水平井采油工艺技术发展现状与实践

第一页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议一、前言（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价第二页，共七十三页。在美国、加拿大、法国等国家得到广泛应用1928年40年代80年代2001年目前

提出水平井技术

水平井付诸实施全世界的水平井井数超过24000多口已有34个国家研究水平井工艺技术第三页，共七十三页。

我国60年代中期在四川打成了磨3井和巴24井，但限于当时的技术，未取得应有的效益。第四页，共七十三页。

在“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用，取得了很多成果。至1999年底，我国完钻水平井293口。第五页，共七十三页。

我国水平井数量逐年增加，特别是胜利油田水平井发展迅速，已完成水平井214口，取得显著效果。

第六页，共七十三页。

大庆油田自1992年共完钻水平井6口。第七页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议二、国内外水平井工艺技术现状（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价（一）水平井钻井技术第八页，共七十三页。

目前，国外水平井技术由单一水平井向整体井组开发、多分支水平井转变。国外第九页，共七十三页。

胜利油田的水平井钻井技术代表了我国水平井钻井技术的水平。国内1-8月实际节余8.42万元一井双探水平井

阶梯式水平井未付修理费大约10万元套管开窗侧钻水平三围绕障水平井短半径水平井

分支水平井第十页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议二、国内外水平井工艺技术现状（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价（二）水平井完井技术第十一页，共七十三页。裸眼完井割缝衬管完井射孔完井砾石充填完井完井技术第十二页，共七十三页。射孔完井割缝衬管管外封隔器砾石充填尾管射孔裸眼完井115口6口78口6口4口1口国内有资料的210口水平井完井情况第十三页，共七十三页。裸眼完井方式技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。主要用于碳酸岩等坚硬不坍塌地层，特别是一些垂直裂缝地层，如我国新疆油田火山喷发岩裂缝油藏。

第十四页，共七十三页。割缝衬管完井

将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环行空间。方式简单，既可防止井塌，还可将水平井段分成若干段实施小型措施，如胜利油田。第十五页，共七十三页。

射孔完井方式

技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。最后在水平井段射孔。第十六页，共七十三页。

管外封隔器完井

依靠管外封隔器实施层段分隔，可以按层段进行作业和生产控制，我国新疆油田部分水平井采用此种完井方式。第十七页，共七十三页。砾石充填完井

国内外的实践表明，在水平井段内，不论是进行裸眼井下砾石充填或是套管内井下砾石充填，其工艺都很复杂，目前正处于矿场实验阶段。第十八页，共七十三页。砾石充填完井

对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填完井方式。先将金属绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，达到保护井壁、防砂入井的目的。第十九页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议二、国内外水平井工艺技术现状（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价（三）水平井机械举升工艺技术第二十页，共七十三页。

加拿大、美、英、法、委内瑞拉和伊朗等国家用于开采水平井的采油工艺技术主要有：杆式泵液压泵电潜泵国外第二十一页，共七十三页。

主要有杆式泵和电潜泵，进口电潜泵占有相当大的比例。我国对水力射流泵的研究和应用较晚，目前应用1000余口井。国内第二十二页，共七十三页。水平井分类曲率半径造斜率采油设备下入井段短曲率半径水平井9-40m4°-6°/m直井段中曲率半径水平井90-300m6°-20°/30m直井段，又可下入弯曲井段，甚至水平段长曲率半径水平井300-900m2°-6°/30m直井段，又可顺利地下入弯曲井段和水平井段不同曲率半径水平井机械采油的特点

由于水平井的曲率半径不同，所以在机械采油方式的选择方面也不尽相同，而且各具特点。第二十三页，共七十三页。

可顺利地通过斜井和长半径水平井的弯曲段，但对于中半径的水平井来说，标准电泵在不产生永久变形的条件下，无法通过弯曲段下入水平段。电潜泵技术第二十四页，共七十三页。

Oryx能源公司的L.W.Sweet3号井，将特殊的电潜泵机组安装在弯曲段尾端的水平段上，运转后产量明显提高。中曲率半径水平井平均造斜率为12°/30m

井斜92.7°电潜泵技术第二十五页，共七十三页。

Oryx能源公司的J.G.Adams1号井被选定在水平段安装一台电潜泵。造斜率12°/30m

完井套管为177mm

产液量增加20%。电潜泵技术根据上一口井的经验第二十六页，共七十三页。

其电潜泵在斜井已经成熟，在造斜率小于10°/30m的条件下，将机组的连接法兰和弹簧垫圈进行了改进，抗弯曲变形能力提高。正在攻克在51/2″和7″套管中下到水平段的电潜泵。

胜利油田第二十七页，共七十三页。

大庆电泵公司生产的电潜泵在新疆、渤海和南海油田的水平井中均下到直井段，也可下在51/2″套管造斜率小于5°/25m斜井中和7″套管造斜率小于8°/25m斜井中。大庆油田第二十八页，共七十三页。

水力活塞泵和水力射流泵第二十九页，共七十三页。利用采出的原油和水作动力液操作和安装简便,适应性强起下作业勿需提出油管不会在油管内产生任何机械磨损

水力活塞泵和水力射流泵优点第三十页，共七十三页。

水力活塞泵和水力射流泵

世界上制造和应用水力活塞泵和水力射流泵最成熟的国家是美国，采用水作动力液。第三十一页，共七十三页。

水力活塞泵主要缺点是要求动力液非常清洁,且怕气体影响。缺点第三十二页，共七十三页。

为了减轻抽油杆柱的磨损,采用模压抽油杆导向器。它采用高强度聚合物制成,在抽油杆柱的每个接头处进行注模。杆式泵第三十三页，共七十三页。

随着井斜角的增大,泵凡尔的漏失量增加,凡尔座过早磨损。当倾斜角为15°、45°和60°时,泵排量将相应地减少10%、25%和40%。但是将泵安装在井筒倾角40°以下的井段,泵排量的变化非常小。杆式泵第三十四页，共七十三页。抽油杆的免修期随着井筒倾斜的增大而变短。杆式泵第三十五页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议三、大庆外围低渗透油田水平井实践（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价第三十六页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议三、大庆外围低渗透油田水平井实践（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价（一）肇55-平46井钻井和完井情况第三十七页，共七十三页。实钻轨迹图第一层：从井口至1214m下入J55Φ244.5mm技术套管第二层：从井口至井底下入N80Φ139.7mm油层套管完钻井深为2188m垂深1444.1m水平位移838.16m最大井斜角为92.2°最大造斜率为11.58°/25m砂岩钻遇率为64.6%水平段长度660m钻遇砂岩厚度426.2m肇55—平46井第三十八页，共七十三页。射孔情况负压射孔PTA+小阳离子聚合物射孔液油管输送射孔套管液压引爆YD—89-III枪射孔用射孔弹5114发全方位射孔射孔后将射孔枪取出，下泵投产。第三十九页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议三、大庆外围低渗透油田水平井实践（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价（二）肇55-平46井采油工艺的选择第四十页，共七十三页。排量大效率高能耗较低产量高供液能力强能连续生产的井电潜泵优点适用于第四十一页，共七十三页。排量调节范围小；沉没度低于200m会影响泵的寿命；在大庆只用于“狗腿度”小于5°/30m井；后续作业维护费用较高。电潜泵缺点第四十二页，共七十三页。

电潜泵电机保护器冷却液工作原理是重力分离原理，要求其在井筒内尽量保持垂直。电潜泵缺点第四十三页，共七十三页。

电潜泵工具串长12.1m，外径114mm,受长度的限制，只能下在直井段。电潜泵缺点第四十四页，共七十三页。排量调节范围大调整方便工艺技术成熟配套管理维护方便作业维护费用低抽油机-深井泵第四十五页，共七十三页。

两种方式对比表

序号项目电潜泵抽油机-深井泵1投资（万元）27.476337.77442检泵作业（万元/次）10．03．03清防蜡（万元/年）1．80．84检泵周期（天）11005305泵挂深度（m）120012006排量调整范围(m3/d)30～5027.69～74.787使用年限（年）不定128试验风险性大小第四十六页，共七十三页。

通过对两种采油工艺对比，确定肇55-平46井采用抽油机-深井泵采油工艺技术。工艺选择第四十七页，共七十三页。

曲率半径是从圆心O点到井眼中心线F点距离OF=360/(2π*k)，由图可以看出MN与内弧相切，OG垂直与CD，OE=OF-EF、OG=OE+EG。已知OC=OF+0.062，由勾股定理可得CG长度，求得CDФ70mm抽油泵为确定下泵深度第四十八页，共七十三页。

工艺选择不同规格深井泵在造斜段可下入长度

Ф70mm抽油泵由于泵本身长度的限制，无法下到造斜段，只能下到直井段。第四十九页，共七十三页。抽油泵：Ф70mm泵挂深度：1200m抽油机：YCYJ12—5—53HB节能

实际参数参数设计抽油泵：Ф70mm泵挂深度：1193.3m抽油机：CYJY14-5.5-89HF冲程：5.5m冲次：4次/min第五十页，共七十三页。

第五十一页，共七十三页。

工艺设计

由于泵效较低，只有22.6%，于8月6日，对该井抽汲参数进行调整，冲程由5.5m下调到3.7m。第五十二页，共七十三页。8月22日，测恢复。为了进一步放大生产压差，满足测压需求，目前该井正在作业，换Φ56mm整筒泵加深泵挂生产。第五十三页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议三、大庆外围低渗透油田水平井实践（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价（三）肇55-平46井效益评价第五十四页，共七十三页。

如果不钻水平井，周围5口井（肇52-47、肇53-46、肇53-47、肇54-46和肇54-47）均应基建。第五十五页，共七十三页。钻井投资：该井钻井投资400万元，若钻5口直井需投资580万元，钻井投资节省180万元。节省投资部分第五十六页，共七十三页。（1）节省架线费、电线杆和变台永久占地费及架线时临时征地费为31.04万元；地面投资第五十七页，共七十三页。（2）道路费用：假如钻5口直井，应多建6m宽井排路（土路）2400m，钻水平井节省修路费用和道路征地费用为33.6万元。地面投资第五十八页，共七十三页。（3）机、杆、泵、管节省投资132.15万元；井场和装机费节省投资10万元。节省投资部分合计为386.79万元。采油工程节省投资第五十九页，共七十三页。该井射孔投资120万元5口直井射孔投资28.05万元该井射孔增加投资91.95万元。增加投资部分第六十页，共七十三页。

可见，肇55-平46井与钻5口直井相比，共节省投资294.84万元。第六十一页，共七十三页。

该井目前的产量为20t左右，相当于直井产量的5倍。若注水补充压力之后，稳定期产量按直井的3.5倍进行经济评价。第六十二页，共七十三页。不同开采方式油价（美元/桶）税后内部收益率(%)税后动态投资回收期(a)税后净现值（万元）1口水平井175.998.4710.232016.765.88112.362533.693.25369.285口垂直井173.699.87-99.352010.366.5871.932515.875.23180.57经济效益评价对比表

打水平井经济效益明显好于打垂直井

第六十三页，共七十三页。一、前言二、国内外水平井工艺技术现状三、大庆外围低渗透油田水平井实践四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议四、对大庆外围低渗透油田水平井发展的建议（一）水平井钻井技术（二）水平井完井技术（三）水平井机械举升工艺技术（一）肇55-平46井钻井和完井情况（二）肇55-平46井采油工艺的选择（三）肇55-平46井效益评价第六十四页，共七十三页。

随着钻井和完井技术的进步，世界各国的水平井越来越多。目前，国外的水平井采油工艺之所以走在前列，其原因取决于钻井套管的尺寸。如美国的电潜泵之所以能够下到水平井的水平段，是因为其套管尺寸为7″-95/8″套管，给采油工艺的选择留有很大的余地。加强各学科密切合作，配套完善水平井工艺技术第六十五页，共七十三页。

今后我们应加强钻井、完井和采油工程各学科的密切协作，在钻井过程中就要考虑采油工