套管侧钻井技术0811

胜利钻井工艺研究院2008年8月,侧钻井钻井技术,一、前言二、国内外侧钻井技术现状三、胜利油田侧钻井技术四、侧钻井新技术五、建议,汇报内容,当前东部大多数油田正处在开发中后期，为了进一步稳定现有油田产量、降低综合成本，在直井“钻空”或因地面障碍开采屋脊式油藏和断层油层有困难，或在油田生产过程中，由于各种原因造成油井不能正常生产或停产的报废油井，采用套管开窗侧钻技术，使老井恢复和增加产能，成为各油田的最佳选择。,前言,套管开窗侧钻技术是充分利用老井的套管，在某一特定深度开窗后侧钻新井眼技术。它是一种投资少、见效快、经济效益显著的老油田开发技术措施，已成为世界各国许多油田勘探开发中重新认识老油田、使老油田增储上产和提高最终采收率的重要手段，显示出了广阔的发展前景及推广应用价值。,前言,侧钻井具有节约投资、中靶精度高、经济可采、剩余油富集规模要求小等优势。适合套损井和枯竭井的恢复生产和剩余油挖潜，以及挖掘断块小屋脊、小夹角、小高点、井间滞留区等小规模剩余油富集区。,前言,侧钻井优点和适用范围：,套管开窗侧钻方式,前言,斜向器磨铣开窗侧钻,地层较硬固井质量较好开窗点上下无水层,套管开窗侧钻方式,前言,段铣器段铣开窗侧钻,一、前言二、国内外侧钻井技术现状三、胜利油田侧钻井技术四、侧钻井新技术五、建议,汇报内容,国内外侧钻井技术现状,（一）国外侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,国外开窗侧钻井早在三十年代就开始研究，由于工具不配套、工艺不成熟、成本高而告失败。50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60年代仅钻了75口井，且水平段长度一般不超过15米。70年代末至80年代初，美国研制成功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。90年代，代表这一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。,国外最深侧钻水平井为美国怀俄明州完成的一口超深井，该井于7751m处开窗侧钻。俄罗斯撒哈林群岛的Z-12井是目前位移最长的侧钻大位移井，测量井深11680m，2008年3月完钻。,国内外侧钻井技术现状,（一）国外侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,连续管技术在国外侧钻水平井中应用比较广泛，在普鲁德霍湾油田150余口连续管侧钻井实践表明，其平均成本只有常规侧钻井的50%左右。,水泥塞开窗侧钻水泥环内置造斜器开窗侧钻过油管造斜器开窗侧钻,国内外侧钻井技术现状,（一）国外侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,利用连续管技术从已侧钻出的水平井眼内过油管再侧钻超小井眼。,国内胜利、辽河等油田套管开窗工艺开展研究的较早,胜利油田在1986年开始进行侧钻井研究，辽河油田在1992年开始对侧钻井进行研究,随着技术的发展，套管开窗侧钻井的单井费用降至新钻井的50%以下。,（二）国内侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,国内外侧钻井技术现状,（二）国内侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,国内外侧钻井技术现状,侧钻井发展划分为三个阶段：,第一阶段：19861995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177.8mm套管开窗为主。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。,（二）国内侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,国内外侧钻井技术现状,第二阶段：19962000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177.8mm和139.7mm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具和仪器设备在内的侧钻水平井钻井技术。,（二）国内侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,国内外侧钻井技术现状,第三阶段：2000年，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、MWD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。,辽河油田在1992年以来共完成套管内侧钻井2000多口,单井费用为新钻井的1/21/3。中原油田套管开窗侧钻技术始于1993年,完成套管开窗侧钻井166口,其中139.7mm套管开窗侧钻160口。吐哈油田自96年开始研究侧钻定向井、侧钻水平井技术，完成各类特殊井200余口，有效地提高了油田的开发效果。,国内外侧钻井技术现状,二、国内侧钻井技术发展现状,国内外侧钻井技术现状,一、前言二、国内外侧钻井技术现状三、胜利油田侧钻井技术四、侧钻井新技术五、建议,汇报内容,胜利油田自1986年侧钻第一口井-营83-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，目前已形成了较为成熟的侧钻井配套钻井技术。,胜利油田侧钻井技术,胜利油田侧钻井技术,“八五”期间，针对各种报废井的利用和低效井的改造，开始研究套管开窗侧钻技术。期间形成了侧钻井配套工艺设计技术，研制出了段铣器和磨铣开窗工具，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。,胜利油田侧钻井技术,“九五”期间，以国家重点项目5-1/2“套管内开窗侧钻水平井技术为依托，经过攻关，形成了一套包括侧钻水平井设计技术、开窗工艺技术、井眼轨迹控制技术、随钻测量技术、钻井液技术、完井技术等一套侧钻水平井钻井配套技术。1996年率先在草20-12-侧平13井进行了短半径侧钻水平井先导试验获得成功。攻关期间完成的12口侧钻水平井平均单井日产量是同区相邻直井的35倍，含水比同区相邻直井低2080，增产效果明显。,胜利油田侧钻井技术,胜利油田经过20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、MWD随钻测量技术、井眼轨道控制技术、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钻井配套技术。,1、井身结构优化设计技术,胜利油田侧钻井技术,177.8mm套管侧钻,346.1mm273.1mm,215.9mm139.7mm,118mm（扩眼至140mm）95.3mm108mm膨胀管,1、井身结构优化设计技术,胜利油田侧钻井技术,139.7mm套管侧钻,346.1mm273.1mm,215.9mm139.7mm,118mm88.9mm或101.6mm无接箍,研发配套了开窗工具、钻头、速率陀螺测斜仪及小尺寸MWD、高性能动力马达等,胜利油田侧钻井技术,2、井下工具研发配套技术,胜利油田侧钻井技术,2、井下工具研发配套技术,组合式开窗工具：现有118mm、152mm两种规格尺寸。开窗作业仅需一趟钻；工作平稳，磨铣套管时扭矩非常稳定；性能可靠、操作简单；缩短开窗周期60-80%。,开窗工具：,胜利油田侧钻井技术,2、井下工具研发配套技术,液压斜向器套管开窗工具,胜利油田侧钻井技术,2、井下工具研发配套技术,段铣器段铣套管开窗工具,现有TDX-140、TDX-178、TDX-245三种尺寸规格。,胜利油田侧钻井技术,2、井下工具研发配套技术,井下工具,钻头优选动力钻具水力加压工具,有线MWD,随钻测量仪,大直径,无线MWD,胜利油田侧钻井技术,小直径,框架陀螺,速率陀螺,3、井眼轨迹控制技术:,造斜段采用以滑动导向为主，利用单弯单稳柔性导向系统配合无线MWD实现井眼轨迹的连续控制。水平段或斜直井段以小度数单弯双稳导向系统配合无线MWD为主的复合钻进技术。通过合理选择上稳定器尺寸，以复合钻进的方式解决了施工中的钻压传递问题，以实现对井眼轨迹的连续控制。,胜利油田侧钻井技术,4、钻井液完井液技术,胜利油田侧钻井技术,聚合物润滑体系：携岩性好，摩阻小，适合侧钻水平井钻井MEG体系：抑制性强，失水小，适合水敏性强的储层侧钻钻井非渗透钻井液体系：油层保护效果好，适合低压油藏侧钻钻井,提高小井眼侧钻井固井质量的主要技术措施：,小尺寸套管扶正扩眼,118mm井眼水泥环厚14.55mm,140mm井眼水泥环厚22.05mm,胜利油田侧钻井技术,5、侧钻井固井技术,钻井院水力扩孔工具在中原、胜利139.7mm套管开窗井应用50多口井，平均扩速11.09m/h,塔河油田5400m以上149.2mm井眼下127.0mm套管间隙小，固井质量差，采用钻井院的PDC扩眼器，井径扩大均在10mm以上，已应用100余套。,20032004,20032004,胜利油田侧钻井技术,胜利油田侧钻井技术,自“十五”以来，各采油厂都把侧钻井及侧钻水平井做为增储上产的重要手段，充分发挥了侧钻井及侧钻水平井在油田老区开发中的重要作用。,6、应用情况,近几年完成侧钻井完成数量统计表,据不完全统计，“十五”以来至2007年，胜利油田共完成侧钻井563口，是“十五”以前完成数量总和的7.9倍。,2005-2007年当年投产侧钻井产量统计表,侧钻水平井应用实例,1.孤东7-29-侧平246井(51/2套管内开窗侧钻井),施工时间：2008.02.01-2008.03.15钻井周期：17d19h完钻井深：1555m完钻垂深：1329.96m水平段长；165.68m完井方式：95.3mm尾管+73mm精细防砂筛管,油区注水井网改造,该井2008.04.07投注，注水量157m3/d，对应5口油井，投注前产液413t/d，产油4.6t/d，综合含水98.9%；投注后产液473t/d，产油6.8t/d，综合含水98.6%。注水效果：增油2.2t/d，含水下降0.3%。,侧钻水平井应用实例,2.孤东6-30-侧平2454井(7套管内开窗侧钻井),施工时间：2008.05.30-2008.06.29钻井周期：12d21h完钻井深：1457m完钻垂深：1262.25m水平段长：142.71m完井方式：114.3mm精细防砂筛管+114.3mm尾管。,油区采油增产,该井于2008.07.19投产，初产液量34.8t/d，产油11t/d，综合含水69.3%；目前产液36.6t/d，产油9.2t/d，综合含水74.4%。采油效果：该井目前产量是邻井的3-4倍。,一、前言二、国内外侧钻井技术现状三、胜利油田侧钻井技术四、侧钻井新技术五、建议,汇报内容,1、新型铣钻工具,既可铣套管又可钻地层某177.8mm套管3560m位置处开窗,用牙轮钻头需要3次起下钻才能完成。而采用新型铣钻工具1次使用就在10h内铣了1个3.7m长的窗口和钻了1个长3m的导眼。,侧钻井新技术,指曲率半径远比常规的短曲率半径水平井更短的一种水平井适合在薄油层、垂直裂缝等断块油藏中应用，以提高产量,2、超短半径侧钻水平井钻井技术,侧钻井新技术,高12-39侧平1井方位90和290各钻一个长度为1020m水平井眼产液8t/d，产油6.5t/d，含水18.8%高17-16侧平1井方位90和240各钻一个长度为620m水平井眼产液达5t/d，是改造前的2.94倍，产油达2.9t/d，是改造前的14.5倍，含水42%.,应用实例：,侧钻井新技术,3、套管侧钻井大通径尾管技术,现有的套管侧钻井尾管内通径小井下出现落物难以打捞配套的采油工艺措施难以实施采用大通径尾管钻完井技术增大侧钻井尾管内通径可采用配套的工艺措施,侧钻井新技术,完井尾管内通径的增大，可以下入大功率的70泵，而常规井只能下入小功率的50泵。,胜利油田于2007年完成了两口井的现场试验，两口试验井投产效果明显。G04-18-C21井（油井），2007-5-209-31，平均日产液量118.5t/d，邻井平均83.5t/d，提高41.92%。G04-16-C36井（注水井），2007-4-1410-31，平均日注水量140m3/d，正常生产。,侧钻井新技术,辽河油田从2004-2007年，累计完成了72口井的作业，共下入大通径尾管23753.56m，获得了很好的经济效益。,2004年到2007年的施工井数柱状图,胜利钻井院对实体膨胀管技术开展深入研究：2004年中石化研究项目：实体膨胀管技术研究及应用；2006年863专题研究：膨胀管钻井技术。,4、利用膨胀管技术优化侧钻井完井结构,侧钻井新技术,取得的成果：4-1/4及5-1/2膨胀管补贴技术已经成熟研制开发出大尺寸膨胀套管类型：8-5/810-3/4以及67-5/8,侧钻井新技术,现场应用：2005年9月，首次在现河采油厂王70-63井进行带有可膨胀螺纹的套管补贴试验。截止2008年7月底，成功地完成了24口井26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1224.29m，膨胀螺纹接头154个，膨胀管最大下深为3235.22m。,侧钻井新技术,商23-侧27井身结构示意图,钻井院自主研发的膨胀套管技术已成功应用现场。林3-侧更11井累计膨胀109mm7.5mm，膨胀套管22根，长243.25m，共膨胀螺纹接头23个。商23-侧27井累计膨胀109mm7.5mm膨胀套管25根，长235.9m，共膨胀螺纹接头26个。,旋转尾管固井技术,侧钻井注水泥时旋转套管可在环空形成扰动，提高顶替效率,提高固井质量；,侧钻井新技术,5、提高侧钻井固井质量技术,钻井院已开发出三种旋转尾管悬挂器，完成井下模拟试验，正在准备进行现场试验。,侧钻井新技术,XW5-3型适用于5-1/2悬挂3-3/4、3-1/2尾管；XW7-4型适用于7套管悬挂4尾管；XW9-5型适用于9套管悬挂5-1/2尾管。,提高水泥石的抗压和抗折强度，降低射孔压裂时水泥环的破裂程度；微膨胀性能，提高第二界面胶结质量；有效防止油井射孔压裂时油气水窜，延长油井的使用寿命。,