地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)研究背景

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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì), 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(kāi)發(fā)投資;

③避免或減少開(kāi)采過(guò)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?？傊? 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井提高了開(kāi)發(fā)的總體經(jīng)濟(jì)效益。

地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)油藏類(lèi)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(guó)目前水平井技術(shù)條件進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)井設(shè)計(jì)。

(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(lèi)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(kāi)發(fā)程度的不斷加深, 有部分井的產(chǎn)量低于經(jīng)濟(jì)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(jì)效益差。利用報(bào)廢井或特高含水井進(jìn)行側(cè)鉆可以開(kāi)采高部位剩余油, 并可抑制含水上升過(guò)快, 增加可采儲(chǔ)量, 提高采收率, 獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

(2) 氣頂、底水油藏。該類(lèi)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(guò)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(kāi)發(fā)效果較差, 而水平井開(kāi)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(lèi)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(lèi)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(kāi)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(lèi)油氣藏是設(shè)計(jì)水平井的重要油藏類(lèi)型, 在美國(guó)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(jì)了水平井和側(cè)鉆水平井, 取得了良好的開(kāi)發(fā)效果。但對(duì)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(kāi)與水體相連的天然裂縫, 否則容易發(fā)生水竄, 影響開(kāi)發(fā)效果。

地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)油藏地質(zhì)參數(shù)

水平井對(duì)油藏本身有一定要求。水平井區(qū)必須有足夠的地質(zhì)儲(chǔ)量, 同時(shí)還要滿足以下幾點(diǎn):

(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(jì)。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(dòng)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(chǔ)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(lái)看, 已有部分井在3～4 m 的油層中實(shí)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(shì)。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(duì)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(chǔ)量≥0. 8×10⁴ t。剩余儲(chǔ)量是水平井的物質(zhì)基礎(chǔ), 如果單井控制的剩余可采儲(chǔ)量過(guò)小( 小于8000 t ) , 基本上就沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。因此剩余可采儲(chǔ)量在水平井設(shè)計(jì)中也是一個(gè)非常重要的控制參數(shù), 在研究過(guò)程中, 我們采用對(duì)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(jì)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(duì)于可采儲(chǔ)量小于0 . 8×10⁴ t 的井區(qū)暫時(shí)不設(shè)計(jì)水平井。該

參數(shù)隨著油藏類(lèi)型、巖性、井深、油價(jià)等因素的變化而改變。

(5) 油層壓力/ 原始?jí)毫Α? . 5。地層壓力不能太低, 如果壓力過(guò)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(shì)。

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

另外, 側(cè)鉆水平井對(duì)老井井況條件還有一定的要求。報(bào)廢井或低于經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量的高含水井一般多位于已開(kāi)發(fā)多年的老油田, 這些老井經(jīng)過(guò)多年浸泡, 井身質(zhì)量逐漸變差, 而側(cè)鉆水平井對(duì)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(jì)帶來(lái)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(shí)為了減少水層的干擾, 側(cè)鉆開(kāi)窗以上或以下部位為泥巖。

一般來(lái)講, 在油藏類(lèi)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(duì)油藏地質(zhì)特征及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行初步了解, 對(duì)剩余可采儲(chǔ)量進(jìn)行初步估算, 并進(jìn)行水平井可行性初步經(jīng)濟(jì)評(píng)估, 才可以最終確定水平井目標(biāo)區(qū)塊。

水平井、側(cè)鉆水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要解決水平井的水平段在油層中的軌跡, 即重點(diǎn)解決水平井和側(cè)鉆水平井的開(kāi)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(zhǎng)度等問(wèn)題, 并對(duì)油藏工程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 . 水平井方位

優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)設(shè)計(jì)多個(gè)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(duì)比, 優(yōu)選出水平井在平面上的延伸方向。

2 . 水平段長(zhǎng)度

在理想情況下, 水平井段越長(zhǎng), 開(kāi)發(fā)效果越好。但實(shí)際生產(chǎn)中存在摩阻效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)因素等, 還存在井筒過(guò)長(zhǎng)井壁滑塌等問(wèn)題以及周?chē)本W(wǎng)等因素, 因此并非水平段越長(zhǎng)越好。尤其是在老區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 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(zhǎng)度, 又要防止水平段離老井過(guò)近, 影響水平井開(kāi)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(duì)于同時(shí)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。

水平井的產(chǎn)能評(píng)價(jià)是水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作, 通過(guò)不同條件下的產(chǎn)能評(píng)價(jià),為地質(zhì)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。不同條件下的產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法包括: 穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法、擬穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法、不穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法和底水或氣頂錐進(jìn)時(shí)臨界產(chǎn)量的計(jì)算方法。穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法用于水平井穩(wěn)定生產(chǎn)階段的產(chǎn)能評(píng)價(jià), 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(píng)價(jià)適用于壓力波傳播到油藏邊界之后的水平井產(chǎn)能的評(píng)價(jià); 不穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能評(píng)價(jià)主要用于預(yù)測(cè)產(chǎn)量隨時(shí)間的變化; 底水或氣頂錐進(jìn)臨界產(chǎn)量的計(jì)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(shí)間累積產(chǎn)油量的計(jì)算。 2100433B

三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部編著的《三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求》保持了2005年版《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)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(bǔ)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(jì)內(nèi)容；按照三峽水庫(kù)實(shí)際調(diào)度運(yùn)行情況，對(duì)非汛期庫(kù)水位下降速率進(jìn)行了修訂；對(duì)水庫(kù)特征水位和工況進(jìn)行了補(bǔ)充說(shuō)明；滑坡推力計(jì)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(jì)算公式保持一致，修正了滑坡推力計(jì)算公式；對(duì)擋土墻工程設(shè)置、重力式抗滑擋土墻構(gòu)造設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造、格構(gòu)錨固設(shè)計(jì)中關(guān)于滑坡設(shè)計(jì)荷載等進(jìn)行了少量的補(bǔ)充完善；刪除了附錄中一般性的參考資料。

工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)是一個(gè)構(gòu)思與表達(dá)的過(guò)程。設(shè)計(jì)構(gòu)思是受市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)、普通心理學(xué)、消費(fèi)心理學(xué)、人機(jī)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(jì)即傳達(dá)設(shè)計(jì)思想的方法,可以從簡(jiǎn)單、傳統(tǒng)的手工繪制的效果圖、外觀模型到復(fù)雜的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(shí)工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)是典型的多方案設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)用的成效取決于設(shè)計(jì)技術(shù)和手段的完善以及設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)

能力。

工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)最先應(yīng)用于大規(guī)模制造業(yè)的是在美國(guó)，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(guó)家工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)教育已形成體系，為制造業(yè)和跨國(guó)公司競(jìng)爭(zhēng)提供技術(shù)和人才，同時(shí)受到各國(guó)政府和私人企業(yè)的重點(diǎn)資助。由于工業(yè)設(shè)計(jì)是解決人造物與人之間的關(guān)系問(wèn)題，從其技術(shù)內(nèi)涵來(lái)看，工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)既有獨(dú)特性又有與其他技術(shù)的相關(guān)性。因此,工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)體系。

工業(yè)設(shè)計(jì)是一門(mén)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(jì)、社會(huì)諸因素的有機(jī)結(jié)合，涉及到應(yīng)用物理、工藝學(xué)、材料科學(xué)、價(jià)值工程學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、銷(xiāo)售學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、行為學(xué)、生態(tài)學(xué)、管理學(xué)美學(xué).社會(huì)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(jí)換代，提高國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率,樹(shù)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(duì)于我國(guó)在21世紀(jì)最初十年建立與國(guó)際接軌的設(shè)計(jì)技術(shù)體系，創(chuàng)造中國(guó)自己的知名品牌和知名企業(yè),樹(shù)立中國(guó)產(chǎn)品形象的地位,發(fā)展有中國(guó)文化特色設(shè)計(jì)造型風(fēng)格，參與國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，具有特別重要的意義。

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《現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)》可供從事工程機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械及起重運(yùn)輸機(jī)械等科學(xué)研究及產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)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(jí)本科生、研究生和教師使用。