胜利油田分支井钻井技术介绍ppt课件

胜利油田,分支井钻井技术,钻井新技术,主讲人：赵金海钻井工艺研究院,1,主要内容,一、概述二、分支水平井钻井技术三、存在的问题四、下步的研究方向五、推广应用前景,2,分支井技术是九十年代国际上发展起来的一项集地质设计、钻井、完井和采油于一体的崭新的开采技术。分支井也称多底井，即在一主井眼中钻出两个或多个分支井眼。分支井眼是水平井的分支井称作分支水平井。与目前比较成熟的水平井、侧钻水平井技术相比具有更大的优越性，一方面可以发挥水平井高效、高产的优势，增加泄油面积，挖掘剩余油潜力，提高采收率，改善油田开发效果。另一方面可共用一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一个油层，在更好地动用储量的同时比水平井更节省投资。,一、概述,3,许多井因井下原因或套管损坏而无法开采，充分利用原井开窗钻分支井具有极大潜力，是一种低成本、高效益的开发方式。东部油区许多油藏，如：潜山（灰岩、火成岩类），重油、稠油油藏，层状油藏，断块/孤立油藏，衰竭油藏，低渗油藏及存在许多垂向不渗透隔层的油藏等适合分支井开采。,钻分支井的适宜条件,4,3.发展趋势,分支井技术始于50年代初，随着现代科学技术的进步，国外分支井技术已发展到了一个较高水平。主要表现在以下几点：A.由一般分支定向井发展到大斜度、大位移分支定向井和分支水平井；B.由最初的新井侧钻分支定向井发展到套管内侧钻中、短半径分支水平井，甚至超短半径分支水平井；C.分支井施工工具已从老式侧钻工具发展到先进的可回收式斜向器和段铣工具；D.由最初凭经验侧钻发展到采用先进的有线或无线随钻测量控制侧钻。轨迹控制水平得到了大大提高；E.井下钻具已由柔性钻具发展到新型铰接式马达等井下动力钻具；F.由经验施工发展到计算机指导施工；G.从裸眼完井发展到衬管完井和砾石充填完井；H.分支中半径（3050m）水平井将是今后主要的发展方向。,5,我国大多油气田均处于中后期开发阶段，据不完全统计，我国低压低渗油田、开发后期剩余油气田、粘稠油臧储量达数十亿吨。分支井技术在这类油藏的应用比常规井（包括水平井）有着更大的优势，将对提高油气产量和油田采收率起到重要作用。我国整个东部油区均已进入开发后期，存在大量报废井，利用这些报废井井进行老井侧钻分支井是一种低成本、高效益的开发方式，具有极大的潜力和发展前景。,6,三、分支井的类型、特点及适宜条件,类型,7,8,分支井的优点,有利于制订更合理的开采方案;加大油藏与井眼的接触长度，增加油藏泄油面积;有效开采多产层的油气藏;可替代长水平段水平井以降低井底流动阻力，提高产量;减少井位、占地面积及配套设备的数量，减少搬迁、主井眼重钻等工序，大幅度降低综合费用;可减少海上平台井槽的数量，进而缩减平台的数量和尺寸;可用尽量少的井开采形状不规则的油藏;可以增加单井钻遇不同裂缝体系的可能;可在一口井内实现注采结合，提高采收率;能够应用新的提高采收率的开发方案，如在一垂直井眼中采用蒸汽驱替辅助重力驱替采油或在分隔层位利用井下重力进行油水分离及井下处理技术;特别适合特殊油藏及老油区挖潜增效。,9,优点1：有利于制定更合理的开采方案,以尽量少的井控制尽量大的含油面积,分支井钻井技术的优点,10,优点2：可有效开采多产层油藏,断块遮掩油藏,透镜体油藏,分支井钻井技术的优点,11,优点3：可替代长水平段水平井,降低钻井成本，降低井底流动阻力，提高产量,分支井钻井技术的优点,12,SHELL公司在BRUNEI油田钻分支井实例,开发各断块油藏需6口直井,一口分支井即可开发各断块油藏,优点4：用尽量少的井开采形状不规则的油藏,分支井钻井技术的优点,13,优点5：可在一口井内实现注采结合，提高采收率,稠油或低渗油藏,分支井钻井技术的优点,14,加拿大WEYBURN油田统计数据,直井,单分支水平井,双分支水平井,四分支水平井,分支井钻井技术的优点,15,分支井的缺点,在钻多分支井时，已钻分支井眼常处于裸眼状态，因而存在着潜在的污染及复杂性；对各分支井井眼进行井下作业更为复杂，为避免井下作业时出现事故，应保证能顺利地再次进入各分支井眼；钻井和采油作业期间的井控较为复杂。,16,分支井的适宜条件,设计水平位移较大的井；地面为环境敏感地区,不允许建多个井场；老井侧钻；适合多种油藏类型：重油或稠油油藏、层状油层体系、断块/孤立油藏、衰竭油藏、低渗油藏、天然裂缝油藏和存在一个或多个垂向不渗透隔层的油藏。,17,1、分支井钻井、完井发展的六个阶段,四、分支井钻井技术,第一级(L1):主井眼裸眼钻分支井眼，主井眼和分支井眼均为裸眼完井;第二级(L2):老井套管开窗或新井眼下预开窗套管钻进分支井眼，裸眼或丢筛管完井;第三级(L3):老井套管开窗或新井眼下预开窗套管钻进分支井眼，悬挂筛管完井;第四级(L4):套管开窗或预开窗套管钻进分支井眼，下套管固井完井;第五级(L5):主井眼下预开窗套管钻进分支井眼，下套管完井，接合处靠液压方式进行压力封隔;第六级(L6):主井眼套管内下井下分支装置，钻分支井眼下套管回接至井口，井下分支装置封隔压力.,18,主井眼与分支井眼均为裸眼,L1,主、分支井眼均为裸眼,分支井眼再进入受限,控制采油受限,适用于胶结性好的地层,19,主井眼有套管裸眼或丢筛管完井,L2,主井眼全尺寸通畅,筛管无机械悬挂,能再进入分支井,适用于胶结性好的地层,20,主井眼有套管悬挂筛管完井,L3,筛管机械悬挂于主井眼套管分支井眼不注水泥主井眼和分支井眼都可再进入适用于胶结性好的地层,21,主井眼有套管分支井下套管完井,L4,分支井眼下套管固井主井眼全尺寸通畅适用于各种地层,22,主井眼有套管分支接合处靠液压方式进行压力封隔,L5,分支结合处靠液压进行压力封隔主井眼和分支井眼都可再进入双管柱完井适用于各种地层,23,L6,主井眼有套管靠井下分支装置钻分支井和进行压力封隔,分支结合处可液压压力封隔主、分支井眼均全尺寸通畅双套管完井适用于各种地层,24,2、分支井地质及油藏工程设计技术,适合分支井开采的资源量评价技术;适合分支井技术开采的油藏及地质筛选技术;分支井优化设计技术;分支井开采特征及效果评价技术.,25,3分支井钻井工艺技术,26,适合分支井钻井的钻井液、完井液体系及相配套的处理剂;钻井液有效携带和悬浮岩屑技术;钻井液抑制性及防塌性技术;钻井液有效降低摩阻及提高润滑性能技术;分支井油层保护技术。,4、分支井钻井液技术,27,5、分支井完井及采油技术,分支井固井完井工艺技术,分支井防砂技术,分支井采油工艺技术,分支井眼修井作业技术,28,胜利油区有一部分油藏如屋脊式多层断块油藏、边底水油藏等，用直井开采效果比较差，用水平井或侧钻水平井开采不能够完全控制油藏，而采用多底井或分支井就可以较好地解决这一问题。该项技术在胜利油区有比较广阔的应用前景。“九五”期间，已逐渐发展成熟的水平井、侧钻水平井技术为分支井钻采配套技术研究打下了良好的基础。为此，胜利油田承担了中石化重点科技攻关项目“分支井钻采配套技术”的攻关研究。,29,二、分支水平井钻井实践,先期进行了两口分支水平井桩1-支平1井和梁-支平1井的试验,桩1支平井,该井位于桩块中部构造的较高位置。该区块先后有口井（包括一口水平井）投入开发，大部分井开井即见水，含水迅速上升至以上，其主要原因是该层为底水油藏，油水粘度比大，油流动阻力大，底水很快以水锥形式使油井水淹。因此设计用双分支水平井开发该构造的含油富集区，以起到控制更大的含油面积，抑制底水锥进，增大泻油面积，改善开发效果，提高产能和采收率的作用。,30,桩1-支平1井井身结构示意图,表层：井眼444.5mm套管339.7mm300m,第二分支：井眼215.9mm套管139.7mm，注水泥固井,技套：井眼311.15mm套管:244.5mm1704m,第一分支：井眼215.9mm，139.7mm尾管挂于244.5mm套管内，注水泥固井,第一分支与第二分支方位相差30,31,桩1-支平1井施工过程,1、打表层及主井眼：A、444.5mm钻头钻进301m,下339.7mm表层套管B、二开311.15mm钻头钻至1705m，下入244.5mm技术套管，形成主井眼,32,桩1-支平1井施工过程,2、钻进第一分支井眼：215.9mm钻头三开钻进水平段；下入139.7mm尾管挂于244.5mm套管内，注水泥固井,33,桩1-支平1井施工过程,3、钻进第二分支井眼：,C、下套管、固井，射孔完井,A、确定定向方位、下斜向器,B、开窗侧钻出分支水平井眼,D、磨铣、套铣套管，回收工具，畅通主井眼,34,第一分支：完钻井深1945m，水平位移442.8m，水平段长236.02m，最大井斜角93.2;第二分支：完钻井深1872m，水平位移386.06m，水平段长186.62m，最大井斜角91.2。,桩1-支平1井基础数据,35,位于梁46块中部局部构造的较高位置。该区块先后有口井投入开发，但由于构造复杂，开发效果并不理想。设计用双分支水平井开发该构造的三个相邻油层，以起到同时开采纵向上多个油层，改善开发效果，提高产能和采收率的作用。该井是一口三维阶梯式双分支水平井，这里不再详细介绍。,梁支平1井,36,地质及油藏工程设计,井身结构和井眼轨道设计,分支井工程设计技术,确定适合分支井技术开采的油藏及地质条件，对筛选出的区块建立三维地质模型；利用生产动态和数值模拟方法开展油藏分布规律研究，确定分支井的平面位置和合适的分支类型及各分支井眼水平段长度及延伸方向。,为便于钻井、完井及采油作业，应尽量钻较大尺寸的分支井眼。技术套管的下入深度，除考虑地质要求和施工安全外，还要考虑分支井眼的开窗点及特殊工具的坐放位置。尾管悬挂器的位置由上分支开窗点位置和所采用的回接系统的要求确定。在井眼轨道设计方面，由于存在开窗位置限制和套管附近磁干扰的问题，采用了不同于常规水平井和侧钻井的轨道设计原则和设计方法。,37,导向钻进技术,造斜段及水平段均采用MWD+单弯动力钻具的导向组合钻进，通过连续滑动钻进、滑动和复合钻进相结合的方式实现增斜、降斜和稳斜，既达到了连续钻进的目的，又可随时根据需要调整井眼状态，有效地提高了钻井速度和轨迹控制精度。,MWD测量技术,采用英国Geolink生产的负脉冲MWD进行随钻测量，通过选择合适的钻头喷嘴，使钻头压耗和井下动力钻具压耗之和满足MWD脉冲发生器所需的最佳压耗值，如果压耗值太低，脉冲发生器产生的信号过弱，容易被干扰信号淹没；压耗值过高，可能使脉冲发生器释放阀关闭，发不出信号。,38,分支水平井定向回接技术,主井眼,第二分支井眼,第二分支井眼管柱,第一分支井眼管柱,斜向器,防阻塞接头,打捞接头,定向回接接头,尾管悬挂器,定向接头,定向回接系统结构简图,39,两口分支水平井都是在95/8套管内开窗侧钻第二分支井眼，利用一体式铣锥一次完成开窗和修窗工作。一体式铣锥定向回接系统上部的斜向器连接后，由一趟送入管柱送入，坐键、坐封后，通过施加一定的钻压剪断销钉，即可进行开窗磨铣工作。,开窗侧钻技术,40,分支水平井钻井液技术,采用多元醇为主处理剂的聚合醇仿油基钻井液,以多元醇为主处理剂、两性离子聚合物为辅助处理剂，多元醇在钻井液中的加量只有3%，两性离子聚合物配成胶液维护，即可提供正常的润滑性及抑制防塌性能。桩1-支平1井油层段钻井液进行油层保护评价试验表明该泥浆能有效地降低高温动失水，防止页岩膨胀，稳定油层物性。滤液浸入深度都在8cm以内，高温高压失水6ml，对油层保护起到了积极作用。,41,分支井塑性水泥固井技术,为满足分支水平井对窗口部分固井质量高的要求，研制出了PS-1塑性水泥体系。应用表明,该技术在能保证与常规水泥强度大小相同的情况下，抗冲击韧性强度可提高15%，大大提高了分支井眼及主井眼的固井质量，较好地改善了在后期完井及采油作业过程中对水泥环的冲击破坏，并且可以减少射孔对水泥环的冲击伤害，从而降低气窜或水窜的可能。,42,领眼磨鞋,套铣工具,斜向器的回收工艺技术,斜向器上部套管磨铣作业,斜向器以下套铣作业,43,分支井特殊工具研制,研究开发了定向回接工具，包括带回接筒的尾管悬挂器、测键槽工具、坐键及打捞接头等；开窗工具，如斜向器、复式铣锥等；磨、套铣工具，如领眼磨鞋、铣鞋和套铣工具等。,44,回接头,带回接筒的悬挂器,打捞接头,回接筒,45,三、存在的问题,第二分支井眼窗口附近磁干扰问题目前尚不能有效地解决；重叠管柱部分的磨、套铣和斜向器回收作业耗时长、风险大，重叠管柱的设计需进一步优化或探索其它的解决办法；分支井眼与主井眼的机械连接性能、密封性能还需要进一步提高；各分支井眼的选择性再进入的可靠性还需要进一步提高。,46,分支回接系统和预留窗口系统的设计改进；分支水平井多种完井方法和工具研究包括：主井眼与分支井眼套管间的封隔，实现单井分采，不影响修井作业；分支井眼尾管