地質(zhì)設(shè)計技術(shù)

地質(zhì)設(shè)計技術(shù)油藏類型

并非所有的油田或區(qū)塊都適宜于打水平井, 必須符合一定的地質(zhì)條件、井況條件和油藏條件。根據(jù)水平井油藏工程原理, 考慮我國目前水平井技術(shù)條件進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)井設(shè)計。

(1) 屋脊式高滲透斷塊油藏。屋脊式高滲透斷塊油藏主要是由于在地層上傾方向存在斷層遮擋而形成。這類油藏高含水期剩余油主要集中在構(gòu)造的較高部位, 隨著開發(fā)程度的不斷加深, 有部分井的產(chǎn)量低于經(jīng)濟產(chǎn)量以下, 鉆加密井( 直井) 初期產(chǎn)量較高, 但含水上升快, 經(jīng)濟效益差。利用報廢井或特高含水井進(jìn)行側(cè)鉆可以開采高部位剩余油, 并可抑制含水上升過快, 增加可采儲量, 提高采收率, 獲得較好的經(jīng)濟效益。

(2) 氣頂、底水油藏。該類油藏往往由于邊底水能量比較充足或氣頂較大而在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致含水上升較快或易發(fā)生氣竄。而水平井或側(cè)鉆水平井是控制底水及氣頂錐進(jìn)的最有效手段, 通常直井方案由于水錐的影響開發(fā)效果較差, 而水平井開發(fā)可以使采收率提高至30%以上, 水平井最大臨界產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直井, 所以該類油藏也是水平井的優(yōu)選區(qū)塊。

(3) 天然裂縫性油氣藏。該類油藏包括裂縫性碳酸鹽巖油藏和裂縫性火成巖油藏及裂縫性泥巖油藏。由于裂縫多為高角度裂縫, 直井鉆遇率低, 開發(fā)效果不理想。水平井、側(cè)鉆水平井可以橫穿更多裂縫, 因而可以大幅度提高油井產(chǎn)能。該類油氣藏是設(shè)計水平井的重要油藏類型, 在美國4600 多口水平井中, 以裂縫性油藏為目的層的井占53%。勝利油區(qū)在草古1 潛山、平南濱古11 潛山、商741 火成巖及鄭6 塊等處設(shè)計了水平井和側(cè)鉆水平井, 取得了良好的開發(fā)效果。但對于底水活躍或已注水的天然裂縫性油藏, 水平井應(yīng)注意避開與水體相連的天然裂縫, 否則容易發(fā)生水竄, 影響開發(fā)效果。

地質(zhì)設(shè)計技術(shù)油藏地質(zhì)參數(shù)

水平井對油藏本身有一定要求。水平井區(qū)必須有足夠的地質(zhì)儲量, 同時還要滿足以下幾點:

(1) 油藏深度> 500 m。從水平井技術(shù)角度考慮, 埋深大于500 m 的油藏都適合進(jìn)行水平井設(shè)計。從目前已完鉆水平井情況看, 幾乎所有的井深度在4000 m 以內(nèi), 稠油油藏一般埋藏較淺( 小于1500 m)。該參數(shù)隨著水平井鉆井工藝、完井、采油工藝的不斷變化而改變。

(2) 油氣層厚度≥4 m。根據(jù)鉆井技術(shù)要求, 水平段軌跡上下擺動誤差為2 m , 因此要求水平井目的層厚度大于4 m, 這樣能夠保證水平段在有效儲層內(nèi)延伸。隨著鉆井技術(shù)的不斷提高, 這一參數(shù)也是可以改變的, 從目前已完鉆投產(chǎn)的水平井來看, 已有部分井在3～4 m 的油層中實施成功, 因此本次將該參數(shù)界限定為4 m。另一方面, 目的層厚度也并不是越大越好, 根據(jù)數(shù)模結(jié)果, 當(dāng)油層厚度大于50 m 后, 隨著厚度的增大, 水平井與直井相比, 產(chǎn)量增加的倍數(shù)逐漸變小。因此油層厚度一般小于50 m, 這樣更能體現(xiàn)出水平井的優(yōu)勢。隨著地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展, 該參數(shù)目前最小可降低到1 m 左右。

(3) 參數(shù)h× ( Kh/ Kv )^1/2 < 100

該參數(shù)一是限制油層厚度不能太大, 如前述, 油層厚度( h) 一般不要大于50 m; 二是要求垂直滲透率( Kv ) 不能太小, 垂直滲透率比水平滲透率( Kh ) 對水平井產(chǎn)能影響大。

(4) 泄油面積不能太小, 水平井單井剩余可采儲量≥0. 8×10⁴ t。剩余儲量是水平井的物質(zhì)基礎(chǔ), 如果單井控制的剩余可采儲量過小( 小于8000 t ) , 基本上就沒有經(jīng)濟效益。因此剩余可采儲量在水平井設(shè)計中也是一個非常重要的控制參數(shù), 在研究過程中, 我們采用對井區(qū)精細(xì)油藏描述的方法, 定量描述剩余油, 為了滿足水平井設(shè)計的需要, 應(yīng)用網(wǎng)格細(xì)劃技術(shù)進(jìn)行精細(xì)數(shù)值模擬, 對于可采儲量小于0 . 8×10⁴ t 的井區(qū)暫時不設(shè)計水平井。該

參數(shù)隨著油藏類型、巖性、井深、油價等因素的變化而改變。

(5) 油層壓力/ 原始壓力≥0 . 5。地層壓力不能太低, 如果壓力過低或者地層能量處于衰竭狀態(tài), 油層供液能力差, 發(fā)揮不出水平井的優(yōu)勢。

前2 項參數(shù)主要受水平井鉆井等工藝水平的影響, 而后3 項參數(shù)則是保證水平井有一定的產(chǎn)能和經(jīng)濟效益。

另外, 側(cè)鉆水平井對老井井況條件還有一定的要求。報廢井或低于經(jīng)濟極限產(chǎn)量的高含水井一般多位于已開發(fā)多年的老油田, 這些老井經(jīng)過多年浸泡, 井身質(zhì)量逐漸變差, 而側(cè)鉆水平井對老井的井身結(jié)構(gòu)要求較高, 因此給側(cè)鉆水平井的設(shè)計帶來較大的困難。從工程要求角度考慮, 要求老井套管質(zhì)量和固井質(zhì)量良好, 同時為了減少水層的干擾, 側(cè)鉆開窗以上或以下部位為泥巖。

一般來講, 在油藏類型及地質(zhì)參數(shù)和井況條件初步篩選結(jié)果的基礎(chǔ)上, 還應(yīng)對油藏地質(zhì)特征及生產(chǎn)動態(tài)情況進(jìn)行初步了解, 對剩余可采儲量進(jìn)行初步估算, 并進(jìn)行水平井可行性初步經(jīng)濟評估, 才可以最終確定水平井目標(biāo)區(qū)塊。

水平井的產(chǎn)能評價是水平井優(yōu)化設(shè)計的一項重要工作, 通過不同條件下的產(chǎn)能評價,為地質(zhì)設(shè)計提供依據(jù)。不同條件下的產(chǎn)能評價方法包括: 穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評價方法、擬穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評價方法、不穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評價方法和底水或氣頂錐進(jìn)時臨界產(chǎn)量的計算方法。穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評價方法用于水平井穩(wěn)定生產(chǎn)階段的產(chǎn)能評價, 其中主要考慮了地層韻律性、污染系數(shù)、滲透率的各向異性、目前垂直井井網(wǎng)及水平井偏心距等因素的影響; 擬穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評價適用于壓力波傳播到油藏邊界之后的水平井產(chǎn)能的評價; 不穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評價主要用于預(yù)測產(chǎn)量隨時間的變化; 底水或氣頂錐進(jìn)臨界產(chǎn)量的計算為生產(chǎn)提供了決策依據(jù)。

水平井產(chǎn)能論證主要包括兩部分: 一是水平井初期產(chǎn)能的確定, 二是不同時間累積產(chǎn)油量的計算。 2100433B

除了常規(guī)鉆井技術(shù)所鉆的直井之外的井統(tǒng)稱為復(fù)雜結(jié)構(gòu)井, 包括定向井、水平井、側(cè)鉆井、側(cè)鉆水平井、分支井、大位移井等。復(fù)雜結(jié)構(gòu)井具有直井無法比擬的優(yōu)勢, 具體表現(xiàn)為:

①盡可能挖掘各種油氣藏潛能, 提高最終采收率;

② 減少布井?dāng)?shù)量, 節(jié)約開發(fā)投資;

③避免或減少開采過程中井下復(fù)雜情況的出現(xiàn), 減少事故的發(fā)生;

④少占用土地, 減小環(huán)境保護(hù)的壓力。總之, 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井提高了開發(fā)的總體經(jīng)濟效益。

水平井、側(cè)鉆水平井優(yōu)化設(shè)計技術(shù)主要解決水平井的水平段在油層中的軌跡, 即重點解決水平井和側(cè)鉆水平井的開窗部位、靶前距、水平段在油層中的方位、水平段在油層縱向上的位置以及水平段的長度等問題, 并對油藏工程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 . 水平井方位

優(yōu)化過程中應(yīng)設(shè)計多個方位, 主要包括平行構(gòu)造線、斜交構(gòu)造線、垂直構(gòu)造線等進(jìn)行對比, 優(yōu)選出水平井在平面上的延伸方向。

2 . 水平段長度

在理想情況下, 水平井段越長, 開發(fā)效果越好。但實際生產(chǎn)中存在摩阻效應(yīng)、經(jīng)濟因素等, 還存在井筒過長井壁滑塌等問題以及周圍直井井網(wǎng)等因素, 因此并非水平段越長越好。尤其是在老區(qū)進(jìn)行設(shè)計時, 需考慮鄰近直井的井網(wǎng)井距, 既要保證有一定的水平段長度, 又要防止水平段離老井過近, 影響水平井開發(fā)效果。

3 . 水平段位置

根據(jù)數(shù)模研究的結(jié)果, 底水油藏水平井段應(yīng)盡量位于油層頂部; 氣頂油藏的水平井段應(yīng)盡量位于油層下部; 而對于同時具有氣頂和底水的油藏, 水平井段位置應(yīng)視氣頂和底水能量的大小進(jìn)行優(yōu)化。

三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部編著的《三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計技術(shù)要求》保持了2005年版《三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計技術(shù)要求》總體框架、全部章節(jié)和主要內(nèi)容，僅做了局部少量修訂和補充。本次主要修訂的內(nèi)容有：更新了“主要引用和參考的規(guī)程規(guī)范”，并參照最新規(guī)范校核和修訂了設(shè)計內(nèi)容；按照三峽水庫實際調(diào)度運行情況，對非汛期庫水位下降速率進(jìn)行了修訂；對水庫特征水位和工況進(jìn)行了補充說明；滑坡推力計算公式中水壓力采用水土合算法，與“勘查技術(shù)要求”中滑坡穩(wěn)定性計算公式保持一致，修正了滑坡推力計算公式；對擋土墻工程設(shè)置、重力式抗滑擋土墻構(gòu)造設(shè)計、預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造、格構(gòu)錨固設(shè)計中關(guān)于滑坡設(shè)計荷載等進(jìn)行了少量的補充完善；刪除了附錄中一般性的參考資料。

工業(yè)設(shè)計技術(shù)是一個構(gòu)思與表達(dá)的過程。設(shè)計構(gòu)思是受市場營銷學(xué)、普通心理學(xué)、消費心理學(xué)、人機工程學(xué)、技術(shù)美學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)等因素的約束而形成的;表達(dá)設(shè)計即傳達(dá)設(shè)計思想的方法,可以從簡單、傳統(tǒng)的手工繪制的效果圖、外觀模型到復(fù)雜的計算機輔助設(shè)計效果圖、電子模型和快速成型(RP)方式完成的精確效果模型。同時工業(yè)設(shè)計技術(shù)是典型的多方案設(shè)計技術(shù)，應(yīng)用的成效取決于設(shè)計技術(shù)和手段的完善以及設(shè)計師的設(shè)計

能力。

工業(yè)設(shè)計技術(shù)最先應(yīng)用于大規(guī)模制造業(yè)的是在美國，比如通用電器(GE)、柯達(dá)(KODAK)、福特(FORD)、波音(BOEING)等公司。到120世紀(jì)80年代，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家工業(yè)設(shè)計技術(shù)和工業(yè)設(shè)計教育已形成體系，為制造業(yè)和跨國公司競爭提供技術(shù)和人才，同時受到各國政府和私人企業(yè)的重點資助。由于工業(yè)設(shè)計是解決人造物與人之間的關(guān)系問題，從其技術(shù)內(nèi)涵來看，工業(yè)設(shè)計的工業(yè)產(chǎn)品不僅是工程技術(shù)的載體,而且是文化藝術(shù)的載體。

工業(yè)設(shè)計技術(shù)既有獨特性又有與其他技術(shù)的相關(guān)性。因此,工業(yè)設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展需要不斷完善與相關(guān)技術(shù)的配套和協(xié)調(diào)，從而構(gòu)成有效的設(shè)計體系。

工業(yè)設(shè)計是一門新興的、綜合性的應(yīng)用科學(xué)，它是科學(xué)技術(shù)、藝術(shù)、經(jīng)濟、社會諸因素的有機結(jié)合，涉及到應(yīng)用物理、工藝學(xué)、材料科學(xué)、價值工程學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、銷售學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人機工程學(xué)、行為學(xué)、生態(tài)學(xué)、管理學(xué)美學(xué).社會學(xué)以及歷史文化研究等多種學(xué)科。在促進(jìn)產(chǎn)品升級換代，提高國際、國內(nèi)市場占有率,樹立產(chǎn)品形象、企業(yè)形象和創(chuàng)造知名品牌等方面起著不可替代的重要作用。對于我國在21世紀(jì)最初十年建立與國際接軌的設(shè)計技術(shù)體系，創(chuàng)造中國自己的知名品牌和知名企業(yè),樹立中國產(chǎn)品形象的地位,發(fā)展有中國文化特色設(shè)計造型風(fēng)格，參與國際國內(nèi)市場競爭，具有特別重要的意義。

《現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)》結(jié)合作者多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗，介紹了現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的主要內(nèi)容，包括優(yōu)化設(shè)計、有限單元法、可靠性設(shè)計等相對成熟的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和虛擬設(shè)計、模糊設(shè)計、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、綠色設(shè)計、并行設(shè)計、反求工程技術(shù)等現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的前沿?！冬F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)》將現(xiàn)代設(shè)計基礎(chǔ)理論、現(xiàn)代設(shè)計工具軟件及工程應(yīng)用實例密切結(jié)合，通過工具軟件及工程應(yīng)用實例使讀者掌握現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的實質(zhì)內(nèi)容及工程應(yīng)用技巧。實用性強。

《現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)》可供從事工程機械、建筑機械、礦山機械及起重運輸機械等科學(xué)研究及產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的工程技術(shù)人員、管理人員及理工科院校有關(guān)專業(yè)的高年級本科生、研究生和教師使用。