完井修井新技术之一水平井完井工艺技术.ppt

胜利油田分公司采油工艺研究院2009年10月 水平井完井工艺技术 完井修井新技术 目录 国外 水平井已经成为国外油田开发的一项常规技术 水平井广泛应用于多种油藏类型 应用无禁区 一 水平井开发概述 截止到2007年12月 世界上约有5万余口水平井 分支井约8500口 美国 加拿大水平井每年钻井数近2000口 美国在大位移水平井 分支井钻井方面有其优势 加拿大主要在利用水平井注蒸汽开采稠油方面的技术领先于世界 俄罗斯在多底井方面具有丰富的经验和技术优势 1 国内外水平井发展 国内 截止2009年6月 中石化共完成水平井2004口 其中胜利油田完成1450口 累产油超千万吨 2008年 中石油完钻水平井1005口 并在多分支井 大位移水平井等方面取得了重大突破 水平井最大水平段达6118m 水平井最大垂深6062m 水平井最大斜深10728m 多分支水平井总水平段长度达到11342m 技术指标 一 水平井开发概述 1 国内外水平井发展 一 水平井开发概述 2 胜利水平井开发历程 八五 攻关试验投产 32 九五 快速发展投产 132 十五 扩大应用投产 339 十一五 创新发展投产 390 八五 九五 期间 依托国家级课题 水平井 侧钻水平井钻采技术研究 首先在热采稠油油藏开展了技术攻关 初步形成水平井开采配套技术 常规水平井 侧钻水平井 阶梯式水平井 八五 九五 期间 进入 九五 期间 水平井技术得到快速发展 应用领域扩展到多种油藏类型 广泛应用于老区调整和新区产能建设 截止 九五 末 共投产水平井160余口 常规水平井 侧钻水平井 阶梯式水平井 十五 十一五 期间 伴随集团公司科技攻关项目 分支井 大位移井钻采技术研究 水平井进入扩大应用阶段 应用领域 应用规模进一步扩大 年投产水平井数在50口以上 水平井开采技术日趋成熟 胜利油区水平井分布于68个油田中的42个 覆盖比例62 应用无禁区 覆盖范围广 2003年水平井年产油突破百万吨大关 2007年产油148 104t 2008年8月底 累计设计水平井1327口 投产水平井1099口 水平井为胜利油田增产稳产发挥了重要作用 十五 十一五 期间 一 水平井开发概述 实现两大技术转变 完井方式的转变射孔投产方式的转变近期取得三大技术突破 疏松砂岩油藏水平井裸眼防砂 完井一体化技术水平井砾石充填防砂技术低渗透油藏水平井分段压裂技术 3 国内水平井完井采油配套技术 一 水平井开发概述 3 国内水平井完井采油配套技术 目录 完井 WellCompletion 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 在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式 完井工艺简介 二 水平井完井技术 完井方法的选择是一项复杂的系统工程 需要综合考虑的因素很多 这些因素主要有生产过程中井眼是否稳定 生产过程中地层是否出砂 地质和油藏工程特性 完井产能大小 钻井完井的经济效益 采油工程要求等 二 水平井完井技术 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 二 水平井完井技术 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 二 水平井完井技术 二 水平井完井技术 1 水平井完井方式优化 设计思路 防砂工艺优选 根据油藏特性 结合成熟防砂技术 优选出防砂方式 完井方式产能预测 通过引入完井表皮系数 预测不同完井方式下的产能 完井成本对比 分析比不同完井方式的投入 优选完井方式 二 水平井完井技术 滤砂管完井方式的水平井产能预测模型 水平井产能预测研究 针对不同完井方式 与理想裸眼水平井完井对比 影响产能的因素主要表现在表皮系数 对表皮系数进行分析计算 预测不同完井方式下的产能 二 水平井完井技术 完井表皮系数 钻井损害表皮系数 同样 对其它各类完井方式也建立了相关的数学模型 形成了优化设计软件 计算出水平井的产能 通过不同完井方式下产能的对比 分析不同完井方式的适应性 二 水平井完井技术 防砂方式的选择 完井成本对比 对不同完井方式的完井费用进行对比 作为完井方式选择的指标之一 国内外防砂方法比对 综合评价三种影响因素 优选出完井方式 二 水平井完井技术 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及定向射孔技术 二 水平井完井技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 二 水平井完井技术 1 常规水平井套管固井射孔完井技术 水平井套管固井完井技术 二 水平井完井技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 水平井尾管固井完井技术 套管固井射孔完井 尾管固井射孔完井 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 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 一 水平井基本知识 二 水平井完井技术 2 常规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 水平井完井技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 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 水平井完井技术 提高水平井固井质量的措施 2 常规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 二 水平井完井技术 2 常规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 二 水平井完井技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 一 水平井基本知识 二 水平井完井技术 2 常规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 一 水平井基本知识 二 水平井完井技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 射孔参数 89枪 89弹102枪 102弹102枪 89增强弹127枪 127弹孔径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 一 水平井基本知识 二 水平井完井技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 水平井射孔技术 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 水平井射孔工艺 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 分段射孔参数优化系统 优选出不同射孔段的孔深 孔密和射孔枪弹等参数对影响产能的12个有关参数进行敏感性分析进行负压射孔设计根据不同的生产制度对近井地带进行油藏数值模拟 提供压力和产量变化曲线以及不同时间的含油 水 饱和度分布图 2 常规水平井套管固井射孔完井技术 一 水平井基本知识 二 水平井完井技术 3 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 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 二 水平井完井技术 2007年胜利油田不同完井方式水平井效果表 3 水平井筛管完井技术 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 工艺特点 3 水平井筛管完井技术 完井 防砂一体化完成 工艺简便 完井成本低 二 水平井完井技术 工艺特点 筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术悬挂筛管水平井完井技术悬挂滤砂管筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 技术系列 3 水平井筛管完井技术 二 水平井完井技术 筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 3 水平井筛管完井技术 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 筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 3 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 3 水平井筛管完井技术 二 水平井完井技术 悬挂筛管水平井完井技术 3 水平井筛管完井技术 二 水平井完井技术 悬挂滤砂管筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 3 水平井筛管完井技术 二 水平井完井技术 悬挂滤砂管筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 3 水平井筛管完井技术 二 水平井完井技术 4 水平井裸眼砾石充填防砂完井技术 随着水平井应用规模的不断加大 应用油藏类型不断增多 以及油田开发阶段的变化 对于地层砂分选性差 泥质含量高的砂岩油藏 往往造成滤砂管堵塞或出砂 管内砾石充填防砂技术水平井裸眼砾石充填防砂完井技术 二 水平井完井技术 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 逆向充填装置换向示意图 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 技术特点 4 水平井裸眼砾石充填防砂完井技术 二 水平井完井技术 应用情况 水平井裸眼砾石充填技术 取得了初步效果 4 水平井裸眼砾石充填防砂完井技术 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 岩性致密的碳酸岩油藏或灰岩油藏 二 水平井完井技术 5 侧钻水平井完井技术 裸眼完井技术 二 水平井完井技术 5 侧钻水平井完井技术 砂体胶结程度好 不易出砂油藏 筛管完井技术 二 水平井完井技术 5 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 水平井完井技术 5 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 常规侧钻方案 膨胀管侧钻井完井方案 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51 2in套管为例 套管铣开开窗完钻后安装31 2in或33 4in的生产油管 生产油管的内径为76mm或82mm 侧钻水平井膨胀管完井技术 5 侧钻水平井完井技术 二 水平井完井技术 常规侧钻方案 膨胀管侧钻井完井方案 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OHL膨胀管膨胀 以51 2in套管为例 使用的OHL膨胀管为107 95mmx6 35mm的实体膨胀管 膨胀前的内径95 25mm 膨胀后的内径为108 97mm 侧钻水平井膨胀管完井技术 5 侧钻水平井完井技术 二 水平井完井技术 侧钻水平井膨胀管完井技术 5 侧钻水平井完井技术 二 水平井完井技术 二 水平井完井技术 6 分支井完井技术 分支井50年代初就已出现在前苏联 90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 二 水平井完井技术 I II 6 分支井完井技术 主井眼裸眼分支井眼裸眼 泄油能力好 完井成本低不适合于疏松砂岩油藏 主井眼固井或下封隔器进行封隔分支井眼裸眼 具备初步的封隔功能不适合于疏松砂岩油藏 可选择的措施有限 二 水平井完井技术 III IV 6 分支井完井技术 主井眼固井或下封隔器进行封隔分支井中增加完井管柱 具备封隔和连接功能无法进行选择型作业 无法进行生产控制 不能获得可靠的生产测试资料 主井眼固井或下封隔器进行封隔分支井眼固井或下带封隔器的管柱完井 可以合采或分采分支井不可再入 二 水平井完井技术 V VI 6 分支井完井技术 主井眼固井或下封隔器进行封隔分支井固井或下封隔器进行封隔 分支井可以再入能够实现合采和分采 一个主井筒 两个分支井 两个分支从采油到修井完全独立工艺复杂 二 水平井完井技术 6 分支井完井技术 分支井完井的特点或难点 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 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 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 分支井 级完井技术 二 水平井完井技术 6 分支井完井技术 鱼骨状水平分支井 增加泄油面积 提高油藏动用程度改善开发效果 提高采收率 经济 高效 创新形成了具有自主知识产权的鱼骨状分支水平井开发技术 完井技术 主井眼 悬挂大通径精密微孔滤砂管裸眼防砂 分支井眼 裸眼完井 完井液 无固相完井液 6 分支井完井技术 二 水平井完井技术 二 水平井完井技术 井身数据 共钻4个分支 水平段总长915m 主井眼 采用95 8in技