非常規(guī)油氣藏工廠化叢式井鉆井模式研究

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1、非常規(guī)油氣藏工廠化叢式井鉆井模式研究　　摘要：本文介紹了非常規(guī)油氣藏工廠化叢式井模式，結(jié)合國內(nèi)非常規(guī)油氣藏特點(diǎn)，形成了以鉆機(jī)選型與配套、井場布置與井口排列等為核心的工廠化叢式井設(shè)計方法，在此基礎(chǔ)上考慮設(shè)備能力和工廠化特點(diǎn)給出了四種鉆井模式方案，通過對方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價，優(yōu)選出不同情況下的最佳鉆井模式。　　關(guān)鍵詞：非常規(guī)；工廠化叢式井；經(jīng)濟(jì)評價　　中圖分類號：S220.8　　前言　　國外的工廠化叢式井模式是根據(jù)油藏特點(diǎn)部署密集型叢式水平井組，配備高效移動鉆機(jī)，采取流水線式作業(yè)模式（依次一開、固井、二開，再依次固完井），鉆完井設(shè)備無停待，重復(fù)利用鉆井液，后期油井集中管理，使占地

2、面積、平均建井周期、后期運(yùn)營成本大幅降低的一種鉆完井及生產(chǎn)管理模式。目的是降低綜合開發(fā)成本，最大的特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、程序化和規(guī)模化。但是由于國內(nèi)外非常規(guī)油氣藏特點(diǎn)差異和鉆井設(shè)備的差距，無法照搬國外的“井工廠”開發(fā)模式，需要提出適合國內(nèi)油氣藏特點(diǎn)及設(shè)備能力的非常規(guī)叢式井施工模式?！　?非常規(guī)油氣藏特點(diǎn)　　勝利油田致密砂巖油藏埋深和頁巖油埋深在2500～3500米，地層深度的增加無疑在我們本不成熟的技術(shù)上又增添了難度。另一方面在儲層特點(diǎn)上，中國的許多非常規(guī)油藏尤其是勝利油田的非常規(guī)油藏主要位于陸相地層與海相地層相比，地層厚度小、延展性較差。尤其是勝利油田的致密砂巖和頁巖為陸相沉積

3、，構(gòu)造起伏大、斷層多，限制了區(qū)塊整體部署開發(fā)?！　?非常規(guī)油氣藏叢式井優(yōu)化設(shè)計　?。?）壓裂方式：常見壓裂方式為裸眼分段壓裂和下套管橋塞射孔壓裂；（2）鉆機(jī)搬遷特點(diǎn)：整拖的方式或者滑軌式；（3）井場面積：從井場使用及泥漿池等重復(fù)利用來看，一個叢式井組內(nèi)井?dāng)?shù)越多越好；（4）軌跡控制：從軌跡控制的角度來看，一個叢式井組井?dāng)?shù)越多，垂直于水平段方向的位移越大，這樣一方面增加了許多進(jìn)尺另一方面扭方位難度增加，不利于井眼軌跡平滑?！　?.1水平段設(shè)計　　考慮到非常規(guī)油藏鉆井和壓裂特點(diǎn)，叢式井水平井段必須滿足一定條件：為實(shí)現(xiàn)安全鉆井，根據(jù)井壁穩(wěn)定性試驗(yàn)，設(shè)計水平段；為實(shí)現(xiàn)最佳壓裂效果，

4、水平段方位需要垂直與最大主應(yīng)力，綜上考慮形成以下因素：（1）平面位置。選取油層相對發(fā)育的未動用區(qū)域部署水平井。（2）縱向位置。根據(jù)模擬壓裂計算效果，距油層頂3～5m，距油層底應(yīng)大于3m。（3）水平段方位優(yōu)選。井眼軌跡垂直于最大主應(yīng)力方向，單井控制儲量最大?？紤]適當(dāng)?shù)膴A角（80～100°），單井控制儲量變化不大。（4）井間距。根據(jù)壓裂半縫長和極限供油半徑之和計算，勝利油田目前間距通常在200m～400m左右。　　2.2井場位置優(yōu)選方法　　根據(jù)已有方法和非常規(guī)叢式井特點(diǎn)，提出造斜率和“A靶位移之和最小”作為優(yōu)選指標(biāo)，區(qū)塊內(nèi)非常規(guī)水平井間距固定（假設(shè)400m）、方位垂直于最大主

5、應(yīng)力方向。假設(shè)區(qū)塊油藏邊界是規(guī)則的，則各井A靶位置在一條線上，根據(jù)“所有井A靶位移之和最小”為原則，建立模型，進(jìn)行計算分析。計算結(jié)果表明：井場縱向位置取決于造斜率大小，井場橫向最優(yōu)位置在兩邊界井A靶點(diǎn)連線的垂直中線上；當(dāng)無法布置于兩邊界井垂直中線時，靠近中線越好。　　2.3鉆機(jī)選型與配套　　首先以設(shè)計井深和最大工作鉤載作為選型依據(jù)，設(shè)計井深應(yīng)在鉆機(jī)名義鉆深范圍之內(nèi)，最大工作鉤載不大于鉆機(jī)實(shí)際最大鉤載的80%。由于非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)多采用長水平段水平井施工，對鉆機(jī)選型與設(shè)備配套提出了更高要求：（1）鉆機(jī)提升能力要求高；（2）對頂驅(qū)配備提出要求；（3）鉆機(jī)整體運(yùn)移方式提出要

6、求（叢式井）；（4）鉆井泵要求高；（5）固控系統(tǒng)要求高（油基鉆井液）。水平段長大于1200m或者位垂比大于1.5的定向井，宜選用電動鉆機(jī)或機(jī)電復(fù)合驅(qū)動鉆機(jī)并配頂驅(qū)。優(yōu)選選擇能整體運(yùn)移的鉆機(jī)，最好是步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式。鉆井泵及高壓管匯采用高配置原則，滿足高壓噴射鉆井需要?！　?鉆井模式優(yōu)選及經(jīng)濟(jì)性評價　　3.1并行施工模式。并行施工模式即鉆井壓裂同時進(jìn)行的模式。施工過程中使用一部鉆機(jī)，鉆完第一口井后整拖至第二口鉆進(jìn)，以此類推完成整個井組的施工，在鉆機(jī)整拖移動出安全距離后，壓裂設(shè)備開始進(jìn)入開始依次進(jìn)行壓裂作業(yè)，兩種工況并存。該模式對鉆井設(shè)備的要求較低，現(xiàn)有鉆機(jī)即可，不需要

7、對現(xiàn)有鉆井進(jìn)行改造或者購置滑軌鉆機(jī)?！　?.2交替施工模式。將整個井組分為兩個平臺，平臺間最近兩井距離大于壓裂施工安全距離，每個平臺雙排布井，采用一部鉆機(jī)施工。鉆機(jī)采用整拖的方式完成1-3號井后，搬遷至另一個平臺鉆進(jìn)4-6號井，與此同時1-3號井進(jìn)行集中壓裂作業(yè)，在鉆機(jī)鉆完4-6號井后，搬遷回第一個平臺鉆進(jìn)7-9號井，4-6號井進(jìn)行集中壓裂作業(yè)，該模式對鉆井設(shè)備的要求較低，現(xiàn)有鉆機(jī)即可，不需要對現(xiàn)有鉆井進(jìn)行改造或者引進(jìn)滑軌鉆機(jī)，相對于單排布井方式優(yōu)化了井眼軌道節(jié)約了總進(jìn)尺，減少了了井場使用面積，而且集中壓裂可以提高壓裂液和設(shè)備