水平井完井技术研究

1、LOGO 20092009年年3 3月月 Company Logo themegallery 水平井开发现状水平井开发现状 国内外水平井完井技术国内外水平井完井技术 水平井完井技术存在问题水平井完井技术存在问题 水平井完井技术发展趋势与结论水平井完井技术发展趋势与结论 Company Logo themegallery 水平井技术水平井技术是是2020世纪世纪9090年代发展起来的集地质设计、年代发展起来的集地质设计、 钻井工艺、完井工艺及采油工艺技术于一体的综合配套钻井工艺、完井工艺及采油工艺技术于一体的综合配套 技术。它在新油田产能建设实现少井高效、老油田利用技术。它在新油田产能建设实现少

2、井高效、老油田利用 现有油井和油层的潜力，改善开发效果，提高采收率等现有油井和油层的潜力，改善开发效果，提高采收率等 方面都发挥着十分重要的作用。方面都发挥着十分重要的作用。 Company Logo themegallery 前言前言 国内外水平井完井技术国内外水平井完井技术 水平井完井技术存在问题水平井完井技术存在问题 水平井完井技术发展趋势与结论水平井完井技术发展趋势与结论 Company Logo themegallery 国外水平井技术国外水平井技术始于始于2020世纪世纪3030年代，年代，8080年代得年代得 到迅速发展，到迅速发展，9090年代以来，水平井技术在国外已发年代以来

3、，水平井技术在国外已发 展得相当成熟，形成了从水平井设计到钻井、完井展得相当成熟，形成了从水平井设计到钻井、完井 和采油等配套技术，并已成为石油行业的一项常规和采油等配套技术，并已成为石油行业的一项常规 技术，大规模应用于不同类型的油气藏，取得了非技术，大规模应用于不同类型的油气藏，取得了非 常显著的经济效益。常显著的经济效益。 概况概况 目前，世界上已有目前，世界上已有6969个国家在各种油气藏中钻个国家在各种油气藏中钻 过水平井，总计达过水平井，总计达2338523385多口，其中多数在美国、加多口，其中多数在美国、加 拿大和俄罗斯，每年完钻拿大和俄罗斯，每年完钻10001000口左右（到

4、口左右（到20002000年底年底 美国水平井数为美国水平井数为1006610066口、加拿大为口、加拿大为96659665口）。口）。 近几年，随着膨胀管、智能完井等新技术的研近几年，随着膨胀管、智能完井等新技术的研 究和应用，越来越多的国家和地区应用水平井、分究和应用，越来越多的国家和地区应用水平井、分 支井及大位移井等复杂结构井技术来开采难动用储支井及大位移井等复杂结构井技术来开采难动用储 量、海上油气田或改善老区开发效果，都取得了明量、海上油气田或改善老区开发效果，都取得了明 显的效果。目前，国外水平井最大水平位移达显的效果。目前，国外水平井最大水平位移达 11500m11500m，水

5、平井最大垂深，水平井最大垂深6062m6062m，多分支水平井总水，多分支水平井总水 平段长度达到平段长度达到11342m11342m。 Company Logo themegallery 前言前言 水平井完井现状水平井完井现状 国内外水平井完井技术国内外水平井完井技术 水平井完井技术存在问题水平井完井技术存在问题 水平井完井技术发展趋势与结论水平井完井技术发展趋势与结论 Company Logo themegallery 根据水平井的井眼轨迹可以将水平井分为根据水平井的井眼轨迹可以将水平井分为小小、中中、大大三种三种 曲率半径水平井（见图）。曲率半径水平井（见图）。 Company Logo

6、 themegallery 裸眼完井裸眼完井 割缝衬管（筛管）完井割缝衬管（筛管）完井 射孔完井射孔完井 管外封隔器完井管外封隔器完井 砾石充填完井砾石充填完井 预充填砾石绕丝筛管完井预充填砾石绕丝筛管完井 智能完井智能完井 Company Logo themegallery 国外国外 对水平井的各种对水平井的各种完完 井方式井方式进行了统计，注水泥进行了统计，注水泥 完成的井数约占完成的井数约占10%，裸眼，裸眼 完井占完井占10%，砾石充填井约，砾石充填井约 17%， ，筛管完井占，筛管完井占3%，其，其 它完井约占它完井约占20%。 国内国内 水平井完井技术不水平井完井技术不 断得到提高

7、。但由于受工艺断得到提高。但由于受工艺 和其它技术方面的影响，在和其它技术方面的影响，在 实际操作中往往偏重于工艺实际操作中往往偏重于工艺 的熟练程度，绝大多数井还的熟练程度，绝大多数井还 是采用是采用，占总，占总 完井数的完井数的90%以上以上。 Company Logo themegallery 固井射孔完井工艺固井射孔完井工艺 固井射孔完井技术包括：固井射孔完井技术包括： v 水平井套管固井完井技术水平井套管固井完井技术 v 水平井尾管固井完井技术水平井尾管固井完井技术 v 水平井射孔工艺及定向射孔技术水平井射孔工艺及定向射孔技术 胜利油田胜利油田90% 左右左右的水平井采用了固井射孔的

8、水平井采用了固井射孔 完井方式。完井方式。 Company Logo themegallery 固井射孔完井工艺固井射孔完井工艺 国外水平井很少采用水平段固井射孔完井，国外水平井很少采用水平段固井射孔完井， 其主要是因为：其主要是因为： l井底完善程度低井底完善程度低 l水平段固井质量无法保证，影响后期实施水平段固井质量无法保证，影响后期实施 分段卡封效果分段卡封效果 l固井水泥浆对油层造成污染固井水泥浆对油层造成污染 l射孔作业过程中，进一步造成油层污染，射孔作业过程中，进一步造成油层污染， 降低产能降低产能 l固井射孔完井成本高固井射孔完井成本高 Company Logo themegal

9、lery 水平井完井技术水平井完井技术 割缝衬管（筛管）完井工艺割缝衬管（筛管）完井工艺 v 技术关键：技术关键： 解除钻井泥饼对地层油流通道及衬管的堵解除钻井泥饼对地层油流通道及衬管的堵 塞。通过替浆和酸洗，彻底清洗裸眼井壁，塞。通过替浆和酸洗，彻底清洗裸眼井壁， 然后再充以完井保护液。然后再充以完井保护液。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 割缝衬管（筛管）完井工艺割缝衬管（筛管）完井工艺 胜利油田近年来在火成岩油藏水胜利油田近年来在火成岩油藏水 平井开发中，应用了割缝衬管完井技平井开发中，应用了割缝衬管完井技 术。两口水平井目的层均为沙三下

10、火术。两口水平井目的层均为沙三下火 成岩油藏。目的层（水平段）采用欠成岩油藏。目的层（水平段）采用欠 平衡钻井工艺，最大限度地保护油层，平衡钻井工艺，最大限度地保护油层， 完钻后在完钻后在178mm178mm技术套管内悬挂技术套管内悬挂 127mm127mm套管及割缝衬管完井，投产套管及割缝衬管完井，投产 后产量较高，效果明显。后产量较高，效果明显。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利）水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利） 大通径精密微孔滤砂管大通径精密微孔滤砂管 结构：结构：精密复合滤砂管主要由中心基管

11、、精密复合滤砂管主要由中心基管、 不锈钢网过滤层、外保护管组成。基管不锈钢网过滤层、外保护管组成。基管 为标准油管或套管，具有通用性，除基为标准油管或套管，具有通用性，除基 管外，均采用优质不锈钢材料，耐腐蚀管外，均采用优质不锈钢材料，耐腐蚀 性能好。防砂过滤层为不锈钢网组成的性能好。防砂过滤层为不锈钢网组成的 微孔复合过滤材料，采用特种焊接工艺，微孔复合过滤材料，采用特种焊接工艺， 全焊接结构，整体强度高。全焊接结构，整体强度高。 Company Logo themegallery 过滤精度：过滤精度：6060350m350m（根据地层砂的粒度组成确定）；（根据地层砂的粒度组成确定）； 精密

12、复合过滤（精密复合过滤（多层过滤网导流网多层过滤网导流网），过滤层及外管均为不锈钢材），过滤层及外管均为不锈钢材 料。料。 具有带侧流孔的保护套，过滤面积大，流动阻力小。具有带侧流孔的保护套，过滤面积大，流动阻力小。 滤孔均匀，渗透率高，防堵能力强，堵塞周期是普通筛管的滤孔均匀，渗透率高，防堵能力强，堵塞周期是普通筛管的2 23 3倍。倍。 采用不锈钢防砂层及厚壁保护套，强度高，寿命长。采用不锈钢防砂层及厚壁保护套，强度高，寿命长。 内通径大，便于后期措施的实施。内通径大，便于后期措施的实施。 水平井完井技术水平井完井技术 水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利）水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技

13、术（胜利） 大通径精密微孔滤砂管大通径精密微孔滤砂管 特点特点 Company Logo themegallery 多级增压泥饼酸洗工艺多级增压泥饼酸洗工艺 胜利油田通过大量实验研究出胜利油田通过大量实验研究出多多 级增压泥饼酸洗工艺级增压泥饼酸洗工艺，该工艺将泥饼，该工艺将泥饼 清洗密封器进行改进并增加数量，可清洗密封器进行改进并增加数量，可 在筛管和内管间的环空形成闭环，限在筛管和内管间的环空形成闭环，限 制酸液尽可能沿井壁与筛管环空内流制酸液尽可能沿井壁与筛管环空内流 动，可有效清洗近井地带的泥饼及其动，可有效清洗近井地带的泥饼及其 它污染物，消除泥饼污染，减小表皮它污染物，消除泥饼污染

14、，减小表皮 系数，改善井筒附近的油层渗透率，系数，改善井筒附近的油层渗透率， 防止滤砂管堵塞，沟通井底油流通道，防止滤砂管堵塞，沟通井底油流通道， 减小地层压力损耗。减小地层压力损耗。 水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利）水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利） 泥饼酸洗工艺泥饼酸洗工艺 水平井完井技术水平井完井技术 Company Logo themegallery 水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利）水平井滤砂管防砂酸洗泥饼完井技术（胜利） 水平井完井技术水平井完井技术 水平井滤砂管防砂酸洗泥饼水平井滤砂管防砂酸洗泥饼 完井管柱完井管柱 完井管柱如图完井管柱如图所示，自下而上所示，

15、自下而上 依次为：引鞋依次为：引鞋+ +单向阀泥饼清洗装单向阀泥饼清洗装 置滤砂管串变扣盲板管外置滤砂管串变扣盲板管外 封隔器分级箍浮箍封隔器分级箍浮箍+ +套管串套管串+ +尾尾 管悬挂器。管悬挂器。 泥饼清洗管柱泥饼清洗管柱为：油管柱为：油管柱+ +泥饼泥饼 清洗密封器清洗密封器+ +油管柱油管柱+ +泥饼清洗转换泥饼清洗转换 器。器。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 水平井完井工具水平井完井工具 新型尾管悬挂器新型尾管悬挂器 特点特点: : 液压坐挂液压坐挂, ,悬挂位置准确可靠悬挂位置准确可靠 旋转倒扣机构与空心胶塞分离旋转倒扣机构与空

16、心胶塞分离, ,提高了密封效果提高了密封效果 关键工具研制关键工具研制 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 长胶筒管外封隔器长胶筒管外封隔器 密封长度：密封长度： 112m 耐压：耐压： 1525MPa 耐温：耐温： 150 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 新型分级箍新型分级箍 特点：特点： 液压打开、机械关闭、工作可靠、施工方便。液压打开、机械关闭、工作可靠、施工方便。 打开压差：打开压差：1520MPa 关闭载荷：关闭载荷：小于小于20kN Company Logo themegallery 水

17、平井完井技术水平井完井技术 定位器定位器 利用载荷变化实现管柱准确定位，方便可靠。利用载荷变化实现管柱准确定位，方便可靠。 定位载荷：定位载荷：5080kN 起下阻力：起下阻力：小于小于20kN Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 内管膨胀工具内管膨胀工具 实现管外封隔器内管膨胀。实现管外封隔器内管膨胀。 耐压：耐压：25MPa 耐温：耐温：120150 Company Logo themegallery 智能完井智能完井现已成为国外水平井现已成为国外水平井 完井工程发展的一个方向，运用先完井工程发展的一个方向，运用先 进的信号传输技术和微机电技术

18、，进的信号传输技术和微机电技术， 在水平井完井过程中将井下仪器安在水平井完井过程中将井下仪器安 装在井下。操作者可远程操作控制装在井下。操作者可远程操作控制 这些井下仪器对油气生产进行监测、这些井下仪器对油气生产进行监测、 控制和生产原油。控制和生产原油。 水平井应用此系统，可使流量水平井应用此系统，可使流量 控制装置下入到连续油管所能下入控制装置下入到连续油管所能下入 的更深位置。的更深位置。 水平井完井技术水平井完井技术 智能完井智能完井 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 智能完井智能完井 贝克休斯工具公司贝克休斯工具公司研制研制 的的InC

19、hargeInCharge智能完井系统智能完井系统, ,被被 称为石油工业的第一套高级称为石油工业的第一套高级 智能完井系统。该系统实现智能完井系统。该系统实现 了完全电气化了完全电气化, ,可以进行远程可以进行远程 实时遥控生产作业和注入管实时遥控生产作业和注入管 理。理。 在一口井中在一口井中, ,作业者可以作业者可以 最多监测控制最多监测控制1212个产层个产层, ,一套一套 InChargeInCharge系统监测控制的井系统监测控制的井 数最多可达到数最多可达到1212口。口。 目前，国外在用于水平井的智目前，国外在用于水平井的智 能完井方面的研究取得了很大的突能完井方面的研究取得了

20、很大的突 破，贝克休斯等公司已安装了多套破，贝克休斯等公司已安装了多套 用于水平井的智能完井系统。用于水平井的智能完井系统。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 智能完井智能完井 国内的辽河油田国内的辽河油田在馆陶油层先导试验区在馆陶油层先导试验区1010井上安装智能完井上安装智能完 井，可测分层压力和温度。在一口水平井上分井，可测分层压力和温度。在一口水平井上分5 5段安装了光纤段安装了光纤 压力和温度测试装置。压力和温度测试装置。 该系统是集计算机技术、通信技术、数据采集技术及传感该系统是集计算机技术、通信技术、数据采集技术及传感 器技术于一体

21、，通过数据采集器，获取安装在注汽、采油套管器技术于一体，通过数据采集器，获取安装在注汽、采油套管 外的光纤传感器，并通过外的光纤传感器，并通过GPRSGPRS无线网络将其传输到中心服务器，无线网络将其传输到中心服务器， 再以再以WEBWEB浏览的方式提供给油田的局域网和互联网上用户浏览浏览的方式提供给油田的局域网和互联网上用户浏览 查询，实现对采油过程的全面实时监控。该系统整体水平达到查询，实现对采油过程的全面实时监控。该系统整体水平达到 国内先进水平。国内先进水平。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 哈里伯顿遇油膨胀式封隔器哈里伯顿遇油膨胀式封

22、隔器 遇油膨胀封隔器隔离系统是遇油膨胀封隔器隔离系统是 一种基于橡胶吸收碳氢化合物膨一种基于橡胶吸收碳氢化合物膨 胀原理上的封隔器。吸收膨胀后胀原理上的封隔器。吸收膨胀后 可以封闭环空，可以应用在裸眼可以封闭环空，可以应用在裸眼 井或者套管井中。能有效的实现井或者套管井中。能有效的实现 对不同产层的分隔，且没有活动对不同产层的分隔，且没有活动 部件并且不需要井底或者地面的部件并且不需要井底或者地面的 启动。启动。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 遇油膨胀式封隔器遇油膨胀式封隔器 塔河油田塔河油田T912CHT912CH井在中国陆井在中国陆 地油

23、田首次采用了遇油膨胀封隔地油田首次采用了遇油膨胀封隔 器进行了井眼侧钻水平井完井。器进行了井眼侧钻水平井完井。 由于该井井眼小，完井固井工程由于该井井眼小，完井固井工程 选择套管局限性大。按照设计要选择套管局限性大。按照设计要 求，大胆地采用油管连接遇油膨求，大胆地采用油管连接遇油膨 胀封隔器技术进行完井作业。胀封隔器技术进行完井作业。 遇油膨胀封隔器在中国陆地油田的遇油膨胀封隔器在中国陆地油田的首次应用首次应用 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 遇油膨胀式封隔器遇油膨胀式封隔器 遇油膨胀封隔器在中国陆地油田的遇油膨胀封隔器在中国陆地油田的首次应

24、用首次应用 采用油管连接遇油膨胀封隔器直接完井，不但简化了油层采用油管连接遇油膨胀封隔器直接完井，不但简化了油层 固井施工工序，也大大节约了施工成本，并缩短建井周期固井施工工序，也大大节约了施工成本，并缩短建井周期1313天，天， 为该井提前建成油气产能赢得了时间。为该井提前建成油气产能赢得了时间。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 遇油膨胀式封隔器遇油膨胀式封隔器 该封隔器，主要在水平该封隔器，主要在水平 井分层裸眼防砂完井和筛管井分层裸眼防砂完井和筛管 完井中应用，操作简单。完井中应用，操作简单。 Company Logo themegall

25、ery 水平井完井技术水平井完井技术 遇水膨胀式封隔器遇水膨胀式封隔器 遇水膨胀封隔器层间封隔系统遇水膨胀封隔器层间封隔系统 是由是由Easywell经过大量试验研究测经过大量试验研究测 试生产出的一种特殊的遇水膨胀，试生产出的一种特殊的遇水膨胀， 橡胶弹性材料工具。此弹性材料以橡胶弹性材料工具。此弹性材料以 最新的新聚合体为基础，利用了渗最新的新聚合体为基础，利用了渗 透原理达到长期稳定性和性能可靠透原理达到长期稳定性和性能可靠 性。性。 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 遇水膨胀式封隔器遇水膨胀式封隔器 组成组成 Company Logo t

26、hemegallery 水平井完井技术水平井完井技术 遇水膨胀式封隔器遇水膨胀式封隔器 遇水膨胀封隔器层间封隔系统遇水膨胀封隔器层间封隔系统 适用于各种井。适用于各种井。 3 3米或米或5 5米的标准构件长度；米的标准构件长度； 可以在任何基管上使用；可以在任何基管上使用； 提供坚固的结构，没有活动得零提供坚固的结构，没有活动得零 件；件； 不需要特殊的安装，只需要简单不需要特殊的安装，只需要简单 测量一下封隔器的外径，合理配测量一下封隔器的外径，合理配 长，下入即可；长，下入即可； 可保持套管的完整性；可保持套管的完整性； 水基泥桨和油基泥桨都可使用；水基泥桨和油基泥桨都可使用； 具有自动修复不受其它因素影响具有自动修复不受其它因素影响 的能力；的能力； 特点特点 Company Logo themegallery 水平井完井技术水平井完井技术 遇水膨胀式封隔器遇水膨胀式封隔器 胜利油田技术进展胜利油田技术进展：完成：完成 遇油遇油/ /遇水膨胀橡胶配方的研遇水膨胀橡胶配方的研 制，进行了室内模拟试验和评制，进行了室内模拟试验和评