大斜度井、水平井井下作业工艺

大港油田井下作业公司大斜度井、水平井井下作业工艺2012年10月大港油田井下作业公司前言随着大斜度井、水平井钻井技术的日趋完善，老油田开发薄油层和挖潜剩余油进入规模开采，伴随而来的井下作业需求量也逐年增多，而大斜度井和水平井的井下作业因其井身结构的不同和完井方式的不同，与常规井下作业相比，工艺难度和井下工具的配套难度也加大。近年来，各油田针对大斜度井、水平井的井下作业进行了不同程度的科研攻关和现场尝试，积累了一些井下作业的方法和规律，但也还存在一些技术上的局限性。大港油田井下作业公司主要内容一、大斜度井、水平井的概念和特点二、常规水平井井下作业技术三、其它井型水平井井下作业技术大港油田井下作业公司大斜度井、水平井的概念及特点（一）、大斜度井、水平井的概念大斜度井的概念：钻井斜长与垂深之比大于2，井斜角在60°～86°的定向井；有的专家和学者把井斜角大于55°的井也叫大斜度井。水平井的概念：水平井是井眼轨迹同油层的走向基本一致，井斜角不低于86°的特殊定向井，也就是说井眼轨迹在目的层中有一定的走向。水平井油层直井大港油田井下作业公司水平井井身剖面图大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司类别曲率半径R（m）造斜率（K°/30m）短半径6～6024～300中半径100～2456～20长半径300～6002～6水平井分类水平井根据造斜段曲率半径、造斜率的不同进行分类：大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司1.长曲率半径水平井：（20～60）/30m，R280m2.中曲率半径水平井：（60～200）/30m，R=85～280m3.中短曲率半径水平井：（30～70）/30m，R=10～80m4.短曲率半径水平井：（90）/30m，R=1～10m5.超短半径径向水平井：R≤1m大斜度井、水平井的概念及特点（二）、水平井的类型大港油田井下作业公司大斜度井、水平井的概念及特点油层直井水平探井丛式水平井阶梯式水平井侧钻水平井双连通水平井分支水平井（三）、水平井的井型大港油田井下作业公司套管射孔完井有利于避开夹层水、底水、气顶，可实施水平段分段射孔、试油、注采和进行选择性增产措施。（四）、水平井的完井方式大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司筛管完井技术应用于裂缝性油藏、砂岩油藏，层段单一钻井采用欠平衡，完井采用筛管或滤砂管，不固井，既可以防止井壁坍塌，又可以防止固井泥浆污染。大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司大斜度井、水平井的概念及特点筛管完井的优点1、减少近井污染，增大了泄油面积，提高了完善程度。2、筛管挡砂能保证管内较大的内通径。3、节省部分固井费用和全部射孔费用，先期投入少，后期措施少、难度小、投入费用小。大港油田井下作业公司多级套管外封隔器完井技术套管外封隔器能够有效进行层段封隔，并且应用寿命长。边底水断块油藏，薄层低渗油藏，层段复杂大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司筛管顶部注水泥完井技术造斜段固井，有利于保护造斜段尾管，提高对造斜段水层的封固效果大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司水平井类型水平井完井方式常规水平井固井射孔完井套管固井射孔完井尾管固井射孔完井带管外封隔器分级注水泥射孔完井带管外封隔器分级注水泥筛管完井悬挂筛管完井侧钻水平井尾管固井射孔完井带管外封隔器筛管完井带管外封隔器筛管顶部注水泥完井带管外封隔器分级注水泥射孔完井分支井尾管固井射孔完井鱼骨刺井裸眼完井大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司抽油杆抽油泵筛管丝堵丢手桥封筛管丝堵直井段生产管柱（五）、水平井的生产管柱大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司常规防砂管柱大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司分层生产管柱SPY441封隔器扶正器尾管丝堵大斜度井、水平井的概念及特点大港油田井下作业公司（六）、大斜度井、水平井井下作业的难点大斜度井、水平井的概念及特点①管柱在井筒中起下的负荷变化大，对井下情况判读困难；②刚性工具无法下入；③常规修复工艺方法无法实施，即使简单的冲砂工艺也很困难；④地层砂更易进入井筒，形成长井段的“砂床”，管柱起下中受的扭矩和摩擦力较大，颗粒易再沉积。⑤井内管柱贴近井筒底边，长井段”砂床”中的管柱受钟摆力和摩擦面积大的双重作用，更易形成卡钻；⑥管柱在井筒中的受力情况比较复杂，钟摆力和弯曲应力较大，分力多，解卡时的扭矩和拉力损失较多，不易把拉力和扭矩传递到卡点；⑦管柱倒扣时扭矩不易到中和点，有效倒扣长度短，起下管柱次数多，工期长。大港油田井下作业公司主要内容一、大斜度井、水平井的概念和特点二、常规水平井井下作业技术三、其它井型水平井井下作业技术大港油田井下作业公司投产措施冲砂打捞钻塞大修酸化防砂卡水找水作业项目常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司水平井作业与普通井相比具有的特点：（1）下井管柱和工具不同（2）外径不同工具探人工井底深度不同（3）不同井段起下速度要求不同（4）替泥浆液量不同（5）射孔方式不同（6）完井管柱不同（7）具有更高的油层保护要求常规水平井井下作业技术（一）、投产作业大港油田井下作业公司1、下入的工具不同油管：进入井斜60°以下井段的油管必须使用倒角接箍油管（2mm×18°)。短曲率侧钻水平井使用连续油管。通井规：采用橄榄形,其下部收口外径10mm以上，上端面采用园台侧面,底角大于70°。常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司直井固井水泥塞面2、不同工具探人工井底遇阻深度不同常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司正常起下下两根上提一根起下限速20根/小时常规水平井井下作业技术3、不同井段起下速度要求不同大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术4、替泥浆量不同水平井水平段液体与常规井流态不同，加之钻井过程为了减少磨阻部分井泥浆中混入了原油，替泥浆液量一般达井筒容积4倍，相当于同深度常规井新井投产的2～3倍。大港油田井下作业公司上下相位150°四排布孔示意图150°150°45°45°90°下相位180°四排布孔示意图常规水平井井下作业技术5、射孔方式不同水平井射孔一般不负压、定向射孔、液压延时引爆采用油管输送方式射孔相位角根据钻井轨迹和不同油藏的生产特点易出砂的油藏，两侧和斜下定向射孔边底水油藏，采用上部或两侧定向射孔中深层和深层的水平井一般为全相位螺旋布孔大港油田井下作业公司滤砂筛管完井与射孔完井方式对比完井方式每米布孔数（个）一周布孔排（行）每米孔数（个）孔眼渗流面积(mm2)每米供液面积（mm2）井筒通道面积(mm2)最小通径（mm)滤砂筛管完井13.61114311225.568766011493121射孔完井129429423017.562比较结果（倍）11.911.97303.81.95滤砂筛管完井射孔管内防砂121mm常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司水平井在直井段下防落物管柱，防止井口落物进入水平段。针对水平井不同的井身结构，设计了两套防落物管柱。一种下入皮碗式防落物管柱，悬挂在51/2套管上。另一种采用Y441-114封隔器或Y211-114丢手封隔器悬挂在直井段。6、完井管柱不同51/2″油层套管51/2″油层套管常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司螺杆泵•优点：运行平稳，减少地层激动，降低出砂风险，有一定抽稠、携砂能力。利用变频技术，扩大排量调节范围，安装安全保护装置，防止杆断脱•缺点：受井斜限制，井口承压低•排量范围：48-200方/日7、水平井人工举升工艺常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司双作用泵、并联泵•适用于地层供液能力强，要求排量高的水平井和分支水平井。结合地面变频技术，具有节能，排量调节范围大，调节方便，一次投入少的优点•日产液110-295方/日常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司电泵•适用于地层供液能力强，要求排量高的水平井和分支水平井。结合地面变频技术，具有节能，排量调节范围大，调节方便，井口承受压力高，可以下至较大井斜段，目前冀东已达73°。•日产液50-1000方/日•缺点是成本高，小井眼下井困难。常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术8、油层保护要求更高①针对油层特点的防膨防运移防乳化的射孔液；②针对作业过程漏失选用的泡沫洗井液和防漏失暂堵液；③起到稳定井壁和暂堵作用的完井保护液；④作业全过程应用的优质入井液；大港油田井下作业公司水平井由于井眼轨迹的特殊性，冲砂作业与常规定向井作业有很大不同，因此施工作业风险和施工难度高于普通井作业。常规水平井井下作业技术（二）、水平井冲砂作业大港油田井下作业公司水平井出砂及冲砂特点（1）油层砂粒更易进入井筒，形成长井段的“砂床”，严重时砂堵井眼；（2）井内管柱贴近井壁低边，管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用，更易形成卡钻；（3）冲起的砂粒在造斜段和水平段容易再次沉积；（4）修井液环空流速偏差很大，井眼低边的流速很低，携砂能力下降，易导致钻具被卡。常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司水平井冲砂工艺要求：1）修井液不污染油气层具有高携砂能力有利于砂屑运移低摩阻低成本2）冲砂方法和作业管柱组合：水平井套管内冲砂：Φ89mm导锥（通径Φ62mm）＋Φ73mm3*45°倒角油管＋Φ73mm油管。冲砂方式：反循环防砂管内冲砂：封隔器丢手头对接器＋油管，对接后下入连续油管。冲砂方式：正循环常规水平井井下作业技术大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术水平井连续冲砂工艺大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术水平井冲砂方法在斜井、水平井中，各井段受井径、井斜及井内结构的影响，在同一口井中，一个井段的最佳施工参数不一定适合另一井段，一口井的工作方法和施工参数同样也不完全适应另一口井。根据井况，应把握0°-10°，10°-30°，30°-60°，60°-90°四个井斜段，选择最关键的井段做为施工方法和洗井液性能选择的依据。着重点是30°-60°井段和水平井段的冲洗。其他井段的施工方法和洗井液性能要做进一步调整，以适应全井冲砂解堵的要求。应采用水力冲洗和机械冲洗结合的综合措施。大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术水平井机械冲洗（1）在接单根及起下管柱时边循环边转动，机械冲洗与水力冲洗联合作业破坏钻屑沉积床。这是十分有效的冲洗井眼措施；（2）转动及上下活动管柱，利用钻具接箍破坏钻屑沉积床；（3）加强固控，及时有效的清除洗井液中的固相。（4）管柱如果静止在井内洗井，其偏心环空必然导致井眼底边的流速减低，不但洗不出沉砂，反而会引起新的沉降，甚至造成卡钻。转动的管柱不但可以使井筒内的洗井液保持均匀的流变性，改善井眼冲洗效果，同时可以搅动带起井眼底部的沉砂，提高冲砂效率。（5）管柱与洗井液之间有一定的粘连作用，运动的管柱会很快将沉砂带起并保证不再次沉积。大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术水平井水力冲砂（1）采用适当的水力参数和洗井液性能来提高冲洗效果；（2）增加流量达到紊流状态和降低流变性可以达到最佳效果。大斜度井段和水平井段的条件不同，对洗井液的要求和井眼冲洗措施也不同，在水平井段采取高流速、低粘度和紊流的措施可取得较佳的井眼冲洗效果：在大斜度井段时，最好选用高粘度和高凝胶强度压井液，排量不达要求不钻进，起钻前坚持循环到钻屑返出后持续一段时间后再作业。（3）在沉砂床已被破坏的条件下，可适当调整施工参数。可以提高洗井液粘度采用层流的方法作业，也可以在必要时向井内打入一段高粘度液体柱，以清洗携带出井内的砂粒。当然，如果条件能达到，全部冲砂过程最好都用大排量作业，因为增加环空流速，携砂和冲砂作用都会增大，砂床形成机会少，已形成的砂床高度也会减低。大港油田井下作业公司常规水平井井下作业技术各井段的施工方法及施工参数（1）0°-10°井段，其作业方法及施工参数与直井相同。（2）10°-30°井段，此井段一般形不成沉砂床，但存在沉降作用，要保持洗井液的悬浮性，防止砂粒沉降。钻具运动方式以旋转为主，转速15-30r/min，以环空流态为层流时的排量为宜。（3）30°-6