平井需要润滑、稳定井壁，一般采用混油泥浆，这种钻井液价格要比直井钻井液高。（五）套管费用高 直井一般为二开井身结构，即表层下外径273.5mm套管，下深250m，油套用外径177.8mm套管。而水平井采用三开井身结构，即表层下外径339.2mm套管，技术套管用外径244.5mm套管，三开水平段下激光割缝筛管，外径为177.8mm，因此水平井套管费用一般比直井高。 三、水平井成本消耗低于直井目前，H公司水平井中有稀油水平井、普通稠油水平井、超稠油水平井和高凝油水平井。其中普通稠油水平井、超稠油水平井占水平井总井数的比例高达80.24%，分别为36.47、43.77，这两类油品的水平井具有一定的代表性，现以这两类水平井与直井为例对成本消耗情况作对比：（一）材料费水平井单井年材料费支出大于直井。一是水平井作业工序复杂，为减少因管材质量问题而导致的作业施工，大多使用新的管、杆、泵；二是井下工具、抽油泵质量要求高，类型多而且复杂（如分段注汽阀、空心杆扶正减磨器、柔性金属泵、强开强闭浮环泵、直线电机潜油电泵），单价普遍高。水平井使用的特种抽油泵（73mm、83mm、95mm）比直井使用的普通抽油泵（57mm）单价高40005000元，仅抽油泵一项每年比直井多支出67509000元；三是超稠油水平井开发普遍使用三元复合吞吐，黄酸盐、二氧化碳等消耗量是直井的23倍，仅此一项每年比直井多支出33000元。表2 材料费对比表项 目稀油普通稠油超稠油高凝油水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数单井年材料费（万元/井）2.92.71.07 5.431.80 9.56.81.40 6.34.11.54 吨油材料费（元/吨）9.210.10.91 12210.57 16.9557.680.29 9.84330.30 单井年抽油泵费用（万元）0.510.31.70 2.931.91.54 1.130.61.88 0.520.41.30 单井年三元吞吐费用（万元）4.951.653.00 1、普通稠油水平井与普通稠油直井对比：直井：吨油材料费消耗：21元/吨；平均单井消耗3万元/口。水平井：吨油材料费消耗：12元/吨；平均单井消耗5.4万元/口。比较：水平井吨油材料费消耗是直井的0.57倍；平均单井消耗是直井的1.8倍。2、超稠油水平井与超稠油直井对比：直井：吨油材料费消耗：57.68元/吨；平均单井消耗6.8万元/口。水平井：吨油材料费消耗16.95元/吨；平均单井消耗9.5万元/口。比较：水平井吨油材料费消耗是直井的0.29倍；平均单井消耗是直井的1.4倍。（二）电费水平井单井年电量消耗远高于直井。一是由于水平井井深普遍大于直井，加之排液量大，因此水平井大多使用大型抽油机和大排量泵，目前稠油水平井开发普遍使用12型抽油机、72mm95mm抽油泵，所用电动机额定功率达到3745千瓦，有些超稠油水平井使用20型的塔式抽油机，其所用电动机额定功率高达110千瓦。而一般直井采用8型或10型抽油机，所用电动机额定功率大多只有3035千瓦，仅电动机功率一项因素，水平井年耗电量（按41千瓦计算）比直井多（6*24*0.76*365）39，946度；二是稠油、超稠油开发中广泛采用电加热工艺，由于水平井排液量大，加热所耗电量也大于直井，年耗电增加13,661度 (380*18*0.3/1000*24*0.76*365）。以上两项因素导致水平井单井年耗电增加53,607度。表3 电量消耗对比表项 目稀油普通稠油超稠油高凝油水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数单井年耗电量（万度/井）10.48.81.18 16.814.81.14 23.216.21.43 32.823.61.39 吨油电量消耗（度/吨）45600.75 5571.10.77 65850.76 90.3409.10.22 单井电加热日耗电（度）4504051.11 4503501.29 6205301.17 单井电动机日耗电（度）4003501.14 4052701.50 5504001.38 7506001.25 年平均开井时间（天）2602501.04 2201981.11 232.7216.71.07 2402321.03 1、普通稠油水平井与普通稠油直井对比：直井：吨油耗电量71.1度/吨；平均单井消耗电量14.8万度/口。水平井：吨油耗电量55度/吨；平均单井消耗电量16.8万度/口。比较：水平井吨油耗电量是直井的0.77倍；平均单井消耗是直井的1.14倍。2、超稠油水平井与超稠油直井对比：直井：吨油耗电量85度/吨；平均单井消耗电量16.2万度/口。水平井：吨油耗电量65度/吨；平均单井消耗电量23.2万度/口。比较：水平井吨油耗电量是直井的0.76倍；平均单井消耗是直井的1.43倍。（三）作业费由于水平井日产高、生产周期长，维护及措施性工作量较直井少，但是水平井单次作业费高于直井。一是由于水平井平均井深高于直井，且含有水平段，作业工艺技术难度大，工艺复杂，如水平井单次转抽作业费是直井的1.84倍，检泵作业也比直井多3700元;二是为了避免套管因作业损坏，水平井作业对起下管过程限速，导致作业时间延长，此因素增加作业费1200元/井次；三是由于水平井注氮气隔热作业单次注氮量往往大于4000方，注氮费比直井高7500元/井次。综合以上因素，水平井年作业费比直井略多，但是吨油作业费明显低于直井。表4 作业费对比表项 目稀油普通稠油超稠油高凝油水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数单井年作业费（万元/井）5.14.21.21 6.24.81.29 8.65.61.54 6.751.34 吨油作业费（元/吨）11150.73 21600.3525610.41 10420.24 单井年检泵次数（次）11.50.67 0.510.50 0.81.50.53 111.00 检泵平均单价（万元/井）3.22.81.14 3.531.17 3.63.41.06 43.51.14 单井年注氮费（万元）31.81.67 2.251.51.50 1、普通稠油水平井与普通稠油直井对比：直井：吨油作业费支出60元/吨；平均单井消耗4.8万元/口。水平井：吨油作业费支出21元/吨；平均单井消耗6.2万元/口。比较：水平井吨油作业费支出是直井的0.35倍；平均单井消耗是直井的1.29倍。2、超稠油水平井与超稠油直井对比：直井：吨油作业费支出61元/吨；平均单井消耗5.6万元/口。水平井：吨油作业费支出25元/吨；平均单井消耗8.6万元/口。比较：水平井吨油作业费支出是直井的0.41倍；平均单井消耗是直井的1.54倍。（四）注汽费水平井单井年注汽量高于直井，周期油气比也比同周期直井高。水平井水平段较长、油层厚度大，注汽覆盖面很大（水平井注汽井段长100500米，而直井注汽生产井段一般长2530米），必须采用大排量注汽（直井设计注汽强度一般为7080方/米，水平井设计注汽强度2030方/米），而且要逐轮提高注汽强度（每轮比前一轮提高1015%注汽量），因此水平井设计注汽量普遍高于直井注汽量(水平井单次注汽量50008000方，直井单次注汽量15003000方)。但是，水平井年注汽轮次少于直井（水平井年注汽轮次1.52次/井，直井一般23次/井）。 综合以上因素，可以看出水平井年注汽量比直井高6700方（6500*2-2250*2.8），按照27.82元/方（不含自用油气等燃料费）的平均单位注汽成本计算，水平井年注汽费比直井高18.64万元。表5 注汽费对比表项 目普通稠油超稠油水平井直井倍数水平井直井倍数单井每年注汽量（方/井）950032002.97 1125060001.88 吨油注汽量（方/吨）22.20.91 2.52.80.89 单井年注汽轮次（次）1.520.75 1.530.50 单井平均每轮注汽量700018003.89 750020003.75 周期油气比0.350.281.25 0.40.351.14 1、普通稠油水平井与普通稠油直井对比：直井：吨油注汽量消耗2.2方/吨；平均单井3200方/口。水平井：吨油注汽量消耗2方/吨；平均单井9500方/口。比较：水平井吨油注汽量消耗是直井的0.91倍；平均单井消耗是直井的2.97倍。2、超稠油水平井与超稠油直井对比：直井：吨油注汽量消耗2.8方/吨；平均单井6000方/口。水平井：吨油注汽量消耗2.5方/吨；平均单井11250方/口。比较：水平井吨油注汽量消耗是直井的0.89倍；平均单井消耗是直井的1.88倍。（五）测井试井费水平井测试费高于直井。一是由于存在水平段，水平井测试工序比直井复杂；二是为准确掌握井下温度及压力等参数，水平井每次注汽前都需要进行测试，而直井一般测试比率只有5。以上因素增加水平井年测试费3万元。（六）基本运行费表6 基本运行费对比表项 目稀油普通稠油超稠油高凝油水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数水平井直井倍数吨油基本运行费（元/吨）1802370.76 2943920.75 3204000.80 2834170.68 平均单井日产（吨/天）82.892.77 16.72.56.68 15.693.354.68 23112.09 1、普通稠油水平井与普通稠油直井对比：直井：吨油基本运行费392元/吨。水平井：吨油基本运行费294元/吨。比较：水平井吨油基本运行费是直井的0.75倍。2、超稠油水平井与超稠油直井对比：直井：吨油基本运行费400元/吨。水平井：吨油基本运行费320元/吨。比较：水平井吨油基本运行费是直井的0.8倍。四、水平井开发方式周期效果好，吨油成本低（一）优点1、水平井增加了油流通道、泄油面积以及与油层的接触面积，不但可以提高油层的吸汽能力，加速井筒到油藏之间的热传递，同时油层供液能力强，采油指数高，周期生产时间长、油汽比高。2、水平井产量比较高而且平稳（一般是直井日产量的2 5.4倍），生产周期长，而且水平井后期的作业措施费比直井低。 3、水平井周期效果好，吨油成本低。对比水平井与直井周期吨油成本，水平井约为直井的70%80%左右。由于水平井的日产水平、周期生产时间高于直井，这样在生产管理上还具有管理工作量小、劳动强度低、作业成本低、吨油能耗低及设备投入少等优点。4、水平井的抗风险能力较直井强。当油价下降20%时，水平井仍能达到盈亏平衡，而直井油价下降6%即出现亏损。（二）缺点1、投入高，单井投资一般为直井的3.1倍。2、后期工艺措施实施难。水平井井眼轨迹控制技术、完井技术和对钻井液的性能指标要求高，工艺过程复杂。水平井录取资料难度大。受技术水平等限制，侧钻水平井井眼通径、生产井段套管变形、水平井井下高温测试技术缺乏、筛管完井方式不利于后期工艺措施的实施等问题未得到有效解决。（三）结论水平井注水采油方式是当今世界上油（气）田开发，最新、最先进的工艺技术之一。水平井与同期调整井或周围直井相比，投资约为直井的1.53.1倍，单井增加可采储量约为直井的23倍，产量约为直井的25倍，甚至更高。（四）利用水平井技术成功动用薄层边际储量应用范例茨631块位于茨榆坨断裂背斜构造带中部，探明含油面积1.14km2，石油地质储量35.03104t，含油层位为一套低阻薄互砂层，平均发育油层厚度仅2.0m。由于砂体分布范围较小、储层较薄、渗透性差等原因，应用直井常规及压裂投产后，产能较低且产量下降较快，难以投入有效开发。为动用该块石油地质储量，2007年4月，在断块东北部部署了茨631-H公司2井，该井于5月27日完钻，完钻井深2690.0m，目的层垂直厚度仅1.2m。6月3日投产，初期日产油40.0t，为区块直井产量的4倍，日产气4377m3，含水8.0%；目前日产油9.3t，含水3.0%，阶段累产油1789t，累产气11.03104m3。茨631-H公司2井的成功实施，为同类油藏水平井开发提供了很好的先例。参考文献 1. 李勇、李保柱、胡永乐、 焦玉卫、丁伟，“水平井分段生产试井模型求解新方法”， 重庆科技学院学报(自然科学版), 2008年第5期。2. 付建华、骆进、李朝阳，“国内水平井修井工艺技术现状”，钻采工艺, 2008年第6期。3.周永炳、 臧伟，“大庆外围低渗透油田水平井产能公式研究”，内蒙古石油化工, 2008年第15期。- 14 -