2006国内外井下作业新技术进展PPT课件

1、2021/7/231国内外井下作业新技术进展李李 根根 生生中国石油大学（北京）石油天然气工程学院中国石油大学（北京）石油天然气工程学院CNPCCNPC钻井工程重点实验室高压水射流研究室钻井工程重点实验室高压水射流研究室20062006年年9 9月月2222日，昆明日，昆明2006年全国井下作业技术交流会2021/7/232提 纲第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业 第六章第六章 可膨胀管技术可膨胀管技术第

2、七章第七章 高压水射流增产作业高压水射流增产作业 国内外井下作业新技术进展国内外井下作业新技术进展2021/7/233水平井水平井20430口口最大水平段达最大水平段达6118米米多底井总水平段长度达到多底井总水平段长度达到11342米米大位移井最大位移大位移井最大位移10728米米50s60s70s80s90s2000+第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述一 概述2021/7/234Highly sophisticated directional drilling systems are able to probe below the surface even horizontally

3、 and for extended distances to reach prospective oil and gas reservoirs in less time and with more reliability.美国高精度定向钻井系统可以用更少的时间更可靠地探测到地下油气储集层：定向钻井、水平钻井、大位移钻井、爪型（辐射）钻井和多分支钻井。 第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/235二二 水平井水平井水平井水平井井斜角等于或接近于井斜角等于或接近于900的井眼。的井眼。近年来，水平井钻井成本已降至直井的近年来，水平井钻井成本已降至直井的1.52.0倍，有的甚至倍，

4、有的甚至只是直井的只是直井的1.2倍，而水平井产量是直井倍，而水平井产量是直井48倍。倍。根据水平井造斜段造斜率的不同，根据水平井造斜段造斜率的不同， 水平井可分为五种类型：水平井可分为五种类型： 1.长曲率半径水平井：长曲率半径水平井： （2 0 6 0）/30m，R280m2.中曲率半径水平井：中曲率半径水平井： （6 0 20 0）/30m，R=85 280m3.中短曲率半径水平井：（中短曲率半径水平井：（30 70 ）/30m， R=10 80m4.短曲率半径水平井：短曲率半径水平井： （90 ）/30m，R=1 10m5.超短半径径向水平井：超短半径径向水平井： R1m第一章第一章

5、特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/236截止截止2003年为止，年为止，美国、加拿大和美国、加拿大和世界其他国家所世界其他国家所钻的水平井数及钻的水平井数及美国钻机动用美国钻机动用2003年年3月月美美国国在在用用钻钻机机分分布布比比例例定向井钻机数26%水平井钻机数6%直井钻机数68%第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2370 02 2 0 04 4 0 06 6 0 08 8 0 01 1 0 0 0 01 1 2 2 0 01 1 4 4 0 01 1 6 6 0 01 1 8 8 0 02 2 0 0 0 0 0 02 2 0 0 0 0 1 12 2 0

6、 0 0 0 2 22 2 0 0 0 0 3 32 2 0 0 0 0 4 4中中 石石 油油 、 中中 石石 化化 、 胜胜 利利 油油 田田 水水 平平 井井 数数 量量 对对 比比 （ 口口 ）中中 石石 油油 口口中中 石石 化化 口口胜胜 利利 油油 田田 口口图图1 20011 200120052005年中石油水平井钻井数量年中石油水平井钻井数量水平井口数第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/238第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/239三三 多分支井多分支井多分支井技术起源于多分支井技术起源于2020世纪世纪5050年代，多分支井可年代，

7、多分支井可以更多地暴露储层和增加产量，以更多地暴露储层和增加产量，在单一的储层采用在单一的储层采用多分支井能提高储层的泄油效率。多分支井能提高储层的泄油效率。扩大与储层的接扩大与储层的接触面积，增加油井的产能，触面积，增加油井的产能，减少开发油田所需井数，减少开发油田所需井数，也可在不同的方向钻分支井眼，也可在不同的方向钻分支井眼，高效开发多个储层。高效开发多个储层。 第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2310分支水平井几何形状分支水平井几何形状-委内瑞拉委内瑞拉Petrozuata第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2311 级别级别1:1:裸眼裸眼

8、/ /无支撑连接无支撑连接主井眼和水平主井眼和水平井眼都是裸眼段或在两个井眼中用悬挂器悬井眼都是裸眼段或在两个井眼中用悬挂器悬挂割缝衬管。挂割缝衬管。 级别级别2:2:主井眼下套管并固井主井眼下套管并固井, ,水平井眼或裸水平井眼或裸眼或以悬挂方式下割缝衬管。眼或以悬挂方式下割缝衬管。 级别级别3:3:主井眼下套管并固井主井眼下套管并固井, ,水平井眼下套水平井眼下套管但不固井。用悬挂器将水平尾管锚定在主管但不固井。用悬挂器将水平尾管锚定在主井眼上井眼上, ,但不固井。但不固井。 级别级别4:4:主井眼和水平井眼都下套管并注水主井眼和水平井眼都下套管并注水泥。主井眼和水平井眼在联接处都注水泥。

9、泥。主井眼和水平井眼在联接处都注水泥。 级别级别5:5:在连接处进行压力密封。在不能固在连接处进行压力密封。在不能固井的情况下井的情况下, ,用完井方法达到密封。用完井方法达到密封。 级别级别6:6:在连接处进行压力密封。在不能固在连接处进行压力密封。在不能固井的情况下井的情况下, ,用套管进行密封用套管进行密封 。 分支水平井完井分支水平井完井第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2312 各种分支井完井方式统计各种分支井完井方式统计据不完全统计，全世界分支井完井共计据不完全统计，全世界分支井完井共计24812481口，其中智能口，其中智能完井完井152152次，可膨胀实体

10、管次，可膨胀实体管150150次（次（3048030480米）；可膨胀筛管米）；可膨胀筛管150150次（次（4572045720米），如图所示。米），如图所示。 1 1 级级 1 1 2 2 0 0 0 04 4 8 8 % %2 2 级级 7 7 0 0 0 02 2 8 8 % %3 3 级级 2 2 9 9 0 01 1 2 2 % %5 5 级级 4 4 8 82 2 % %6 6 级级 1 1 5 51 1 % %4 4 级级 2 2 2 2 8 89 9 % %世界分支井完井类型统计世界分支井完井类型统计 第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2313大位移井开

11、发海上油气和从陆上开发大位移井开发海上油气和从陆上开发近海油气田，可大大降低开发成本。近海油气田，可大大降低开发成本。 挪威北海挪威北海StatfjordStatfjord油田北部，用大油田北部，用大位移井技术取代海底技术开发方案估位移井技术取代海底技术开发方案估计可使开发成本至少节约计可使开发成本至少节约1.21.2亿美元。亿美元。 在加利福尼亚州南部近海的在加利福尼亚州南部近海的Pt.PedernalesPt.Pedernales油田，油田，19891989年，年，UnocalUnocal公司提出运用大位移井技术开发该油公司提出运用大位移井技术开发该油田的方案，田的方案，5 5年间共钻大位

12、移井年间共钻大位移井9 9口，口，与原计划建造第二座平台相比，新方与原计划建造第二座平台相比，新方案的开发成本节约案的开发成本节约1 1亿美元。亿美元。 在英国在英国WytchFarmWytchFarm油田，运用大位移油田，运用大位移井技术（已钻井技术（已钻1414口）代替原计划的人口）代替原计划的人工岛开发方案，开发成本可望节约工岛开发方案，开发成本可望节约1.51.5亿美元，且提前亿美元，且提前3 3年生产。年生产。 大位移井是指水平位移与垂深之大位移井是指水平位移与垂深之比大于比大于2.02.0的井。的井。自自8080年代开始在美国运用，年代开始在美国运用，9090年年代得到迅速发展，主

13、要用于以较代得到迅速发展，主要用于以较少的平台开发海上油气田和从陆少的平台开发海上油气田和从陆上开发近海油气田。上开发近海油气田。 英国英国BPBP公司公司19991999年年7 7月在英国月在英国WytchFarmWytchFarm油田钻的油田钻的M16SPZM16SPZ井，水井，水平位移达平位移达10728.410728.4米，创下了新的米，创下了新的水平位移世界纪录。水平位移世界纪录。M16SPZM16SPZ井，井，TD11278TD11278米，米，TVD1637TVD1637米，钻井和米，钻井和下套管下套管123123天。天。19971997年年6 6月中国南月中国南海西江海西江24

14、243 3A14A14井的水平位移井的水平位移是是80638063米。米。 四四 大位移井大位移井第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2314国外一些大公司在大位移钻井方面，已有相当成国外一些大公司在大位移钻井方面，已有相当成熟的技术和经验。熟的技术和经验。水平位移与垂深比值大于水平位移与垂深比值大于3.0的井已超过的井已超过20口；口；水平位移超过水平位移超过4000m的井在的井在100口井以上；口井以上；水平位移超过水平位移超过6000m的井在的井在30口以上；口以上；水平位移超过水平位移超过7000m的井在的井在20口井以上；口井以上； 水平位移超过水平位移超过100

15、00m的井有的井有3口。口。大位移井技术发展现状大位移井技术发展现状第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2315 国内大位移井钻井主要集中在中海油南海油田和渤海湾附近国内大位移井钻井主要集中在中海油南海油田和渤海湾附近的胜利、大港、辽河等油田。到目前为止，完成的典型井为的胜利、大港、辽河等油田。到目前为止，完成的典型井为: 中海油合作完成的西江中海油合作完成的西江24-3-A14井，斜深井，斜深9238m，水平位移，水平位移8063m； 中石化完成的埕北中石化完成的埕北21-平平1井，斜深井，斜深4837m，水平位移，水平位移3167m； 中石油完成的港深中石油完成的港深6

16、9x1井，斜深井，斜深5464m，水平位移，水平位移3118m。 目前国内陆上已经具备了钻水平位移为目前国内陆上已经具备了钻水平位移为4000m大位移井的技大位移井的技术能力。术能力。第一章第一章 特殊工艺井概述特殊工艺井概述2021/7/2316 作为注入井，提高产量作为注入井，提高产量 分支水平井开采多个产层分支水平井开采多个产层 开采老油田剩余油开采老油田剩余油 多目标开发产层多目标开发产层 开采气藏或疏松砂岩油藏开采气藏或疏松砂岩油藏 水平井资料用于油藏描述水平井资料用于油藏描述 薄层油藏、注水剖面修正、薄层油藏、注水剖面修正、 持续增产持续增产 第二章第二章 水平井作业技术水平井作业

17、技术 浅层疏松油层：浅层疏松油层：套管固井定向射孔先期防砂分级注水泥滤砂筛管完井 浅层疏松油层侧钻水平井：浅层疏松油层侧钻水平井：管外封隔器悬挂滤砂筛管 中深层油层：中深层油层：分级注水泥筛管完井 管外封隔器悬挂滤砂筛管2021/7/2317第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术2021/7/2318第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术1 水平井射流冲砂洗井连续管射流连续管射流2021/7/23191 水平井射流冲砂洗井旋转射流旋转射流第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术研究新型高效射流研究新型高效射流振动冲击和速振动冲击和速度压力度压力分布特性，解决了高压旋分布特性，解决了高

18、压旋转速度控制的关键技术问题，首转速度控制的关键技术问题，首创了水平井高压旋转水射流处理创了水平井高压旋转水射流处理近井地层增产增注新技术。近井地层增产增注新技术。将硬件设备、软件、洗井液体系将硬件设备、软件、洗井液体系和处理监测方法等进行综合利用，和处理监测方法等进行综合利用，将有助于降低洗井作业成本和作将有助于降低洗井作业成本和作业风险，并使油气井以更快速度业风险，并使油气井以更快速度恢复生产。恢复生产。2021/7/2320水力喷射压裂技术是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产措施工艺，利用一个带喷嘴的喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，并在地层中形成孔洞，随后的高速流体直接作用于孔洞底部

19、，产生高于地层破裂压力的压力，在地层中造出一条单一的裂缝。2 水平井喷射分段压裂第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术2021/7/23213 3 水平井酸化解堵水平井酸化解堵难点：难点：水平段长、渗透率差异大，造成酸液分布不均匀水平段长、渗透率差异大，造成酸液分布不均匀技术方法技术方法： 水平段小于水平段小于100m采用不动管柱笼统解堵采用不动管柱笼统解堵 水平井段大于水平井段大于100m采用下采用下分段酸化分段酸化管柱酸化或管柱酸化或稠化酸多稠化酸多级注入级注入均匀酸化技术均匀酸化技术水平井分段酸化管柱示意图水平井分段酸化管柱示意图第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术2021/7

20、/2322冀东统计可类比井30口井：（筛管完井10口，固井射孔、防砂井20口）l 固井射孔下管挡砂：液面下降快，长期低液面，产量稍低l 筛管完井：液面稳定，较前者高500m，产量较高滤砂筛管完井与射孔完井对比滤砂筛管完井与射孔完井对比 小井眼侧钻水平井小井眼侧钻水平井-单井节约投资单井节约投资5 常规水平井（常规水平井（150m水平段）水平段）-单井节约投资单井节约投资6水平井防砂水平井防砂5858井次，成功率井次，成功率100100第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术2021/7/23235 5 水平井举升水平井举升第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术螺杆泵螺杆泵运行平稳，减少地

21、运行平稳，减少地层激动，降低出砂层激动，降低出砂风险，有一定抽稠、风险，有一定抽稠、携砂能力；携砂能力；利用变频技术，扩利用变频技术，扩大排量调节范围，大排量调节范围，48-200方方/日；日；安装安全保护装置，安装安全保护装置，防止杆断脱。防止杆断脱。NoImage双作用泵、并联泵双作用泵、并联泵适用于地层供液适用于地层供液能力强，要求排能力强，要求排量高的水平井和量高的水平井和分支水平井；分支水平井；地面变频，节能、地面变频，节能、排量调节大、调排量调节大、调节方便、一次投节方便、一次投入少。入少。日产液日产液 110-295方方/日日2021/7/2324针对水平井不同的井身结构，冀东油

22、田设计两套防落物管柱：针对水平井不同的井身结构，冀东油田设计两套防落物管柱：下入皮碗式防落物管柱，悬挂在下入皮碗式防落物管柱，悬挂在5 51/21/2套管上；套管上；采用采用Y441-114Y441-114封隔器或封隔器或Y211-114Y211-114丢手封隔器悬挂在直井段。丢手封隔器悬挂在直井段。目前已应用了目前已应用了110110井次以上。井次以上。 51/2油层套管51/2油层套管6 6 水平井防落物管柱水平井防落物管柱第二章第二章 水平井作业技术水平井作业技术2021/7/2325欠平衡钻井概念欠平衡钻井概念 欠平衡压力钻井是指在裸眼井段钻进过程中，允许地层流欠平衡压力钻井是指在裸眼

23、井段钻进过程中，允许地层流体进入井内，循环出井并在地面得到控制的一种钻井方式。体进入井内，循环出井并在地面得到控制的一种钻井方式。 该技术是该技术是80年代后期在美国德克萨斯州奥斯汀白垩系地层年代后期在美国德克萨斯州奥斯汀白垩系地层钻井时得以迅速发展起来的。钻井时得以迅速发展起来的。 目前，国外已能实现全过程欠平衡钻井和完井。目前，国外已能实现全过程欠平衡钻井和完井。第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业欠平衡钻井的优越性欠平衡钻井的优越性 1.提高机械钻速提高机械钻速 2.减少粘卡和漏失减少粘卡和漏失3.延长钻头寿命延长钻头寿命 4.正确评价储层正确评价储层 5.减少地层损害减少地层

24、损害 6.解放油气层解放油气层2021/7/2326欠平衡压力钻欠平衡压力钻井作为能提高井作为能提高油气产量的一油气产量的一项重要技术，项重要技术，已在世界已在世界2020多多个国家应用。个国家应用。国内外发展和应用现状国内外发展和应用现状第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2327国内外发展和应用现状国内外发展和应用现状第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2328国内从国内从90年代中后期开始引进旋转防喷器等主要设备，进行欠平衡钻井研年代中后期开始引进旋转防喷器等主要设备，进行欠平衡钻井研究和试验，取得很大进展和突破，创造了究和试验，取得很大进

25、展和突破，创造了“磨溪速度磨溪速度”，胜利钻井院已能，胜利钻井院已能自主生产关键设备。自主生产关键设备。国内全过程欠平衡钻井关键设备井下压力控制阀研制取得可喜进展。国内全过程欠平衡钻井关键设备井下压力控制阀研制取得可喜进展。 磨溪地区欠平衡钻井速度与周期变化磨溪地区欠平衡钻井速度与周期变化 国内外发展和应用现状国内外发展和应用现状第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2329全过程欠平衡作业技术是指在不压全过程欠平衡作业技术是指在不压井条件下实现过井口密封装置带压井条件下实现过井口密封装置带压进行钻井完井作业，主要包括：进行钻井完井作业，主要包括：欠平衡钻进欠平衡钻进不压

26、井带压起下钻柱不压井带压起下钻柱不压井带压测井不压井带压测井不压井下入完井管柱等。不压井下入完井管柱等。 全过程欠平衡作业技术全过程欠平衡作业技术第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2330全过程欠平衡作业两种方式全过程欠平衡作业两种方式强行起下钻法强行起下钻法井下隔离法井下隔离法井下隔离法井下隔离法采用井下隔离系统进行全过程欠平衡采用井下隔离系统进行全过程欠平衡作业。井下隔离系统主要由井下套管阀、地面液作业。井下隔离系统主要由井下套管阀、地面液压控制装置、管线束、各种附件等组成。套管阀压控制装置、管线束、各种附件等组成。套管阀的主要作用是隔离井下压力，改善欠平衡作业期

27、的主要作用是隔离井下压力，改善欠平衡作业期间的起下管柱技术。间的起下管柱技术。强行起下钻法强行起下钻法是采用强行起下钻装置进行全过程是采用强行起下钻装置进行全过程欠平衡作业。主要作用是能够产生一定的力，克欠平衡作业。主要作用是能够产生一定的力，克服井内压力对钻柱产生的上顶力。服井内压力对钻柱产生的上顶力。第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2331井下套管阀主要有控制部分和阀体两大部分组成。井下套管阀主要有控制部分和阀体两大部分组成。分为液压力控制和钻柱控制两大类。分为液压力控制和钻柱控制两大类。井下套管阀是井下隔离法全过程欠平衡作业的关井下套管阀是井下隔离法全过程欠平

28、衡作业的关键工具，国内多家研究院所研制并试验。键工具，国内多家研究院所研制并试验。井下套管阀井下套管阀第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2332全过程欠平衡作业关键是套管阀以深的过胶芯不压井起下钻。全过程欠平衡作业关键是套管阀以深的过胶芯不压井起下钻。起下钻的过程中要始终保持井底液柱压力不变，防止地层欠压起下钻的过程中要始终保持井底液柱压力不变，防止地层欠压值增大，造成大量油气进入井筒，增加井控难度。值增大，造成大量油气进入井筒，增加井控难度。 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业-不压井带压起下钻柱不压井带压起下钻柱 不压井下完井管柱的作业程序与下钻不压井下完井管柱的作

29、业程序与下钻柱基本相同，但必须安装油管内防喷柱基本相同，但必须安装油管内防喷工具，并解决好油管座封和井口密封工具，并解决好油管座封和井口密封油管旋转防喷器。油管旋转防喷器。全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业-不压井下完井管柱不压井下完井管柱 第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2333带压测井时，注脂密封头密带压测井时，注脂密封头密封滑动的电缆，注脂头需维封滑动的电缆，注脂头需维修时，用电缆封井器密封电修时，用电缆封井器密封电缆，可以更换或维修注脂头。缆，可以更换或维修注脂头。 欠平衡带压测井井口密封装置欠平衡带压测井井口密封装置全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业-不压井带

30、压电测不压井带压电测 第三章第三章 全过程欠平衡作业全过程欠平衡作业2021/7/2334一一. 不压井作业工作原理不压井作业工作原理二二. 不压井技术发展概况不压井技术发展概况三三. 不压井作业主要技术不压井作业主要技术四四. 不压井作业优势与应用领域不压井作业优势与应用领域第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术2021/7/2335不压井作业是在带压环境中由专业技术人员操作特殊设备起不压井作业是在带压环境中由专业技术人员操作特殊设备起下管柱的一种作业方法，油井不用泥浆压井，水井不放喷，下管柱的一种作业方法，油井不用泥浆压井，水井不放喷，在井口自封防喷器的控制下强行起下油在井口自封防喷器

31、的控制下强行起下油(水水)管柱管柱 。目前国外已经广泛适用于欠平衡钻井、注水井、负压射孔完目前国外已经广泛适用于欠平衡钻井、注水井、负压射孔完井、分层压裂和修井等作业中。美国和加拿大井、分层压裂和修井等作业中。美国和加拿大90以上的油以上的油气井采用不压井作业，每年不压井作业达气井采用不压井作业，每年不压井作业达40005000井次。井次。第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术1.桥塞或堵塞器控制管柱内的压力桥塞或堵塞器控制管柱内的压力2.防喷器组控制油套环形空间的压力防喷器组控制油套环形空间的压力3.举升机和卡瓦组控制管柱，实现带压起下举升机和卡瓦组控制管柱，实现带压起下一、不压井作业工

32、作原理一、不压井作业工作原理2021/7/2336 1929年年H C. Otis提出提出不压井作业思想不压井作业思想，并利用一静一动双，并利用一静一动双反向卡瓦组支撑油管，通过钢丝绳和绞车控制油管升降。反向卡瓦组支撑油管，通过钢丝绳和绞车控制油管升降。 1960 年年C C. Brown 发明了发明了液压不压井作业设备液压不压井作业设备用于油管升用于油管升降，成为独立于钻机或修井机的一套完整系统。降，成为独立于钻机或修井机的一套完整系统。 1981年年VC Controlled Pressure Services Ltd 设计出设计出车载液压车载液压不压井作业机不压井作业机，使不压井作业机具

33、有高机动性。，使不压井作业机具有高机动性。 目前不压井设备在国外已比较成熟，应用于陆地和海洋，目前不压井设备在国外已比较成熟，应用于陆地和海洋，全液压不压井作业机全液压不压井作业机占主导地位，卡瓦和防喷执行机构实现占主导地位，卡瓦和防喷执行机构实现电液远程控制；最高提升力电液远程控制；最高提升力2669KN，最大下推力，最大下推力1157KN；行程多以行程多以3m左右为主，最高作业井压左右为主，最高作业井压140Mpa。 第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术二、不压井技术发展概况二、不压井技术发展概况-国外国外2021/7/2337 60年代，曾研制过钢丝绳式不压井装置，它利用常规通井年

34、代，曾研制过钢丝绳式不压井装置，它利用常规通井机绞车起下管柱，靠自封封井器密封油套环空。机绞车起下管柱，靠自封封井器密封油套环空。 70年代末，大庆钻采院开发出橇装式液压不压井作业装置，年代末，大庆钻采院开发出橇装式液压不压井作业装置，可用于井口压力可用于井口压力4Mpa的修井作业。的修井作业。 80年代，吉林油田研制了车载式液压不压井修井机，可用年代，吉林油田研制了车载式液压不压井修井机，可用于井口压力不高于于井口压力不高于6Mpa不压井修井作业。不压井修井作业。 目前目前,不压井设备分独立式、机械辅助式、液压辅助式三类不压井设备分独立式、机械辅助式、液压辅助式三类 独立运作型不压井作业机独

35、立运作型不压井作业机 与井架与井架(或钻机或钻机)配合使用的不压井作业机配合使用的不压井作业机 与液压修井机配合使用的不压井作业机与液压修井机配合使用的不压井作业机第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术二、不压井技术发展概况二、不压井技术发展概况-国内国内2021/7/2338三、不压井作业主要技术三、不压井作业主要技术第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术2021/7/2339第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术三、不压井作业主要技术三、不压井作业主要技术2021/7/2340锚定式锚定式射孔工射孔工艺流程艺流程第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术三、不压井作业主要技术三

36、、不压井作业主要技术2021/7/2341第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术三、不压井作业主要技术三、不压井作业主要技术2021/7/2342四、不压井作业优势与应用领域四、不压井作业优势与应用领域第四章第四章 不压井作业技术不压井作业技术4.1 不压井作业技术优势不压井作业技术优势 1. 最大限度地保持产层的原始状态最大限度地保持产层的原始状态 2. 提高产能和采收率提高产能和采收率 3. 缩短施工周期，降低作业成本缩短施工周期，降低作业成本 4. 安全、环保安全、环保 4.2 不压井作业应用领域不压井作业应用领域 1. 气井作业气井作业 2. 低渗油藏低渗油藏 3. 孔隙裂缝型或显

37、裂缝型储层孔隙裂缝型或显裂缝型储层 4. 注水井作业注水井作业 5. 滩海和海上油气田滩海和海上油气田2021/7/2343技术优势：技术优势：有利于保护油气层、提高钻速有利于保护油气层、提高钻速占地少、成本低、效率高占地少、成本低、效率高有利于提高单井产量和难动油挖潜有利于提高单井产量和难动油挖潜发展历程：发展历程：1944年，起源于年，起源于“海底管线海底管线”项目项目20世纪世纪60年代至年代至70年代末，发展缓慢年代末，发展缓慢20世纪世纪80年代，斜焊工艺的出现使之年代，斜焊工艺的出现使之焕发新的生机焕发新的生机20世纪世纪90年代以来，迅速发展起来年代以来，迅速发展起来第五章第五章

38、 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业一、连续管作业2021/7/2344世界连续油管钻井数量世界连续油管钻井数量SourceSource：Spears & Associates interview with service provider and operatorsSpears & Associates interview with service provider and operators第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2345世界连续油管应用的分布世界连续油管应用的分布（Source: Maurer Engineering Co

39、.)第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2346世界连续油管作业机数量及分布截至截至20052005年年1 1月共计连续油管作业机月共计连续油管作业机11821182台。台。SourceSource：Spears & Associates, Inc.Spears & Associates, Inc.第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2347Source：International Coiled Tubing Association, ICoTA, 2005.1所属油田所属油田/公司公司数数 量量华北油田1胜利油田

40、1大庆油田2辽河油田1吉林油田1大港油田1中原油田1河南油田1四川油田3长庆油田1吐哈油田2克拉玛依油田2塔里木油田1COSLHalliburtonTotal119第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2348第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2349注入头注入头型号型号高度高度in宽度宽度in长度长度in重量重量lb压力压力拉力拉力CT尺寸尺寸in1000 lbHR4408052556750206012-3/8HR480109606011200401001-1/43-1/2SS400824258570020403/42-3/8S

41、S800824258612520803/42-3/8CT外径外径（in）卷筒中心半径卷筒中心半径（in）鹅径管圆弧半径鹅径管圆弧半径（in）3/42448120-3048-541-1/425-3648-721-1/230-4048-721-3/435-4872-96240-4872-962-3/848-5490-1202-7/854-5890-1203-1/265-7090-120 新钻定向井，推荐值新钻定向井，推荐值60000lb 老井加深作业，推荐值老井加深作业，推荐值40000lb 最大承载最大承载150000 200000 lb 1-3/4-in以上以上CT，鹅径管最小半，鹅径管最小半

42、径为径为72 in第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2350木制卷筒木制卷筒金属卷筒金属卷筒缘轮直径缘轮直径(in)外外 宽宽(in)内内 宽宽(in)心轴直径心轴直径(in)价价 格格（美元）（美元）缘轮直径缘轮直径(in)外外 宽宽(in)内内 宽宽(in)心轴直径心轴直径(in)价价 格格（美元）（美元）78584848630.001357060729,890.0084584848696.0013570608210,218.0015080701203,240.00180968713015,329.001608070953,300.001809687951

43、4,292.0016080701203,330.002041059615018,384.00第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2351第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2352第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2353第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2354第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/23551234第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2356水力喷射压裂技术是集射孔、压裂、隔离一体化的

44、新型增产措施工艺，利用一个带喷嘴的喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，并在地层中形成孔洞，随后的高速流体直接作用于孔洞底部，产生高于地层破裂压力的压力，在地层中造出一条单一的裂缝。第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2357喷枪将环空流体喷枪将环空流体持续持续 “拖拖” 入孔内入孔内最高压力位置最高压力位置裂缝不断延伸裂缝不断延伸第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业2021/7/2358二、连续管钻井经过经过1010几年的发展，下列连续管钻井技术经济上可行：几年的发展，下列连续管钻井技术经济上可行：深度在深度在3000ft3000ft（914m

45、914m）内的新井钻井；内的新井钻井；对安全很敏感的钻井作业；对安全很敏感的钻井作业；过油管重入钻井；过油管重入钻井；1.1. 欠平衡钻井。欠平衡钻井。第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业动态近平衡连续油管钻井动态近平衡连续油管钻井欠平衡连续油管钻井欠平衡连续油管钻井连续油管小井眼水平井钻井连续油管小井眼水平井钻井连续油管在侧钻水平井中应用连续油管在侧钻水平井中应用连续油管钻井在连续油管钻井在KuparukKuparuk油田的应用油田的应用CTDCTD技术在稠油油藏中的应用技术在稠油油藏中的应用连续管钻井技术应用实例连续管钻井技术应用实例2021/7/23591. 开窗侧钻水

46、平井开窗侧钻水平井第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业三、CTD技术应用前景2021/7/23601994年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室提出微小井眼连续油管钻井（1-3/8”2-3/8”）的概念。2003年，美国能源部启动微小井眼（Micro Hole）连续油管钻井技术可行性研究计划（3-1/2”或4-3/4”）。2005年，美国能源部正式资助第二批微小井眼钻井技术研究计划，用三年的时间资助10个新的研究项目，总投资1450万美元，预期使新型微小井眼钻井技术能达到商业化应用水平。 2.微小井眼钻井微小井眼钻井第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业三、CTD技术

47、应用前景2021/7/2361 能够大大降低作业成本和对作业环境的损害 预计将降低勘探钻井成本1/3 预计将降低开发钻井成本1/2 预计将降低海上钻井成本59% 21世纪油气钻井方法的一项革命性新技术 掀起能源安全新型钻井方式的浪潮 利用钻井手段和方法提高油气采收率的新途径 应用前景广阔，将会受到越来越多的关注与重视 第五章第五章 连续管与微小井眼作业连续管与微小井眼作业三、CTD技术应用前景2021/7/2362一、简介一、简介膨胀管技术是近年发展起来的一项实用钻井完井作业技术，是将管柱膨胀管技术是近年发展起来的一项实用钻井完井作业技术，是将管柱(包括包括实体套管和割缝管实体套管和割缝管)下

48、到井底，以机械或液压方法，由上到下或由下往上，下到井底，以机械或液压方法，由上到下或由下往上，通过拉力或压力使管柱内径扩大的技术通过拉力或压力使管柱内径扩大的技术 。可膨胀管是一种机械膨胀装置，靠液体压力推进，通过井下管件，在膨胀可膨胀管是一种机械膨胀装置，靠液体压力推进，通过井下管件，在膨胀锥体或心轴推进的过程中经过冷拔一样的塑性变形达到扩大管径的目的。锥体或心轴推进的过程中经过冷拔一样的塑性变形达到扩大管径的目的。膨胀管分为实体膨胀管（膨胀管分为实体膨胀管（SET）、膨胀割缝管（）、膨胀割缝管（EST）和膨胀防砂管）和膨胀防砂管（ESS）三大类）三大类。第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2

49、021/7/2363实体膨胀管技术是膨胀锥受压或受拉从管柱中穿过，使管柱内径永久胀大的技术，可用于3-1/2至13-3/8套管的膨胀，主要采用API标准套管。其膨胀率一般为10-30%。1.1.实体膨胀管实体膨胀管(SET)(SET)技术技术第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/23642.2.膨胀割缝管（膨胀割缝管（ESTEST）技术）技术 管体上有一系列交错排列且相互重叠的轴向割缝，比实体管易于胀开，一般来讲,其径向膨胀率为50%左右，轴向缩短率不到1%。第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/23653.3.膨胀防砂管（膨胀防砂管（ESSESS）技术）技术 膨胀防砂管的

50、外层割缝基管，有保护和支撑的作用；中间是化合物多层夹层，防砂管膨胀时，层间互相滑开；内层是割缝衬管。 第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/2366Expandable Open-hole LinerOHLExpandable Cased-hole LinerCHLExpandable Liner HangerELHEventureE2TechPetrolineHarlliburtonBakerhughuesWeatherfordShell 目前实体膨胀管99%的施工进尺是由该公司实施的。截止2004年2月15日，该公司共为全球45家公司在215口井上进行了膨胀管商业应用，膨胀套管总

51、计长度达230000英尺，各种膨胀接头5800个，成功率96%以上。 1999年推出可膨胀防砂筛管技术。迄今为止在现场应用中一直保持100%的成功率。目前已在欧洲、中东、亚太、拉美等的油气田广泛使用，应用最多的是裸眼井和需进行砾石充填的油气井。 膨胀筛管初步解决了井壁坍塌、防砂问题。1995年在阿曼的一口直井中首次成功应用，膨胀后撑开9m长的筛管。膨胀管技术发展膨胀管技术发展第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/2367二、可膨胀管的用途可膨胀管的用途实体膨胀管主要用于：实体膨胀管主要用于：封堵漏失层和高压水层；封堵漏失层和高压水层；封隔破裂带；封隔破裂带；修补损坏套管和封堵已射孔套

52、管；修补损坏套管和封堵已射孔套管；取代常规尾管悬挂器和尾管悬挂器取代常规尾管悬挂器和尾管悬挂器封隔器达到保持井眼尺寸的目的，并封隔器达到保持井眼尺寸的目的，并提供良好的压力密封性能；提供良好的压力密封性能；常规套管的替代产品；常规套管的替代产品；割缝膨胀管主要用于：割缝膨胀管主要用于：封隔破碎带；封隔破碎带；膨胀防砂网作为一膨胀防砂网作为一种新的完井手段，提种新的完井手段，提高油井产量；高油井产量； 第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/2368三、实体膨胀管工艺过程实体膨胀管工艺过程三种可膨胀产品：裸眼尾管系统、三种可膨胀产品：裸眼尾管系统、下套管井眼尾管系统和可膨胀尾下套管井眼尾

53、管系统和可膨胀尾管悬挂器。管悬挂器。底部是一个带有膨胀锥体的底部是一个带有膨胀锥体的“发发射装置射装置”扩管锥，目前有两扩管锥，目前有两种：陶瓷和钢制成。种：陶瓷和钢制成。目前最大膨胀率已超过目前最大膨胀率已超过20%20%，应用，应用最多的最多的4-1/4in4-1/4in到到13-3/8in13-3/8in的管件，的管件，推荐膨胀率小于推荐膨胀率小于20%20%。壳牌公司的研究人员估计，实体膨壳牌公司的研究人员估计，实体膨胀管技术在降低钻井成本方面具有胀管技术在降低钻井成本方面具有很大的潜力，它可以将钻机场地缩很大的潜力，它可以将钻机场地缩小小75%75%，钻井液减少，钻井液减少20%20

54、%，钻屑量减，钻屑量减少少50%50%，固井水泥减少，固井水泥减少50%50%。 可膨胀管钻井工艺过程示意图可膨胀管钻井工艺过程示意图第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/2369四、可膨胀管技术应用实例四、可膨胀管技术应用实例第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术1999年年11月，墨西哥湾大陆架首次应用可膨胀管技术。月，墨西哥湾大陆架首次应用可膨胀管技术。7-5/89-5/8可膨胀尾管，在枯竭油砂层钻成可膨胀尾管，在枯竭油砂层钻成8-1/2扩大扩大井眼，并下入井眼，并下入7常规生产尾管，克服了使用常规技术，套管常规生产尾管，克服了使用常规技术，套管和井眼尺寸收缩较大的问题，同时降低了

55、钻井成本。和井眼尺寸收缩较大的问题，同时降低了钻井成本。 2004年年Kerr-Mcgee公司首次下入开窗井膨胀管，在墨西哥公司首次下入开窗井膨胀管，在墨西哥湾湾9 5/8 套管中成功下下入套管中成功下下入7 5/8 x 9 5/8 裸眼尾管裸眼尾管OHL系系统。统。677米的米的OHL系统在窗口之下膨胀了系统在窗口之下膨胀了599米。米。南得克萨斯，为将几个压力衰竭油砂层隔开，并尽量使达到南得克萨斯，为将几个压力衰竭油砂层隔开，并尽量使达到总深的井眼尺寸收缩最小，开展了可膨胀尾管试验。总深的井眼尺寸收缩最小，开展了可膨胀尾管试验。为了解决深水钻井边际利润低的问题，在墨西哥湾为了解决深水钻井边

56、际利润低的问题，在墨西哥湾7790ft的的超深水区，安装超深水区，安装7-5/8in9-7/8in可膨胀尾管系统试验。可膨胀尾管系统试验。2021/7/2370 Weatherford可膨胀防砂可膨胀防砂筛管应用统筛管应用统计计第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术Weatherford has expanded more than 22.5 miles of ESS screen in hundreds of jobs worldwide, including a record 4,920-ft ESS installation四、可膨胀管技术应用实例四、可膨胀管技术应用实例2021/7/237

57、1 哈里伯顿公司的哈里伯顿公司的PoroFlex膨胀筛管膨胀筛管一次起下双膨胀法一次起下双膨胀法用于多层作业。用于多层作业。Halliburtons PoroFlex Expandable Screen System offers dual expansion methods on the same trip with the same tool and has been used in multiple commercial wells with no failures of base pipe, screen or connections. 第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术四、可膨胀管技

58、术应用实例四、可膨胀管技术应用实例2021/7/2372 Enventure公司的公司的SlimWell小井眼设小井眼设计与常规套管设计计与常规套管设计的对比的对比A SlimWell plan illustrates the telescoping effect it avoids, compared with a conventional well plan.第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术四、可膨胀管技术应用实例四、可膨胀管技术应用实例2021/7/2373Baker Oil膨胀管技术膨胀管技术The complete line of Baker Oil Tools expandabl

59、e technology includes a multilateral junction system; liner extension, hanger and packer, casing cladding; expandable packer; and expandable sand screen.第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术四、可膨胀管技术应用实例四、可膨胀管技术应用实例2021/7/2374五、可膨胀管的发展前景五、可膨胀管的发展前景应用无缝膨胀管技术，应用无缝膨胀管技术，可以花费比常规钻井费可以花费比常规钻井费用低的钻井成本钻出较用低的钻井成本钻出较大口径的油井，减少了大口径

60、的油井，减少了套管同心管柱的层数。套管同心管柱的层数。上部井段套管的直径不上部井段套管的直径不需要比下部井段套管的需要比下部井段套管的直径大很多，在降低钻直径大很多，在降低钻井成本和开发成本的同井成本和开发成本的同时增加油井产量。时增加油井产量。 目前，对无缝膨目前，对无缝膨胀管研究正向单胀管研究正向单一口径井眼一口径井眼（MONOBOREMONOBORE）方）方向发展，即无缝向发展，即无缝膨胀管扩张后能膨胀管扩张后能从井口到目的层从井口到目的层产生一个连续不产生一个连续不变的内径，在整变的内径，在整个井眼中出现同个井眼中出现同一尺寸的套管柱。一尺寸的套管柱。 第六章第六章 膨胀管技术膨胀管技术2021/7/2375 下图