特殊工艺井完井技术.

特殊结构工艺井完井技术在油田中的应用主讲人：王绍先©2008SDRIInformationSolutions.Allrightsreserved.SDRIPrivate随着世界石油天然气勘探开发的不断发展，钻井技术经历了经验钻井、科学钻井和自动化智能钻井三个发展阶段，钻井新技术、新工艺和钻井新装备不断发展和完善。丛式井、水平井、小井眼侧钻水平井、大位移井、分支井等复杂结构井不断出现、发展和成熟。目前，复杂结构井技术已在国内外各大油田中得到了较大范围内的应用，在油气田的勘探开发中发挥着越来越重要的作用。©2008SDRIInformationSolutions.Allrightsreserved.SDRIPrivate特殊结构工艺井是为满足复杂油气藏勘探开发需要，在常规直井钻井技术基础上发展起来的，具有特殊井眼轨迹或井身结构的油气井。主要包括各类定向井、丛式井、水平井和分支井等。控制井眼轨迹增加井眼数量增大泄油面积增加可采储量增加油井产量提高油气采收率1水平井完井技术2分支井完井技术3膨胀管完井技术提纲一、概述就钻井工艺而言，水平井与定向井属于同一范畴，即都是按一定的轨迹（井斜角、方位角）定向钻达设计目标，所不同的是水平井特指井斜角达到90º后再水平钻进延伸一段水平距离。水平井钻井、完井技术以提高油气藏产量和采收率为主要目标，是当代国际石油界迅速发展并在应用中取得显著效果的一项综合配套技术，在世界范围内，绝大部分已投产井获得了巨大的经济效益。水平井钻井技术可用于多种类型油气藏的开发。二、发展现状国外水平井钻井技术的试验研究始于80年代初。90年代以来，水平井钻井技术在国外取得了非常显著的经济效益。截至2000年年底，世界上已有69个国家在各种油气藏中钻过水平井，总计达23385多口，其中多数在美国、加拿大和前苏联，每年完钻1000口左右，（到2000年底美国水平井数为10066口、加拿大为9665口）。水平井技术优势：（1）增加泄流长度（2）增大传导率（3）有利于改善天然供油、气通道（4）有利于提高压裂效果（5）减少开发井数量二、发展现状目前世界上钻成长曲率半径水平静的最大位移为1060m，中曲率半径水平井井的最大位移为2438m。水平井已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，如枯竭油藏、致密气藏、低渗油藏、边际油藏、高渗油藏等。其中水平井分布以裂缝性油藏为主，约占53%，其次是底水和气顶油藏，约占33%。二、发展现状水平井完井方法基本采用裸眼完井和防砂（打孔）筛管完井，而且割缝筛管完井的数量在增加。例如，加拿大阿尔伯塔的水平井中采用割缝管完井的占45%、裸眼完井的占43%、其它采用注水泥完井等完井方式。ELF石油公司自1980起钻的82口水平井中，裸眼完井数在四个油田有27口（占33%）。ELF公司水平井完井类型统计完井类型油田数井数百分数%裸眼完井32733割缝筛管111721筛管+裸眼封隔器21012筛管+滤砂管21012滤砂管245注水泥+筛管3810其它267合计2582100二、发展现状国内水平井技术从1988年南海LH11－1－6水平井开始，逐步得到推广应用，主要集中在胜利、新疆、辽河等油田。中石油集团从2002年加大力度抓水平井技术发展，2005年突破年打井200口。二、发展现状国内水平井在90年代初期开始主要以固井射孔完井为主，随着筛管完井新工艺如筛管顶部注水泥工艺的开发完善，现在筛管完井已成为水平井完井首选。胜利油田于1990年完钻第一口科学试验水平井－埕科1井，到2006年12月底，累计完钻各类水平井612口，其中固井射孔完井536口，占87.6%，筛管完井68口，占11.1%；2007年胜利油田共完钻各类水平井217口，固井射孔仅79口，占36.98%，而筛管完井137口，占63.1%。改造储层物性，提高油层的渗滤能力，进而提高油井的产能。水平井完井方式裸眼完井防砂筛管或打孔衬管完井带管外封隔器(ECP）的防砂或打孔衬管完井射孔完井三、不防砂的水平井完井方式1、裸眼完井这是一种最简单的水平井完井方式。即：技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。裸眼完井适合于碳酸盐坚硬地层、硬质砂岩储层和不坍塌致密地层，特别是一些垂直裂缝地层，如美国奥斯汀白垩系地层；不要求层段分隔的储层以及短或极短曲率半径的水平井。优点：油层完全裸露，具有最大的渗流面积，较高的产能；可以实施生产控制和分隔层段的增产作业。缺点：疏松储层，井眼可能坍塌；难以避免层段间的窜通；可选择的增产作业有限。裸眼完井实例：A）塔河油田奥陶系油藏；B）塔里木奥陶系油田；C）胜利深层潜山油藏；D）大港千米桥潜山油藏；E）新疆石西裂缝性变质岩油藏；F）四川裂缝性碳酸盐岩气藏；G）川西低渗透裂缝性硬质砂岩气藏；H）南海流花11－1生物礁灰岩油藏。2、衬管完井衬管完井主要用于不宜用套管射孔完井，又要防止裸眼完井时地层坍塌而采用此方法的井。目前，衬管顶部注水泥已经被广泛使用，加拿大70%的水平井使用该完井方式。优点：完井方式简单，可防止井壁坍塌；储层不受水泥浆的损害；施工成本相对较低。缺点：不能实施层段的分隔；无法进行选择性增产增注作业。不能进行生产控制；无法获得可靠的生产测试资料。3、带ECP的割缝衬管或者打孔管完井优点：储层不受水泥浆的损害；可在一定程度上避免层间窜通；可进行生产控制、生产检测和选择性的增产增注作业。缺点：管外封隔器分隔层段的有效长度取决于井眼规则程度，封隔器的坐封和密封件的耐压、耐温等因素。4、固井射孔完井优点：有效地进行层段分隔，完全避免层段之间的窜通；可以进行有效的生产控制，采取各种选择性的增产增注措施。缺点：完井成本相对较高；储层受水泥浆的损害；在水平井中固井质量难以保证。四、防砂的水平井完井方式防砂是开发出砂油藏必不可少的工艺措施之一，对原油的稳定生产及提高开发效益起着重要作用。防砂工艺的好坏是防砂措施效果好坏的关键。要取得好的措施效果，首先要有适应于地层条件及开发方式的工艺技术。1、预充填筛管2、树脂涂敷砾石筛管3、金属粉末烧结筛管4、金属棉筛管5、金属毡结筛管6、陶瓷筛管7、割缝筛管8、复合筛管9、膨胀筛管10、新型高强度筛管防砂筛管类型及性能其中，3、4、5、7、8、9、10是水平井防砂常用筛管类型。1、金属粉末烧结筛管性能指标1、防砂效果好(50—300um)；2、强度高；柔性差；3、过流面比：6-7%；4、管内、外径比：0.75;5、防腐性能好；结垢行为弱；6、抗冲蚀、抗挤性能好；7、结构较简单;造价较高；8、较容易堵塞(砂堵)；9、8-1/2井眼中，最大外径：166毫米；最小内径：124mm;10、后续解堵难度较大；11、透光性能差，油流动阻力较大；12、水平井中较常使用。2、金属棉筛管性能指标1、防砂效果好(80—300um)；2、防腐性能好；结垢行为强；3、管内、外径比值：0.65;4、透光性能差；油流动阻力适中；5、较易造成堵塞；6、抗挤性能好；强度较高；7、过流面比：6%；8、结构相对简单；造价高；9、8-1/2井眼中，最大外径：166毫米；最小内径：108mm;10、抗冲蚀性能差；柔性差；11、后续解堵难度较大；12、常用于水平井完井中。3、金属毡结筛管性能指标1、防砂效果好(80—300um)；2、防腐性能好；结垢行为强；3、管内、外径比值：0.8；4、透光性能适中，油流动阻力较小；5、较易造成堵塞（垢堵、砂堵）；6、强度高；柔性好，造价较高；7、过流面比：3-4%；8、结构相对简单；9、8-1/2井眼中，最大外径：156毫米；最小内径：124mm;10、抗冲蚀性、抗挤性能能强；11、后续解堵难度较大；12、常用于水平井完井中。4、割缝筛管性能指标1、防砂效果适中(150—300um)；2、防腐性能差；结垢行为强（激光加工）；立方氮化硼加工的防腐性能较好；结垢行为强较弱；3、管内、外径比值：0.89；4、透光性能好，油流动阻力小；5、不易造成堵塞（垢、砂堵）；6、柔性好；强度高；7、过流面比：2-3%；8、结构最简单；造价低；9、8-1/2井眼中，最大外径：139.7/177.8毫米；最小内径：124/164mm;10、抗冲蚀性好；抗挤性能适中；11、后续解堵难度小；12、水平井完井中，使用最多。5、复合筛管性能指标1、防砂效果较好（150—300um）；2、防腐性能好；结垢行为强；3、管内、外径比值：0.75；4、透光性能较差，油流动阻力不均；5、易造成堵塞（垢、砂堵）；6、强度适中；柔性好；7、过流面比：6-8%；8、结构较复杂；造价较高；9、8-1/2井眼中，入井前最大外径：164mm;最小内径:124mm;10、抗冲蚀性能较弱、抗挤性能适中；11、后续解堵难度最小；12、近来常用于水平井完井中。SandControlCompletionsBPs6、膨胀筛管性能指标1、防砂效果最好（150—270um）；2、防腐性能好；结垢行为较弱；3、管内、外径比值：0.85(膨胀)；4、透光性能好，油流动阻力小；5、不易造成堵塞（垢、砂堵）；6、强度适中；柔性好；7、过流面比：8-10%；8、结构较复杂；造价最高；9、8-1/2井眼中，入井前最大外径：187mm;最小内径:143mm;10、抗冲蚀性能较强、抗挤性能适中；11、后续解堵难度最小；12、常用于水平井完井中。13、作业繁复，完井时间长。10、新型高强度筛管性能指标1、防砂效果好(100—300um)；2、防腐性能好；结垢行为弱；3、管内、外径比值：0.78；4、透光性能好，油流动阻力小；5、不易造成堵塞（垢、砂堵）；6、强度最高；柔性适中；7、过流面比：6-8%；8、结构较简单；造价适中；9、8-1/2井眼中，最大外径：162mm;最小内径:124mm;10、抗冲蚀性最好、抗挤性能最高；11、后续解堵难度小；12、是胶结疏松油藏、出砂油层水平井完井的理想筛管。13、作业简单。疏松砂岩油藏水平井开发的主要特点：一是地层胶接疏松，生产过程中易出砂；二是井身结构复杂，对入井工具和管柱要求高。水平井平置式滤砂管防砂工艺管柱水平井悬挂式滤砂管防砂工艺管柱水平井滤砂管防砂技术以其施工工艺简单，井身结构适应性强等技术优势，长期以来为疏松砂岩水平井有效开发提供了技术保证。水平井防砂技术现状（一）水平井砾石充填防砂完井技术1）高渗透密实的砾石充填层，有效减缓或避免生产过程中防砂筛管被堵塞，有助于提高油井产量；2）炮眼及筛套环空形成高密实的砾石充填层，改善近井流动条件，降低炮眼压降，有助于生产流体在水平段均匀产出；3）油藏适应性强，防砂有效期长。水平井砾石充填防砂的技术优势水平段坐封、丢手、地层挤压、环空充填一次完成；防砂筛管采用双精度结构设计，具有抗堵塞、挡砂双重效果；压差式阻流装置的优化设计，实现了水平段分段连续充填的功能，提高充填效率。丝堵充填工具复合绕丝筛管阻流装置技术特点水平井砾石充填防砂的技术特点水平井砾石充填防砂技术现场应用水平井砾石充填防砂技术已在胜利、冀东及大港等油田现场12口井的试验，技术可靠性得到良好的验证，实施成功率达100%，环空理论充填率达到100%，最长充填井段达到258m，所有井施工目前都正常生产，第一口试验井已连续生产了1000多天，技术完善配套。普通滤砂管存在问题:挡砂层容易堵塞；滤砂管外径大，距炮眼近，受油流冲击力强，滤砂管容易刺烂；滤砂管抗冲蚀能力弱，导致滤砂层穿孔。（2）水平井精密复合滤砂管完井技术精密复合滤砂管主要由中心基管、不锈钢网过滤层、外保护管组成，基管为标准油管或套管。除基管外，均采用优质不锈钢材料，耐腐蚀性能好。精密复合滤砂管结构：螺旋百叶长孔外保护套螺旋长拉伸孔外保护套打孔基管过滤筛网外保护套、筛网、基管组合技术参数及规格：过滤精度⊙滤砂粒度≥0.07mm地层砂粒⊙耐温480℃⊙耐酸碱pH=3-13⊙管柱内外可承担最大压差：P内=24MPa，P外=35MPa⊙过滤精度可按地层出砂的粒度调整防砂介质WF60WF80