完井修井新技術之一水平井完井工藝技術.ppt

勝利油田分公司采油工藝研究院2009年10月 水平井完井工藝技術 完井修井新技術 目錄 國外 水平井已經成為國外油田開發(fā)的一項常規(guī)技術 水平井廣泛應用于多種油藏類型 應用無禁區(qū) 一 水平井開發(fā)概述 截止到2007年12月 世界上約有5萬余口水平井 分支井約8500口 美國 加拿大水平井每年鉆井數(shù)近2000口 美國在大位移水平井 分支井鉆井方面有其優(yōu)勢 加拿大主要在利用水平井注蒸汽開采稠油方面的技術領先于世界 俄羅斯在多底井方面具有豐富的經驗和技術優(yōu)勢 1 國內外水平井發(fā)展 國內 截止2009年6月 中石化共完成水平井2004口 其中勝利油田完成1450口 累產油超千萬噸 2008年 中石油完鉆水平井1005口 并在多分支井 大位移水平井等方面取得了重大突破 水平井最大水平段達6118m 水平井最大垂深6062m 水平井最大斜深10728m 多分支水平井總水平段長度達到11342m 技術指標 一 水平井開發(fā)概述 1 國內外水平井發(fā)展 一 水平井開發(fā)概述 2 勝利水平井開發(fā)歷程 八五 攻關試驗投產 32 九五 快速發(fā)展投產 132 十五 擴大應用投產 339 十一五 創(chuàng)新發(fā)展投產 390 八五 九五 期間 依托國家級課題 水平井 側鉆水平井鉆采技術研究 首先在熱采稠油油藏開展了技術攻關 初步形成水平井開采配套技術 常規(guī)水平井 側鉆水平井 階梯式水平井 八五 九五 期間 進入 九五 期間 水平井技術得到快速發(fā)展 應用領域擴展到多種油藏類型 廣泛應用于老區(qū)調整和新區(qū)產能建設 截止 九五 末 共投產水平井160余口 常規(guī)水平井 側鉆水平井 階梯式水平井 十五 十一五 期間 伴隨集團公司科技攻關項目 分支井 大位移井鉆采技術研究 水平井進入擴大應用階段 應用領域 應用規(guī)模進一步擴大 年投產水平井數(shù)在50口以上 水平井開采技術日趨成熟 勝利油區(qū)水平井分布于68個油田中的42個 覆蓋比例62 應用無禁區(qū) 覆蓋范圍廣 2003年水平井年產油突破百萬噸大關 2007年產油148 104t 2008年8月底 累計設計水平井1327口 投產水平井1099口 水平井為勝利油田增產穩(wěn)產發(fā)揮了重要作用 十五 十一五 期間 一 水平井開發(fā)概述 實現(xiàn)兩大技術轉變 完井方式的轉變射孔投產方式的轉變近期取得三大技術突破 疏松砂巖油藏水平井裸眼防砂 完井一體化技術水平井礫石充填防砂技術低滲透油藏水平井分段壓裂技術 3 國內水平井完井采油配套技術 一 水平井開發(fā)概述 3 國內水平井完井采油配套技術 目錄 完井 WellCompletion 顧名思義指的是油氣井的完成 即根據(jù)油氣層的地質特性和開發(fā)開采的技術要求 在井底建立油氣層與油氣井井筒之間的合理連通渠道或連通方式 完井工藝簡介 二 水平井完井技術 完井方法的選擇是一項復雜的系統(tǒng)工程 需要綜合考慮的因素很多 這些因素主要有生產過程中井眼是否穩(wěn)定 生產過程中地層是否出砂 地質和油藏工程特性 完井產能大小 鉆井完井的經濟效益 采油工程要求等 二 水平井完井技術 完井方法按照不同的標準有不同的分法 比如說按照鉆井后井眼是否裸露 可將完井方法分為兩大類 射孔系列完井和裸眼系列完井 二 水平井完井技術 按照完井方法是否具備防砂的功能來分 則又可分成防砂型完井和非防砂型完井兩大類 二 水平井完井技術 二 水平井完井技術 1 水平井完井方式優(yōu)化 設計思路 防砂工藝優(yōu)選 根據(jù)油藏特性 結合成熟防砂技術 優(yōu)選出防砂方式 完井方式產能預測 通過引入完井表皮系數(shù) 預測不同完井方式下的產能 完井成本對比 分析比不同完井方式的投入 優(yōu)選完井方式 二 水平井完井技術 濾砂管完井方式的水平井產能預測模型 水平井產能預測研究 針對不同完井方式 與理想裸眼水平井完井對比 影響產能的因素主要表現(xiàn)在表皮系數(shù) 對表皮系數(shù)進行分析計算 預測不同完井方式下的產能 二 水平井完井技術 完井表皮系數(shù) 鉆井損害表皮系數(shù) 同樣 對其它各類完井方式也建立了相關的數(shù)學模型 形成了優(yōu)化設計軟件 計算出水平井的產能 通過不同完井方式下產能的對比 分析不同完井方式的適應性 二 水平井完井技術 防砂方式的選擇 完井成本對比 對不同完井方式的完井費用進行對比 作為完井方式選擇的指標之一 國內外防砂方法比對 綜合評價三種影響因素 優(yōu)選出完井方式 二 水平井完井技術 國內前期實施的水平井大部分采用固井射孔完井方式 經過攻關 配套和大量的應用 該項技術已趨成熟 水平井套管固井完井技術水平井尾管固井完井技術水平井射孔工藝及定向射孔技術 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 二 水平井完井技術 1 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 水平井套管固井完井技術 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 水平井尾管固井完井技術 套管固井射孔完井 尾管固井射孔完井 有利于避開夾層水 底水 氣頂 可實施水平段分段射孔 試油 注采和進行選擇性增產措施 有利于提高固井質量和保護油氣層 在鉆水平段過程中采用與油氣層相配伍的鉆井液 采用近平衡鉆井或欠平衡鉆井技術 最大限度的降低對油層的污染 保持油井產能 一 水平井基本知識 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 水平井固井質量差的原因 水平段套管在重力作用下往往偏向下井壁 水泥漿容易從寬間隙處頂替鉆井液 而在窄間隙處形成鉆井液滯留 注水泥后形成的水泥環(huán)薄厚不均 甚至有些地方沒有形成水泥環(huán) 嚴重影響固井質量 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 開發(fā)滾輪扶正器 提高套管居中度 滾輪旋流套管扶正器變滑動摩擦為滾動摩擦 降低下套管阻力 注水泥時扶正器螺旋形的外表面會在扶正器周圍產生局部的螺旋流 獲得更好的頂替效果 二 水平井完井技術 提高水平井固井質量的措施 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 優(yōu)選水泥漿體系 開發(fā)應用微失水水泥漿 微失水水泥漿可嚴格控制水泥漿自由水和API失水 提高水泥環(huán)韌性 避免固井和壓裂時的油氣水竄 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 管外封隔器輔助固井技術 提高水平段封隔效果 在水平段套管柱上串接若干個管外封隔器注水泥碰壓后繼續(xù)打壓用頂替液打開壓縮式管外封隔器利用水泥環(huán)和橡膠塞聯(lián)合作用實現(xiàn)地層有效隔離 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 一 水平井基本知識 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 水平井射孔技術 傳送方式 油管傳送射孔槍 液壓引爆布孔方式 疏松砂巖油藏 180 下相位四排布孔巖性較致密的油藏 全相位螺旋布孔 一 水平井基本知識 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 射孔參數(shù) 89槍 89彈102槍 102彈102槍 89增強彈127槍 127彈孔徑10 12mm 孔密16 22孔 m射孔液 常用的射孔液是無固相水基射孔液 基液選用處理過的本地區(qū)油田污水或鹵水 加入粘土穩(wěn)定劑 破乳劑 防腐劑等添加劑 地層漏失嚴重的還要加入屏蔽暫堵劑 一 水平井基本知識 二 水平井完井技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 水平井射孔技術 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 水平井射孔工藝 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 分段射孔參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng) 優(yōu)選出不同射孔段的孔深 孔密和射孔槍彈等參數(shù)對影響產能的12個有關參數(shù)進行敏感性分析進行負壓射孔設計根據(jù)不同的生產制度對近井地帶進行油藏數(shù)值模擬 提供壓力和產量變化曲線以及不同時間的含油 水 飽和度分布圖 2 常規(guī)水平井套管固井射孔完井技術 一 水平井基本知識 二 水平井完井技術 3 水平井篩管完井技術 鉆孔 割縫襯管完井適用于 a 天然裂縫性碳酸鹽巖或硬質砂巖儲層b 單一厚儲層或不要求層段分隔的儲層c 井壁不穩(wěn)定 有可能發(fā)生井眼坍塌的儲層d 巖性較為疏松的中 粗砂粒儲層濾砂管防砂完井適用于 a 巖性較為疏松的砂粒儲層 工藝特點 與套管固井完井相比 完善程度高 篩管完井水平井增產效果顯著 二 水平井完井技術 2007年勝利油田不同完井方式水平井效果表 3 水平井篩管完井技術 可以采用管外封隔器進行水平段有效封隔 為后期配套措施的實施提供條件 工藝特點 3 水平井篩管完井技術 完井 防砂一體化完成 工藝簡便 完井成本低 二 水平井完井技術 工藝特點 篩管頂部注水泥防砂完井一體化技術懸掛篩管水平井完井技術懸掛濾砂管篩管頂部注水泥防砂完井一體化技術 技術系列 3 水平井篩管完井技術 二 水平井完井技術 篩管頂部注水泥防砂完井一體化技術 3 水平井篩管完井技術 工藝過程 下入完井管柱膨脹封隔器打開分級箍注水泥 關閉分級箍 篩管頂部注水泥防砂完井一體化技術 3 水平井篩管完井技術 工藝過程 鉆塞下洗井 酸化 漲封管柱洗井 酸化 漲封完井 3 水平井篩管完井技術 二 水平井完井技術 懸掛篩管水平井完井技術 3 水平井篩管完井技術 二 水平井完井技術 懸掛濾砂管篩管頂部注水泥防砂完井一體化技術 3 水平井篩管完井技術 二 水平井完井技術 懸掛濾砂管篩管頂部注水泥防砂完井一體化技術 3 水平井篩管完井技術 二 水平井完井技術 4 水平井裸眼礫石充填防砂完井技術 隨著水平井應用規(guī)模的不斷加大 應用油藏類型不斷增多 以及油田開發(fā)階段的變化 對于地層砂分選性差 泥質含量高的砂巖油藏 往往造成濾砂管堵塞或出砂 管內礫石充填防砂技術水平井裸眼礫石充填防砂完井技術 二 水平井完井技術 技術方案 精密復合濾砂管裸眼完井 管外進行逆向礫石充填 逆向充填裝置換向示意圖 水平段采用逆向環(huán)空充填 工藝簡便 安全性高 雙精度結構的防砂篩管 可抗堵塞 擋砂性能好 壓差式阻流裝置 可實現(xiàn)分段連續(xù)充填 提高充填效率 技術特點 4 水平井裸眼礫石充填防砂完井技術 二 水平井完井技術 應用情況 水平井裸眼礫石充填技術 取得了初步效果 4 水平井裸眼礫石充填防砂完井技術 九五 以來 勝利油田開展了短半徑側鉆水平井技術攻關 在完井技術方面研制配套了五種工藝管柱 巖性致密的碳酸巖油藏或灰?guī)r油藏 二 水平井完井技術 5 側鉆水平井完井技術 裸眼完井技術 二 水平井完井技術 5 側鉆水平井完井技術 砂體膠結程度好 不易出砂油藏 篩管完井技術 二 水平井完井技術 5 側鉆水平井完井技術 管外封隔器 篩管完井技術 砂體膠結疏松 易出砂油藏 二 水平井完井技術 5 側鉆水平井完井技術 篩管頂部注水泥側鉆井完井技術 水淹嚴重 油水關系復雜油藏 常規(guī)側鉆方案 膨脹管側鉆井完井方案 傳統(tǒng)的側鉆方案廢棄當前生產層或井底障礙層 然后開窗側鉆到新的井層目標 以51 2in套管為例 套管銑開開窗完鉆后安裝31 2in或33 4in的生產油管 生產油管的內徑為76mm或82mm 側鉆水平井膨脹管完井技術 5 側鉆水平井完井技術 二 水平井完井技術 常規(guī)側鉆方案 膨脹管側鉆井完井方案 側鉆井膨脹管完井方案側鉆井膨脹管完井方案磨銑套管段開窗 鉆到下節(jié)套管深度時 下OHL膨脹管膨脹 以51 2in套管為例 使用的OHL膨脹管為107 95mmx6 35mm的實體膨脹管 膨脹前的內徑95 25mm 膨脹后的內徑為108 97mm 側鉆水平井膨脹管完井技術 5 側鉆水平井完井技術 二 水平井完井技術 側鉆水平井膨脹管完井技術 5 側鉆水平井完井技術 二 水平井完井技術 二 水平井完井技術 6 分支井完井技術 分支井50年代初就已出現(xiàn)在前蘇聯(lián) 90年代以來在美國等西方國家得以大力發(fā)展 其原因是分支井給油氣藏的開發(fā)帶來顯著的經濟效益 目前分支井技術已在北美 中東 東南亞等地區(qū)廣泛應用 二 水平井完井技術 I II 6 分支井完井技術 主井眼裸眼分支井眼裸眼 泄油能力好 完井成本低不適合于疏松砂巖油藏 主井眼固井或下封隔器進行封隔分支井眼裸眼 具備初步的封隔功能不適合于疏松砂巖油藏 可選擇的措施有限 二 水平井完井技術 III IV 6 分支井完井技術 主井眼固井或下封隔器進行封隔分支井中增加完井管柱 具備封隔和連接功能無法進行選擇型作業(yè) 無法進行生產控制 不能獲得可靠的生產測試資料 主井眼固井或下封隔器進行封隔分支井眼固井或下帶封隔器的管柱完井 可以合采或分采分支井不可再入 二 水平井完井技術 V VI 6 分支井完井技術 主井眼固井或下封隔器進行封隔分支井固井或下封隔器進行封隔 分支井可以再入能夠實現(xiàn)合采和分采 一個主井筒 兩個分支井 兩個分支從采油到修井完全獨立工藝復雜 二 水平井完井技術 6 分支井完井技術 分支井完井的特點或難點 連接性 分支井尾管能夠以機械方式回接到主井眼的套管上密封性 分支井眼與主井眼的接合點必須能夠液壓密封進入性 在無鉆機的情況下 能夠重新進入選定的分支井眼 分支井集中了定向井 水平井 側鉆井的技術難點 重點是完井技術 2000年 勝利油田開始進行分支井技術攻關 自主開發(fā)了分支井 級完井技術 在樁1 支平1井 梁46 支平1井成功應用 周圍 口直井投產后 平均單井累積生產原油1203t后即由于高含水而關井 而樁 支平 井目前已生產原油12000多噸 含水長期穩(wěn)定在94 相當于10口直井產量 分支井 級完井技術 二 水平井完井技術 6 分支井完井技術 魚骨狀水平分支井 增加泄油面積 提高油藏動用程度改善開發(fā)效果 提高采收率 經濟 高效 創(chuàng)新形成了具有自主知識產權的魚骨狀分支水平井開發(fā)技術 完井技術 主井眼 懸掛大通徑精密微孔濾砂管裸眼防砂 分支井眼 裸眼完井 完井液 無固相完井液 6 分支井完井技術 二 水平井完井技術 二 水平井完井技術 井身數(shù)據(jù) 共鉆4個分支 水平段總長915m 主井眼 采用95 8in技