水平井完井技術(shù)研究

水平井完井技術(shù)研究

近年來，隨著氣田開發(fā)向低滲和厚油藏的發(fā)展，水平井開挖技術(shù)在勝利油田得到了廣泛應(yīng)用。隨鉆測量技術(shù)、鉆井液技術(shù)及水平井完井技術(shù)成為推動水平井技術(shù)進(jìn)步的三大支柱。其中,水平井完井技術(shù)逐漸受到重視,進(jìn)入日新月異的發(fā)展階段。國外公司相繼研究開發(fā)如智能完井、裸眼分段壓裂以及膨脹管完井等完井新技術(shù),取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)完井技術(shù)則立足國情,采取以獨(dú)立篩管完井、篩管+管外封隔器完井、固井射孔完井為主的完井方式,降低施工風(fēng)險,控制完井成本,保證油氣田開發(fā)效益。勝利油田相繼完成了“八五”、“九五”期間國家級課題“水平井、側(cè)鉆水平井完井技術(shù)研究”、“十五”期間中石化集團(tuán)公司科技攻關(guān)項(xiàng)目“分支井、大位移井完井技術(shù)研究”等重大項(xiàng)目的研究攻關(guān),形成了具有勝利特色的水平井完井技術(shù)——篩管完井系列技術(shù)、水平井提高固井質(zhì)量特色技術(shù)、膨脹管完井技術(shù)等,為水平井完井提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,為勝利油田提高“兩率”奠定了堅(jiān)實(shí)的完井技術(shù)基礎(chǔ)。1葉片層壓縮技術(shù)的scen語句系統(tǒng)1.1多段壓濾餅洗脫液的多段壓濾膜1.1.1水平井防砂完井技術(shù)濾餅酸洗工藝就是在完井外管串底端下入洗井閥,完井內(nèi)管串連接濾餅清洗密封器,底端連接插入桿,通過清洗密封器與篩管、插入桿與洗井閥的密封配合,起到液流改向、建立管內(nèi)與管外循環(huán)通道、清洗裸眼井壁的目的。水平井先期裸眼防砂完井的技術(shù)關(guān)鍵是如何有效地解除鉆井過程中的油層污染以及鉆井濾餅對地層油流通道及濾砂管的堵塞。目前最常用的方法就是通過酸洗徹底清洗裸眼井壁,然后再補(bǔ)充完井保護(hù)液的方式,提高油層滲透率,防止濾砂管堵塞。1.1.2井壁酸液的流動性傳統(tǒng)的濾餅清洗工藝中只有1個濾餅清洗密封器,酸液在流動阻力較大的井壁與篩管的環(huán)空內(nèi)很難流動,從而導(dǎo)致酸液在篩管和內(nèi)管之間的環(huán)空呈“S”形流動,不能有效清洗井壁。鑒于此,在酸洗內(nèi)管串上增加濾餅清洗密封器的數(shù)量,將篩管和內(nèi)管間的環(huán)空分成許多小室,增加了酸液在篩管與內(nèi)管環(huán)空間的流動阻力,限制酸液沿井壁與篩管環(huán)空內(nèi)流動,提高了酸洗效率。1.1.3控壓濾餅酸性工藝2008年在勝利油田各采油廠120余口水平井上應(yīng)用了多級控壓濾餅酸洗工藝。結(jié)合水平段長度,優(yōu)化濾餅清洗密封器的數(shù)量,形成了成熟的現(xiàn)場施工方案,酸洗效果良好。1.2segmenedcsen技術(shù)的segmenedcompositiontechnology1.2.1水平分段完井技術(shù)勝利油田許多水平井,由于層位的非均質(zhì)性比較嚴(yán)重,油水夾層、油水同層較多,給水平井分段完井創(chuàng)造了條件。該技術(shù)就是在水平篩管段下入管外封隔器,管外封隔器兩端連接套管,通過內(nèi)管封隔器在管外封隔器兩端覆蓋打壓的方式,依次脹封水平段管外封隔器,達(dá)到水平段層間分隔的目的。為后期采油作業(yè)、修井作業(yè)、增產(chǎn)措施提供條件。1.2.2重復(fù)脹封,保壓穩(wěn)定(1)分段內(nèi)管封隔器內(nèi)徑小于外層套管內(nèi)徑10mm,克服了傳統(tǒng)皮碗封隔器過盲板位置刮壞的弊端,可以重復(fù)脹封,保壓效果穩(wěn)定。(2)分段管外封隔器采用實(shí)體壓縮式管外封隔器,壓縮后的橡膠實(shí)體嵌入地層,提高了分段質(zhì)量。1.2.3現(xiàn)場實(shí)例該工藝已在勝利、大港等油田實(shí)施十余口井,大幅延長油井無水或低含水采油期,提高油井采收率和油藏開發(fā)效果,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3井下防砂工藝對于地層砂分選差、泥質(zhì)含量高達(dá)20%以上的砂巖油藏,單一的濾砂管水平井防砂工藝已不能滿足水平井長期高效開發(fā)的要求。為此研制開發(fā)了水平井管內(nèi)礫石充填防砂技術(shù)和水平井裸眼礫石充填防砂技術(shù)。1.3.1充填支撐劑和充填劑的研制建立水平井全尺寸物理模型,開展水平井“平衡堤充填”機(jī)理研究,為管內(nèi)礫石充填技術(shù)的攻關(guān)奠定了理論基礎(chǔ)。在工藝管柱方面,研制開發(fā)了集水平段坐封、丟手、充填口定位于一體的充填工具,雙精度結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)合繞絲篩管實(shí)現(xiàn)了抗堵塞的擋砂功能;壓差式阻流裝置的優(yōu)化設(shè)計,實(shí)現(xiàn)了水平段分段連續(xù)充填的功能,提高充填效率;研究開發(fā)了SPF-1型攜砂液體系以及DM-1型低密度充填支撐劑;建立了液固兩相流體數(shù)學(xué)模型對水平井充填最小排量進(jìn)行了科學(xué)設(shè)計,優(yōu)化施工參數(shù)。該技術(shù)已在勝利、大港、冀東等12口井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),成功率達(dá)100%,最長充填井段達(dá)到258m,整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。1.3.2砂管結(jié)構(gòu)優(yōu)化水平井裸眼礫石充填作為較先進(jìn)的防砂方法之一在國外廣泛應(yīng)用。勝利油田近年來開展了該技術(shù)的研究與應(yīng)用,主要采用精密復(fù)合濾砂管裸眼完井,管外進(jìn)行逆向礫石充填的方案。優(yōu)化設(shè)計了集流保護(hù)罩及逆向充填裝置,采用三級錐形密封確保插入段密封效果,沖篩增阻器提高了水平井礫石充填密實(shí)度;優(yōu)選了胍膠攜砂液、清潔攜砂液,殘留率低,返排率高;優(yōu)選輕質(zhì)陶粒砂作為充填砂,避免蒸汽堿蝕傷害、減弱粉細(xì)砂滲濾堵塞。目前已經(jīng)在埕北701-平1、草109-平2井等5口井上進(jìn)行了先導(dǎo)試驗(yàn),取得了初步效果。1.4在魚骨水平分支的巖石中建造巖石樁的技術(shù)包括豐富的cow藻技術(shù)的水生祖先1.4.1井型井型開發(fā)技術(shù)魚骨狀水平分支井具有最大限度地增加油藏泄油面積、充分利用上部主井眼、節(jié)約鉆井費(fèi)用等顯著優(yōu)點(diǎn),達(dá)到提高油井產(chǎn)量和采收率的目的,成為高效開發(fā)油氣藏的理想井型。目前,國內(nèi)這類井的完井方式主要包括主井眼裸眼、分支井眼裸眼和主井眼下篩管、分支井眼裸眼2種完井方式,主井眼與分支井眼沒有機(jī)械連接,更沒有密封,分支井眼容易坍塌、出砂,生產(chǎn)壽命短,一個分支井眼水淹往往導(dǎo)致全井水淹。1.4.2井眼襯管和管口襯管模擬勝利油田即將實(shí)施2種新的完井方式,主井眼仍然是裸眼或?yàn)V砂管,分支井眼下濾砂管襯管,分支井眼襯管有封隔裝置,另外有倒刺裝置防止襯管滑入主井眼。這種完井方式的進(jìn)步在于提高了分支井眼的穩(wěn)定性。2固井中的難水平井固井質(zhì)量差、長水平段水平井和大位垂比水平井管串下入困難的問題嚴(yán)重制約著固井完井、壓裂增產(chǎn)及MRC等技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過近年來的科研攻關(guān)和技術(shù)積累,勝利油田在水平井固井工具開發(fā)方面取得了長足進(jìn)步,形成了多項(xiàng)先進(jìn)實(shí)用的水平井特色工具。2.1旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)固井施工時轉(zhuǎn)動套管可以顯著提高水泥漿的頂替效率,對于尾管固井而言,就需要配套尾管坐掛后可以旋轉(zhuǎn)的尾管懸掛器。采用旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)優(yōu)勢在于:有助于尾管順利下入到位;有助于提高固井質(zhì)量;有利于解決定向井套管偏心頂替效率差的問題;有助于防止環(huán)空竄流通道的形成。2.2油藏自膨脹封閉器h-ws換言2.2.1性成自膨脹管外封隔高遇油遇水膨脹橡膠具有較好的彈性和力學(xué)強(qiáng)度。利用遇油遇水體積自動膨脹的特性制成自膨脹管外封隔器具有如下特點(diǎn):膨脹比高,能實(shí)現(xiàn)大直徑井眼的封隔;適合不規(guī)則井眼,實(shí)現(xiàn)無間隙封隔;自動膨脹,簡化施工工藝,降低施工風(fēng)險。先后開展了遇油遇水橡膠膨脹試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、封隔器承壓能力試驗(yàn)等,效果較好。2.2.2不同種類植物可以膨脹3、4、5倍(1)在室溫條件下,將遇油自膨脹式橡膠放置于柴油中,考察其膨脹2天半后的效果。根據(jù)橡膠配方的不同,其分別可以膨脹3、4、5倍,見表1。(2)分別是將中心管尺寸為?88.9mm和?139.7mm的封隔器放入尺寸為?177.8mm和?244.48mm的套管內(nèi)進(jìn)行打壓,考察遇油自膨脹式橡膠的耐壓能力,加壓30MPa,無泄漏,膠筒承壓狀況良好,完全可以滿足現(xiàn)場施工要求。3膨脹管完井技術(shù)原理3.1側(cè)井膨脹管道填充技術(shù)的外孔運(yùn)河技術(shù)3.1.1膨脹套管工藝技術(shù)膨脹套管技術(shù)依托863課題“膨脹管鉆井技術(shù)”、中石化重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“實(shí)體膨脹套管技術(shù)研究與應(yīng)用”,先后研發(fā)了膨脹套管材料及處理工藝、膨脹機(jī)構(gòu)、特殊螺紋等核心技術(shù),開展了膨脹套管補(bǔ)貼及側(cè)鉆井膨脹套管完井等作業(yè)。3.1.2原井和井管之間的固井作業(yè)困難(1)提高了固井質(zhì)量。井眼完成后先對其進(jìn)行擴(kuò)眼,避免小間隙造成的固井作業(yè)困難。(2)膨脹管完井的井眼內(nèi)徑達(dá)到104.5~108mm,有效擴(kuò)大了生產(chǎn)套管內(nèi)徑。(3)完井套管與原井套管重疊段具有懸掛及密封雙重功能。(4)易于射孔、測試、修井等作業(yè)以及生產(chǎn)管理等。3.1.3現(xiàn)場應(yīng)用勝利油田先后進(jìn)行了4次側(cè)鉆井膨脹套管完井作業(yè),34次套管補(bǔ)貼作業(yè)成功率100%,形成了國內(nèi)最好的膨脹管完井技術(shù)。3.2膨脹防砂篩查和完井技術(shù)exposition砂漿機(jī)械論3.2.1井壁管用砂粒降低井壁成本可膨脹割縫管是在管材上割出一系列交錯排列的軸向割縫,比實(shí)體管更容易膨脹開。其主要優(yōu)點(diǎn)在于:膨脹后篩管緊貼井壁,減少了砂粒的移動及篩管堵塞問題;大幅度減少砂粒撞擊和沖蝕問題;作業(yè)費(fèi)用比傳統(tǒng)防砂作業(yè)費(fèi)用少,油井成本大幅降低。膨脹篩管能夠適合各種套管完井井眼,以及井壁規(guī)則的裸眼井眼,由于其具有最大的外內(nèi)徑比,較強(qiáng)的彎曲能力,特別適用于水平井、多分支井、側(cè)鉆井、連續(xù)油管、重復(fù)補(bǔ)救防砂及小井眼井的防砂。3.2.2膨脹篩管現(xiàn)場試驗(yàn)在試驗(yàn)井內(nèi),采用?177.8mm套管內(nèi)掛?114.3mm膨脹篩管方式開展了一系列試驗(yàn),試驗(yàn)過程順利,為下一步現(xiàn)場試驗(yàn)奠定了良好基礎(chǔ)。4下步解決方案的問題和方法4.1井存問題分析水平井為油田勘探開發(fā)作出了巨大貢獻(xiàn),今后開發(fā)重點(diǎn)將是超稠油、特低滲等低品位油藏,水平井的應(yīng)用將越來越廣泛。但現(xiàn)在水平井完井尚存在以下問題。(1)水平井篩管完井出水后缺乏手段,含水上升快,有效開采期短。勝利油田水平井高含水停產(chǎn)已占所有停產(chǎn)水平井的半數(shù)以上,高含水已經(jīng)嚴(yán)重制約水平井的高效生產(chǎn)。(2)熱采水平井篩管易損壞,導(dǎo)致出砂停產(chǎn),完井工藝及工具有待優(yōu)化。(3)魚骨狀水平井分支井眼缺乏多樣化的完井手段,生產(chǎn)有效期短。(4)水平井固井質(zhì)量不高,壓裂竄槽嚴(yán)重,大幅度地降低了增產(chǎn)措施效果。4.2新型完井工具(1)水平井完井方式、工藝優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。開展不同油藏、不同區(qū)塊地質(zhì)條件下,水平井開采產(chǎn)液剖面精確描述技術(shù)研究,根據(jù)產(chǎn)液剖面優(yōu)化完井工藝,延長水平井生產(chǎn)有效期。(2)新型完井篩管、完井工具研究。開發(fā)膨脹防砂篩管、自緩蝕防砂篩管等新型完井工具,提高水平井、特殊結(jié)構(gòu)井的完井方式適應(yīng)性,充分發(fā)揮水平井、特殊結(jié)構(gòu)井開發(fā)優(yōu)勢。(3)延緩底水錐進(jìn)的篩管分段完井技術(shù)。開發(fā)適用于篩管完井的長效管外封隔器及脹封工藝,研制開發(fā)井下測量及調(diào)控系統(tǒng),實(shí)時調(diào)整水平段產(chǎn)液剖面,有效延長水平