水平井采油技术(讲座)

1、水平井采油技术 二OO九年四月长江大学石油工程学院张公社分支井水平井完井技术概述 目录大位移水平井径向水平井一、概述 水平井是指井眼轨迹达到水平（900左右）以后，再继续延伸一定长度的井（延伸的长度一般大于油层厚度的六倍）。靶前位移水平段水平井的靶：垂深水平位移 1、水平井的概念 2、水平井应用历史发展国外：20年代开始进行利用钻水平井提高采收率的尝试70年代水平井钻井技术有了较大的突破80年代开发井下涡轮弯接头组合钻具，发展导向钻井,引起了水平井一场技术革命国内：从“八五”期间开始研究应用水平井技术胜利油田,1990年 埕科1井成功完钻、投产，标志着胜利油田水平井技术从室内研究阶段步入了现场

2、试验阶段 据资料显示，目前胜利油田很多油区渗透率较低，低渗透未动用储量就达1108t，这部分未动用储量比较集中整装，条件相对较好，适合于进行水平井整体开发。随着油田的不断开发，这些低渗透油藏将是今后挖潜动用的重点。低渗透油藏水平井开发将成为今后挖潜的重点3.水平井的分类常规水平井可分为： 长半径水平井 中半径水平井 短半径水平井一般水平井640.22mMD1,956.09m11m109m阶 梯 式 水 平 井产量比直井提高8倍 顺9-平1顺5 连 通 式 水 平 井套管内短半径侧钻水平井分支水平井单井蒸气驱重力辅助泄油即在同一口井中下入两种管柱（一采一注），达到蒸气驱泄油采油的目的。胜利油田草

3、南SWSD-平1井是国内第一口单井蒸气驱重力辅助泄油水平井，该井完钻井深1500m，垂深812.52m，水平段长642.72m，总水平位移823.78m，它采用106/8 in 及95/8组合套管为技术套管，采用7in油层套管悬挂在技术套管下部固井；射孔后下入热采丢手封隔器、割缝衬管进行防砂和分段；生产时注汽管柱（带有热敏封隔器）下到井底，对底部油藏进行注汽，采油管柱（有杆泵70 x635.13m）下在直井段进行生产，实现后半部分水平段注汽驱油，前半部分水平段重力辅助泄油连续生产的目的。单井蒸汽驱重力辅助泄油水平井（单井SAGD） 油管蒸气注入管MD1,500m812.52m823.78m、边

4、底水油藏 水平井可以控制边水突进和底水锥进；、气顶油藏水平井可以控制气窜；、天然裂缝油藏，水平井可以横穿多条裂缝，获得更高的产能和采收率；、低渗透油藏，水平井可以显著提高单井产能，提高经济效益；、常规稠油油藏，水平井可以获得较高产液量，从而保持井筒及井口油流温度；、砂体单一，延伸长，连通性好的砂岩油藏，利用水平井开发可以实现少井高产及高采收率。适合水平井开采的油藏类型：4.水平井适用条件二、水平井完井技术1、水平井完井方式固井射孔完井工艺钻孔/割缝衬管完井工艺带管外封隔器的衬管完井工艺水平井防砂完井 套管固井射孔完井 热采水平井以及先期防砂的水平井多采用套管固井射孔完井，全井采用7 in套管，

5、热采水平井采用提拉预应力固井，水泥返至井口；先期防砂的水平井水泥返至最上部油气层顶界200米。 尾管固井射孔完井 尾管固井射孔完井是在钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，然后钻开油层水平段，用钻具将尾管送入并悬挂在技术套管上，在尾管段注水泥固井射孔，尾管与技术套管的重合长度一般不小于100米。目前，胜利油田采用此类完井方法的水平井占多数，多采用95/8in套管挂接51/2in尾管完井。 （1）固井射孔完井工艺尾管固井射孔完井管柱示意图射孔方式： 正压射孔：高压地层、地层压力情况不明 负压射孔： 一般水平井推荐采用 近平衡射孔： 地层疏松、胶结差的油藏 传送方式： 油管传送射孔枪，液压引爆布孔

6、方式: 疏松砂岩油藏: 180下相位四排布孔 （内定向/外定向） 岩性较致密的油藏: 全相位螺旋布孔水平井射孔工艺技术水平井射孔工艺技术射孔参数：89枪、89弹； 102枪、102弹； 102枪、89增强弹 127枪、127弹 孔径10-12mm; 孔密16-22孔/m负压射孔： 对油层的污染小，可保持原始产能不被减小。 负压差采用掏空井筒部分液体或采用充气泡沫射孔液产生。 工艺的技术关键是合理地设计和控制掏空压差。射孔液： 常用的射孔液是无固相水基射孔液，基液选用处理过的本地区油田污水或卤水，加入粘土稳定剂、破乳剂、防腐剂等添加剂，地层漏失严重的还要加入屏蔽暂堵剂。 水平井射孔工艺技术水平井

7、射孔工艺技术1、施工工艺：非定向射孔、外定向射孔、内定向射孔。2、射孔器材的配套： 非定向射孔：60型、73型、89型、102型、127型。 外定向射孔: 60型、73型、89型、102型、127型。 内定向射孔: 73型、89型、102型。 采用射孔弹：60弹、73弹、89弹、102弹、127弹、1米弹。3、起爆方式： 顶部起爆、顶部尾部双级起爆、多级起爆。 水平井射孔工艺技术60型深穿透射孔器双套管穿孔试验前照片60型深穿透射孔器双套管穿孔试验后照片60型射孔器打双层套管试验照片63型射孔器特点： 深穿透、低伤害，高 能效 性能稳定可靠 采用最新的工艺设计适用条件： a.天然裂缝性碳酸盐岩

8、或硬质砂岩储层； b.单一厚储层或不要求层段分隔的储层； c. 井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层； d.岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。优点： 油层暴露面积大，能提供足够的流通面积，储层不受水泥浆的污染，可防止井眼坍塌，成本相对较低。缺点： 不能进行层段分隔，无法进行选择性增产增注作业及有效的生产控制。（2）钻孔/割缝衬管完井工艺技术关键： 有效地解除钻井过程中的油层污染，解除钻井泥饼对地层油流通道及衬管（或滤砂管）的堵塞。目前最常用的方法是通过替浆和酸洗，彻底清洗裸眼井壁，然后再充以完井保护液。应用井例： 胜利油田近年来在火成岩油藏水平井开发中，应用了钻孔衬管完井技术。商741-平1井、商

9、741-平2井目的层均为沙三下火成岩油藏。目的层（水平段）采用欠平衡钻井工艺，最大限度地保护油层，完钻后在177 .8mm技术套管内悬挂127mm套管及钻孔筛管完井，投产后产量较高，效果明显。 钻孔/割缝衬管完井工艺管柱示意图 特点： 将ECP与衬管完井及井眼清洗技术结合。 适合造斜段须要卡封水层或气层的油藏 利用ECP对水平段油层进行卡封，实现合采或分采。 应用井例： 纯70-平1井、郑6-平1井等井采用。纯70-平1井采用多级ECP卡封水层，水平段139.7mm钻孔筛管完井，水平段用ECP进行分段的完井方案。该井实施后效果较好，初期日产油35m3,是相临直井初产的4倍。 （3）带ECP的衬

10、管完井工艺带ECP的衬管完井工艺管柱示意图（4）水平井防砂完井防砂方法：套管内悬挂滤砂管，部分井采用割缝衬管完井。套管内悬挂滤砂管防砂管柱： 常规水平井防砂管柱，管柱丢在水平段内，工艺简单、便于后期作业 临2平1、永8平1等40多口水平井采用 热采水平井防砂管柱，满足注蒸汽开采的要求 单2平1、孤中1平1等10多口注汽水平井采用水平井滤砂管：预充填双层绕丝滤砂管、镶嵌式金属纤维滤砂管和整体式金属纤维滤砂管，其挡砂精度为0.060.07mm, 渗透率在3550m2，具有内通径大、强度高、渗透性好等特点，基本满足了水平井防砂的需要。水平井防砂工艺管柱 1水平井防砂工艺管柱 2可膨胀式滤砂管（ESS

11、）防砂可膨胀式滤砂管（ESS）防砂具有工艺简单、防砂效果好、抗侵蚀和堵塞、工作寿命长、膨胀可有效防止井壁及近井地带的构造垮塌、井筒尺寸大可最大限度地满足修井需要等特点。 ESS由4个基本部分组成：基管、过滤介质（编织物）、外部保护套、整体膨胀式接头。 ESS防砂技术为疏松砂岩油藏水平井完井闯出了一条新路，今后必将成为研究和应用的热点。 砾石充填防砂与悬挂滤砂管防砂相比有防砂效果好、工作寿命长等优点，国外出砂油藏的水平井大都采用砾石充填防砂完井。三、分支井分支井的演变多口直井少量水平井一口多分支井分支井50年代初就已出现在前苏联，90年代以来在美国等西方国家得以大力发展，其原因是分支井给油气藏的

12、开发带来显著的经济效益。目前有代表性的分支井技术及工具服务公司是美国的Halliburton、Baker-hughes、Weatherford公司。主要优点： 加大油藏与井眼的接触距离，增加油藏泄油面积 有效开采多层段的油气藏 减少设备数量，减少工序，大幅度降低综合费用 能够应用新的提高采收率的开发方案技术难度： 对主干井眼与各支井眼交汇处的处理，因此使得分支井眼密封、层间分隔、井眼重进、套管（衬管）悬挂、完井措施及完井工具设备等方面都存在着一系列的难题。分支井（多底井）基本概念（1）分支井从一个主井眼中侧钻出两个或两个以上的分支井眼的井。分支井可以从直井、定向井或水平井中开始分支。 （2）多

13、底井一个主井眼中钻出两个以上同尺寸的井眼。分支井的基本类型A、反向双分支井B、层式分支井C、三层叉式分支井D、鱼骨状分支井E、肋骨状分支井F、辐射状分支井分支井的优越性1、提高采收率/增加注入能力；2、提高单井产量；3、可防止锥进效应；4、减少布井数量，降低开发成本；5、扩大勘探区域，多方向确定油 气藏边界；准确描述油气藏地 质特性。 分支井的适用条件1、多层系油气藏，夹层为致密砂岩， 垂直渗透率极低；2、不连通砂体（多个透镜体）；3、断层多层系；4、薄层油气藏；5、低渗油气藏；6、裂缝性油气藏；7、重油或稠油油藏； 。地面条件地面条件不允许建多个井场地面环境敏感分支井的关键技术分支井集中了定

14、向井、水平井、侧钻井的技术难点，重点是完井技术。（1）分支井的设计（根据油气 藏类型和采油方式）；（2）分支井的钻井工艺（随钻地质导向寻优控靶）；（3）分支井钻井液；（4）分支井井控；（5）分支井完井；（6）分支井测井。分支井的发展状况 1953年前苏联钻了一口10 翼分支井，产量提高了16倍；到80年，前苏联共钻了111口分支井，平均每井56个60300米长的分支井眼，成本为直井的1.31.8倍，产量是其1.515.5倍。 1995年以来，美、加等国已钻了数千口分支井，80%采用裸眼完井，且油藏大都较浅。近年来分支井技术发展较快。 国内1998年新疆油田钻成国内第一口双分支实验井GD1176

15、井，裸眼完井,渤海CF1井（2003年） 。 2000年胜利油田钻成桩1支平1井，双分支水平井，分支井眼的水平位移分别为453米和386米，全部下套管固井，属4级完井。另一口梁46支平1井，同样是反向双分支水平井，第二分支井眼为三阶梯水平井，水平位移为628.18米，分别为固井和封隔器完井。四、大位移水平井 大位移井是在定向井、水平井和深井钻井技术的基础上发展起来的一种新型钻井技术，它集中了定向井、水平井和超深井的所有技术难点。目前，大位移井在世界范围内广为应用。大位移井的基本概念 （1）国际上普遍采用的定义：井的水平位移与垂深之比等于2或 大于2的井称为大位移井。 （2）另外的定义：水平位移

16、等于3000米或大于3000米的井。 大位移井的英文名称 Extended Reach Well水平位移 水平位移/垂深2垂深造斜点大位移井的特点及用途 （1）大位移井的主要特点 一是水平位移大，能较大范围地控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少陆地及海上钻井的平台数量； 二是钻穿油层的井段长，可以使油藏的泄油面积增大，可以大幅度提高单井产量。 （2）大位移井的用途用大位移井开发海上油气田从钻井平台上钻大位移井，可减少布井数量，减少平台数量，减少井投资。 以前开发近海油气田要求建人工岛或固定式钻井平台，现在凡距海岸10公里左右油气田均可从陆地钻大位移井进行开发。滩涂油气田海油陆探海油陆采

17、不需要复杂的海底井不需要海底集输管线开发不同类型的油气田*几个不相连的小断块油气田；*几个油气田不在同一深度，方位也不一样，可采用多目标三维大位移井开发。保护环境 可在环境保护要求低的地区用大位移井开发环境保护要求高的地区的油气田。 大位移井的发展状况 大位移井始于本世纪20年代，由于当时的技术限制大位移井钻井技术发展缓慢。进入80年代后半期，随着相应的科学技术和其它钻井技术的发展，如水平井、超深井钻井技术等，大位移井钻井技术才迅速发展起来。C-30M-11国外情况 1）98年，垂深与水平位移之比最大的是C-30定向井，水平位移为1485米，总垂深为294米，垂深与水平位移之比达1：5.05。

18、M-11井水平位移为10141米。 2）99年底水平位移最大的井是M-16SPZ井，其水平位移达到10728米,平垂比大 于6.7.国内情况西江24-3海上平台西江24-1边际油田一次性投资2300万美元，节约了1400万美元。 97年在我国的南海东部，与菲利浦斯公司合作完成的西江24-3-A14井完钻井深达9238米，垂深2985米，水平位移8062.7米，垂深与位移1:2.7。 由我国自己的全套技术进行大位移井钻井较晚，到98年底超过2000米水平位移的井有6口。去年上半年胜利和大港分别打出了超过3000米水平位移的大位移井，胜利油田创造了3163米的国内记录，但平垂比远小于2。大位移井的 关键技术*轨道设计*钻柱设计*轨迹控制*井壁稳定*井眼清洗*固井完井*地面设备能力五、径向水平井 径向水平井是指在直井的半径方向上钻出的水平井。其曲率半径比常规的短曲率半径更短（0.3米），也称之为“超短半径径向水平井”，完成该水平井的钻井系统称之为“ Ultrashort Radius Radial Sy