风城超稠油油藏sagd水平井钻井工艺技术研究中期汇报 ppt素材

汇报内容 风城超稠油SAGD水平井钻井技术难点分析风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析风城超稠油SAGD水平井水平段环空携岩技术研究风城超稠油SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究风城超稠油SAGD水平井完井优化技术研究 一 风城超稠油SAGD水平井钻井技术难点分析 1 井眼轨迹设计与控制 油藏埋深浅 垂深小 220 280m 井眼轨迹需要进行优化设计 为解决大井眼曲率 9 13 30m 有杆泵举升问题 需采用多段制剖面 中间约20m微增斜或稳斜段 轨迹控制难度大 受油层厚度限制 SAGD双水平井垂直距离近 5m 两井眼之间的间距控制要求精度非常高 一 风城超稠油SAGD水平井钻井技术难点分析 2 套管柱强度设计 水平段长 400 500m 套管下入很困难 井眼曲率大 长期开采 套管柱存在热失稳破坏的可能 曲率半径小 套管柱受力复杂 入井 工作可靠性降低 3 有效携岩问题 水平段长且水平段机械钻速高 16 27m h 存在形成岩屑床风险 4 钻具组合设计 水平段长 钻压有效传递困难 油藏埋深浅 造斜率大 对底部造斜钻具组合提出了更高的要求 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 1 风城油田稠油油藏地质概况目的层 齐古组底部构造形态为由北向南倾的单斜 地层倾角约5 埋深 100 220m 平均190m 地面海拔 300 374m 平均340m 原油粘度 50 时在9495 49320mPa s之间 平均在21584mPa s 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 2 井眼轨道优化设计和轨迹控制的要求为满足采油工艺要求 造斜点至采油下泵位置全角变化率不超过11 30m 稳斜段至A点全角变化率不超过13 30m 为满足SAGD工艺配套要求 水平井抽油泵下泵位置为一稳斜段 稳斜段井斜角不超过60 稳斜段长15至20m 稳斜段全角变化率不大于3 30m 同时保证稳斜段距水平段垂深25 30mSAGD双水平井垂直距离5米 目标靶窗 0 75m 2 0m 考虑尝试将 244 5mm大尺寸技术套管下入水平段40 45米 为后续完井管柱下入 提供条件 缩短建井周期 提高工作效率 减小劳动强度 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 3 井眼轨道优化设计模型 1 总体思路在满足现场施工条件限制下 设计出的轨道应当是满足各种设计要求的最优轨道 所谓最优轨迹就是在满足现场工具能力的要求下 设计出来的轨迹具有最小的井斜变化率 井斜方位变化率 最短的井身长度 最小的扭矩和摩阻力 满足SAGD钻井 采油配套工艺技术等特点 根据凤城油田SAGD实际情况 井眼轨道模型初步选用双增五段式轨道模型 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 3 井眼轨道优化设计模型 2 优化模型建立采用最优化设计模型 目标函数为整个井眼轨道长度Ls 寻求Ls的最小值 双增五段式轨道模型特征 六个关键点 六个关键参数 八个约束条件 目标函数 约束条件 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 3 井眼轨道优化设计模型 3 优化模型求解采用最优化设计模型 目标函数为整个井眼轨道长度Ls 寻求Ls的最小值 目标函数具体形式 目标函数是典型的非线性规划问题 据此可以构造罚函数将有约束的最优化问题转换为无约束最优化问题进行求解 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重32区完成 FHW103 FHW104 FHW105 FHW106四对SAGD井设计 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重32区 以FHW105井组为例 FHW105P水平井设计地层分层 FHW105I水平井设计地层分层 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重32区 以FHW105井组为例 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重32区 以FHW105井组为例 FHW105井组垂直剖面图 设计 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重32区 以FHW105井组为例 FHW105井组中心距离扇形图 FHW105井组垂直剖面图 实钻 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重37区完成 FHW200 F200VP FHW201 FHW202 FHW203 FHW207 F207VP FHW208 FHW209 FHW210几对SAGD井设计 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重37区 以FHW203井组为例 FHW203I水平井设计地层分层 FHW203PI水平井设计地层分层 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重37区 以FHW203井组为例FHW203P井井眼轨道分段优化设计数据表 FHW203I井井眼轨道分段优化设计数据表 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重37区 以FHW203井组为例 FHW203井组垂直剖面图 设计 二 风城超稠油SAGD水平井井眼轨道优化设计 4 井眼轨道优化设计模型的应用重37区 以FHW203井组为例 FHW203井组中心距离扇形图 FHW203井组垂直剖面图 实钻 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 1 必要性分析凤城超稠油SAGD水平井垂深浅 井眼曲率小 完井管柱弯曲变形严重 势必产生较大摩阻 其最终造成完井作业的困难 开展摩阻分析 对浅层SAGD水平井完管柱安全入井及优化设计具有重要指导意义 改进井身剖面设计 使完井管柱下入阻力最小 预测实钻井眼套管柱下入可能性 便于选择最优下入方法 精确计算摩阻 为套管强度设计提供可靠保障 预测钻进 完井过程中可能遇到的阻卡 失稳等情况 避免事故 预测完井管柱能够达到的最大水平距离 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 2 完井管柱入井时井眼轨迹的模拟计算采用三次样条插值法计算浅层SAGD水平井井眼轨迹 其能使各测点数据反映出弹性杆弯曲变形的特性 使井眼轨迹上井斜角 方位角连续变化 三次样条函数数学模型 式中 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 3 完井管柱摩阻计算模型井眼中管柱的弯曲是受井壁限制 管柱侧向力则是由于管柱本身的刚性产生的 故此处计算模型采用刚性模型 根据管柱单元体受力和变形 确定弯曲井段摩阻计算模型 二维弯曲井段摩阻计算模型 同理可以导出任意空间平面计算模型 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 油层段悬挂 177 8mm筛管 一开采用 444 5mm钻头钻至20 40m 下入 339 7mm表层套管 水泥浆返至地面 二开采用 311 2mm钻头钻至水平段靶窗入口A点 下入 244 5mm技术套管 固井水泥浆返至地面 FHW104P FHW105P技术套管加入水平段45m 三开使用 215 9mm钻头钻至水平段靶窗终点B点 下入 177 8mm筛管 悬挂器 4 完井管柱入井时井眼轨迹的模拟计算 重32SAGD井身结构 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 重32井区SAGD水平井数据表 4 完井管柱入井时井眼轨迹的模拟计算 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 4 完井管柱入井时井眼轨迹的模拟计算 以FHW105P井为例 井径按照钻头外径考虑 套管内摩擦系数采用值为0 20 裸眼环空用值为0 30 水平段井斜按照 2 30m考虑 方位变化按照 5 30m考虑 FHW105P井 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 4 完井管柱入井时井眼轨迹的模拟计算 以FHW105P井为例 244 5mm套管入井过程中摩阻与钩载变化 二开 井深 m 井深 m 载荷 第一增斜段 稳斜段 第二增斜段 水平段 套管下入井深为300m左右处 摩阻与套管有效拉力达到一致 三 风城超稠油SAGD水平井套管下入摩阻分析 4 完井管柱入井时井眼轨迹的模拟计算 以FHW105P井为例 177 8mm套管入井过程中摩阻与钩载变化 三开 井深 m 井深 m 载荷 第一增斜段 稳斜段 第二增斜段 水平段 套管下入井深为280m左右处 摩阻与套管有效拉力达到一致 优化水平井井身结构和井身剖面设计设计水平井井身结构和井身剖面时 必须进行各种井身结构和井身剖面的摩阻计算 优化水平井井身结构和井身剖面设计 考虑减小套管下入的摩阻 采取合理的工艺措施和管柱组合 送入工具 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 1 影响水平井井眼净化的因素 1 井斜角的影响岩屑床的厚度与井斜角大小密切相关 井斜角30 60 作为洗井的最关键区域 在该区域岩屑不但会因环空返速不足逐渐沉聚在井眼下侧形成岩屑床 2 环空返速对岩屑床厚度的影响环空返速对岩屑床厚度影响很大 研究表明 井斜角在30 60 范围内 环空岩屑成床的临界环空返速为0 85 1 2m s 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 1 影响水平井井眼净化的因素 3 偏心度对岩屑床厚度的影响在环空返速较高时 岩屑床厚度随偏心度上升呈直线上升趋势 可见 钻柱偏心是不利于岩屑运移的 4 钻井液性能对岩屑床厚度的影响钻井液性能是大斜度井段改善井眼净化情况的主要可控因素 钻井液的动切力达0 975Pa s以上 环空返速达0 914m s以上 可确保大斜度井段岩屑总浓度不大于5 提高钻井液的屈服值及塑性粘度将有助于改善和加强钻井液对岩屑的综合施力作用效果 从而改善岩屑的运移条件 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 2 环空携岩计算模型 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 水平段长 300 500m左右 水平段机械钻速高 16 27m h 环空存在形成岩屑床风险 必须进行校核计算 3 部分SAGD水平井水平段长和机械钻速统计 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 4 水平井井眼净化分析 以FHW105P井为例 1 井身结构 2 实钻井眼轨迹 FHW105井轨迹图 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 4 水平井井眼净化分析 以FHW105P井为例 3 水平段钻具组合 4 施工参数 钻具组合 215 9mm钻头 165mm螺杆 1 5 127mm无磁钻杆 1根 MWD短节 127mm无磁钻杆 1根 127mm加重钻杆 钻遇地层 齐古组 未穿 钻井参数 钻压 60 100kN排量 24 27L s转盘转速 30 40r min泵压 7 8MPa钻井液性能 密度 1 23g cm3粘度 92s钻进井段 351 710m进尺 359m纯钻时间 20h平均机械钻速 17 95m h 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 4 水平井井眼净化分析 以FHW105P井为例 5 环空压力和流速随井深分布 全井液 固两相流动数值模拟计算结果表明 井底压力为3 03MPa 由于井斜角的影响 环空压力沿井深不成线性分布 而是随井深的增加 压力增加幅度逐渐减少 在水平段压力梯度等于流体摩阻产生的当量梯度 部分井段泥浆流速和岩屑速度明显不一致 斜井段二者差值较大 其中30 60 井段二者之间的差别最大 岩屑在该井段浓度达到最大 也是最容易形成岩屑床的井段 井深 m 井深 m 四 风城超稠油SAGD水平井环空携岩技术研究 4 水平井井眼净化分析 以FHW105P井为例 6 环空岩屑浓度分析 计算结果表明 随井深增加岩屑浓度增加 井斜角是影响岩屑有效运移的重要因素 其中30 60 井段岩屑在该井段浓度达到最大 也是最容易形成岩屑床的井段 有效携岩困难 通过分析 全井岩屑浓度基本在5 以内 表明井眼净化良好 施工参数能够满足井眼净化要求 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 1 SAGD 直井 开采方案提出依据 1 地质 储层埋深浅 侏罗系平均埋深200米 地层能量低 原油粘度大 砂岩储层易于出砂 钻遇地层松软 可钻性强 极容易垮塌 2 SAGD水平井注蒸汽吞吐开采存在的问题井身轨迹对泵的下入及正常运行的影响 有杆泵杆柱断落问题不能彻底解决 存在地层出砂埋生产管柱的风险 井底低压与低沉没度带来闪蒸问题 高的单井产液量将导致气串问题发生 采油井所需要的沉没度不够 油田开发速度低 整体开发效益差 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 2 SAGD 直井 钻井方案设计原则降低钻井施工的难度与风险 保证钻井施工安全 优选先进工艺与技术 满足地质开发任务的要求 优化施工工艺程序 减少作业装备等停时间 实现油田整体开发低成本 提高整体开发效益 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 3 FHW200I P VP井组基础资料 1 基本资料FHW200I井 斜深816 36m 垂深244 90m FHW200P井 斜深847 71m 垂深250 20m F200VP井 井深450m 2 井口靶窗设计 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 4 FHW200I P VP井组井身结构设计 1 FHW200I P井井身结构示意图 2 FH200VP直井井身结构示意图 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 4 FHW200I P VP井组井身结构设计 3 FHW200I P FH200VP井身结构示意图 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 4 FHW200I P VP井组井身结构设计 4 FHW200I P FH200VP井身结构设计数据 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 4 FHW200I P VP井组井身结构设计 5 SAGD水平井轨道设计 FHW200I水平井井身剖面 FHW200P水平井井身剖面 SAGD水平井轨迹垂直投影图 SAGD水平井轨迹水平投影图 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 5 SAGD 直井 方案实施难点分析直井与水平井连通 直井与水平井连通尚无先例 存在连通不成功的风险 直井扩孔问题 P井顶端扩孔 直井连通段扩孔 包括井眼直径为2m的5m段长 井眼直径为1m的10m段长 扩孔工艺 套管锻铣工具都是挑战 有效携 岩 铁 屑问题 井眼环空截面积大 钻井液上返速度低 如何保证扩孔段岩屑 铁屑 及时有效循环到地面 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 5 SAGD 直井 方案实施关键技术 1 磁寻的导航技术采用特定频率的磁信号进行发射和接收 用于对井眼轨迹进行精确控制 精度在0 5米以内 具有LWD MWD所不具备的特点和优势 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 5 SAGD 直井 方案实施关键技术 2 大井径扩孔技术A 最大扩孔直径可达2000mm B 液压推动 可以多次扩眼 C 停泵后上提自动回收刀翼 D 切削单元采用PDC片或硬质合金 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 5 SAGD 直井 方案实施关键技术 3 直井段 锻铣 与 扩孔 对250 260m套管段进行锻铣 然后对250 260m井段进行造穴扩孔 扩孔段井眼直径1000mm 最后再对251 257m井段进行扩孔 直径2000mm 五 SAGD水平井钻井方案 SAGD 直井 研究 5 SAGD 直井 方案实施关键技术 4 直井与水平井的连通 采用磁寻的导航技术进行轨迹测量控制钻后45米水平段 最后5米进行盲打 实现泄油水平井和直井连通 循环 确保连通通道畅通无阻 六 风城超稠油SAGD水平井完井优化技术研究 1 完井方案设计原则采油工艺 人工制造沉没深度 初期大排量有杆泵开采 满足日产600方液体要求 后期可以取电潜泵开采 满足大排量开采 达到注采平衡 完井工艺 满足泵开采方式的管径尺寸 位置 满足均匀注气及防砂等方面要求 满足生产后期出砂治理及筛管修复要求 经济性 低成本解决 六 风城超稠油SAGD水平井完井优化技术研究 2 SAGD 直井 的完井流程 六 风城超稠油SAGD水平井完井优化技术研究 3 SAGD 直井 砾石充填完井工程方案 1 FWH200VP采油直井完管柱 FHW200VP直井井身结构图 FHW200VP采油直井井身结构数据 六 风城超稠油SAGD水平井完井优化技术研究 3 SAG