鱼骨状水平分支井井眼轨道设计技术

高新技术　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏ一Ｚｌｏｇｉｅｓ　ａ—ｎＵｄＩ　ＵＰ　ＩｒｏｄＮｕＵ．ｃｔ／ｓ■■誓　■■　—■■■■■＿　瞄国团图口囫　叠盈　鱼骨状水平分支井井眼轨道设计技术　张佃宾耿应春　（胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营２５７０１７）　摘要：随着石油勘探开发的不断深入，如何提高油气采收率和储量动用率正在成为困扰石油工程师们的一项技术难题，为寻求一　种更有效、科学和经济的储量动用方式和油藏开发方式，胜利油田开展了鱼骨状水平分支井技术研究与应用。从鱼骨状水平分支井　的设计原则着手，对该技术的井眼轨道设计技术进行了深入研究，同时进行了６口井的现场试验。试验结果表明，试验井产量是普通　定向井或水平井的３倍多，极大地提高油藏的动用程度、提高油气藏开发利用率和采收率。　关键词：鱼骨状；水平分支井；井眼轨道；设计技术　表１鱼骨状水平分支井分支井眼与主井眼的夹角关系计算表　１前言　－　鱼骨状水平分支井是近年来兴起的一种特　与主井眼　井眼最大　分支井眼　弯曲井　弯曲井段终点　稳斜　分支井　与主井　与主井眼　终点与主井眼　殊形式的分支井井型，它充分体现了分支井的　技术优势，具有最大限度地增加油藏泄油面积、　充分利用上部主井眼、节约钻井费用等显著优　点，鱼骨状水平分支井已经成为高效开发油气　藏的理想井型。近几年来，鱼骨状水平分支井在　国内部分油田得到了较大范围的应用，如南海　西部油田、冀东油田、渤海油田、大港油田、辽河　油田等油田分别进行了鱼骨状水平分支井现场　谢硷。　２鱼骨状水平井分支井眼与主井眼的关系　鱼骨状水平分支井的单个分支井眼的轨道　设计与普通定向井、水平井相同，可根据具体情　况选定轨道类型。但分支井的井眼轨道设计绝　不是多个定向井或水平井轨道设计的简单组　合。鱼骨状水平分支井井眼轨道的设计方法与　常规（侧钻）定向井、（侧钻）水平井相似。由于鱼　骨状水平分支井的特殊Ｉ生，则需要采用三维设　计方法来进行井眼轨道的设计。　　，在油藏地质设计过程中，设计部门常常给　出分支井眼与主井眼的夹角，夹角指的是分支　井眼的侧钻点与分支井眼终点的连线与主井眼　的直线夹角，而不是侧钻点方位与分支井眼终　点方位的差值。如果侧钻点记为Ａ（Ａ　，Ａ　，Ａ　）　点，分支井眼终点记为Ｂ（Ｂ　，Ｂ　，Ｂ　）点，Ｂ点至主　井眼的垂线落点记为ｃ（ｃ　，Ｃ　，Ｃ　）点，夹角记为　，则有：　Ｌ　＝，ｋＢⅣ一ＣⅣ）　＋（口Ｆ　Ｃｒ）　＋（曰Ｈ－ＣＨ）　（２＿１）　上Ⅷ＝√（ＡⅣＢⅣ）　＋（Ａ　Ｆ—ＢＦ）　＋（ＡＨ—ＢＨ）　（２—２）　根据函数关系则有：　ｓｉｎＯＸ—Ｌ∞／，Ｊ　（２＿３）　可以根据此式计算夹角仪的大小。　也可以通过计算软件算出Ｂ点至主井眼的　垂直距离ｋ，以及侧钻点至垂点Ｃ的距离Ｌ　，　通过下式计算夹角　的大小。　辔　＝Ｌ　。／Ｌ＾　（２－４）　根据以上关系，进行了一些计算分析，假设　侧钻点从１９５０ｍ开始，井眼造斜率设为２５。／　１００ｍ，分支井眼长度设为３００ｍ时，计算分支井　眼与主井眼的方位夹角ｌ５。、２Ｏ。、２５。、３０￣、３５。、　４Ｏ。、４５。时分支井眼变化情况与直线夹角变化情　况。　从表１可以看出，随着分支井眼与主井眼　方位夹角的增大，需要的弯曲井段在逐渐增加，　弯曲井段终点与主井眼的距离也在逐渐增加，　分支井眼终点与主井眼距离也在逐渐增加，分　支井眼终点与主井眼的直线夹角也在增加，但　是可以看出，随着直线夹角的增大，所需要的弯　曲井段也是在增加的，也可以说明直线夹角的　增大是随着弯曲井段的增加而增大的，但从钻　井工程的角度来讲，施工时井内钻具与井眼摩　最大夹角　造斜率　侧钻点　段长　与主井眼的距离　段长　眼总长　眼距离　△距离　的直线夹角　方位。　。／１００ｍ　ｍ　ｍ　ｍ　ｍ　ｍ　ｍ　ｍ　ｌ５　２５　１９５Ｏ　７３．３８　８．３９　２２６．６２　３００　６７．２８　６７．２８　１３．ＯＯ　２０　２５　１９５Ｏ　９３．４１　１４．４２　２Ｏ６．５ｇ　３ｏｏ　８５．３２　１８．０４　】６．６２　２５　２５　１９５Ｏ　１１３．３５　２２．Ｏ５　１８６．６Ｅ　３∞　１Ｏ１．１１　１５．７９　１９．９Ｏ　３Ｏ　２５　１９５０　１３３．３０　３１．２８　１６６．７Ｃ　３００　】１４．７５　１３．６４　２２．８６　３５　２５　１９５０　１５３．２７　４２．Ｏ１　１４６．７１　３００　１２６．２６　１１．５１　２５．４９　４０　２５　１９５Ｏ　１７３．２９　５４．２Ｏ　ｌ２６．７１　３ｏＯ　１３５．７３　９．４７　２７．７９　４５　２５　１９５０　１９３．２３　６７．６７　１Ｏ６．７７　３ｏ０　１４３．２２　７．４９　２９．７４　表２“上鱼骨状”设计方式时工具面２０。时设计数据　井深　井斜　方位　ｍ　（。）　ｏ）　垂深　ｍ　南北　东西　狗腿。ｍ　ｍ　。／１ＯＯｎ　井斜变化牢　　。／ｌＯＯｍ　方位变化率　。／１００ｍ　（。）　靶点　１５７０．０Ｃ　８９．４２４　１２７．６４Ｅ　１２３８．１　３００．９Ｅ　３９Ｏ．７３　０．ＯＯ　Ｏ．ＯＯ　Ｏ．ＯＯ　Ｏ．ＯＯＯ　则钻点　１５７９．７　Ｃ　９１．７０３　１２８．４７７　１２３８．Ｏ∈　３０６．９Ｅ　３９８．３７　２５．ＯＯ　２３．４９　８．５５　２０．ＯＯＯ　１５８９．４Ｃ　９１．７Ｏ１　ｌ３Ｏ．９０２　ｌ２３７．７７　—３１３．１Ｅ　４０５．８３　２５．ＯＯ　Ｏ．Ｏ２　２５．Ｏ１　９０．ＯＯＯ　１５９９．１０　８９．４２ｉ　１３１．７３２　１２３７．６７　３１９　５Ｅ　４１３．１１　２５．０Ｏ　一２３．４９　８．５５　１６Ｏ．∞０　１７２８．８０　９Ｑ　７２Ｅ　１５９．５６１　１２３７．５Ｅ　４２５．５Ｅ　４８５．５Ｅ　２】．４８　１．Ｏ１　２１．４６　８７．３４７　分戈辅　表３“下鱼骨状”设计方式时工具面１６０。时设计数据　井深　井斜　方位　ｍ　（。）　（。）　垂深　ｍ　南北　东西　狗腿度　ｍ　ｍ　。／ｌＯＯｍ　。／ｌＯＯｍ　井斜变化率　方位变化率　］翼面　。／ｌＯＯｍ　（。）　靶点　１５７０．ＯＣ　８９．４２４　ｌ２７．６４８　１２３８．１５　—３ＯＯ．９８　３９０．７２　Ｏ．ＯＯ　Ｏ．０Ｏ　０．Ｏ０　Ｏ．Ｏ（）Ｏ　侧钻　１５７９．７Ｃ　８７．１４５　１２８．４７８　１２３８．４４　－３０６．９６　３９８．３Ｅ　２５．ＯＯ　２３．４９　８．５６　１６Ｏ．ＯＯＯ　１５８９．４Ｃ　８７．１４Ｅ　１３Ｏ．９０６　１２３８．９３　－３１３．１４　４０５．８２　２５．ＯＯ　Ｏ．０３　２５．Ｏ３　９Ｏ．ＯＯＯ　１５９　ｌＣ　８９．４２７　１３１．７３５　１２３９．２２　３１９．５５　４１３．１Ｃ　２５．ＯＯ　２３．４９　８．５５　２Ｏ．ＯＯＯ　１７２＆８３　９２．Ｏ５∈　１５９．５６２　１２３７．５Ｏ　一４２５．５８　４８５．５∈　２１．５４　２．Ｏ３　２１．４５　８４．５１９　分支肿　擦程度也在增加，钻进井眼的风险也在增大。从　一个－￣４￣４长度，向左或向右全力扭方位，使分支　表中也可以看出随着直线夹角的增大，分支井　井眼在横向上　快偏离主井眼；冉沿井眼低边，　眼与主井眼的增大的距离幅度是在逐渐变缓　向２００￣或１６０ｏ方向设计一个单根长度，将第一　的，因此没有必要过份追求较大的直线夹角。　根增起的井斜降一Ｆ；最后将余下井段根据靶点　３鱼骨状水平分支井分支井眼轨道设计技　情况进行设计，多数采用圆弧段进行设计。设计　术　时前三个　根宜采用较高造斜率进行设计，后　根据上述分析，油藏地质技术人员与现场　面井段宜采用较低造斜率进行ｉ５　ｒ。　施工人员充分结合，将会考虑分支井眼与主井　３．２“下鱼骨状”设计　眼的合适夹角与分支井眼的长度，进而最终确　“下鱼骨状”设计基本思路基本上与“上鱼　定鱼骨状水平分支井分支井眼轨道设计剖面。　骨状”设计思路相反：分支井Ｈ艮苗’先沿升眼低　鱼骨状水平分支井的设计有两种设计方式，一　边，向１６０￣（如表３）或２００。方向没计一个单根　种是“上鱼骨状”，另外一种是“下鱼骨状”，具体　长发，使分支井眼的井斜角小于主井眼的井斜　采用哪种方式进行设计，要根据完井方式的不　角，设计值控制在ｌ　。，方位稍偏离主井眼，使　同而定。目前，胜利油田常用的鱼骨状水平分支　井眼从纵向或横向上偏离主井眼；再没计一个　升分支井眼轨道设计剖面常采用“上鱼骨状”方　单根长度，向左或向右全力扭方位，使分支井眼　式进行设计。　在横向尽快偏离主井眼；再沿井眼高边，向２０。　３．１“上鱼骨状”设计　或３４０。方向没计一个单根长度，将第一根降低　“上鱼骨状”设计基本思路是：分支井眼首　的井斜增起；最后将余下井段根据靶点情况进　先沿井眼高边，向２０ｏ（如表２）或３４０￣］ｊ‘向设计　行设汁，多数采用Ｉ司弧段进行设计。谢十时前三　一个单根　度，使分支井眼的井斜角大于主井　个单根宜采用较高造斜牢进行没计，后面井段　眼的井斜角，设计值控制在１～２。，方位稍偏离主　宜采用较低造斜率进行没计。　井眼，使井眼从纵向或横向偏离主井眼；再设计　在运用以上两种没计方式进行设计时，第　中国新技术新产品　一５一　高新技术　空间技术在监测与预测青岛地下水位变化中的应用　刘沙　（中国石化集团胜利石油管理局地质录井公司，山东东营２５７０６４）　摘要：青岛市是我国严重缺水城市之一，地下水位下降、水质污染、海水入侵等问题严重。针对青岛地下水变化的监测和预测的现　状，提出应用空间对地观测技术（ＧＰＳ、ＩｎＳＡＲ和卫星重力技术）监测地下水变化，分析了其在监测和预测地下水变化应用中需解决的　关键科学问题，为青岛市合理的开发地下水提供科学依据。　关键词：青岛；地下水；空间技术；监测　１引言　青岛位于山东半岛南端（北纬３５。３５　一　３７。０９　，东经１１９。３０　一１２１。００，）、黄海之滨。是　全国７０个大中城市之一。青岛地处山东半岛　东南部，东、南濒临黄海，东北与烟台市毗邻，　西与潍坊市相连，西南与日照市接壤。青岛地　处北温带季风区域，属温带季风气候。市区由　于海洋环境的直接调节，受来自洋面上的东　南季风及海流、水团的影响，故又具有明显的　海洋性气候特点。　青岛市多年平均水资源总量为２３．９２１ｘ　１０ｍ，人均占有水资源量３４２ｍ，少于世界公认　的人均５００ｍ的绝对缺水标准，为全国人均　占有量的１３％，是沿海城市中缺水严重者之　随着青岛市几年来经济的飞速发展，对地　下水的需求也急剧增长，目前青岛每年开采　的地下水总量超过２８３０￣１０ｍ，过量开采地下　水引起的地面沉降和生态环境恶化，对人们　的生产、生活造成巨大的危害，而且极大的制　约着青岛经济的可持续发展。因此，对水资源　尤其是地下水的监测与预测就显得尤为重　要，以便能够合理的开发利用地下水资源ｌ】１。　一。２地下水现状　较大，最大的蓼兰漏斗中心埋深２２．７５ｍ　ｆ白　埠），漏斗面积达８００ｋｍ；６—９月份，由于汛期　降雨量较大，地下水得到补充，地下水位有所　回升，漏斗得到一定程度恢复，但平度市的蓼　兰漏斗规模仍然较大，漏斗面积７００ｋｍ，中心　埋深仍达１４．５２ｍ；汛期过后，降雨减少，地下　水资源得不到及时补充，加上开采量过大，地　下水位开始下降，漏斗面积仍在加大。水文地　质条件为海水入侵提供通道。沿海地区超采　地下水造成海水人侵，另外，河道内大量采砂　破坏了砂层蓄水能力，使河道径流对地下水　的补给能力减弱，导致地下水位下降，海水入　侵口。　２．２地下水污染概况　由于地下水中含氮有机物的增加及农田　氮肥的大量使用，直接导致地下水水质恶化，　主要是硝酸盐氮超标。污染区主要分布在即　墨中北部、莱西南部、平度西部、胶州东部、胶　南中部等。沿海地区海水入侵导致地下水中　氯离子超标。　地下水的另一污染现状是由地质环境引　起的高铁区、咸水区和高高氟区的存在。高铁　区、咸水区主要分布在大沽河南端，河道下游　总之，由于过度开采地下水，导致地下水　位下降，致使地面凹陷，越来越引起政府部门　和研究机构的广泛关注。对于地下水位的监　测与预测是在必行。　３地下水监测与预测　由于地下水位的变化，直接影响着人们　的生产和生活，地下水位的大幅度下降会造　成地表沉降，人们的生活饮用水短缺，海水入　侵等一系列的问题，所以引起很多学者的关　注。早期上海地质工程勘察院与比利时合作　开展地面沉降研究，于１９８９年完成了我国第　个地面沉降模型。１９９５年地矿部水文地质　工程地质研究所等在此基础上，又提出“地下　水水量一水位一沉降联合数学模型”。　目前监测地下水变化主要使用传统的观　测手段，如钻井观测和水准观测，它们除耗资　大、占用劳动力多、精度较低外，而且空间分　布相对过于稀疏。例如，在经济发达的上海地　区，地下水观测井才５眼，地下水观测井之间　的距离相差数公里到数十公里，其地理分布　极不均匀，难以捕捉到含水层和地下水变化　的空间细节，也无法做到不间断的实时监测。　这些传统观测手段的局限性已成为进一步发　一青岛市地下水的开发利用程度较高，地　下水的开采量逐年加大，现状实际利用率平　均达到可利用量的９０％。但地下水的开发极　不均衡，局部地区大量超采。仅以崂山水库下　游白沙河为例，流域多年平均可利用地下水　量只要１８２５ｘｌＯｍ，而年需提取地下水２８３０￣　ｌＯｍ，由于长期超采地下水，造成地下水位严　重下降，部分地区出现地下漏斗，沿海地区出　现海水入侵。　２．１地下水位下降　对于地下水过度的开采，使生产与生活　的诸多方面面临严重的问题。２００１年，全市　地下水平均埋深３．８２ｍ，从全市地下水埋深　等值线图看，全市地下水埋深大部分在２—　４ｍ，漏斗区主要集中在平度的蓼兰、大孙家，　即墨的营上、丰城，城阳的赫家营，胶州的马　店、高家庄等地，最大漏斗在平度蓼兰，一般　埋深在６－１４ｍ。综观全年情况，１—５月份由于　干旱少雨，地下水位下降明显，地下漏斗面积　三个单根以及后面的井段可以根据实际情况进　行调整。　４应用实例及开发效果　运用研究形成的鱼骨状水平分支井井眼轨　道设汁技术设计并成功实施了６口井的鱼骨状　水平分支井的钻井技术现场试验，取得了良好　的应用效果。至２００９年９月，胜利油田成功实　施的鱼骨状水平井已累计产油１８．９７４１ｘｌＯ４ｔ，产　气１８１８．９ｘｌＯ４ｍ３，在提高油气采收率方面见到　了良好的效果。　５认识与建议　洞以北的邵分　地区。这些地　图１　ＴＳＫＢ站ＧＰＳ测得的垂直运动与附近地下水观测井的水位变化比较　区地势低洼，基底为火山碎屑岩。一方面，基　展地下水文学研究、地下水资源管理和评价、　岩中含有氟的矿物质经风化水解作用而解　水文及灾害预报的瓶颈。此外，为提供准确的　体，氟离子迁移到地下水中；另一方面，由于　预警预报，必须建立符合实际的地下水流一地　地势低洼封闭，地下水交替缓慢且埋深较浅，　面沉降模型，导致现有模型预测精度不高除　长期的蒸发作用致使氟离子逐渐浓缩，富集　了建模本身的问题外，主要原因之一是：缺乏　于地下水中，形成高氟区日。　高时空分辨率高精度的直接或间接监测手　５．１生产实践证明，鱼骨状水平分支井技术　是一项综合钻井技术，Ｔ艺技术涵盖了目前世　界上大部分钻井工艺，是多种钻井技术与特殊　完井的一种结合。　５－２形成的鱼骨状水平分支井井眼轨道设　计技术有力地指导了设计与现场施工。　５－３鱼骨状水平分支井钻井技术在胜利油　田中的成功试验应用，提高了开发成功率和采　收率。　参考文献　性分析及应用『Ｊ］｜天然气工业，２００４，２４（６）．　ＹＩＮ　ＨｌＬ　ＬＩ　Ｑｉａｎ，ＳＯＮＧ　Ｚｈｅｎｑｉｎｇ．ｅｔ　ａ１．Ｓｉｎ－　ｚｌｅ　ｂｅｎｄ　ＰＤＭ　ｃｏｎｔｍｌ　ｈｏｌｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉ—　ｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｎａｔｕ—　ｒａｌ　Ｇａｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ．２００４，２４（６）：８０－－８２．　『２］苏义脑．水平井井眼轨道控制［Ｍ］．北京：石　油工业出版社．２０００．　作者简介：张佃宾（１９６３一），男，１９８９年６月　毕业于胜利油田职工大学（石油工程专业），工　程师，主要从事钻井科研与现场技术服务工作。　『１１尹虎，宋振清，等．单弯螺杆控制井斜力学特　一６一　中国新技术新产品