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采油新技术新方法：水平井采油水平井被认为是20世纪80年代石油工业勘探开发技术重要的发展之一，国内大部分油田20世纪90年代开始采用水平井完井技术，从而大幅度提高油气勘探、开发的社会效益和经济效益。水平井是指在钻到目的层部位时，井段斜度超过85，其水平段距离超过目的层厚度10倍的井叫水平井。一、水平井的优点：在裂缝油藏中钻水平井可提高裂缝钻遇率，从而获得高于直井数倍的产能。在薄层油气藏钻水平井，可以大大增加生产井段与储层的接触面积，大幅度提高油气井的产能。在有底水、气顶的油藏中钻水平井可降低水气的锥进速度(锥进变脊进)，延长油井的无水采油期，可以合理的利用油层的能量，提高油井产量和油藏采收率。在天然气气藏中钻水平井，对低渗气藏可增加泄渗面积，从而减少生产井数，对高渗气藏可以减少紊流影响，进一步提高气藏产能。钻水平井作为注入井，在注水、注气、混相驱和聚合物驱中可以提高波及体积及驱油效率。水平井较小的生产压差可以有效起到防砂及抑制底水的作用。水平井组合成蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术，为更有地效开采稠油、超稠油、高凝油藏提供技术途径。二、水平完井方法适用的地质条件30多年的实践表明，钻水平井在技术上是可行的。但水平完井方法并不适用于所有地质条件，只有在下述情况下，水平完井方法才能收到经济效益。1、薄层油藏如果油层厚度薄，同时油层渗透率又低，通过横贯油层的水平井增加了井眼和油藏的渗流接触面积，补偿油层薄的缺陷。可以大大提高薄层油藏的产率比(产率比定义为当水平井和垂直井具有相同的泄油面积时，水平井的产能与同层垂直井的产能之比)。一般认为油层厚度应不超过20m，从经济方面考虑才适宜采用水平完井。2、高垂向渗透性油藏多数油层的垂向渗透率低于水平向渗透率。对于水平井来说，油井产能的大小，部分地取决于垂向渗透率的高低。油层垂向渗透率越大，流体垂向渗流阻力越小，产量越大。一般认为垂向渗透率接近水平渗透率时，从经济方面考虑才适宜采用水平完井。3、纵向裂缝油藏水平井提供了连通天然垂直裂缝的手段。即使油层的裂缝发育连通性较差，只要水平井眼与这些裂缝相交也能显著提高油井的产能。4、非均质油藏当油层在水平方向上存在非均质性时，横贯非均质油层的水平井为钻遇孤立的富油区提供了手段。5、有气顶或底水接触面问题的油藏和垂直井相比，水平井与油层的接触面积大得多。水平井眼附近的压降梯度比垂直井小得多，其压力降落近似为一条直线。由于水平井眼附近油层的压力降落缓慢，有利于延长水侵入井眼，可提高油井采收率。横贯油层的水平井可以为评价油层提供更多的资料，对认识油藏有极大的价值。水平井可以钻达城市下的遥远部分，能减少开发海上油田所需的平台数。可以认为水平完井是20世纪80年代石油工业技术最重要的发展之一。但由于水平完井的成本比直井高23倍，因此在厚油层、低垂向渗透率油层或被某些不渗透页岩分割的油层中，水平完井是不宜采用的。三、水平完井的特点目前，水平井有三种基本类型，即大曲率半径水平井、中曲率半径水平井和小曲率半径水平井。水平段位移分别超过3000m、1500m和300m。各种水平井的完井方式的优缺点见表19-1。表19-1各种水平完井方式的优缺点完井方式优点缺点裸眼完井1.成本最低2.储集层不受水泥浆的伤害3.油流导流能力最高1.疏松储集层，井眼可能坍塌2.难以避免层段之间的窜通3.不能进行水力压裂作业或难以进行技术措施4.生产测试资料不可靠割缝衬管完井1.成本现对较低2.储集层不受水泥浆的伤害3.可防止井眼坍塌1.不能实施层段的分割，因而不可避免层段之间的窜通2.无法进行选择性增产增注作业3.无法进行生产控制，不能获得可靠的生产测试资料带ECP的割缝衬管完井1.相对中等程度的完井成本2.储集层不受水泥浆的伤害3.依靠管外封隔器实施层段分离，可以在一定程度上避免层段之间的窜通4.可以进行生产控制、生产测试和选择性的增产增注作业管外封隔器分隔层段的有效程度，取决于水平井眼的规则程度，封隔器的坐封和密封件的耐压、耐温等因素射孔完井1.有效的层段分隔，可以避免层段之间的窜通2.可以有效的进行生产控制、生产测试和水力压裂及其他选择的增产增注作业1.相对较高的完井成本2.储集层受到水泥浆的伤害3.水平井的固井质量目前尚难保证裸眼预充填砾石筛管完井1.储集层不受水泥浆的伤害2.可以防止疏松储集层出砂及井眼坍塌3.特别适宜于热采稠油油藏1.不能实施层段的分割，因而不可避免层段之间的窜通2.无法进行选择性增产增注作业3.无法进行生产控制等套管内充填砾石筛管完井1.可以防止疏松储集层出砂及井眼坍塌2.可以防止疏松储集层出砂及井眼坍塌3.可以实施选择性的射开层段1.储集层受到水泥浆的伤害2.必须起出井下预充填砾石筛管后，才能实施选择性的增产增注作业四、水平井完井方法的选择(一)完井方法选择的原则1、获得最高产量。2、其它流体产量最小，即汽、水注入液。3、有利于减少修井作业。4、能控制砂侵。5、能防垢并有利于控制流体的腐蚀作用。6、能保持油层套管和油管的完好性。7、具有放弃初次开采井段进行二次甚至三次开采及完井的条件。8、经济性原则。(二)完井方法必须满足哪些技术方面的要求1、封闭水或气的侵入。2、有利于更有效地采油。3、有利于增产措施。1-技术套管；2-油层；3-裸眼图19-2 水平井裸眼完井示意图4、有利于生产测试。5、最大限度提高作业效率。6、减少修井作业。7、减少补救工作。8、保证安全。五、水平井的完井方法1、裸眼完井裸眼完井是最基本、最简单的水平井完井方法（如图19-2所示）。1-技术套管；2-封隔器悬挂短节；3-割缝衬管；4-裸眼；5-扶正器；6-油层图19-3 水平井割缝衬管完井技术套管下至产层顶部，注水泥固井，将产层和产层以上邻近的其他地层封隔。将油管下过直井段并进入产层井段，用洗井液借助油管洗井诱喷，依靠产层自身的能量自喷采油。这种裸眼完井方法，不需要用套管封堵产层，也不准备采取强化增产措施。因此，适用于岩性致密、井壁不会坍塌，而且渗透性较好的硬质砂岩，或裂缝性砂岩和石灰岩的地质条件。2、割缝衬管完井1-技术套管；2-悬挂器；3-水泥环；4-尾管；5-扶正器；6-射孔孔眼；7-油层图19-4 水平井尾管射孔完井示意图图19-3为带扶正器的割缝衬管完井示意图。完井套管下部连接带扶正器的割缝衬管，在衬管以上装设套管封隔器，封堵环空。以便完井套管注水泥时，水泥浆不会进入衬管外的环形空间。固井后将油管下过直井段并进入产层部位。3、尾管射孔完井技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和技术套管宜重合lOOm左右，最后在水平井段射孔（如图19-4所示）。这种完井方式将层段分隔开，可以进行分层增产及注水作业，可在稀油和稠油层中使用，是一种非常实用的方法。4、管外封隔器(ECP)完井方式这种完井方式是，依靠管外封隔器实施层段的封隔，可以按层段进行作业和生产控制，这于1-悬挂器；2-套管外封隔器；3-割缝衬管；4-裸眼；5-油层图19-5 套管外封隔器的完井示意图注水开发的油田尤为重要（如图19-5所示）。5、砾石充填完井方式国内外的实践表明，在水平井段内，不论是进行裸眼井下砾石充填或是套管内井下砾石充填，其工艺都很复杂，目前正处在矿场试验阶段。裸眼井下砾石充填时，在砾石完全充填到位之前，井眼有可能已经坍塌；扶正器有可能被埋置在疏松地层中，因而很难保证长筛管居中。裸眼水平井预充填砾石绕丝筛管完井，其筛管结构及性能同垂直井一样，但使用时应加扶正器，以便使筛管在水平段居中（如图19-6所示）。1-技术套管；2-悬挂器；3-扶正器；4-预充填砾石绕丝筛管；5-裸眼；6-油层图19-6 水平井裸眼预充填砾石筛管完井示意图套管射孔水平井预充填砾石绕丝筛管完井（如图19-7所示）。1-悬挂器；2-水泥环；3-扶正器；4-尾管；5-预充填砾石绕丝筛管；6-射孔孔眼；7-油层图19-7 水平井套管内预充填砾石筛管完井示意图水平井裸眼及套管完井井下砾石充填时，因井段太长，充填液的滤失量过大，充填过程中不仅易造成脱砂，造成砂堵而充填失败，而且会造成油层伤害。因而长井段水平井砾石充填一直处于试验阶段。近年来，国外在此方面有了技术改进，裸眼完成井，在钻井液中加入暂堵剂，将地层全部暂堵住。套管射孔完成井，在完井液中也加入暂堵剂，将射开的孔眼全部暂堵住。两者暂堵后渗透率均为零，做到无滤失，从而为砾石充填创造条件，充填液可采用盐水、cacl2水或低粘度充填液，砂比为240480kgm3，充填长度已达100Om左右，充填砂量13608kg左右。在充填作业完成后，通过酸化或其他化学剂来解除暂堵堵塞。虽然水平井砾石充填的技术问题可以解决，但工艺较复杂，成本高，因而，水平井的防砂完井目前仍多采用预充填砾石筛管、金属纤维筛管或割缝村管等方法完成。六、水平井的应用及采油方式(一)水平井主要应用1、天然裂缝油藏，水平井可钻穿多条裂缝，多条裂缝都可以出油，对于这种类型油藏，水平井是最有用的。2、底水气顶油藏，水平井可减少水、气锥问题，因而提高产量。3、天然气气田，水平井可用于低渗透气藏也可用于高渗透气藏。在低渗透层气藏中水平井可增加泄气面积，从而减少生产井数。在高渗透层，直井中近井地区产气速度高，水平井则可降低近井地区的产气速度，同时降低近井地区的紊流现象，改善了高渗透气层的产能。4、提高采收率，特别是在热采提高采收率中应用。水平井长井段与油藏大面积接触，因而注汽井大大提高了注入量，对于一些注汽有困难的井更是如此。对热采提高采收率有很好的效果。(二)水平井采油举升方式1、水平井柔性金属泵技术柔性金属抽油泵在抽油泵柱塞的整体结构上采用多级密封结构，各级之间相互独立，并强开强闭，具有防气功能，取消游动阀；单级密封单元采用非接触式弹性间隙密封，该结构不仅能够减小密封间隙，降低漏失量，提高泵效，而且通过将普通泵柱塞与泵筒之间的硬性间隙变为弹性间隙，避免卡泵，并可以避免砂粒对泵筒及柱塞外表面的损伤，延长检泵周期。如图19-8所示。图19-8 水平井柔性金属泵技术特点：适用于大斜度井、水平井，泵挂位置井斜最大可达80；携砂能力强，不砂卡，在不砂埋柱塞条件下均可保证正常生产，并可以在出砂条件下保持高泵效；泵效高：弹性间隙密封，密封间隙自动补偿，漏失量相对普通泵(同一间隙等级)降低1/2以上，提高泵效；柱塞整体结构为多级强开强闭，具有防气功能；适用泵挂深；检泵周期长，弹性间隙在出砂条件下可有效保护柱塞及泵筒工作表面。水平井柔性金属泵推广应用的油井大部分因严重出砂，其中包括稠油井、超稠油井、稀油井、蒸汽吞吐井等。泵挂位置均在大斜度井段或水平井段，除因供液不足、砂埋等非泵本身原因检泵外，在各种恶劣井况下均可保证正常生产，最长检泵周期1年以上。2、水平井气举诱喷工艺技术针对目前部分区块的水平井在投产过程中有一定的自喷潜力，可在投产过程时进行气举诱喷投产方式，最大限度的发挥油层产能，并且减少污染。气举诱喷的关键是气举管柱，气举管柱中关键部件是气举阀，气举阀其实质上就是一种用于井下的压力调节器。气举阀通常安装在偏心工作筒上并与油套环空相连。气举阀（如图19-9所示）的作用相当于在油管上开设了孔眼，高压气体可以从孔眼进入油管举出液体，降低管内压力，到一定程度之后，气举阀能自动关闭，将孔眼堵死，如图19-10所示。 图19-9气举阀 图19-10 压力调节器在地面根据原井情况预先调节好气举阀的开启压力，然后连接好替泥浆管柱，把管柱下入到井内，依靠地面氮气设备连续向套管注气，当环空液面降低到气举阀1以下时，气举阀内外产生压差，高压气体通过气举阀1的孔眼进入油管，使气举阀1以上油管内的液体混气，(如图19-11所示)。如果进入的气量足以使液体混气而喷出，则油管内压力就会下降。管内压力下降后使环空高压气体挤压液面继续下行，环空液面继续降低，(如图19-12所示)。当环空液面降低到气举阀2以下时，高压气体又通过气举阀2的孔眼进入油管举升液体。同时气举阀1内的压力进一步降低，在凡尔内外压差作用下自动关闭。 图19-11一级气举阀开启工作示意图 图19-12 二级气举阀开启工作示意图管内压力下降后使环空高压气体挤压液面继续下行，环空液面继续降低，当环空液面降低到气举阀3(4)以下时，高压气体又通过气举阀3(4)的孔眼进入油管举升液体。同时气举阀2(3)内的压力进一步降低，在凡尔内外压差作用下自动关闭(如图19-13、图19-14所示)。 图19-13三级气举阀开启工作示意图 图19-14四级气举阀开启工作示意图气举阀4进气后，气举阀4以上油管内的液体混气喷出，油管内压力降低，在环空高压气体挤压下液面又继续下降。最后，高压气体从气举阀5进入油管，气举阀4关闭，井中的液体全部被举通，(如图19-15所示)。通过5级气举阀的作用，气举阀以上液柱基本被排出，放大了井底的生产压差，达到诱喷效果。图19-15五级气举阀开启工作示意图七、水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)蒸汽辅助重力泄油(SAGD)主要是利用加热原油在其自身重力作用下流入井筒进行生产的，由于油藏中没有外部压力梯度，因而减小了蒸汽窜槽，改进了扫油效率，从而可以获得比其他方法更高的原油采收率。（一）蒸汽辅助重力泄油的基本概念蒸汽辅助重力泄油(SAGD)