第三部分__大位移延伸井技术(ERD)

井 眼 稳 定
油 基 钻 井 液
循环 洗井 和钻 屑处 理
钻 机 更 新
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（三）钻井完井技术可行性研究 • 岩石力学研究（井眼稳定性的准确预测） 准确确定岩石物理特性 准确和完整地测量作用在岩石上的地层应力 模型应用（Halliburton石油物理计算机模型、PHILLIPS井眼稳定性模型）
4、开发不同类型的油气田，提高经济效益：小断块或几个不相连的小
断块油气田，可钻1口或2口大位移井开发；若几个油气田或油气层不在同 一深度、方位，可钻多目标三维大位移井开发，节省投资，便于管理。
5、开发老油气田：利用原有基础设施钻大位移井，可加速油田探边和
开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量，增加井的寿命，提 高最终采收率。
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④ 敏感性分析 • 几种不确定因素（水平渗透率、油水界面位置、不封闭断层、停产 时率变化等）对油藏特性影响的敏感性分析； • 优化开发方案的敏感性分析（包括井数、钻井靶区、砾石充填筛管
完井、油水界面、相对渗透率、生产时效等各因素的敏感性分析）； • 水体支持与产量变化的敏感性分析
实际井身结构
95/8in*6752m 7in尾管*8552m 81/2in井眼*9238m 700 1500 2300 3100 3900 4700 5500 6300 7100 7900 8700
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胜利油田埕北21-平1大位移井
1999年11月13日开钻，2000年3月26日完钻，4月11日完井； 是国内陆上油田第一口水平位移突破3000m的大位移水平井；
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（二）可行性研究和技术准备 （1）油藏模拟研究 ① 模型的建立——考虑因素包括： 原始地质储量、生产指数、油藏特性、相对渗透率、油藏流体特 性、深度和初始压力、油水界面、断层影响、水体。 ② 流动特性与生产特性研究 研究井的流动特性（用 HKW 等式或达西公式的变换式），并对井 位、井数、完井方式和电潜泵采油等进行研究。 ③ 油藏模拟 采用 B 型模拟装置进行生产预测，编制生产曲线；进行多重砂 层三维三相流模拟研究。
四套新的油层。投产9个月，日产稳定在1113m3左右。
大位移井在我国渤海湾、浅滩海地区具有广阔的前景。
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（一）概况
构造位置：珠江口盆地XJ24-1构造；含油面积：4.2平方公里 专题研究：生产平台、钻机负荷、动力需求、摩阻、扭矩、
• 完井方案敏感性分析
• 油藏风险的敏感性分析（包括垂直向和水平渗透率比例、水体大小、
地质储量和扫油系数等因素的敏感性分析）
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（2）项目开发计划可行性研究 • 项目简述、方案选择 • 钻机改造（能否满足要求、费用） • 初步钻井计划（井身结构、钻井液密度、完井方法、时间、费用） • 进度计划安排 • 生产预测（日产量、管输量）
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World Record – Extended Reach Well

M-16SPZ well, Wytch Farm, drilled 10,728 meters step out (35,196 ft)
– – – – – Well completed with 81/2-in. hole section PowerDrive rotary steerable system for directional control Deepest oil and gas well at 11,278 meter (37,001 ft) No mechanical or electronic MWD or motor failures 123 days to drill and case
最大井斜角93.6，水平段长100m，最大狗腿严重度41.6。
508mm导管*30m
1000m
339.7mm表层套管*900m 244.5mm技术套管*3102.4m 139.7mm油层套管 *4837.4m
3167.33m
2663.91m
埕北21-平1井井身结构示意图
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田打了一大批大位移井。水平位移由最初的不到4000米延伸到目前超过 10000米。1998年2月，M-11井，测量井深10659m，水平位移10114m，位移与
垂深的比值为6.13。M-16井，测量井深11278m，水平位移10728m垂深1637m。
挪威北海的Stafjord油田，1989—1990年钻的第一口大位移井（C10井） 水平位移5000米，1994年完成的C26井垂深2770米，位移7850米，斜深9300，
潜在特殊作业费
来自百度文库井眼稳定性
扭矩和磨阻
中靶能力
钻井液和岩屑
风险预测分析 成功概率：69%；失败概率31% 生产风险 含 纵 相 油 水 向 对 层 层 渗 渗 位 支 透 透 置 持 率 率
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钻井风险
费用风险 扭 矩 和 磨 阻
后勤保障风险
中 靶 能 力
井 壁 垮 塌
完 井 风 险
垂 深 1657m 1637m 1605m 1633m 1656m 1656m
水平位移 施工天数 10588 10728 10114 7967 7652 7652 128 123
Cullen 阿根廷 Ara Norte 1 英国 wichfarm wichfarm wichfarm wichfarm wichfarm
国内定义：垂直井深2000米以上，垂直井深与水平
位移之比为1：2以上的井为大位移井
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What is Extended Reach Drilling?

Traditionally: Horizontal displacement/TVD ratio > 2.0
Types of extended reach wells: • Very shallow • Very long • Ultra long • “Designer”
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Wytch Farm ERD
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3.3 国内外现状
国内：理论研究始于“八五”末。在1997年11月西安大位移井钻井理
论研讨会发表了大位移井钻井技术基础理论论文17篇，初步确立了一些 大位移井的构思和发展设想。
测量技术、井眼稳定、井眼清洗、钻井程序、水力参数。
风险分析：成功率：69%，失败率：31% 投资预祘： （1）XJ24-1与XJ24-3联合开发：一个卫星小平台方案或采用水下 井口生产系统方案费用大于7000万美元。 （2）钻大位移延伸井：测深9450m水平位移8171m，钻完井周期计 划为115天，7年期间可以采出石油122万吨，投资2400万美元。 实施：1996年11月22日开钻，1997年6月10日交井投产，扣除钻机改造 时间，实际作业时间101天，投资1810万美元。
c、动力水龙头（100转/分、扭矩可达69.22mKN) d、 绞车 e、游动滑车500t—650t f、泥浆泵系统 g、固控系统 h、动力系统
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0 600 1200 1800 2400 3000 -100 0 600 1200 1800 2400 3000 -100
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24in*226m 18 5/8in*427m
最初设计方案
13 5/8in*4268m 95/8in*8567m 7in筛管*9450m 700 1500 2300 3100 3900 4700 5500 6300 7100 7900 8700
24in*205m 18 5/8in*398m 13 5/8in*1728m
1999.7 M-16SPZ M-11 M-15 M-9 M-9
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AIM: At bit Inclination Measurement
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Local Support Organization
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World’s Leading ERD Wells
• 费用预测（操作费、修井费）
• 经济评价：净现值NPV
年均盈利率AARR 经济年限 20 702 000 $ 77% 8年 利润投资比PI 盈亏平衡点 2.2 2.1年
• 风险分析 • 安全分析 • 环保
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风 险 分 析 框 图
输入信息 原油价格 操作费用 钻井风险 生产费用
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The Calculated Step Beyond 10km
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3.2 钻大位移井的目的和意义
1、开发海上油气田：节省建造人工岛或固定平台等的投资。 2、开发近海油田：距海岸10km左右的油田，可从陆地开发。 3、用大位移井代替海底井：不用海底设备，从而节省投资。
创当时大位移井斜深最高记录。
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大位移井记录
时 间 1999.4
井 号
所在油田
作业公司 Total Austral BP Amoco BP Amoco BP Amoco BP Amoco BP Amoco
测 深 11187m 11278m 10659m 8892m 8303m 8303m
6、保护环境：在环保要求比较高的地区钻大位移井，可满足环保要求。
2014-12-29 李琪主讲 5
3.3 国内外现状
国外：始于上世纪20年代美国加州海湾地区，受当时的技术条件限制，
发展较为缓慢。进入80年代后期，随着科学技术的发展，该项技术得到了迅 速发展。
英国在北海除在海洋上打大位移井外，在Poole湾的Wytch Farm滩海油
• 钻井设计（井身结构设计、定向钻井设计、分段要点提示、特殊工具和 减扭矩工具）
• 钻井液设计 • 测量与中靶 • 套管和固井 • 完井和人工举升 • 后勤支持和特殊作业应急计划
• 主要钻井难点
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中国第一口世界记录延伸井西江24-3-A14
（四）钻机改造 对原XJ-24-3具有6000m钻井能力的钻机进行升级改造 （1）预计主要负荷和动力需求
a、起下钻负荷值预计（最大 855387 lbf） b、各阶段需要的动力预计——马力数（最大 7351 hp） c、扭矩要求：正常最大扭矩40000英尺磅（54.29m-KN) 瞬时超高扭矩60000英尺磅（81.44m-KN)
（2）升级改造项目
a、平台下部结构和基础 大钩/井架负荷，590/681t；钻台上立柱载荷，272.4t；转盘载荷，454t。 b、井架：额定载荷，681t；钻杆排放量，7015m。
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西江24-3-A23
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3.4 大位移井技术关键
1、井身设计
是一个不断调整的过程，要求广泛地优化所有有关的参数，尽量增
大延伸距离，降低扭矩、摩阻和套管磨损，提高管材、钻具组合和测量 工具的下入能力，最重要的是保证不要超过钻柱的摩阻和扭矩极限。
第三部分 大位移延伸井技术(ERD）
大位移钻井和完井技术是钻井领域发展最块的一 项技术。它集中了包括水平井和深井在内的所有技术 难点，英文名为： Extended Reach Drilling ，即采 用定向井技术向某个或多个指定目标点延伸，使其达 到勘探开发的目的。
3.1 大位移井的定义
国际定义：井的水平位移与垂深之比大于2，且航 行角大于60o的定向井。
1997年由中国海洋石油南海东部公司、非利普斯石油中国有限公司
和派克顿东方公司联合完成的西江24—3平台XJ24—3—A14井，创造了 中国大位移钻井之最和当时世界大位移井的几项领先记录，水平位移
8062.7m（世界第一）；最长裸眼段5032m（世界第一）；完钻井深
9238m（世界第二）；MWD/LWD实时传输接受讯号深度9106m（世界第 一）；9（5/8）英寸套管下深6752m（世界第二）；靶心距45m，多发现