水平井完井工艺技术.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011-12-2,#,完井修井新技术,河南油田钻井工程公司技术科,2011,年,10,月,目,录,一、基础知识,二、水平井完井技术,三、面临的问题与挑战,l,一、基础知识,1,、完井,井（,W el C om p etion,），顾名思义指的是油气井的,完成，即根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在,井底建立油气层,完,与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方,式。,完井工程,是衔接钻井和采油而又相对独立的工程。是,从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管,柱、排液，直至投产的系统工程。,一、基础知识,1,、完井,完井的目,建立生产层和井眼之间的良好联通，并使井能长期高,产稳产。现代完井是建立在对油、气储集层的地质结构、,储油性质、岩石力学性质和流体性质分析的基础上，研究,井筒和生产层的联通关系，追求在井底建立有全井最小的,油气流阻力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命这,一目标，从而达到一口井有最大开采效益。,一、基础知识,2,、完井分类,完井方法按照不同的标准有不同的分法，比如说按照钻井后井眼是否裸露，,可将完井方法分为两大类：射孔系列完井和裸眼系列完井。,裸眼系列完井,裸眼完井,割缝衬管完井,带管外封隔器的割缝衬管完井,绕丝筛管完井,贯眼套管完井,裸眼预充填砾石筛管完井,裸眼金属纤维筛管完井,裸眼井下砾石充填完井,射孔系列完井,射孔完井,射孔套管内下绕丝筛管完井,射孔套管内下预充填砾石筛管完井,射孔套管内金属纤维筛管完井,射孔套管内井下砾石充填完井,一、基础知识,2,、完井分类,按照完井方法是否具备防砂的功能来分，则又可分成防砂型完井和非防砂型,完井两大类,非防砂型完井,裸眼完井,割缝衬管完井,带管外封隔器的割缝衬管完井,贯眼套管完井,射孔完井,防砂型完井,割缝衬管完井,绕丝筛管完井,裸眼预充填砾石筛管完井,裸眼金属纤维筛管完井,裸眼井下砾石充填完井,管内下绕丝筛管完井,管内预充填砾石筛管完井,管内金属纤维筛管完井,管内井下砾石充填完井,化学固砂完井,一、基础知识3.,水平井分类,是以水平井为基本特征，包括一般水平井、多分支井及大,位移井等，在国内外已获得成功应用。,采用水平井实现对油气储层的最佳钻遇与保护，并与,相适应的储层改造和高效驱替方法协调增效，可望经济有效地,提高油气田单井产量及最终采收率。,然而，水平井目标段的设计与控制,(,如轨迹控制、储层,保护、井眼稳定等,),具有较大难度，一旦发生失控，将会导致工,程前功尽弃。,一、基础知识,3,、复杂结构井,复杂结构井可大幅度增加泄油面积,复杂结构井释放储层地应力，可大幅度提高渗透性,复杂结构井有利于热驱重力泄油,复杂结构注采井合理设计模型,4,、水平井井完井方式,总体来说，国内的水平井完井工艺水平不高，完井方式相对单一，针对各,类型油气藏的完井理论研究还不够深入，完井工具和井下状态测量仪器相对落后。,近年取得了一定的突破：从单一完井方式向适应油藏特点，完善程度高的多种,完井方式并存的方向转变。,固 井,转变为,固井射孔完井,射 孔,完 井,筛 管 完 井,裸 眼 完 井,提高了油井的完善程度，降低了完井成本。,目,录,一、基础知识,二、复杂结构井完井技术,三、面临的问题与挑战,二、复杂结构井完井技术,1.,水平井完井方式优化,国内水平井完井优化技术,因素,数学模型,岩,石,力,学,性,质,生,产,技,术,指,标,经,济,指,标,完,井,产,能,预,测,生,产,动,态,分,析,完,井,方,式,选,择,完,井,参,数,设,计,优,选,油,管,及,套,管,射,孔,优,化,设,计,尺,寸,二、复杂结构井完井技术,设计思路,完井方式产能预测,防砂工艺优选,完井成本对比,通过引入完井表皮系数，预测不同完,井方式下的产能。,根据油藏特性，结合成熟防砂技术，优,选出防砂方式。,分析比不同完井方式的投入，优选完,井方式。,综合评价三种影响因素，优选出完井方式。,二、复杂结构井完井技术,2.,常用完井工具,分级箍：分为机械式和液压式,外壳,关闭套,结构：,压力方式难以打开,一体化的,开关套,开启套,下接头,时可以投重力锤等机,械措施打开；,水力憋压打开，可,以适应大斜井、水平,井、大位移井等恶劣,条件。,液差式分级箍结构图,二、复杂结构井完井技术,分级箍：分为机械式和液压式,液压式分级箍工作原理,二、复杂结构井完井技术,分级箍：分为机械式和液压式,机械式分级箍工作原理,二、复杂结构井完井技术,管外封隔器,常规水力式封隔器下到设计井深后，打压,坐封封隔器，当中心管内的压力达到封隔器的,坐封压力时，打开阀的销钉被剪断，阀打开，,流体通过单向阀、限压阀进入封隔器中心管与,内胶筒之间的腔体，胶筒开始鼓胀，当胶筒内,的压力达到限压阀设计值时，限压阀销钉被剪,切，限压阀启动，永久关闭流体通道。外界压,力不管如何变化，不会再开启阀系统流道，封,隔器永久处于涨封状态。,二、复杂结构井完井技术,常规封隔器的阀箍工作原理：,打压前状态,胶筒内压力达到,各阀就位，流道,碰断销钉，开始,胀封，液体从管,内腔流向封隔器,胶筒内,设定值时来自胶,筒内的压力剪断,关闭阀销钉，关,闭流入通道,永久关闭,二、复杂结构井完井技术,尾管悬挂器：分为机械式和液压式,锥套,卡瓦套,卡瓦,液缸,中心管,液压式悬挂器,导轨,卡瓦,摩擦片,导向销,中心管,机械式悬挂器,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,国内前期实施的水平井大部分采用固井射孔,完井方式，经过攻关、配套和大量的应用，该项,技术已趋成熟。,水平井套管固井完井技术,水平井尾管固井完井技术,水平井射孔工艺技术,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井套管固井完井技术,地层,水泥环,套管,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井尾管固井完井技术,地层,水泥环,套管,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,套管固井射孔完井,有利于避开夹层,水、底水、气顶，可实,施水平段分段射孔、试,油、注采和进行选择性,增产措施。,尾管固井射孔完井,有利于提高固井质量和保护,油气层，在钻水平段过程中采用,与油气层相配伍的钻井液，采用,近平衡钻井或欠平衡钻井技术，,最大限度的降低对油层的污染，,保持油井产能。,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井固井质量差的原因,水平段套管在重力作用下往往偏向下井壁，水泥浆容易,从宽间隙处顶替钻井液，而在窄间隙处形成钻井液滞,留，注水泥后形成的水泥环薄厚不均，甚至有些地方没,有形成水泥环，严重影响固井质量。,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,提高水平井固井质量的措施,开发滚轮扶正器，提高套管居中度,滚轮旋流套管扶正器变滑动摩擦为滚,动摩擦，降低下套管阻力。,注水泥时扶正器螺旋形的外表面会在,扶正器周围产生局部的螺旋流，获得,更好的顶替效果。,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,优选水泥浆体系，开发应用微失水水泥浆,微失水水泥浆可严格控制水泥浆自由水和,API,失水，提高水,泥环韧性，避免固井和压裂时的油气水窜。,充分分散的,SCL,颗粒,SCL,颗 粒 脱 水,形成的不具备,渗透性膜层,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,管外封隔器辅助固井技术，提高水平段封隔效果,在水平段套管柱上串接若干,个管外封隔器,注水泥碰压后继续打压用顶,替液打开压缩式管外封隔器,利用水泥环和橡胶塞联合作,用实现地层有效隔离,射,方,式,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井射孔技术,高压地层和地层压力情况不明的采用正压射孔,正压射孔,中低渗透油藏采用负压射孔，通常在,射孔前采用气举排液的方法掏空套管,孔,负压射孔,近平衡射孔,对于地层疏松、胶结差的砂岩油藏,以及中高渗透油藏采用近平衡射孔,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井射孔技术,传送方式：,油管传送射孔枪，液压引爆,布孔方式,:,疏松砂岩油藏,:180,下相位四排布孔,岩性较致密的油藏,:,全相位螺旋布孔,89,弹,102,弹,枪、,89,127,弹,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井射孔技术,射孔参数：,89,枪、,89,弹,枪、,102,102,枪、,89,增强弹,枪、,127,孔径,10-12mm;,孔密,16-22,孔,/m,射孔液：,常用的射孔液是无固相水基射孔液，基液选用处理过的本地区油田污水或卤水，加入粘土稳定剂、破乳剂、防腐剂等添加剂，地层漏失严重的,还要加入屏蔽暂堵剂。,全井段射孔完井,后部油层段的产能得不到充分发挥,部分井段水淹后，卡堵水困难,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井射孔优化设计技术,全井段射孔完井,后部油层段的产能得不到充分发挥,部分井段水淹后，卡堵水困难,P,提高各射孔段的开发效果,有利于各种工艺措施实施,提高最终采收率,二、复杂结构井完井技术,3.,水平井套管固井射孔完井技术,水平井射孔优化设计技术,分段射孔优化,根据油藏特性、测井资料、,井身轨迹、固井质量等资,料，优化设计水平井分段,数量、段长、产能、射孔,参数,P,提高各射孔段的开发效果,有利于各种工艺措施实施,提高最终采收率,P,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,钻孔,/,割缝衬管完井适用于：,a,、天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层,b,、单一厚储层或不要求层段分隔的储层,c,、井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层,d,、岩性较为疏松的中、粗砂粒储层,滤砂管防砂完井适用于：,a,、岩性较为疏松的砂粒储层,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,工艺特点,与套管固井完井相比，完善程度高，筛管完井水平井增产效,果显著。,可以采用管外封隔器进行水平段有效封隔，为后期配套措,施的实施提供条件。,完井、防砂一体化完成，工艺简便，完井成本低。,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,技术系列,筛管顶部注水完井技术,悬挂筛管水平井完井技术,悬挂筛管顶部注水泥完井技术,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,筛管顶部注水泥完井技术,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,筛管顶部注水泥完井技术,钻塞工艺过程：,下入完井管柱,膨胀封隔器,打开分级箍,注水泥、关闭分级箍,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,钻塞工艺过程：,钻塞,下洗井、酸化、涨封管柱,洗井、酸化、涨封,完井,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,筛管顶部注水泥完井技术,工艺过程：,下入完井管柱,膨胀封隔器,打开分级箍,注水泥、关闭分级箍,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,工艺过程：,钻塞,下洗井、酸化、涨封管柱,洗井、酸化、涨封,完井,技,术,特,点,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,裸眼砾石充填工艺,逆向充填,技术方案：,精密复合滤砂管裸眼完井，管外进行逆向砾石充填。,水平段采用,逆向环空充填,，工艺简便，安全性高。,双精度结构的,防砂筛管，可,抗堵塞,、,挡砂性能好,；,压差式阻流装置，可实现,分段连续充填,，提高充填效率。,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,悬挂筛管水平井完井技术,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,悬挂筛管顶部注水泥完井技术,二、复杂结构井完井技术,4.,疏松砂岩油藏水平井水平井筛管完井技术,悬挂筛管顶部注水泥完井技术,二、复杂结构井完井技术,5.,低渗透油藏水平井裸眼分段完井技术,管柱结构,工具组成：,水平井底部循环阀,水平井井筒隔离阀,水平井压差滑套,水平井投球式滑套封隔器,水平井裸眼压裂封隔器,顶部悬挂封隔器,“九五”以来，胜利油田开展了短半径侧钻水平井技术攻,九五”,关，在完井技术方面研制配套了五种工艺管柱二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,“九五”以来，胜利油田开展了短半径侧钻水平井技术攻,关，在完井技术方面研制配套了五种工艺管柱。,裸眼完井技术,岩性致密的碳酸岩油藏或,灰岩油藏,二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,筛管完井技术,砂体胶结程度好，不,易出砂油藏,二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,管外封隔器筛管完井技术,砂体胶结疏松，易出砂,油藏,二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,筛管顶部注水泥侧钻井完井技术,水淹严重，油水关,系复杂油藏,n,n,二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,侧钻水平井膨胀管完井技术,传统的侧钻方案,废弃当前生产层或井底障碍层，然后开窗侧钻到新的井层目标。以,5 1/2 i,套管为,例，套管铣开开窗完钻后安装,3 1/2 i,或,33/4in,的生产油管，生产油管的内径为,76m m,或,82m m,。,常规侧钻方案,膨胀管侧钻井完井方案,n,二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,侧钻水平井膨胀管完井技术,侧钻井膨胀管完井方案,侧钻井膨胀管完井方案磨铣套管段开窗，钻到下节套管深度时，下,O H L,膨胀管膨,胀。以,5 1/2 i,套管为例，使用的,O H L,膨胀管为,107.,95m m x6.35m m,的实体膨胀管，,膨胀前的内径,95.,25m m,，膨胀后的内径为,108.,97m m,。,常规侧钻方案,膨胀管侧钻井完井方案,二、复杂结构井完井技术,6.,侧钻水平井完井技术,侧钻水平井膨胀管完井技术,安装前,安装后,钢级,屈服应力,重量,外径,内径,壁厚,管体抗内压,启动器抗内压,LSX80,80,000ksi,10.7lb/ft,107.95mm,95.25mm,6.35mm,56.8MPa,56.7MPa,膨胀率,接箍外径,重量,外径,内径,壁厚,管体抗内压,管体抗外挤,13.4,124.409mm,11.40lb/ft,120.83mm,108.97mm,5.93mm,44.4MPa,25MPa,二、复杂结构井完井技术,7.,分支井完井技术,分支井,5050,年代初就已出现,在前苏联，,9090,年代以来在美国,等西方国家得以大力发展，其,原因是分支井给油气藏的开发,带来显著的经济效益。目前分,支井技术已在北美、中东、东,南亚等地区广泛应用。,V,二、复杂结构井完井技术,7.,分支井完井技术,I,裸眼,II,主井眼固,井，分支裸,眼,III,主井眼固,井，分支,与主井眼,机械连接,IV,主井眼与分,支皆有固井,连接处有压,力密封,VI,六级完井系统,在分支井和主,与套管,井筒套管的连,接处具有一个,整体式压力密,封。,分支井完井的特点或难点,二、复杂结构井完井技术,7.,分支井完井技术,分支井完井的特点或难点,分支井集中了定向井、水平井、侧钻井的技术难点，重点是完井技术,连接性：分支井尾管能够以机,械方式回接到主井眼的套管上,密封性：分支井眼与主井眼的,接合点必须能够液压密封,进入性：在无钻机的情况下，,能够重新进入选定的分支井眼,二、复杂结构井完井技术,7.,分支井完井技术,2000,年，胜利油田开始进行分支井,2000,年，胜利油田开始进行分支井,技术攻关，自主开发了分支井,级完,技术攻关，自主开发了分支井,井技术，在桩,1,支平,1,井、梁,46,支,井技术，在桩,1,支平,1,井、梁,46,46,支,周围口直井投产后，平均单井累,积生产原油,1203t,后即由于高含水而关,积生产原油,1203t,1203t,后即由于高含水而关,井，而桩支平井目前已生产原,油,12000,多吨，含水长期稳定在,94%,，,12000,多吨，含水长期稳定在,94%,，,多吨，含水长期稳定在,94%,相当于,10,口直井产量。,相当于,10,10,口直井产量。,1,二、复杂结构井完井技术,7.,分支井完井技术,分支井,级完井技术,2000,年，胜利油田开始进行分支井,技术攻关，自主开发了分支井,级完,井技术，在桩,1,支平,1,井、梁,46,支,平,1,井成功应用。,周围口直井投产后，平均单井累,积生产原油,1203t,后即由于高含水而关,井，而桩支平井目前已生产原,油,12000,多吨，含水长期稳定在,94%,，,相当于,10,口直井产量。,目,录,一、基础知识,二、复杂结构井完井技术,三、面临的问题与挑战,三、面临的问题与挑战,1.,全井段筛管完井，后期措施受限,未分段完井，后期难以实施卡堵水措施,水层,筛管,油层,三、面临的问题与挑战,2.,热采水平井完井管柱损坏,热采水平井的完井方式,:,固井射孔、筛管完井。,固井射孔完井：,技术成熟，可满足热采水平井生产要求。,缺点是完善程度，污染油层，成本较高。,筛管完井：,目前稠油热,采水平井广泛采用裸眼,防砂完井一体化技术。,但部分热采井注汽投产,后，出现了套管或筛管,变形、错断等问题。,三、面临的问题与挑战,3.,筛管防砂失效,局部流速大，导致,防砂管破损,防砂管挡砂精度,发生变化,防砂失效,注汽加剧残酸对防,砂管的腐蚀,裸眼砾石充填防,砂工艺不完善,IV,级完井，下步应积极进行,三、面临的问题与挑战,4.,高级别分支井、智能完井技术不完善,目前只能完成,IV,级完井，下步应积极进行,级,、,级,完井技术引进与自,主研究，满足复杂断块及潜山油藏高效开发需要。技术关键：,技术关键：分支交汇处,密封、分支井眼再进入、生产控制,智能完井技术研究基础较薄弱，下步加强攻关实现油藏、生产一体化管,理。,三、面临的问题与挑战,5.,侧钻井固井质量问题,由于侧钻井受原井眼尺寸的限,制，导致在后期完井时套管与井壁,环形空间小，挤水泥阻力大，影响,挤入固井水泥的充分充填，加之侧,钻段都有较大井斜角，固井时小套,管在侧钻井眼内不居中，使固井水,泥充填不均匀，影响固井质量。,谢谢,