水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用.pdf

115技术应用与研究引言石油资源是人类社会经济发展的重要能源之一，其勘探与开发对于保障能源供应和促进经济发展至关重要。然而，传统的垂直井开采方式存在诸多局限性，例如，井筒长度受限、油层开采效率低、油井寿命短等问题。水平井钻井技术的出现，为解决这些问题提供了一种新的思路和方法。水平井钻井技术可以将井筒朝向地层油层的水平方向延伸，使得油井产能得以提高、寿命得以延长，同时还能降低生产成本，具有重要的应用价值。一、水平井钻井技术的定义和分类水平井钻井技术是指将井筒从垂直方向转向水平方向钻探石油油层的一种技术。根据钻井技术的不同，可以将水平井分为传统水平井、斜井和超深井。传统水平井是指钻井过程中井眼弯曲角度小于90的井，该井常常被用来提高油井产能和油井寿命。斜井是指井眼弯曲角度大于90小于180的井，通常，用于延长垂直井的延伸长度。超深井是指井眼深度超过4500m的井，由于井深增加带来的技术难度，超深井钻井技术是水平井钻井技术的一种高级形式。这些不同类型的水平井都有其各自的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的类型。二、水平井钻井技术的优点1.提高油井产能水平井是一种相对于传统垂直井而言更先进的钻井技术，它可以在更广泛的油层面积内进行开采，有效地提高油井的产能。传统的垂直井只能在油层垂直范围内进行开采，而水平井则可以通过在井底位置进行侧向钻探，开采更广阔的油层面积。这种开采方式不仅可以使得油井产能大幅提升，还可以减少对地下资源的浪费。此外，水平井开采方式对于大型深层油田也具有显著的优势，通过水平井的多点开采可以提高整体的开采效率和采油率。2.延长油井寿命油井的寿命是指油井可持续生产的时间，在传统的垂直井中，由于油层的侵入以及其他的一些因素，导致油井的寿命往往比较短。然而，水平井的出现改变了这一局面。水平井的开采方式可以有效地减少垂直井中油层侵入导致的油井损伤，从而延长油井的使用寿命。水平井的开采方式还可以减少因地下水或者其他因素引起的沉降，从而保证油井在更长的时间内持续生产，为油田的开采带来更多的经济利益。3.降低生产成本水平井的开采方式具有高效、节能的特点，可以有效降低生产成本。相比传统的垂直井，水平井的开采效率更高，可以在更短的时间内采集更多的石油。同时，水平井的寿命也更长，不仅可以降低修缮和维护成本，还可以使得设备的使用寿命更长。此外，水平井的开采方式还可以减少地下水的开采和处理成本，对于保护环境和节约能源也有着重要的意义。4.减少对环境的影响水平井开采方式相比传统的垂直井，可以减少对地表环境的破坏和污染。水平井的开采方式可以使得油井和相关设备在地表上的面积更小，减少了对土地植被的破坏和对土壤的污染。另外，由于水平井开采方式更加高效，需要的钻井次数和开采面积也相对较少，因此对环境造成的影响也更小。而传统的垂直井开采方式往往需要钻探多次，开采面积较大，不仅对地表环境造成一定的破坏，还会对地下水和土地产生一定的污染。因此，水平井的出现，不仅可以提高油田的开采效率和经济效益，还可以在一定程度上保护环境，实现可持续的资源利用。三、水平井钻井技术的缺点1.技术难度大水平井钻井技术需要高精度的井下测量和导航技水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用吴振宇1姜超英21.延长油田股份有限公司；2.延长油田股份有限公司富县采油厂【摘要】水平井钻井技术在石油勘探开发中应用广泛，其作用在于提高油井产能、延长油井寿命、降低生产成本等方面。基于此，首先介绍了水平井钻井技术的定义、分类、优缺点等基本概念，然后详细阐述了水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用，包括：水平井的设计与规划、井下测量与导航、钻井技术与工具、完井与生产等方面。最后，对水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用进行了总结和展望。【关键词】水平井钻井技术；石油勘探开发；产能；寿命；生产成本。【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.15.039116技术应用与研究术，以及优化的钻井技术和工具。由于水平井的钻井方向和钻井深度往往比垂直井更加复杂和变化，因此，需要更加精准的导航技术和工具来确保井壁质量和井深度的准确控制。同时，水平井的钻井过程中，还需要使用具有高效切削性能和可靠性的钻头和钻具，以确保高效率的钻井和井壁的质量控制。这些技术和工具的研发和使用需要耗费大量的人力、物力和财力，因此，技术难度较大。2.投资成本高水平井钻井技术需要高精度的井下测量和导航技术、优化的钻井技术和工具等，投资成本较高。水平井的钻井和开采需要投资大量的设备和人力资源，同时还需要进行大量的研发和实验工作。由于水平井开采方式是相对较新的技术，因此，其相关设备和工具的价格也相对较高。此外，由于水平井开采方式需要更加精细的井壁质量控制，因此，还需要更多的人力资源和设备投入。这些投资成本将直接影响到水平井开采方式的普及和推广。3.存在地质风险水平井开采方式需要充分了解油层的地质条件，否则可能会存在地质风险。由于水平井开采方式更加依赖地质结构和油藏物性的优劣，因此，需要对地质条件有更加精细的了解和掌握。否则，可能会存在钻井难度较大、钻井速度过慢、井壁质量差、油井产能低等问题。此外，由于水平井开采方式需要更加依赖地质结构和油藏物性的优劣，因此，还需要对油层的水文地质和地震地质情况进行细致的分析和评估。这些工作需要大量的资金、人力和时间投入，同时，还需要高水平的专业技术支持。四、水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用1.水平井的设计与规划水平井的设计和规划是水平井钻井技术中最重要的环节之一。在水平井的设计和规划中，需要充分考虑油层的地质条件、产层特征和油层产能等因素。这些因素的综合分析和评估，能够确保水平井的设计和规划符合油田开采的实际需要，最大限度地提高油田的采收率和经济效益。在水平井的设计和规划中，需要考虑的是油层的地质条件。地质条件是影响水平井设计和规划的最重要因素之一。根据油层的地质构造和物性特征，确定水平井的最佳位置和方向，是水平井设计和规划的关键。如果未能考虑到油层地质条件的影响，可能会导致钻井过程中遇到不可预见的困难，浪费大量的时间和成本。同时，需要考虑的是油层的产层特征。油层的产层特征是决定水平井开采效果的另一个关键因素。产层特征包括：产层厚度、产层含油饱和度、孔隙度、渗透率等。对于不同产层特征的油层，水平井的设计和规划也需要相应地调整，以达到最优的开采效果。此外，需要考虑的是油层的产能。油层的产能是指油井单位时间内的油量产出能力。油层的产能与油层地质、产层特征和油井开采方式等因素密切相关。在水平井的设计和规划中，需要通过分析和评估油层的产能，选择合适的水平井长度、方向和井眼形状，以达到最优的产出效果。2.井下测量与导航在水平井钻井过程中，井下测量和导航技术是确保水平井钻井正确性和钻井效率的关键。由于水平井的钻探方向和深度通常比传统的垂直井更加复杂和变化，因此，需要更加精准和可靠的测量和导航技术，以确保井眼的正确位置和方向。井下测量技术主要包括：测量井斜角、方向和位置等参数。在水平井钻井过程中，需要定期对井斜角、方向和位置等参数进行测量和监控，以确保井眼的正确位置和方向。同时，测量和监控这些参数也有助于确定钻井的进展和钻探效果，及时调整钻井方向和钻井深度，以达到最优的开采效果。导航技术主要包括利用导向工具指导钻头方向。导向工具是一种井下设备，可以测量钻头的方向和位置，以便调整钻井方向和位置。导向工具可以通过无线电、电缆等方式将测量数据传输到地面，以便实时监控井眼位置和方向。通过导向工具的应用，可以精确控制钻井方向和位置，提高钻井的准确度和效率。井下测量和导航技术的应用，能够大大提高水平井钻井的准确度和效率。通过精准的测量和导航技术，可以控制钻井方向和位置，确保钻孔质量和井眼的正确位置和方向。这不仅有助于提高油井的产能和油井寿命，还能够降低钻井成本，提高石油勘探开发的效率和经济效益。3.钻井技术与工具钻井技术和工具是水平井钻井技术在石油勘探开发中的核心部分，直接关系到水平井钻井的质量和效率。钻井技术的优化可以提高钻井效率和钻井质量，钻井工具的选择则可以适应不同的井下环境和需求，进一步提高钻井效率和钻井质量。钻井技术主要包括切削力学、钻头选择和修井等方面。切削力学是研究岩石切削过程和机理的科学，通过117技术应用与研究分析和模拟岩石切削过程，可以选择合适的钻头和钻井参数，提高钻井效率和钻井质量。钻头的选择也是关键，不同种类的钻头可以应对不同的地质环境和岩石类型，从而提高钻井效率和钻井质量。修井是指通过钻孔修剪工具来修剪井眼周围的边缘，以便更好地安装油管和油管套管。通过修井，可以提高井眼的平整度和圆整度，有助于降低后续作业的难度和成本。钻井工具主要包括钻头、钻杆、钻井液、隔水器等。钻头是钻井过程中最重要的工具之一，钻头的选择直接影响到钻井效率和钻井质量。钻杆则是连接钻头和钻井机的重要工具，需要具有足够的强度和刚度，以保证钻头的精确控制。钻井液是钻井过程中必不可少的液体，它需要具有良好的泥浆性质和稳定性，以便充分冷却钻头，清除岩屑和防止井壁塌陷。隔水器则是在钻井过程中防止钻井液泄漏和防止井眼泥浆污染地下水的重要设备。4.完井与生产水平井钻井完成后，需要进行完井和生产操作。完井是指利用套管、油管和水泥等材料，将井眼封闭并固定，以确保油层产液。生产是指利用泵和各种设备将地下石油输送到地面，进行加工和处理。完井操作通常包括套管、水泥固井、封隔器等步骤。套管是一种重要的油井保护设备，能够保护井壁不受侵蚀和损坏，并防止地下水、气体和油层之间的相互干扰。水泥固井则是指在套管和岩层之间注入水泥，形成一个固定的隔离层，以确保油层产液和避免环境污染。封隔器则是在套管和地层之间设置的阀门，用于控制油井的生产和注水，防止混入杂质和污染物，提高油井的稳定性和寿命。生产操作通常包括：注水、采油、处理等步骤。注水是指向油层注入水，以增加压力，促进油层的产液。采油则是指利用泵和各种设备将地下石油输送到地面，进行加工和处理。通过合理设计注水和采油的方案，可以提高水平井的产能和油井寿命，降低生产成本。同时，还可以减少环境污染和资源浪费。通过优化完井和生产操作，可以提高水平井的产能和油井寿命，降低生产成本。完善的完井和生产方案可以减少井下操作的时间和成本，提高油井的稳定性和可持续性。同时，还可以减少环境污染和资源浪费，实现石油勘探开发的高效和可持续发展。5.油层地质评价在水平井的钻探和开采中，对油层地质的评价显得尤为重要。油层地质评价是通过对油层的物性、构造和地质构造特征等方面进行评估和分析，以确定油层的开采潜力、采收率和剩余储量等重要参数。通过对油层地质的评价，可以为水平井的开采提供有力的技术支持。油层地质评价的核心在于对油层的物性进行分析和研究。油层的物性包括：岩石孔隙度、渗透率、饱和度等参数，这些参数直接影响油层的储量和采收率。通过钻井过程中获得的岩心样本和地质勘探资料，可以分析油层的物性，为水平井的开采提供合理的物性参数。油层地质评价还需要对油层的构造特征和地质构造特征进行分析和研究。油层的构造特征包括厚度、倾角、曲率等参数，这些参数影响油层的产能和储量。地质构造特征则是指岩石层的形态、分布和变化规律等，这些参数决定了油层的分布和形态。通过对油层的构造特征和地质构造特征进行分析和研究，可以为水平井的开采提供更准确的地质数据和参数。五、结束语综合全文来看，水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用已经得到广泛认可和应用。它可以有效提高油井产能、延长油井寿命、降低生产成本，对于保障能源供应和促进经济发展具有重要作用。未来，随着技术的不断发展，水平井钻井技术的应用将会得到进一步的拓展和完善，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。参考文献：1高文涛.水平井钻井技术在石油开发中的发展应用J.化工管理，2022(24):44-46.2于海超.水平井钻井技术在石油开发中的应用J.当代化工研究，2022(03):108-110.3李万学.水平井钻井技术及其在石油开发中的应用J.中国石油和化工标准与质量，2021，41(10):172-173.4韩飞翔.水平井钻井技术在石油勘探开发中J.石化技术，2020，27(04):343+345.5原立军.水平井钻井技术在石油开发中的应用J.中国石油和化工标准与质量，2019，39(03):214-215.6邓健.水平井钻井技术在石油勘探开发中的运用J.化工设计通讯，2018，44(03):211.作者简介：吴振宇（1987），男，汉族，湖北黄冈人，本科，工程师，研究方向：油田勘探开发；姜超英（1987），男，汉族，陕西延安人，本科，助理工程师，研究方向：石油钻探。