（石油与天然气工程专业论文）蒙古林区块侧钻水平井钻完井技术研究及应用.pdf

h 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得 的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致 谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得 中国石油大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：b 避 日期：力f 1 年厂月h 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷 版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅 和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或 其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 名：l ，f 口坂。 而沈们 日期：岛f1 年，月玎日 日期：珈f 年f 月巧日 摘要 近年来，随着油田开发进入中后期，老油田均面临后备储量不足，采收率低下，钻 井成本增加等一系列问题。为实现稳产增效，侧钻水平井作为一种快捷有效的修井工艺， 越来越受到重视。许多实践证实该技术可使众多报废井、套损井、停产井重新复活并增 加产能，能有效地利用原井的井位资源及地面管网设备，保持原有井网结构，节省成本， 减缓水、气锥进，改善驱油效果。基于以上因素，运用侧钻水平井技术来对蒙古林区块 剩余油进行开发。 本文紧紧围绕蒙古林油藏的地质特征、油藏开采动静态资料，通过剩余油潜力分析， 筛选出侧钻水平井目标区块和开采目的层，进而选出侧钻目标井；并针对目标井的具体 情况，对侧钻水平井进行了设计，包括侧钻点的选取、井眼轨道、井身结构设计；开展 了侧钻水平井钻完井技术及配套工艺研究，包括侧钻工艺、钻进工艺参数、钻井液体系 实验、完井方式选择、完井工具和完井工艺等；通过实验优选出了酸液体系配方，设计 了用于胀封管外封隔器的胀封工具；形成了一套适用于蒙古林区块侧钻井酸化洗井工 艺。研究成果在m 1 0 1 4 、a 2 0 0 井的应用表明侧钻水平井技术对盘活蒙古林油田停产井、 报废井、降低老油田开发成本具有现实意义，该技术可成为提高油田采收率和稳定产量 的重要手段之一，同时对其它类似老油田具有一定的借鉴作用。 关键词：蒙古林，侧钻水平井，剩余油，钻完井技术 t h er e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o no fs i d e t r a c k i n gh o r i z o n t a lw e l l d r i l l i n g & c o m p l e t i o n t e c h n o l o g yo fm e n g g u l i nb l o c k s h e nr e n l u ( p e t r o l u ma n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) ：d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rl i a oh u a l i n a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，a so i lf i e l d se n t e r i n gt h em i d d l eo rl a t ep e r i o d ，o l do i lf i e l d sa r ef a c i n g s e r i e so fs h o r t a g eo fr e s e r v es t o c k s ，l o wo i lr e c o v e r y , i n c r e a s i n gd r i l lc o s t sa n do t h e r t o a c h i e v es t a b l ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , t h es i d e - t r a c k i n gh o r i z o n t a lw e l la sa ne f f i c i e n ta n d e f f e c t i v et e c h n o l o g yi s a t t r a c t i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n l o t so fe x p e r i m e n t sh a v e c o n f i r m e dt h a tt h i st e c h n o l o g yc a nm a k eal o to fa b a n d o n e dw e l l s ，c a s i n g - d a m a g ew e l l s ， c l o s e dw e l l sc o m eb a c kt ol i f ea n di n c r e a s ep r o d u c t i v i t y s i d e - t r a c k i n gh o r i z o n t a lw e l lc a n m a k ee f f e c t i v eu s eo fr e s o u r c e si nt h eo r i g i n a lw e l l sa n dt h eg r o u n dd e v i c e s ，s l o wd o w nw a t e r , g a sc o n i n g ，t oi m p r o v et h ef l o o d i n ge f f i c i e n c y s ot h a t ，m e n g g u l i nb l o c ku s e st h e s i d e t r a c k i n gh o r i z o n t a lw e l lt e c h n o l o g yt oe x p l o i tt h er e m a i n i n go i l t h i sp a s s a g ei sc l o s e l yb a s e do nt h eg e o l o g i c a lf e a t u r e so fm e n g g u l i nb l o c k , a n dt h e s t a t i ca n dd y n a m i cd a t ao fr e s e r v o i r t h r o u g ht h ea n a l y s i so fr e m a i n i n go i lp o t e n t i a l ，t h et a r g e t b l o c ka n dt h ee x p l o i t a t i o nt a r g e tl a y e r sa r es e l e c t e d ，a n dt h e nt h es i d e - t r a c k i n gh o r i z o n t a l t a r g e t sa r es e l e c t e d ；a i m i n ga tt h es p e c i f i cc i r c u m s t a n c e so ft h et a r g e tw e l l s ，t h ed e s i g no f s i d e t r a c k i n gh o r i z o n t a lw e l l si so p t i m i z e d ，i n c l u d i n gt h es e l e c t i o no fs i d et r a c kp o i n t , w e l l t r a c kd e s i g na n ds t r u c t u r a ld e s i g n ；i tc a r r i e so u tr e s e a r c ho fs i d e - t r a c k i n gh o r i z o n t a ld r i l l i n g a n dc o m p l e t i o nt e c h n o l o g ya n ds u p p o r tt e c h n o l o g y , i n c l u d i n gt h ed r i l l i n gt e c h n o l o g ya n d t o o l s ，d r i l l i n gp a r a m e t e r s ，d r i l l i n g f l u i d s y s t e m ，t h e s e l e c t i o no fc o m p l e t i o nm e t h o d ， c o m p l e t i o nt o o l sa n dc o m p l e t i o nt e c h n o l o g y , e t c t h ea c i ds y s t e m i s o p t i m i s e db y e x p e r i m e n t s ，a n dt h ed e s i g no ft h et o o lu s i n gf o ri n f l a t et h ep a c k e ri sm a d e ；f o r m e das e to f a c i dd i p p i n gt e c h n o l o g ys u i t a b l e f o rm e n g g u l i nb l o c k t h ea p p l i c a t i o no fs i d e - t r a c k i n g h o r i z o n t a lw e l lt e c h n o l o g yi nm10 14 ，a 2 0 0s h o w st h a tt h er e s e a r c ho ns i d e - t r a c k i n g h o r i z o n t a lw e l lt e c h n o l o g yh a sap r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ef o ra c t i v a t i n gt h em e n g g u l i nf i e l d c l o s e dw e l l sa n da b a n d o n e dw e l l s ，a n dr e d u c i n gt h ec o s to ft h eo l do i lf i e l dd e v e l o p m e n t t h e t e c h n o l o g y w i l lb eo n eo ft h ei m p o r t a n tm e a n st oi m p r o v eo i l p r o d u c t i o na n ds t a b i l i t y , m e a n w h i l ei th a ss o m er e f e r e n c ef o rt h eo t h e rs i m i l a ro l do i lf i e l d s k e yw o r d s ：m e n g g u l i n , s i d e t r a c k i n gh o r i z o n t a lw e l l ，r e m a i n i n go i l ，d r i l l i n ga n d c o m p l e t i o n 目录 第一章绪论1 1 1 研究目的及意义1 1 2 国内外研究现状及发展趋势2 1 2 1 国外研究现状2 1 2 2 国内研究现状3 1 2 3 存在问题与发展趋势。6 1 3 主要研究内容7 第二章剩余油存在潜力分析及侧钻水平井目标筛选8 2 1 油藏概况。8 2 2 储层性质一9 2 3 剩余油存在潜力分析9 2 4 侧钻水平井目标筛选l3 2 5 本章小节14 第三章侧钻水平井钻井技术15 3 1 华北油田侧钻井现状15 3 2 侧钻水平井设计1 6 3 2 1 侧钻点设计1 6 3 2 2 井眼轨道设计l6 3 2 3 井身结构设计2 0 3 3 侧钻工艺2 l 3 3 1 裸眼侧钻工艺2 1 3 3 2 斜向器开窗侧钻工艺2 3 3 4 侧钻水平井钻进技术2 5 3 4 1 钻头选型2 5 3 4 2 井眼轨迹控制2 6 3 4 3 钻具组合2 7 3 5 钻井液设计2 8 3 5 1 侧钻井钻井液体系性能要求2 8 3 5 2 钻井液体系配方优选2 8 3 6 本章小结3 3 第四章侧钻水平井完井技术3 4 4 1 完井方式设计3 4 4 2 管柱设计3 5 i v 4 2 1 完井管柱3 5 4 2 2 扶正器安放设计3 6 4 3 完井工具及工作原理3 6 4 3 1 筛管3 6 4 3 2 筛管配套工具3 7 4 4 悬挂筛管完井工艺3 9 4 4 1 井眼准备3 9 4 4 2 下管柱作业4 0 4 4 3 座挂座封密封式悬挂器4 1 4 5 本章小结4 2 第五章酸化洗井工艺4 3 5 1 酸液配方体系优选4 3 5 1 1 前置液选择4 3 5 1 2 主体酸选择4 3 5 1 3 添加剂选择4 5 5 2 酸化工艺设计4 8 5 2 1 酸液用量设计4 8 5 2 2 施工压力设计4 8 5 2 3 胀封工具设计4 9 5 3 酸化洗井流程5 0 5 4 本章小结5 2 1 2 i论5 3 参考文献5 4 攻读硕士学位期间取得的学术成果5 6 致j 射5 7 v 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 1 1 研究目的及意义 第一章绪论 华北油田蒙古林区块自1 9 8 9 年投入开发以来，经过二十多年的勘探开发，截止到 2 0 0 9 年5 月，共有采油井9 2 口，目前开井8 0 口，平均日产油1 6 6 t ，综合含水9 3 4 8 ， 采出程度1 1 7 5 。注水井3 5 口，开井3 0 口；日注水3 8 1 5m 3 ，累计注水1 4 4 9 x1 0 4 m 3 ， 累计注采比o 9 3 ，累积亏空1 0 1 7 1 0 4 m 3 。在关井的1 21 ：3 井中，水淹关井71 2 1 ，低产 低效关井4 口，套管破裂关井l 口。该区块在经历了长期注水驱油的二次采油开发，以 及近年来以注聚合物，弱凝胶为主的堵水调剖三次采油开发，已进入勘探开发的中后期， 正面临着地层能量低、水淹严重、采收率低下等系列问题。如何经济有效地将处于中高 含水期油藏中的剩余油分布区域或层段中的剩油挖掘出来，是目前急需解决的问题。在 调研了国内有相似情况的各油田公司及本油田内部其它区块所运用的解决方法后，经分 析比较，提出了使用侧钻水平井技术开发区块内剩余油的方案。 侧钻技术，就是按油藏、地质、及开发的需要，利用油田内的低产、停产井和套变 井的部分井筒以及完好的地面设备，在原有的井筒上设计的侧钻点处通过采用一定的工 具和工艺进行开窗并钻进，使侧钻点下部的井眼与原井眼的铅垂方向偏离一定的距离， 钻成直达目的层的侧钻井，如果最终入靶的井斜达到或者接近9 0 。，则称之为侧钻水平 井。这是一种低投入，见效快，可使低中产井增产、停产井复产，报废井再生的新技术， 充分利用在原井位侧钻的方法是提高储量动用程度、充分挖掘油藏潜力提高采收率的新 途径【1 1 。 对侧钻水平井钻完技术进行研究具有很重要的现实意义【2 - 4 1 ： ( 1 ) 可以使死井复活，老井焕发青春，保持和完善原有的井网结构。 ( 2 ) 可以充分利用井场原有井位和地面管线，节省土地征用、井场基建等费用。 ( 3 ) 利用该技术可以有效地达到原井开采时未波及区域，并可以通过一次侧钻到达 多个分散油藏，充分发掘剩余油。 ( 4 ) 侧钻过程中能够得到最新的地层信息，为地质，采油工作提供参考。 ( 5 ) 对于低渗透油藏：提高低渗透油藏产能的重要方法是压裂造缝，而水平井可造 多条垂直裂缝，提高裂缝在油层内的累计延展长度，提高产能。 1 第一章绪论 ( 6 ) 对于具有底水油气藏：水平井可控制水锥，临界产量及采收率，优于直井。 ( 7 ) 稠油与超稠油油藏：水平井可以增加泄油面积，更有效地实施热采措施。 综上所述用侧钻水平井钻完井技术开采剩余油的新技术与常规剩余油挖潜技术手 段相比，无论是在提高老井利用率，还是在提高油藏采收率上都具有明显的优越性。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 国外研究现状 侧钻技术的起始完全出于偶然，1 8 9 5 年在里海油田一口快枯竭的老井里进行修井作 业，形成一个离开原井筒l o 多米的新井眼，这一新的井眼使这口井的产量提高数倍。 这是有记载的使枯竭井获得新生的最早事例【1 j 。上世纪2 0 年代美国开始了用侧钻技术提 高油井的产量的研究，并于1 9 2 9 年，在德州钻了一口井深9 0 0 m 的侧钻井，水平井眼仅 有8 m ，完井后这口井的产量成倍增加。但随后由于工具不配套、工艺不成熟、成本高 等各方面原因使得该研究以失败告终。2 0 世纪5 0 年代以后，又进行了侧钻水平井的研 究，但由于原油价格低、工艺不成熟、成本高等原因，到6 0 年代末，仅钻了7 5 口井， 且水平段长度一般不超过1 5 m 。7 0 年代末至8 0 年代初，美国成功研制了短半径旋转钻 井系统，使短半径水平井钻井有了新的发展。9 0 年代，代表这时期钻井技术的侧钻水 平井技术和径向水平井技术得到了迅速发展。目前，美国怀俄明州的一口开窗深度为 7 7 5 1 m 的井是目前最深的开窗侧钻井；移最长的侧钻大位移井z 一1 2 ，2 0 0 8 年3 月完钻， 位于俄罗斯撒哈林群岛，测量井深1 1 6 8 0 m 。现在国外对侧钻技术研究应用主要集中在 运用连续油管过油管开窗侧钻技术，短半径水平井钻井技术，以及将膨胀管技术引入到 侧钻井钻完井等方面。 ( 1 ) 连续油管( c o i l e dt u b i n g ) 过油管开窗侧钻技术与常规侧钻技术相比，最大的优势 在于不用起下油管，直接过油管实施套管开窗侧钻，此外连续油管无接头以及连续油管 钻机自身的结构特点，使用连续油管侧钻能显著减少钻进成本 5 1 ：a r c o 公司和b p x 公 司在普鲁德霍湾油田通过1 5 0 余口连续油管侧钻井统计分析表明，连续油管侧钻的平均 成本能降低到常规侧钻井的5 0 。2 0 0 7 年b a k e r 石油公司在北海油田成功完成新一代侧 钻系统作业机的现场试验1 6 l 。 ( 2 ) 美国e a s t m a nw h i p - t o c k 公司经过长达8 年的时间试验研究出了新的柔性短半径 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 水平井钻具系统，该系统既可以由动力水龙头驱动，也可以使用转盘驱动，可钻的曲率 半径达到了6 m - - 1 2 m ，连续造斜率为( 5 1 0 。) m ，水平段长度最长已经达到了1 5 0 m ； 短半径水平井的优点被世界各国广泛重视，相继开发了新的钻井系统，普遍的做法是将 用于中长半径水平井的螺杆马达引入了短半径水平井系统的研究之中。典型的公司有 e a s t m a nc h r i s t e n s e n 公司、p r e u s s a g 公司、a n a d r i l ls c h l u m b e r g e r 公司相继研制出了与之 配套使用的柔性有线随钻和柔性m w d ，这些工具使得短半径水平井的水平段长度达到 4 0 0 m ，在薄油层、复杂断块和小区块油藏中发挥了积极的作用 7 1 。 ( 3 ) 膨胀管技术作为迅速崛起的可明显降低钻井完井成本的一项新技术，促使国外 几大石油公司都开发了自己的产品：b a k e ro i lt o o l s 的膨胀产品主要包括膨胀式尾管悬 挂器系统、多级分支井完井系统、裸眼膨胀完井系统、套管补贴技术和膨胀式封隔器； w e a t h e r f o r d 的膨胀筛管技术比较领先，其膨胀管技术主要有三种：膨胀式割缝管、实体 膨胀管以及膨胀系统；h a l l i b u r t o n 对膨胀筛管和膨胀尾管悬挂器封隔器这两种产品进 行了大量的室内测试和现场试验；e n v e n t u r e 开发了三种实体膨胀管产品：可膨胀尾管 系统、套管井衬管系统和可膨胀尾管悬挂器系统。目前，前实体膨胀管9 9 的施工进尺 是由e n v e n t u r e 公司实施的，到2 0 0 8 年5 月底e n v e n t u r e 公司已在中国实施膨胀管作业 2 2 0 次【8 - 1 1 1 。 1 2 2 国内研究现状 自上世纪8 0 年代中后期以来，我国的钻井工作者就密切关注着国外侧钻技术的应 用与发展，这为我国研究发展侧钻技术打下了坚实的基础。我国侧钻井的发展大体上可 以分成三个阶段：第一阶段：1 9 8 6 - - - , 1 9 9 5 年，从仅限于套管损坏和井下落物等停产井恢 复，到利用侧钻定向井来稳定老区产能。基本以0 1 7 7 8 m m 套管开窗为主。在这期间 研制成功了开窗工具和仪器，开发了陀螺定向开窗技术、侧钻定向井轨迹控制技术，初 步形成了侧钻定向井钻井技术。原中国石油天然气总公司在1 9 9 3 年发布了s y t 5 7 9 2 9 3 油( 气) 水井侧钻施工作业规程( 该标准后被国家经济贸易委员会于2 0 0 3 发布的 s y t 5 7 9 2 2 0 0 3 侧钻井施工作业及完井工艺要求所取代) 。第二阶段：1 9 9 6 - - 2 0 0 0 年，在侧钻定向井基础上发展到利用短半径侧钻水平井来开发屋脊式断块油藏、稠油油 藏等。以0 1 7 7 8 m m 和( i ) 1 3 9 7 m m 套管开窗为主。期间形成了包括侧钻水平井工程设计 技术、两种开窗侧钻工艺模式和技术、井眼轨迹控制技术、随钻测量技术和各种专用工 3 第章绪论 具和仪器设备在内的侧钻水平井钻井技术。第三阶段：2 0 0 0 年现今，利用侧钻井技术 整体开发低产、难动用老区块油田获得成功，并发展成为挖掘剩余油潜力的重要手段。 期间形成了一套以组合式套管开窗工具、侧钻井钻井液完井液技术、井眼轨迹控制技术、 m w d 随钻测量技术、精细防砂筛管完井技术等为代表的套管开窗侧钻井钻井配套技术。 2 0 0 0 年，随着国家“九五”重点科技攻关重点项目“侧钻水平井钻井采油配套技术 【1 2 】 通过验收标志着我国侧钻技术已达到同期国际先进水平。近年来，我国各大油田公司都 已开始大规模的应用侧钻技术。 胜利油田自1 9 8 6 年第一口侧钻井营8 3 斜6 井以来，经过“八五”、“九五”的研究攻 关和配套完善、“十五”的推广应用，目前己形成了较为成熟的侧钻井配套钻井技术。据 不完全统计，到2 0 0 7 年底已完成1 p 1 7 7 8 m m 和0 1 3 9 7 m m 套管内侧钻井8 0 0 余口( 如 图1 1 所示) ，累计增油5 0 5 8 x 1 0 4 t ，取得了可观的经济效益和社会效益。 1 9 9 01 9 9 4 1 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 2 0 0 7 时间年 图1 - 1 胜利油田侧钻井统计 f i l l 1 t h es t a t i s t i c so fs i d e 仃a c 硒n gw e l l si ns h e n g l io i l f i e l d 胜利油田经过这2 0 多年的研究攻关和实践摸索，形成了一套以侧钻井工程设计、 套管开窗工具、m w d 随钻测量技术、井眼轨迹控制技术、泥浆工艺技术、精细防砂筛 管完井技术等为代表的套管开窗侧钻配套技术。在进行1 p 1 3 9 7 m m 的套管内开窗侧钻 时，采用( p l l 8 m mp d c 扩眼器，所钻出的井眼直径一般都大于1 3 0 m m ，比用普通钻头 所钻出的井眼直径增大1 0 m m 以上，较好地增大了套管与地层间的环空，增加了水泥环 厚度，提高了固井质量和投产后开发效果。胜利油田于1 9 9 6 在现河的草桥成功地钻成 了我国第一口套管开窗侧钻短曲率半径水平井草2 0 1 2 侧平1 3 井【1 3 1 。2 0 0 5 年9 月，首 次在现河采油厂王7 0 6 3 井进行带有可膨胀螺纹的套管补贴试验，截至2 0 0 8 年7 月底， 4 加加o _l 籁求 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 成功地完成了2 4 口井2 6 井次套管补贴作业和2 口侧钻井的膨胀管完井，累计应用膨胀 管1 2 2 4 2 9 m ，膨胀螺纹接头1 5 4 个，膨胀管最大下深为3 2 3 5 2 2 m 。2 0 0 7 年使用套管侧 钻井大通径尾管技术完成了g 0 4 1 8 c 2 1 井，g 0 4 1 6 c 3 6 井两口井的现场试验，两口试 验井投产效果明显。 大庆油田在经历了4 0 多年的开发之后，到2 0 0 8 年年底，套损井数量为1 4 4 0 0 多口， i 在主要采取取换套修井作业的同时，在0 13 9 7 m m 内使用常规侧钻工艺作业5 2 井次， 侧钻水平井修井工艺作业8 次，修复率达1 0 0 ，运用浅层取套后裸眼侧钻工艺作业10 3 2 井次，成功1 0 3 0 次【1 4 】。 辽河油田从1 9 9 2 年第一口侧钻井齐4 0 1 6 2 6 完成以来，到2 0 0 8 年底已累计打侧钻 井3 0 1 6 口【l 】，其间于1 9 9 4 年开始发展侧钻水平井技术，在1 9 9 5 年钻成了第一口中曲率 半径水平井高3 - 6 一c p lll 井；1 9 9 6 年时成功钻成第一口短半径静3 3 侧平7 1 井【1 5 1 ，这口 井水平段长2 1 1 0 5 m ，相当直井穿过油层厚度的1 0 多倍，此井标志着辽河侧钻水平井技 术具备了挖掘薄层油藏潜力的能力；1 9 9 7 年辽河油田利用高压水射流技术，成功侧钻出 第一口4 分支超短半径水平井，曲率半径为0 3 m ，平均水平段长6 7 5 m ，初始产量是原 井的4 倍，后来于1 9 9 9 年和2 0 0 2 年又分别钻成了锦3 8 3 0 3 和锦4 5 检1 径向水平井， 仅这3 口径向水平井为油田增创产值8 5 0 万元，新增利税2 4 0 万元。近几年，又在全国 其他油田施工又在全国其他油田施工1 0 多次，提高油井产量2 - 6 倍。 华北油田自1 9 7 6 年大会战以来，现在已累计有一千多口井由于套管损坏变形、井 下落物等情况无法通过常规的修井作业来恢复生产。华北油田自2 0 0 4 年开始在小井眼 ( 1 3 9 7 n l n l 和1 7 7 8m m ) 套管中进行侧钻以来，到2 0 0 9 年6 月共完成定向侧钻井2 l 口井， ( 不包括小井眼加深井) ，大部分井恢复了生产并取得了较好效果。其中，赵1 0 3 x l 井、 务1 0 3 1 0 x l 井、泉1 7 7 x 2 井投产时产油量分别达到了1 1 1 t d 、1 9 5 们和3 5 6t d 。 我国石油科技工作者在积极的大量应用引进新技术的同时，经过不断学习研究，目 前已掌握了绝大多数先进设备的自主开发制造。如：中国石油天然气集团公司于1 9 7 7 年引进首台连续油管作业车，到2 0 0 7 年该公司研制成功首台连续油管作业车的样车， 同年在大港油田现场成功作业8 次【1 6 1 ，2 0 0 9 年宝鸡钢管公司第一盘7 0 0 0 m 连续油管的 下线标志着我国已完全掌握了该项技术。 5 第一章绪论 1 2 3 存在问题与发展趋势 ( 1 ) 侧钻井存在问题 老井套管受腐蚀和钻具磨损，影响侧钻井使用寿命。 侧钻井老井眼多数为报废井或长期生产后的低效井，老套管经长期腐蚀后强度下 二 降，再经侧钻过程起下管柱撞击或磨损，容易使老套管出现裂缝、漏洞。投产后表现为 高含水或者出砂，起下管柱遇阻等，造成侧钻井使用寿命下降。 由于井斜和井眼尺寸的限制，固井质量受到影响。 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。 防砂及卡封工艺尚不成熟。 目前对于轻微出砂油藏，通过化学防砂基本可以解决出砂问题，目前工艺比较成熟； 但对于出砂相对严重的油藏，目前采用机械防砂有一定难度，成功率比较低，一般只能 保持在2 5 左右，并且一般只在7 寸套管的侧钻井实施。由于侧钻套管尺寸小，目前尚 无合格的用于改层生产的机械卡封和丢手工具。 侧钻井压裂受到诸多条件制约，限制了低渗透油藏的侧钻井设计。 侧钻井固井的水泥环薄，抗压强度达不到要求，容易造成管外窜，目前适合小套管 卡封封隔器的承压低，只有3 5 m p a ，没有适合小套管压裂的封隔器( 要求承压7 0 m p a 以上) 。侧钻井小套管壁厚只有6 5 m m ，抗压强度低( 5 5 m p a ) ，在压裂过程中容易造成 事故；侧钻井一般井斜较大( 约3 5 。以上) ，在压裂过程中造缝非常不规则，容易造成 砂堵。 ( 2 ) 侧钻井发展趋势： 。 优化扩眼工具、改进固井工艺，切实提高侧钻井固井质量。 实体膨胀管、可膨胀防砂管完井技术的攻关和国产化配套。 国外很多侧钻井是用连续油管钻机完成，大力发展和推广连续管钻机很有必要， 以提高小井眼机械钻速，缩短施工周期。 随着旋转导向和地质导向技术的快速发展，应提高侧钻水平井和分支水平井的 应用比例。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 侧钻、测井、完井、射孔、修井、采油等技术必须实现配套才可达到预计的技 术经济效益，加强科研攻关力量，及早攻克上述施工各环节中的瓶颈技术。 1 3 主要研究内容 针对蒙古林区块的现状，在学习调研了国内各油田公司及油田内部运用侧钻水平井 技术开发区块内剩余油的方法后，完成本区块侧钻水平井钻完井技术研究与配套，包括 侧钻开窗工艺技术的完善与配套，钻完井工艺技术，钻井液技术，以及酸化解堵工艺的 研究。通过对侧钻水平井的研究，为作业提供技术指导，促进工艺水平提高。 本文主要进行以下4 个方面的研究： ( 1 ) 剩余油存在潜力分析及侧钻水平井目标筛选。 通过对本区块最新地质资料，开发调整的动态情况( 水改油，加密井产油状态等) ， 地质录井，测井等信息进行研究分析，并通过硼中子测试及产液剖面测试结果综合分析 剩余油目的层和富集区域，从区域中的关、停、低产井中筛选出适合侧钻的目标井眼。 ( 2 ) 侧钻水平井钻井技术。 在总结油田公司以往侧钻作业过程中的经验的基础上利用油田公司现有工艺设备， 结合相关理论知识设计井身结构，确定侧钻方法、钻具组合、通过室内实验优选适用于 侧钻水平井作业的钻井液体系。 ( 3 ) 侧钻水平井完井技术研究和配套。 通过对比华北油田现有的水平井完井方式，选出适合蒙古林区块侧钻水平井的完井 工艺，设计出相应的完井作业程序。 ( 4 ) 酸液体系优选及酸化洗井工艺技术。 通过实验方法确定酸化液体系，设计酸化洗井工艺管柱。 7 图2 1 蒙古林砾岩顶面构造图 f i g 2 - 1t o p s t r u c t u r eo ft h e 8 c o n g l o m e r a t ei nm e n g g u l i n 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 2 2 储层性质 ( 1 ) 成岩环境 储层属水域较宽阔、滨浅湖环境下远离物源的水下扇分流水道相沉积，具有明显的 方向性。沉积物源主要为北部的布林隆起，平面上各沉积时间单元的砂体分布较稳定， 砂体形态呈舌形或扇形由北往南延伸。胶结物有碳酸盐岩和泥质，胶结类型为孔隙薄 膜式，粒级细，分选、磨圆差。 ( 2 ) 岩性分布 砾岩油藏储集岩主要是细砾岩、砂砾岩、含砾砂岩，成分主要为中基性火山角砾和 泥砾，被砂泥、火山灰等胶结。砾岩直径一般为2 m m ，最大6 7 e m ，次棱角状，少数 为次圆状。主要为孔隙式胶结，岩性疏松，并有不少的构造裂缝和孔洞。孔洞主要为砾 岩被风化淋滤产生的溶孔，溶洞。平均孔隙度1 8 4 ，渗透率为1 7 2 9 1 0 。3 岬1 2 ，反应 砾岩油藏低孔中渗的性质，储层具有偏强水敏，水敏系数0 1 7 5 。 ( 3 ) 流体性质 平均原油相对密度0 9 0 0 2 9 c m 3 ，粘度11 6 8 3 m p a s ，凝固点2 0 c ，含蜡1 0 4 4 ， 含硫o 1 3 2 ，胶质沥青质3 1 3 5 ，初馏点1 4 4 5 c 。天然气相对密度0 6 4 9 7g e n l 3 ，甲 烷8 1 9 1 ，乙烷1 8 2 ，丁烷0 7 5 ，c 0 2 和h 2 s 为o 1 1 。地层水总矿化度为1 2 4 2 6 1 5 6 9 7 m g l ，c 1 浓度为3 5 0 6 - - 4 5 5 5 m g l ，属n a h c 0 3 水型。 2 3 剩余油存在潜力分析 ( 1 ) 砾岩油层顶剩余油相对富集 根据剩余油分布研究结果，剩余油纵向上主要分布在块状区油层顶部和层状区油层 中上部渗透率相对较低的层段，平面上主要分布在局部构造相对较高部位、断层牵引的 高部位、块状区的锥间带以及层状区两口注水井间油层的中上部，层状区主要分布在4 6 小层【1 7 8 1 。如m 1 0 1 2 井处在块状区油层顶部，根据m 1 0 1 2 井生产实际分析，在对该 井砾岩5 撑小层补孔后水改油，见到较好效果：初期日产液1 3 6 m 3 ，日产油7 9 t ，含水 4 1 9 ，2 0 0 9 年3 月日产液1 0 6 m 3 ，日产油0 6 t ，含水9 4 2 2 ，累计产油1 2 3 0 7 t ，累计 产水4 1 7 7 5 m 3 ，其生产曲线见图2 2 。将m 1 0 1 2 井水改油后与同期周围井生产情况( 平 均日产油：4 4 t ，平均含水8 3 6 5 ) 对比发现，m 1 0 1 2 井日产油高于周围油井平均日 9 第二章剩余油存在潜力分析及侧钻水平井目标筛选 产油1 8 倍，含水率为周围油井平均含水一半。从m i o 1 2 井构造图与录井曲线图2 3 可以得出，m i o 1 2 井处于周围油井的构造相对高部位，剩余油相对富集，故产油量相 对较高。 3 0 2 5 藏 5 o 19 9 9 0 72 0 0 0 0 72 0 010 72 0 0 2 0 7 2 0 0 3 0 72 0 0 4 0 72 0 0 5 0 72 0 0 6 0 72 0 0 7 0 72 0 0 8 0 7 1 5 囊1 0 钆r r t 5 o 时间 l9 9 9 0 72 0 0 0 0 72 0 0l0 72 0 0 2 0 7 2 0 0 3 0 72 0 0 4 0 72 0 0 5 0 72 0 0 6 0 72 0 0 7 0 72 0 0 8 0 7 1 0 0 8 0 芝6 0 糌 妥4 0 钾2 0 o l9 9 9 0 72 0 0 0 0 72 0 0l0 72 0 0 2 0 72 0 0 3 0 72 0 0 4 0 72 0 0 5 0 72 0 0 6 0 72 0 0 7 0 72 0 0 8 0 7 时间 图2 - 2m l o - 1 2 生产曲线图 f i g 2 - 2 p r o d u c t i o nc u r v eo fm l o - 1 2 图2 - 3m l o - 1 2 构造部位和录井图 f i g 2 - 3 t e c t o n i cp o s i t i o n & w e l ll o go fm 1 0 - 1 2 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 ( 2 ) 油井近井地带水洗程度高 通过对m 9 1 2 井进行硼中子测井，从同位素测井图2 _ 4 反映该井射孔段进硼明显， 油井存在底水锥进；随后在6 月、l o 月和次年7 月进行了三次产液剖面测试，从产液剖 面图2 5 可以得到其含水率分别为5 5 、9 1 和9 4 。二者表明受底水锥进的影响，近 井地带油层水洗程度高。 ：- f 。 图2 - 4m 9 - 1 2 井同位素测井图 f i g 2 - 4r a d i o i s o t o p el o g g i n go fm 9 1 2 图2 - 5m 9 1 2 井产液剖面图 f i g 2 - 5 f l u i dp r o d u c i n gp r o f i l eo fm 9 - 1 2 ( 3 ) 受底水锥进的影响，锥间构造带剩余油富集 通过在锥间构造带实施加密井网挖掘剩余油，从加密井构造图( 图2 - 6 ) 可以看出， 将加密油井生产情况( 表2 1 ) 与同期加密井周围油井生产井情况( 平均日产液：2 0 5 l n 3 平均日产油：4 1 t ，平均含水7 8 8 ) 对比分析可知，油藏锥间构造带的加密油井初期 平均日产油是周围油井的1 4 倍，平均含水率是周围油井的三分之二，取得了较好的生 1 1 飞h娶矽镊强劳 第二章剩余油存在潜力分析及侧钻水平井目标筛选 产效果。如m 7 2 11 井为在锥间构造带上打的加密井，初期日产油高达1 4 t ，到2 0 0 9 年 3 月已累计产油