長慶井身結構優(yōu)化多媒體

長慶石油勘探局

關于井身結構優(yōu)化介紹

二○○八年一月·北京匯報提綱一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢二、井身結構優(yōu)化的思路和原則三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程

1、油井井身結構優(yōu)化

2、天然氣井井身結構優(yōu)化

3、水平井井身結構優(yōu)化四、井身結構優(yōu)化的效果五、幾點建議一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢陜甘寧盆地是一個地臺型盆地，是古生代沉積上迭置的以中生代沉積為主的沉積盆地。包括伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、陜北斜坡、天環(huán)坳陷和西緣掩沖構造等六大構造單元，地層除志留系及下石炭系外，中元古代至第三紀各時代地層發(fā)育較齊全。1、地質概況縫洞發(fā)育,易傷害1.560.93-1.024000奧陶系下古生界

1.66

3450本溪

1.571.00-1.083430太原煤層易垮1.510.9533400山西易垮1.540.9873300石盒子易垮1.55

3000石千峰上古生界易漏1.2-1.3

2740劉家溝

1.50-1.55

2400和尚溝

1.55-1.65

2300紙坊出水,易塌,中部縮徑1.3～1.40.95～1.022000延長易塌

1000延安頂部易漏

700直羅易斜

450安定膠結不良,易塌,造漿

420志丹中生界

膠結疏松,易塌,易漏

50第四系新生界圖例復雜情況地質剖面破裂壓力剃度地層壓力當量密度平均底界深度地層黃土細礫石細砂巖泥巖頁巖碳質泥巖含礫砂巖白云巖地質分層表▲從新生界第四系到下古生界奧陶系共有20個地層?！喜浚骸蛩绍浺茁┑狞S土層；

◎疏松的流沙層和易跨塌的礫石層；

◎直羅組、延長組地層出水；

◎延長組地層吸水膨脹縮徑產生阻卡?！邢虏浚骸蛴卸嗵酌簩?，易跨塌形成大肚子，造成電測遇阻；

◎志丹組、延長組、劉家溝組屬于低破裂壓力帶，極易發(fā)生井漏；2、地質復雜情況一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢▲中下部：

◎石千峰組、石盒子組、太原組極易發(fā)生坍塌掉塊，造成下鉆遇阻、大段劃眼等復雜情況甚至卡鉆事故；

◎奧陶系馬一段、馬三段的鹽巖層、膏鹽層對鉆井泥漿污染嚴重；◎儲層裂縫發(fā)育，地層壓力低，容易發(fā)生漏失并對氣層造成傷害。一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢2、地質復雜情況一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢3、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢

長慶油田在對油氣田勘探開發(fā)過程中，基于對地層構造特征逐漸認識、全面了解，經過多年生產實踐和技術攻關，并根據不同階段的勘探開發(fā)任務，逐步優(yōu)化形成了長慶特色的井身結構，推動了鉆井大提速，加快了油氣井勘探開發(fā)的步伐。長慶油田井身結構優(yōu)化特點：主要有減少套管層次，套管大變小、國產化、特殊扣變常規(guī)扣，并進行了小井眼鉆井試驗。匯報提綱一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢二、井身結構優(yōu)化的思路和原則三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程

1、油井井身結構優(yōu)化

2、天然氣井井身結構優(yōu)化

3、水平井井身結構優(yōu)化四、井身結構優(yōu)化的效果五、幾點建議二、井身結構優(yōu)化的思路和原則優(yōu)化的思路和原則◎有利于保護發(fā)現(xiàn)油氣層，特別對探井目的層實現(xiàn)先期完成?！蚰苡行У姆乐咕畤娛Э?，具有處理溢流及壓井的能力。◎能有效的在長裸眼段內防止和處理井塌、井漏、遇阻、遇卡等井下復雜情況?！蚰転樘岣呷^程工程質量創(chuàng)造條件?！蚰転楹笃谔坠芨g的修復留有余地?！蛟诙喈a層井內回采資源接替層時，能有效地進行作業(yè)和開發(fā)。◎

充分考慮長慶鉆井低成本的現(xiàn)狀，有利于提高鉆井速度?！?/p>

考慮開采工藝，增產作業(yè)，井下管柱等方面的因素。匯報提綱一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢二、井身結構優(yōu)化的思路和原則三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程

1、油井井身結構優(yōu)化

2、天然氣井井身結構優(yōu)化

3、水平井井身結構優(yōu)化四、井身結構優(yōu)化的效果五、幾點結論與建議井身結構的優(yōu)化是對地質構造的不斷探索，對地層復雜情況的逐步認識，并在鉆井工藝技術的發(fā)展于進步過程中逐步形成的，經歷了復雜到優(yōu)化的演變歷程。以下分油井、氣井和水平井分別介紹。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程1、油井井身結構的優(yōu)化1970-1979年，創(chuàng)業(yè)會戰(zhàn)及開發(fā)建設初期，長慶鉆井在對地下構造不清、沒有成熟的工藝技術方案等實際困難情況下，技術工作者群策群力、多方學習，井身結構采用Φ346mm鉆頭×Φ273mm表層套管+Φ241mm鉆頭×Φ139.7mm套管，在較短的時間里解決了陜甘寧盆地石油鉆井的難題。Φ346mm×Φ273mm表層套管Φ241mm×Φ139.7mm生產套管1970～1979年井身結構三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程1、油井井身結構的優(yōu)化1980-1985年，集中精力攻克了低滲透油田開發(fā)的一些技術難題，試驗了定向井鉆井，為解決下部井筒直徑大，鉆井速度慢的問題。將井身結構由原來的Φ346mm鉆頭×Φ273mm表層套管+Φ241mm鉆頭×Φ139.7mm套管改為Φ346mm鉆頭×Φ273mm套管+Φ215.9mm鉆頭×Φ139.7mm套管，解決了下部井眼大，機械鉆速慢的問題。Φ346mm×Φ273mm表層套管Φ215.9mm×Φ139.7mm生產套管1980～1985年井身結構三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程1、油井井身結構的優(yōu)化1988年后，進一步縮小表層套管的直徑，由原來的Φ273mm換為Φ244.5mm套管降低了表層成本。在此期間還試驗了Φ244.5mm套管×Φ114.3mm套管井身結構，同時試驗了Φ139.7mm

和Φ127mm

ERW管。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程1、油井井身結構的優(yōu)化1998～2007年勘探領域的不斷擴大,定向井井深增加,將井身結構Φ346mm鉆頭×Φ244.5mm套管+Φ215.9mm鉆頭×Φ139.7mm套管改為Φ346mm鉆頭×Φ244.5mm套管+Φ222.2mm鉆頭(直井段)+Φ215.9mm鉆頭(斜井段)×Φ139.7mm套管，采用非標準系列尺寸鉆頭,解決了上部井段的蹩跳，遇卡問題。在淺井(安塞油田井深600m左右的井)試驗了Φ193.7mm+101.6mm(114.3mm)鉆頭:81/2″表層套管:51/2″造斜點鉆頭:83/4″鉆頭:135/8″表層套管:95/8″三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程1、油井井身結構的優(yōu)化總之,長慶油井套管變化：

◎

Φ273mm×Φ139.7mm

◎

Φ244.5mm×Φ139.7(127mmERW)mm或101.6mm

◎試驗了:Φ193.7mm×114.3mm◎油井套管隨著寶鋼和天鋼套管國產化，1996年開始就停用了進口套管，油井主要使用國產長圓扣套管?！虮韺犹坠軓臒o縫改變?yōu)橹焙缚p套管。1986年以前以找油為主兼探天然氣，采用2種井身結構如下圖所示。井深大約2500m-3000m。339mm表層套管244mm技術套管178mm技術套管339mm表層套管127mm生產套管三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化

20世紀80年代中后期，進入油氣并舉勘探階段。由于鉆探區(qū)域的探井多數(shù)是深井，鉆井周期長，鉆井液對長裸眼井段的侵泡時間長，上部井段坍塌、漏失和易出水的矛盾比較突出，下部煤層、泥頁巖、鹽巖地層引起的復雜也隨之暴露出來。為了解決地層因素造成的各種復雜問題，采用了此種井身結構。339mm表層套管244mm技術套管178mm技術套管127mm生產套管三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化這種井身結構的優(yōu)缺點：

◎裸眼井段短，能有效解決鉆井過程中的各種復雜問題?！蛱坠軐哟翁?，施工工序多，上部井眼直徑大，因此機械鉆速低，鉆井周期長，成本高。339mm表層套管244mm技術套管178mm技術套管127mm生產套管三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化

90年代:對深井(井深大于4500m)采用Φ273mm+Φ244.5mm+Φ177.8mm+Φ127mm。對中深井(2500-3000m,東部和西緣),采用Φ273mm+Φ127mm

1992年天然氣勘探形勢更加明朗，為此，在中部3200Km2面積內開發(fā)井,全面推廣應用了Φ273mm×Φ177.8mm。273mm表層套管177.8mm生產套管三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程

1993年以后,對要求中途測井的探井和評價井、開發(fā)井采用不同的井身結構?！驅τ诘刭|要求中途測井的探井，采用了如圖的井身結構。封固了延長組水層。273mm表層套管178mm技術套管127mm生產套管2、天然氣井井身結構的優(yōu)化◎對于評價井和開發(fā)井，采用了右圖的井身結構。

這兩種井身結構的優(yōu)點，縮小了表層套管和技術套管直徑，省去了2000多米244mm技術套管費用和固井費用，同時加快了鉆井速度，縮短了鉆井周期，也大幅度降低了鉆井成本。成為經濟有效地開發(fā)氣田較好的井身結構方案。273mm表層套管178mm技術套管三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化

2005年按照集團公司和蘇里格氣田開發(fā)聯(lián)合管理委員會提出的“技術集成化、材料國產化、設備橇裝化、服務市場化”開發(fā)模式，針對加強蘇里格氣田合作開發(fā)管理和加快開發(fā)進程，簡化技術方案，優(yōu)化工藝技術措施。

⑴、改變井身結構。將井身結構由原來的Φ346mm鉆頭×Φ273mm表層套管+Φ241mm鉆頭×Φ177.8mm氣層套管改為Φ311mm鉆頭×Φ244.5mm表層套管+Φ215.9mm鉆頭×Φ139.7mm氣層套管。

三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化⑵、套管國產化。在滿足質量要求的前提下，采用國產長圓扣套管代替進口套管，費用相比使用進口特殊扣套管降低約50％。⑶、簡化固井工藝。采用一級固井代替雙級固井，一級固井水泥返到氣層頂以上300米，從井口再反擠500米水泥，減少使用小鉆具鉆分級箍和水泥塞時間。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化2007年，在2004、2005年2口小井眼試驗基礎上，集團公司新技術推廣項目支持下，我局在蘇里格氣田又進行了利用修井機鉆小井眼試驗，完成了蘇6－16－21井和蘇6-16-24井兩口井。其井身結構如圖所示。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程2、天然氣井井身結構的優(yōu)化總之，氣井套管變化：◎

Φ339mm×Φ244.5mm×Φ177.8mm×Φ127mm

(尾管)◎

Φ339mm×Φ177.8mm×Φ127mm

(尾管)◎

Φ273mm×Φ177.8mm×Φ127mm(尾管)◎

Φ273mm×Φ177.8mm(139.7mm)◎

Φ244.5mm×Φ139.7mm◎

套管在蘇里格區(qū)塊采用國產長圓扣套管+密封膠

代替進口套管和金屬密封套管。層次減少、直徑減小、成本降低，速度增加。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……油井水平井

長慶油田自從1993年開始研究試驗水平井技術，到目前為止，在長慶油田共鉆油井水平井61口，其井身結構優(yōu)化過程可以分為三個階段：第一階段----試驗探索階段1993年施工的塞平1井是我局第一口水平井。其井身結構為：一開使用Ф444.5mm(鉆頭)×Ф339.7mm(表層套管)+Ф311.2mm×Ф244.5mm(技術套管封固上部復雜地層)+Ф215.9mm×Ф177.8mm+Ф139.7mm(復合生產套管)。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……油井水平井

第二階段----完善優(yōu)化階段1995～1996年經過鉆井技術的不斷探索研究，并經過鉆進實踐，塞平2、3、4井對生產套管柱進行了再優(yōu)化，采用了φ339.7mm×φ244.5mm×φ139.7mm的井身結構，該結構φ244.5mm技術套管只封固到造斜點以上的直井段。φ339.7mmφ244.5mmφ139.7mm三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……油井水平井

Φ244.5mmφ139.7mm第三階段----成熟推廣階段1996年，塞平5、塞平6井以后取消了技術套管的井身結構，采用：φ244.5mm×φ139.7mm結構。取得了良好的效果,滿足增產改造要求,鉆井速度充分解放，成本大幅下降，目前油井水平井多沿用此種井身結構，三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……油井水平井

序號年份井數(shù)（口）鉆井總進尺（米）平均井深（米）平均鉆井周期（天）平均機械鉆速（米/小時）1200549680242026.997.62220061840844226919.8712.853200729650712243.8315.4618.58合計511155952310.9420.7713.02三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……油井水平井

2007年我局油井水平井鉆井在不斷優(yōu)化井身結構、不斷提高鉆井工藝的基礎上，機械鉆速較2005年大幅度提高，最高的機械鉆速達24.79m/h；鉆井周期明顯減少，最短鉆井周期為8.63d。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

2001年開始在蘇里格氣田試驗水平井,到現(xiàn)在為止,共鉆天然氣水平井8口,完井6口,正鉆2口（其中蘇里格1口）.

由于長慶天然氣水平井分布較廣,地層變化較大,目前還沒有形成成熟的井身結構模式。這里只展示相關水平井的井身結構。⑴、蘇里格氣田水平井井身結構：

2001～2002年，在蘇里格地區(qū)先后在鉆成了2口氣井——蘇平1井和蘇平2井。這2口氣井均采用了先打領眼，再側鉆水平井。蘇平2的井身結構在蘇平1的基礎上更為優(yōu)化，兩口井的水平井均為φ152.4mm井眼，水平段長800m以上。

三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

蘇平1井井身結構蘇平2井井身結構

三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

2007年為滿足水力噴射壓裂增產需要在蘇里格氣田水平井水平段采用了φ139.7mm套管完井，因此蘇平14-13-36井根據井身結構設計原則，采用的井身結構為：φ311.2mm鉆頭鉆直井段、斜井段，φ215.9mm鉆頭鉆水平段。蘇平14-13-36(正鉆井)三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

◎蘇平1井不但井眼尺寸大，而且套管層次多，井身結構復雜?！蛱K平2井相對蘇平1井而言，在保證生產套管尺寸不變的基礎上，不但上部井眼尺寸減小(從Ф444.5mm縮小到Ф346.0mm)，而且節(jié)省了一層Ф244.5mm技術套管,施工順利，縮短了周期,節(jié)約了鉆井費用?！蛱K平14-13-36井的井身結構是由下而上推出,由于后期氣層改造要實施水利噴射壓裂，生產套管的井眼尺寸必須保證在Ф139.7mm以上。確定了一開井眼尺寸為Ф444.5mm。和蘇平1井相比，減少了Ф244.5mm技術套管。三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

⑵、靖邊氣田井身結構

在靖邊氣田共鉆3口井，完鉆2口（龍平－1井和靖平27-16井），正鉆1口（靖平09-14井）。

龍平1井為該地區(qū)試驗第一口水平井，施工中由于煤層坍塌，不能順利鉆進，中途改變了井身結構。原設計井身結構實際井身結構三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

靖平27-16井是該氣田第二口水平井，其井身結構進行了簡化：

φ339.7mm+φ244.5mm+φ177.8mm+φ114.3mm

與龍平1井相比，鉆井周期減少了82d，機械鉆速提高了3.4%。φ339.7mmφ244.5mmΦ114.3mmΦ177.8mm三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程3、水平井井身結構的優(yōu)化……天然氣水平井

靖平09-14井井身結構示意圖匯報提綱一、長慶油田油氣井井身結構變化整體趨勢二、井身結構優(yōu)化的思路和原則三、長慶油氣田井身結構優(yōu)化歷程

1、油井井身結構優(yōu)化

2、天然氣井井身結構優(yōu)化

3、水平井井身結構優(yōu)化四、井身結構優(yōu)化的效果五、幾點建議四、井身結構優(yōu)化的效果隨著鉆井工藝技術的飛速發(fā)展和對地層的充分認識，井身結構的進一步簡化、優(yōu)化，在長慶油氣田勘探開發(fā)中取得了明顯效果，提高了鉆井速度，縮短了鉆井周期。四、井身結構優(yōu)化的效果油井鉆機月速從2005年的4373m/臺月提高到6655m/臺月，4年提高了52%。氣井鉆機月速從2005年的1900m/臺月提高到3404m/臺月，4年提高了79.15%。四、井身結構優(yōu)化的效果油井機械鉆速從2004年的17.16m/h提高到2007年的30m/h,躍上30m/h臺階。氣井機械鉆速從2004年的5.22m/h提高到2007年的11.42m/h,躍上10m/h臺階。四、井身結構優(yōu)化的效果年份完井口數(shù)平均井深（米）機械鉆速（米/時）月速（米/臺月）鉆井周期（天）建井周期（天）198414817644.7399556.5198516515395.33116046.6198811114789.04186428.4198914913739.89237819.42000685168016.9635919.4413.5820011032170416.63415310.1913.9520021002171417.3547799.2612.232003627181917.36436210.1913.7820041009180017.16437310.314.07200595018281947969.4112.71200612702022.9423.2156838.5411.95200715492021.329.9866556.810.46大幅度縮短油井指標表四、井身結構優(yōu)化的效果氣井指標表年份完井口數(shù)平均井深（米）機械鉆速（米/時）月速（米/臺月）鉆井周期（天）建井周期（天）19925336114.38134571871