6.连续油管钻井ppt课件

专题六 连续油管钻井技术 连续油管钻井 oiled ubingDrilling 简称 是国外九十年代发展起来的一项新技术 连续油管具有无接头 无变径 弯曲大 能连续起下 能动态密封和强度大 承压高 体积小等特点 为进行短半径 大位移 多侧向的水平钻井和欠平衡 小井眼钻井提供了安全 先进 有效的技术手段 与常规接头钻杆钻井相比 操作简便 施工安全 污染小和占地少 操作人员仅需3 4人 作业效率很高 施工效果好 从而倍受人们的欢迎 近年来 世界各国石油公司争相配套应用该技术 特别是加拿大 美国和英国等发达国家 在短短的几年内 技术的配套应用得到了迅速的发展 初步显示了 技术旺盛的生命力和巨大的吸引力 局限性 连续油管钻井设备 设备主要包括 连续油管装置 井下工具仪器和循环除砂装置三大部分 连续油管装置主要包括连续油管 oiled ubing 注入头 njectorHea 操作控制装置 perration ontrol unit 和井口防喷装置 ellheadBOP 四部分 连续油管 连续油管装在的专用的绞盘上 其规格型号较多 油管的规格尺寸越大 最小弯曲半径也就越大 注入头 注入头用来引导 夹持和起下连续油管 全部由液马达控制 实现夹持和起下连续油管 根据其最大承载能力 主要有10000 20000 30000 40000 80000 120000 200000 等多种规格 各种注入头适用于多种油管规格尺寸 操作控制装置 操作控制装置主要有动力系统 液压控制系统 仪表显示系统等 所有操作控制手柄和仪表集中安装于控制室内 其主要作用是为井口装置和操作系统提供动力 控制连续油管起下作业 测试显示操作负荷 井口防喷装置 井口防喷装置包括套管防喷器 油管防喷器 和防喷管等 其作用是封闭井口 实现密闭连续作业 井下工具仪器 连续油管钻井井下工具仪器主要包括钻头 马达 推进器 开窗工具 扩眼器和随钻测试仪 钻头 钻头主要用金刚石钻头 包括 钻头 钻头及天然金刚钻头 很少使用牙轮钻头 有时为了扩大井眼 使用井下扩眼器 马达 马达用来给钻头提供旋转扭矩 为了便于增斜和顺利通过短半径曲率段 井下马达制造成外径小 长度短 扭矩大 能弯曲 单弯 双弯和绞链式 的容积式马达 美国 公司井下动力马达 具有气液两种介质驱动方式 使用方便 性能优越 随钻测量仪 随钻测量仪是随马达下入井中边钻进边进行井眼倾斜角和方位角测量的仪器 有直读式和储存式两种 多数采用无线传输直读方式 定时将测量结果传达到地面 以便地面进行钻井参数调整和控制井眼轨迹 近年来又出现了随钻地震测量技术 边钻进边进行地震测量 确定井下岩性 与地面计算机系统配套处理 实现自动导向 随钻测井 在钻进的同时 随钻进行伽玛 电位和成相测井 推进器 推进器是给钻头加压的液压工具 由于连续油管重量轻 刚度小 不能用其给钻头施加钻压 一般用专门的井下推进器 实现加压钻进目的 引斜器 引斜器是从直井开始在套管内引斜侧钻开窗的工具 其类型很多 有液压座封 液力座封和火药爆炸座封等多种形式 应用较为广泛的是液压座封式 循环处理装置 连续油管钻井循环处理装置与普通钻井的区别很大 其特点一是轻便 由于连续油管所钻井眼小 应用排量小 钻井液用量少 整个系统比较轻便 大大节约了井场征地面积 二是密闭 为了保证油基钻井液 泡沫钻井液和欠平衡钻井安全 在分离脱气前的循环系统部分是密闭的 三是脱气 连续油管常采用欠平衡钻井 钻井液返出后 含有油气或循环气 为了保证安全 不但要除砂 而且要脱气 一般要配除砂器和分离器进行除砂和脱气 国外连续油管钻井技术 技术从九十年代开始得到了迅速发展 加拿大是应用 技术最早 发展最快的国家之一 七十年代用 技术完成钻井15口井 其中8口丛式井 7口重钻加深井 八十年代完成30口井 进入九十年代的五年中 90 94 已完成145口井 全球 技术发展也非常迅速 91年利用 钻井3口 到95年已发展到340口 的发展趋势和主要优势是小井眼 欠平衡 多侧向 短半径和重进入 应用之一 小井眼钻井 小井眼钻井的井眼尺寸小 套管尺寸小 井场占地面积小 钻井时设备数量少 钻井液用量少 材料消耗少 有利于降低钻井成本 保护自然环境 连续油管尺寸小 强度高 用其进行小井眼钻井具有独特的优势 连续油管无接头 强度大 井下摩阻小 有利于提高钻井深度和缩小井眼尺寸 一般 38 10 可钻 50 4 小井眼 最大井深度达3500 50 4 可钻 76 小井眼 最大井深度达4500 60 3 可钻 88 9 小井眼 最大井深度达5000 88 9 可钻 114 3 小井眼 最大井深度达6000 这为进行老井重钻加深 开窗侧钻和新区小井眼钻探提供了特殊的技术手段 国外实践表明 钻小井眼与钻常规井眼相比 岩石破碎量少30 40 泥浆用量少50 套管用量少35 井场面积小5 10倍 钻井成本降低1 2倍 应用之二 欠平衡钻井 欠平衡钻井是井筒内静液柱压力低于地层压力的情况下进行的钻井 连续油管在起下和钻井过程中 不仅能实现完全动密封 而且承压高 可靠性好 这就为欠平衡钻井创造了安全可靠的条件 也为采用油基钻井液 气体钻井和泡沫钻井提供了安全保证 欠平衡钻井具有污染小 钻速快 易发现油气的优点 特别是水平井钻井 可实现边喷边钻 既有利于保护油气层不受伤害 又有利于用产出地层流体增大环空流量 更好地将水平段岩屑携带出来 提高机械钻速 1995年2月 壳牌加拿大石油公司在加拿大阿尔伯达的 油田首次应用连续油管进行欠平衡钻井 用23 8 钻水平井 用氮气作为循环流体 由于在欠平衡状态下钻井 机械钻速从4 88 6 1 提高到12 2 最高达18 3 只用4天时间就完成了296 的水平段 1994年5月 油气公司在北海钻了一口11000英尺 3352 8 的水平段 49井 该井是 油田构造边部的一口水平井 该井下95 8 套管固井后 用83 4 钻头钻至7691英尺 再下带封隔器的41 2 尾管至7691英尺后开始用连续油管进行水平钻井 采用海水钻井液 井眼尺为31 2 直到钻至完井深度11000英尺 在钻至10000英尺之前由于地层压力低为正压钻井 从10000英尺开始 最后1000英尺为欠平衡钻井 地层由300桶 的产油量上升到1000桶 的产油量 地层压力由16 5 上升到21 4 此段钻进最快达470 510英尺天 最后创造了单趟钻进尺1000英尺 最高钻速120英尺小时 单只钻头 8 钻头 总进尺2760英尺的最好记录 49井水平段裸眼完井 完井用油咀放喷产量为2500 3000桶 采油指数为4 5桶 而距该井350英尺的 32井 直井 同等条件下的产量仅560 660桶 采油指数只有1桶 psi 水平井与直井相比 产量和采油指数都提高了3 5倍 大位移钻井 大位移井是指水平位移与垂直深度之比大于2的水平井 钻大位移水平井不仅有利于提高单井产量 改善注采状况 而且可扩大井距 减少钻井数 节约钻井费用 减少地面单井注采设备 水上平台或陆上占地 调查表明全世界已钻150多口大位移水平井 达3 2以上 最大水平位移达7010 随着大位移水平井的发展还出现了水平井段在油层平面上旋转方位呈半圆形的水平井 石油公司曾钻了一口井深10058 水平段长5998 的半圆形水平井 多侧向钻井 多侧向是在一口垂直井向不同方向钻多个水平井眼 有同层同侧向和多层多侧向之分 多侧向水平井有利于同时开采多个油层 提高单井产量和注水驱油效率 降低钻井成本 位于美国犹他州东南部的大安丽斯油田 分四大区块 勘探开发公司开发的油田北部的安丽斯区块 该区块采用五点注水法开采 1994年12月在打水平井前采油井165口 注水井159口 采油情况为 产油4000桶 日 产水46200桶 日 产气2500标准立方英尺 日 近十来原油产量每年以5 6 的速度递减 根据当时的开采条件 安丽斯区块的估计采收率是原始石油地质储量4 21亿桶的35 39 为了提高采收率 改善注采效果 决定试验打短半径多侧向水平井 1995年他们在该区8口井上打了16条水平井 其中有4口井是先打单侧向以后在相反方向打的双侧向 5口水平井为油井 3口水平井为水井 当年增产原油151000桶 到1995年11月原油增产792桶日 单条水平井平均产油190桶日 注水600桶日 与该区垂直井 单井平均日产油24桶日 注水150桶日 相比增产6 9倍 增注3倍 效果很明显 所有水平井都是在5 和7 套管的老井进行侧钻开窗的 钻井速度受岩性影响很大 高渗透层平均钻速达4 57 47 72 致密层平均只有0 8 2 39 通过钻水平段1000 1600 305 488 的单侧向 双侧向 四侧向和六侧向水平井对比 可以发现钻侧向越多 单条水平井成本越低 短半径井 根据从垂直井到水平井段的增斜过度井段的曲率半径把水平井分为长半径 中半径和短半径水平井 随着连续油管钻井技术的发展 短半径钻井技术已达到曲率半径在13 7 内钻进3 厚油层 水平井段达305 的水平 短半径水平井的优越性在于 垂直井段长 有利于加深泵挂和便于作业 造斜井段短 可直接从油层进入油层 避免了长半径穿过上部大段复杂地层造成的钻井 固井和作业困难 水平井段长 在相同井深情况下 缩短了造斜井段也延长了水平井段 更有效地发挥了水平井增大单井产量的作用 如 公司在美国德克萨斯打的29 32井 43 4 井眼造斜点垂深 1464 测深 1464 5 稳斜点垂深1499 视深1755 过渡段曲率半径为35 完钻深 2110 水平位移610 水平段垂向偏差仅1 2 过渡段机械钻速为2 2 水平段579 仅用时间91 15钻完 平均钻速6 34 重进入钻井 重进入钻井就是在完成的垂直井中进行加深或开窗侧钻水平井 也可以是先打一口新的垂直井进行完井电测和下套管固井后 再开窗侧钻水平井 但国外大多数是在老直井上进行开窗侧钻的 重钻井的优越性在于 1 节省费用 垂直井段用常规钻机完成 速度快 成本低 利用老井不再钻垂直井段和再配套地面注采设备 节约大量费用 2 灵活方便 重钻井可以根据油层数量和注采情况多次重复侧钻水平井 可先钻单侧向 再钻双侧向以后再增加多侧向 3 井眼稳定安全 重钻井的垂直井已下套管并固井 垂直井段的井眼稳定和安全性得到了保证 有利于采取各种措施保护和保证水平段的钻进 连续油管钻井技术应用前景 在八 五期间国外水平井技术得到了广泛的应用的同时 在国内也从技术攻关到现场应用取得了突破性的进展 到96年8月 我国已有11个陆上油田在各类油藏的勘探开发中钻水平井84口 其中 中半径井75口 其它井9口 胜利油田在埕东凸起东波构造仅用4口水平探井就发现了670 9 的油层 相当于29口直井的效果 塔里木塔中4号构造和胜利油田草桥构造都是以水平井为主进行开发的 不仅节约了大量资金 而且单井产量比直井增产3 5倍 水平井的应用在国内已经成为各油田科技含量非常高的系统工程得到重视和开发 钻井与常规水平井钻井更具其独有优越性 根据国外发展方向和国内油田开发应用的实际 采用 技术进行水平井钻井 将成为油田增产 老油区调剖 难动用储量开采和提高最终采收率的主导技术 特别在构造小 井距小的油田中增产和稠油开发及难动储量的开采中将发挥其积极的作用 在稠油开发中的应用水平井是国外进行稠油开发的主要技术之一 它在增加单井产量和防止底水推进等方面具有独特的优势 稠油油藏所具有的特殊性 不采用大幅度的增产措施 达不到经济开采产量 稠油开发将成为难题 水平井是大幅度提高单井产量的唯一手段 同时 由于稠油油藏边底发育 采用 技术钻短半径多层多侧向水平井开采 不仅有利于防止边水水窜和底水推进 更有利于提高单井产量和采收率 特殊勘探开发中的应用连续油管钻井 便于进行短半径 小井眼 欠平衡钻井 以利于解决在勘探开发中的一些特殊问题 1 对于低压易漏失层的钻探 可以安全方便的进行负压钻井 提高钻探成功率 2 对于水敏易塌地层的钻探 可以采用氮气钻井 油基洗井液钻井等方法 为泥页岩 石膏盐层和煤层等水敏易塌地层钻井提供安全可靠的钻井手段 3 对于已下小套管的老井 在进行加深钻井时 因钻具规格的限制 常规钻井的难度很大 但利用 技术进行加深钻井则非常方便 4 上部地层复杂的情况下 采用常规钻井技术钻水平井 成本高 风险大 工艺复杂 利用 技术的短半径 小井眼可以有效的避开上部复杂地层 实现从油层进入油层 减小风险 降低成本 老油田侧钻水平井在老油田的开发中 由于井距的限制 边水水窜的限制 底水推进的限制等问题 给油田常规压裂 酸化等增产措施的应用带来困难 采用 技术 能够有效的进行油田封水 封窜 剖调 增产工艺实施 对于水窜