辽河油田热采井钻完井技术-图文

辽河油田热采井钻完井技术_图文.ppt汇报提纲工程院概况辽河稠油钻完井工艺技术稠油钻完井工艺设计内容工程院基本情况介绍工程技术研究院成立于2000年4月，是勘探局技术中心。主营业务是钻采工程技术研究与推广服务，主要专业包括：钻完井工程、采油作业、油藏地质、油田化学、钻井工程监督等。人员情况

全院在册人数386人本科以上学历215人，占在册职工55%中级以上职称174人，占在册职工45%机构设置情况钻井监督中心钻井工程研究所水平井研究所井下作业研究所钻头取心研究所采油技术研究所油田化学研究所油田开发研究所试采油项目部科技科生产科财务科经营科

人事科质安科物管科工程技术研究院

办公室党群部能源开发研究所特油项目部审计科保险办离退办资产装备

固定资产：原值为1.24亿元，净值为0.95亿元设备：原值1.1亿元，净值0.8亿元技术装备情况LWD随钻测井仪4套无线随钻（MWD）5套电子多点测斜仪2套NPU-900-25DF制氮注氮设备1套科研项目和科技成果经营规模紧密围绕辽河油田勘探开发实际，经过多年攻关，形成以下工程院优势技术多分支井开采技术侧钻井钻完井技术欠平衡钻井技术油井增产措施气体采油技术钻井取心技术热采井完井技术水平井钻完井技术汇报提纲工程院概况辽河稠油钻完井工艺技术稠油钻完井工艺设计内容辽河稠油钻完井工艺技术辽河油田是一个以稠油为主的油田，稠油产量占原油总产量的70%以上。辽河油田稠油热采始于上世纪70年代未。在稠油开发的初期阶段主要采用普通稀油井完井方法，经过试采发现问题很多，主要问题是油井先期损坏造成大量损失，其次是完井不合理影响油田开发效果。油田针对发现的问题对稠油热采井进行了系统研究技术得到了不断发展。

稠油油藏井身结构优化设计技术稠油油藏钻井泥浆技术稠油热采井套管损坏预防技术稠油热采井固井技术稠油热采井完井技术老井侧钻技术稠油水平井钻完井技术稠油分支井钻完井技术辽河稠油钻完井工艺技术热采稠油井井身结构设计热采稠油井井身结构设计热采稠油井井身结构设计热采稠油井井身结构设计表层套管339.7mm，再用244.5mm钻头钻入目的层下入244.5mm技术套管，再用215mm钻头钻达要求井深下入筛管完井或进行裸眼砾石充填完井。该井身结构主要用于水平井。

热采稠油井井身结构设计表层套管339.7mm，再用244.5mm钻头直接钻达目的层到达要求井深，下部下入防砂筛管上部连接177.8mm套管固井完成。该井身结构主要用于水平井。

侧钻水平井完井实例茨16-146侧钻水平井完井管柱示意图稠油油藏钻井泥浆技术泥浆技术是钻井技术的关键之一。对于稠油油藏水平井来说更是直接关系着油井完成后产量，辽河油田针对稠油水平井的问题研究了水平井分支井专用泥浆技术，经现场广泛使用见到良好效益。钻井液技术面临的主要问题斜井段:携岩、防卡及防塌水平段：携岩、防卡、防塌、井壁稳定、油层保护建立和完善钻、完井液体系斜井段：生物聚合物钻井液水平段：无固相盐水乳化完井液体系

斜井段:生物聚合物钻井液

钻井液组分及配方为：3～5%膨润土+0.2%~0.4%结构剂+1%~1.5%降滤失剂+1%~1.5%SAS+1%~1.5%润滑剂+5%~8%矿物油+2%固体润滑剂+FT-881+溶油性暂堵剂+暂堵剂特性：良好的携岩性、润滑性和护壁性

生物聚合物混油钻井液性能

性能ρg/cm3

FVsFLmlAVmPa.sPVmPa.sYPPaΦ3PHKf室温1.04505251213880.06480℃/16h1.04462519109680.059水平段:无固相盐水乳化钻井液体系

无固相盐水乳化钻井液基本组分及配方为：50%～90%盐水+10%～50%矿物油+0.2%～0.3%结构剂+1%～1.5%降失水剂+0.5%～1.0%乳化剂OT+2%～3%油溶性暂堵剂+暂堵剂适应于筛管完井的稠油水平井特性：良好的携岩性、井壁稳定性和优良的保护油层性能

油层伤害试验无固相盐水乳化钻井液静态损害试验岩芯号实验温度℃油相初始渗透率Koi*10-3μm2损害后渗透率Kdi*10-3μm2Kd/ko(%)龙47-253200.03120.029594.6龙47-253-7800.03740.031293.4渗透率恢复值在93.4%以上，对岩心损害小。稠油热采井套管损坏预防技术辽河油田稠油油藏完井在前期阶段都采用与普通油井相同的完井方法与完井工艺进行油井完成。当开采一段时间以后发现热采井套管损坏严重（有部份区块套损率已达60%c以上），油井套管在注蒸汽过程中上涨严重上长影响油井正常生，油井出砂严重影响油井的正常生产。因此开展了稠油油藏完井技术研究。热采稠油井套管损坏原因分析

热应力大是造成套管损坏的主要原因油井出砂也是套管损坏的重要原因API圆螺纹接头和偏梯形螺纹接头不适合热采井要求水泥封固质量不好与水泥环空段套管易变形隔热管和隔热措施不利影响很大

热采稠油井套管设计

套管的选择套管强度计算套管柱设计

套管强度计算大量现场实况调查及理论研究结果表明，注蒸汽热采井套管柱发生强度破坏的主要部位是在封隔器以下的油层段及封隔器附近的井段。主要破坏形式为拉断。因此，计算注蒸汽热采井套管柱的强度，只关注最大热载荷及其相应的热应力是不够的，应该进一步关注吐液降温之后的残余拉伸应力。因为这种残余拉伸应力才是和热采井套管主要破坏形式直接相关的。

套管柱上主要的强度危险区（1）封隔器以下高温区的管段（含直管段和弯管段），这里的热胀轴向压力最大，热胀弯矩也可能很大，同时还有固井时留下的初始应力（含预拉应力及弯管段的弯曲应力）。（2）封隔器附近接箍邻区的管段，这里的热胀轴向压力并非最大，但热胀引起的局部围压能使管壁产生相当大的局部弯曲应力。

稠油热采井套管设计强度条件

a高温区管段初始应力应该满足的强度条件b高温区管段热应力（残余拉伸应力）应该满足的强度条件c封隔器附近管段热应力（残余拉伸应力）应该满足的强度条件

套管柱设计

如果热采井设计使用的蒸汽温度过高，又缺乏高强度的管材，这种情况下要满足套管柱强度设计的安全条件，可能发生困难。解决这种困难的有效措施在于设法吸收部分热胀变形，降低套管柱上高应力部位的应力值。为了解决这一困难辽河油田研究成功了热应力补偿器、地锚、外加厚套管。

辽河油田所用热应力补偿器结构示意图

稠油热采井固井技术根据理论研究的结果及现场调研资料，增加套管外水泥环高度，有利于减少套管损坏，尤其对于热采井油层顶界以上水泥环的高度与保护套管有着直接关系。这就要求热采井固井时把水泥浆返出地面。稠油油井选定的水泥浆主要技术指标为

低密度水泥浆密度<1.5g/cm3水泥浆析水接近或等于零水泥浆失水量≤400ml/>&MPa×30min稠化时间2-3小时水泥石抗压强度≥10Mpa(72h)水泥石抗温≥350℃稠油热采井完井技术

完井方法选择是确保油田开发效果的重要一环，完井方法选择好坏直接关系油井产量，完井好坏也直接影响油井寿命，完井好坏还将油田下一步增产措施。因此，完全可以说完井好坏直接影响油田开发效果。辽河稠油完井用防砂筛管绕丝筛管结构示意图预充填砾石筛管示意图金属材料预充填筛管结构示意图老井侧钻技术

辽河油田经过40多年的勘探开发，油田生产已进入中后期，老油区油气井生产状况逐渐变差，目前已有相当数量的油气井不能正常生产，为了有效利用辽河油田大量存在的停产井，辽河油田进行了老井侧钻。针对侧钻井存在问题研究了大量相关技术。年度井数口当年增产原油×104t历年累增油×104t年度井数口当年增产原油×104t历年累增油×104t1992443.83.8200019622.2492.51993545.611.3200121832.7585.119941048.725.6200222533.2718.7199519913.054.3200322330.3768.6199622020.0103.6200420829.2815.3199710412.2155.2200522631.3865.61998998.2254.0200621730.6908.519991199.6370.6合计2456908.5侧钻井技术扩孔技术本体102mm接箍110mm环空间隙4～8mm井眼118mm本体127mm接箍142mm环空间隙5～12mm井眼152.4mm5½˝套管侧钻井

7˝套管侧钻井

技术优势：1.扩孔可以清除井壁泥饼，提高水泥与地层的胶结质量，防止油气水窜；2.经扩孔的井可以下入合适的扶正装置使尾管居中，以减少因尾管偏心造成的油气水窜；3.扩孔解决了窄间隙固井的难题，有利于提高固井质量，防止油气水窜；4.扩孔可以明显降低尾管外环空的流动阻力，减少因高压差使泥浆或水泥浆进入油层造成的污染；5.扩孔可以清除井壁污染带，加大泄油面积，有利于提高油气产量；6.扩孔加大了水泥环厚度，在保护尾管的同时，提高了油井抗作业、蒸汽吞吐等过程的破坏能力，有利于延长侧钻井寿命。

尾管预应力固井技术

根据热采井特点、力学理论和材料特性，进行尾管预应力完井技术理论研究，并研制出了液压尾管地锚和预应力悬挂锚定器配套使用的尾管预应力完井工具。预应力悬挂锚定器侧钻井液压尾管地锚一体式斜向开窗技术应用研究稠油水平井钻完井技术水平井技术是世界公认开发油田的先进技术。在开发稠油油藏上水平井技术同样是一个优秀技术。辽河油田经过多年的探索攻关终于从水平井在稠油上效果差到全面掌握了用水平井开发稠油技术，到现在水平井技术已成辽河油田稠油开发的主力技术。现在辽河油田一年要完成近200口水平井。杜84-平1-1杜84-平1-2A水层油层泥岩层水层“S”形剖面(杜84-馆平11井)A泥岩层油层水层“L”形剖面(欢127-平2井)杜84-平45井初期平均日产油95t/d目前累积产油9614t直井+水平井SAGD，有效挖掘超稠油井间剩余油初期平均日产油77t/d目前累积产油7941t杜84-平46井平45平46水平井与直井生产时间对比图水平井与直井周期累油对比图水平井与直井注汽压力对比曲线杜84块超稠油油藏水平井与临近直井对比水平井与直井吨油成本对比曲线水平井直井稠油分支井钻完井技术

分支井是世界石油开发的前沿技术之一，在稠油油藏开发上它也得到了充分的发挥，辽河油田实践应用证明分支井开发稠油有良好的经济效益。多分支井的基本概念

分支井对井眼主井眼形态没有要求，体现分支井技术水平高低的是完井方式而不是井眼轨迹。主井眼可以为：直井、定向斜水平井;分支井眼可为:定向斜井、水平井等.5分支的多分支井F1F2F3F4F5多支井完井管柱示意图F1F2F3原井1456.341656.341856.34海14-20CF井侧钻三分支井F1分支

完钻井深1945m，开窗位置1600m，裸眼段长345mF2分支

完钻井深2045m，开窗位置1582.72m，裸眼段长463mF3分支

完钻井深2066m，开窗位置1562m，裸眼段长504m高３-４-１７分支井井眼轨迹三维视图采油生产情况投产日期：2005年2月9日生产方式：井筒掺稀油降粘初期产油：9.8吨/日平均产量：19.3吨/日，相当于直井的6倍以上累计产量：3349.8吨杜84－兴平238鱼刺分支井现场试验鱼刺分支井井位部署井位部署钻探目的：提高水平井主井筒注汽效果，最终达到提高采收率的目的开钻次序井深(m)钻头尺(mm)套管下深(m)套管尺(mm)完井方式备注一开300φ444.5300