国内外水平井在油气田开发中应用调研

胥凤岐

【摘要】水平井技术于1928年提出，40年代付诸实施，到80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛应用，并由此形成研究水平井、应用水平井的技术高潮。现如今，水平井的钻井技术已日趋完善，并以此为基础发展了水平井各项配套技术。本文通过对国内外水平井发展应用现状的调研分析，展望今后水平井发展应用的潜力及方向。

【关键词】水平井 应用发展 开发

1 水平井在国外的应用情况

美国的水平井技术相对于其它国家发展较早。据美国能源部门统计，水平井的最大作用是穿越多个裂缝（占水平井总数的53%），其次是延迟水锥和气锥的出现（占总数的33%）。使用的最少的是水驱、提高原油采收率和避开目的层上部地表的限制。在美国大约有90%的水平井是钻在碳酸盐岩地层内。

加拿大水平井技术的应用也非常活跃，大多数井都钻遇Saskatchewan，尤其是那里的重油油藏，水平井在提高采收率方面的应用占了41%。加拿大的水平井技术相对于美国发展较晚，但是发展速度很快。

美国和加拿大的资料表明，水平井平均增加可采储量8%～9%。相当于原油地质储量的采收率可提高0.5%-2%。据报道，在北海、中东和南美增加的采收率更高。利用水平井技术在增加产量和提高采收率方面，在世界各地的许多油田都取得了成功。平均来讲，水平井的稳定产量是直井的2-5倍，许多高渗气藏实际超过了5倍。目前，在许多油田中，水平井都是油田开发的主力。在沙特，利用水平井技术可望将采收率提高大约5%-10%。据估算，加拿大的水平井产量平均比直井多生产2.3倍，水平井的第一年产量高出直井的3倍。

上述情况表明，水平井既有利于提高产量，又可增加可采储量。这明确说明，水平井是一种非常有效的油藏经营工具，因此在许多地区，都由水平井构成战略性的开采计划，以提高现有油田的采收率。

2 国外水平井新技术

一口水平井的可行性取决于油井产能、原始地质储量以及有关的钻井、完井及操作费用。近年来，由于新方法、新技术的出现，水平井的钻井成本大大降低，钻井成功率也大大提高。正是由于这些新技术、新方法的出现，促进了水平井技术的飞速发展。这些新技术、新方法主要包括以下几种：老井侧钻、多分枝井、挠性连续管柱欠平衡钻井、大位移井等。2.1 老井侧钻技术

从经营的角度讲，老井侧钻水平井的成本如果接近或低于一口新的直井的成本，那么它的投资一定低于从地面钻一口新水平井的投资。而且，如果直井已钻遇有效层位，那么侧钻水平井的风险比新钻一口水平井也要小得多。正是由于成本和风险的原因，近年来，老井侧钻的数量越来越多。

以美国德克萨斯州中部的Gidding油田为例，该油田受深部构造隆起作用影响，形成典型的局部分布破裂带，有些老井钻遇了多个破裂带，而有些老井没有。对于没有钻遇裂缝带的老井，既使压裂，产量也只有5 m3/ d-8m3/d，而且产量递减很快，而对这些老井进行侧钻后，单井产量猛增至24m3/d。如今，美国Gidding油田已把老井侧钻作为该油田今后发展的主要方向。

2.2 挠性连续管柱欠平衡钻井

美国石油学会在RP53规范中定义：负压钻井（欠平衡钻井）是指在钻井过程中允许地层流体进入井内、循环出井并在地面得到控制的一种钻井方式，具体特征如下：

井内钻井液的循环压力低于所钻地层的压力，形成负压状态；

负压钻井时，所钻地层内的流体进入井内，并随着钻井液一同从井眼内被循环出井，利用井控装置控制井口压力，并对井内循环流体施加回压，以控制油气侵入；

钻井液、油、气以及岩屑在地面被有效分离，分离后的钻井液可循环使用；

负压条件可自然产生，也可采用人工方式，如使用天然气、氮气、空气及泡沫等。

3 国内水平井技术现状3.1 国内水平井发展概况

中国是发展水平井钻井技术较早的几个国家之一，60年代中期在四川打成了磨3井和巴24井2口水平井，但是限于当时的技术，未取得应有的效益。我国在“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用，并在不同类型油藏中开展了先导实验和推广应用，取得了很多成果。目前，水平井技术已成为许多进入开发中后期油田稳产的主要手段之一。

3.2 国内水平井技术

国内水平井技术经过这段时间的发展，在水平井产能、试井、水平段长度优化、水平井位置优化、水平井数值模拟、水平井技术经济评价方法等方面也有许多先进的成果。

3.2.1 水平井的适用范围

经过几年的实践，水平井的适用范围扩大了。如油层厚度不再是约束水平井应用的苛刻条件，油层低于6米的薄层也可以利用水平井高效开发，可以利用水平井钻穿多个油层，或者利用“阶梯式”水平井的不同段钻在不同的油层内，一口水平井开发多个油藏，增加控制储量。哈德4油田，单层砂厚只有1.0-2.3米，这个区块目前有12口水平井，水平井单井产量为直井的1.8倍，经济效益显著。

3.2.2 水平井的优化设计

水平井的优化设计包括水平井水平段的位置、水平段的走向和水平段在油藏中的长度优化设计。

在设计水平井方向的时候，要考虑储层的构造形态、断层位置、含油砂体的沉积类型、边界、地应力方向和裂缝发育方向等。用水平井开发裂缝性油藏，为了提高单井产能，水平井的延伸方向应与裂缝方向正交，进可能多地钻遇裂缝，但当裂缝性油藏高含水时，利用水平井开采剩余油时，水平井的方向应该与裂缝的方向平行，这样做的目的是为了避免钻遇水淹的裂缝。对边水活跃的油藏，水平井的方向应该朝向边水，这样水平井的末端水淹后进行封堵还可以继续生产。

3.2.3 完井技术

目前常见的水平井完井方式有裸眼完井、割缝衬管完井、带管外封隔器的割缝衬管完井、射孔完井和砾石充填完井5类。由于各种完井方式有其各自的适用条件，故应根据油藏条件选用。

3.3 国内水平井应用概况

我国完钻的水平井分别分布在底水油藏、复杂段块油藏、裂缝油藏、稠油油藏、生物礁油藏、低渗透油藏、薄互层油藏、凝析气藏等油气藏中。在沙漠和海上钻水平井主要是为了稀井高产，提高单井的经济效益；在断块油藏中打水平井可以利用水平井的泄油面积大的特点，充分开采小断块的油气；在裂缝油藏中钻水平井利用长的水平段穿过多条裂缝，提高单井产量；在高含水油藏中钻水平井作为调整井，可以挖潜剩余油；用水平井开发稠油油藏，可以提高单井产量，改善区块的开发效果，增加经济效益。

4 结论

总的来看，国内水平井在底水、复杂断块、裂缝、稠油等油藏中开采和挖潜上应用效果好，成功率高。在其它一些类型油藏中的水平井开发有许多值得研究的问题，如在特低渗透油藏中的水平井的开发效果不是十分理想，部分井由于特低渗透储层物性差、储层横向变化大导致水平段落在无效储层中成为干井；另外一个原因是由于特低渗透储层能量低、供给不足，导致产量下将很快。

参考文献

[1] 柯仲华，等.国外水平井技术现状与发展前景，钻采工艺研究，1996，（04）

[2] 吴月仙，等.中国水平井技术实力现状及发展趋势，石油矿场机械，2008，（03）