断块油田开发技术

胜利油田断块油藏采油工艺技术

胜利油田采油工艺研究院2004年6月目录一、断块油藏开发对采油工艺的要求二、断块油藏采油工艺技术三、下步攻关方向一、断块油藏开发对采油工艺的要求胜利油田断块油藏开发状况：已投入开发44个油田采油速度0.73%年产油841万吨采出程度24.4%投产油井7491口利用率62.5%综合含水89.7%单井日油水平5.2t/d投注水井3083口开井率52.5%单井日注水平90m3/d动用地质储量11.92亿吨采收率33.6%（截止2003年底）断块油藏开发特点及对采油工艺的要求：1、含油层系多、油水关系复杂、层间矛盾突出

层系划分粗储量动用不均衡分层注水合格率低层间矛盾加剧一、断块油藏开发对采油工艺的要求细分采油细分注水纵向上含油层系多，储量动用不均衡，层间矛盾突出含油面积1.4km2

地质储量736×104t如辛47断块

含油砂层组：15个

含油小层：76个

开发层系：5套

生产厚度：110m层间渗透率级差在10倍以上，单层突进系数2-4，导致层间采出程度和吸水能力差异大2、油水井套损现象严重，修复后配套工艺不完善

一、断块油藏开发对采油工艺的要求断块油田套损井情况：套管补贴后，51/2in套管井缩径内径一般在φ100mm左右，缩径井分层采油、分层注水、酸化压裂等配套工艺技术需要发展完善。22%增长速率：150口/年3、井斜大、油水井腐蚀、出砂严重，杆管偏磨加剧一、断块油藏开发对采油工艺的要求目前断块油藏上杆管偏磨井占抽油机井开井数的30%左右，因油管、抽油杆偏磨造成的工作量占油井全部维护工作量的30－35%，严重地影响了油田的生产。综合含水95%地层温度80-120℃

矿化度9000-80000mg/L

杆管偏磨现象十分严重定向斜井80%4、剩余油分布零散，挖掘技术需要提升

一、断块油藏开发对采油工艺的要求断层夹角高部位辛47断块沙二111含油饱和度分布图井间滞流区剩余油富集于构造高部位、断层夹角、井间滞流区4、剩余油分布零散，挖掘技术需要提升

一、断块油藏开发对采油工艺的要求

胜利油田以水平井、侧钻井、侧钻水平井为主的复杂结构井开采技术已经成为老区后期挖潜和新区高效开发的一项重要手段。

至2003年8月断块油藏共完钻水平井130口,占全局的56.7%；“十五”以来新钻侧钻井170口。现在每年完钻水平井、侧钻水平井近40口，侧钻井近70口。5、封闭型小断块油田难以形成完善的井网一、断块油藏开发对采油工艺的要求一些断块油藏断层多，断块面积小，注采井网难以完善，部分储量甚至无井控制，能量补充需要新技术。目录一、断块油藏开发对采油工艺的要求二、断块油藏采油工艺技术三、下步攻关方向1、注水工艺技术2、油井卡堵封技术3、有效提液技术4、特殊井配套技术5、套损井治理技术6、特殊工艺技术2、油井卡堵封技术液压封隔器卡封工艺技术不动管柱换层工艺技术水泥封堵工艺技术1、注水工艺技术断块油田主要采油工艺技术系列：锚定补偿分层注水管柱恒流量偏心配水管柱在线验封技术注水管柱防腐技术水质改性技术3、有效提液技术杆管防偏磨技术生产系统优化技术特种泵采油工艺技术4、特殊井配套技术水平井配套技术侧钻井配套技术5、套损井治理技术套管整形技术套管补贴技术套管加固技术倒换套技术6、特殊工艺技术二氧化碳吞吐技术同井采水注水技术酸化防砂一体化技术分层防砂分层注水一体化技术二、断块油藏采油工艺技术（一）注水工艺技术（三）侧钻井配套技术（四）水平井配套技术

重点分析：（二）定向井、大斜度井开采工艺技术

（五）缩径井配套技术

1、分层注水工艺锚定补偿式分层注水工艺

管柱的结构不尽合理，注水井工作状态改变时，管柱蠕动加剧，管柱有效工作寿命短。封隔器、配水器易失效，井下工具可靠性差，测试投捞难。存在问题锚定补偿式管柱研究（一）注水工艺技术（一）注水工艺技术锚定补偿式分层注水工艺

开展的主要工作长寿命分层注水管柱的结构优化设计长寿命分层注水管柱的工具设计斜井、水质差液力助捞方式温度、压力效应长寿命分层注水管柱的结构优化设计可洗井液压封隔器锚定补偿结构锚定补偿式分层注水工艺

开展的主要工作（一）注水工艺技术封隔器水力锚配水器

设计了专门的洗井通道，对密封件进行优化设计轨道式挡垢装置

长寿命注水管柱工具设计技术特点1、采用锚定补偿式结构，有效克服管柱的蠕动，提高封隔器等配套工具的工作寿命。2、耐温、承压能力高，耐温可达160℃，密封工作压差可达35Mpa。3、调配投捞成功率高。

4、可直接携带所需水咀下井，无需投捞死芯子，简化了施工工艺。锚定补偿式分层注水工艺

筛、堵补偿器水力卡瓦水力锚人工井底配水器

Y341G封注水层注水层Y341G封配水器（一）注水工艺技术达到的技术指标锚定补偿式分层注水工艺

（一）注水工艺技术管柱坐封可靠，解封灵活，具有反洗井功能，密封压差≤35MPa。管柱满足细分层注水需要，温度≤160℃。有效工作寿命2-3年。锚定补偿式分层注水工艺

该技术在胜利油田断块油藏上推广应用180多井次,管柱有效工作寿命得到延长，平均检管周期2.6年，最大井深达到3400m，最高注水压力达到35MPa，最长工作寿命已达4年。该管柱结构合理，分层清楚，封隔器密封可靠性高，分层注水层段合格率由胜利油田平均水平66%提高到75%。（一）注水工艺技术1、分层注水工艺B、恒流量偏心配水工艺

注水层

注水层

注水层

单流阀撞击筒定压开启偏心配水器自验封封隔器定压开启偏心配水器自验封封隔器定压开启偏心配水器特点：封隔器坐封不用投捞死嘴配水量稳定，不受注水压力波动的影响。座封机构和验封机构一体化设计

该技术已应用34口井，配水器打开率为100%；封隔器验封合格率为80%。（一）注水工艺技术2、分注井验封技术仪器：压力计、流量计依据：测试曲线结果：验证分层可靠性封隔器配水器配水器配水器封隔器油管套管地层地层验封仪器地层

根据对673口注水井进行的验封测试，其中第一级封隔器不密封的有38口，用井口油压和套压对这些不密封的封隔器进行对比验证，符合率为100%。（一）注水工艺技术2、分注井验封技术丝堵2593m封隔器+卡瓦2485m补偿器2295m空心配水器2563mWW空心配水器2475m典型井例：罗352井作业时间：2002年7月管柱结构：一级两段坐封压力：20MPa日注水量：100m3/d井口注水压力：28MPa验封时间：2003年6月验封结果：分层良好上下曲线各异，表明封隔器密封状况好。（一）注水工艺技术3、注水管柱防腐技术新型防腐油管镍磷镀油管

涂料油管

不锈钢内衬油管

玻璃钢内衬油管

氮化油管

氮化油管

（一）注水工艺技术临盘采油厂使用无腐蚀、结垢现象3玻璃钢油管海洋、胜采、临盘、现河、纯梁、河口采油厂涂料易脱落，内径小94SK-54油管孤东、胜采、、河口、桩西、滨南效果差，涂料易脱落，腐蚀严重685涂料油管东采油厂在使用抗腐蚀结垢能力好3钛纳米涂料油管孤东、胜采、临盘、现河、桩西、东辛、滨南防腐、防垢效果好，但易变形80不锈钢内衬油管海洋、孤岛、现河、纯梁、东辛、滨南、孤东、胜采、临盘、河口、桩西防腐效果好385氮化油管桩西、孤东、胜采、临盘、河口、滨南在使用效果较好，应用周期4-5年，但油管丝扣存在腐蚀1078Ni-P镀油管纯梁、东辛、滨南、胜采、临盘、河口采油厂效果较好，有轻微结垢73玻璃钢内衬油管临盘采油厂使用腐蚀、结垢严重154水井修复油管海洋、桩西没有统计防腐能力差、结垢严重2609无防腐油管备注效果应用井数防腐类型

胜利油田防腐油管使用情况

3、注水管柱防腐技术氮化油管具有以下特性：

在油管表面形成了致密均匀的耐蚀层，比无氮化层存在时腐蚀速率降低4-7倍；耐磨特性：表面硬度达Hv550不粘扣特性：氮化油管螺纹不改变尺寸精度，表面硬度高。经过多年现场试验应用证明，氮化油管具有优异的抗腐蚀性能。目前已现场应用385井次，共计更换抗腐蚀氮化油管85.6万米。（一）注水工艺技术（一）注水工艺技术4、同井采注工艺技术注水水源采水阀测试工具电泵机组注水阀底筛堵插入密封Y341封隔器Y445封隔器测压装置防垢装置安全接头防砂管采水、注水和防砂工艺有机地结合防砂管柱上设计有单向注水阀，停注时防止注水层返吐出砂。设计有电泵保护装置，可避免采出水对电泵的侵蚀；电机可以得到注入水的有效冷却。设计永久式流量、压力测试装置，可以随时获得注水层的注水量和注水压力。

性能特点：--解决边缘区块注水问题二、断块油藏采油工艺技术（一）注水工艺技术（三）侧钻井配套技术（四）水平井配套技术

（二）定向井、大斜度井开采工艺技术

（五）缩径井配套技术

（二）定向井、大斜度井开采工艺技术

防偏磨技术机械卡封技术（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术杆管偏磨井占抽油机井开井数的30%占油井全部维护工作量的30－35%

杆管偏磨多发生在杆柱中下部抽油杆接箍比本体偏磨严重中、高含水井偏磨严重偏磨特点

油井管杆偏磨影响因素分析抽油机井管杆偏磨严重油藏条件的变化综合含水达到89％动液面下降快泵挂加深井身状况自身的原因井身轨迹影响斜井、定向井增加套变井增加润滑条件变差腐蚀加剧均造成管杆直接接触（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术常用管杆防偏磨技术分析采用技术原理典型产品存在问题抽油杆扶正的原理，确保抽油杆与油管隔离，不产生接触磨损抽油杆尼龙扶正器、抽油杆滚轮接箍、抗偏磨副等排出液体过流面积较小，液流阻力的增大，增加了杆柱的下行阻力，增加了抽油杆的失稳弯曲的可能性。转动原理，保证油管、抽油杆得到均匀磨损旋转井口技术，包括旋转油管和旋转抽油杆技术转动扭矩过大，现场实施难度较大，且难以保证定时实施，也难以保证井下管柱产生均匀转动，实施到位率低，效果差。采用拉伸的原理，确保油管、抽油杆处于拉伸状态，减少蠕动、失稳造成的管杆偏磨油管锚定技术、抽油杆下部加重技术、液力反馈泵抽油技术因没能实现整体系统的优化设计，应用有局限性。治理对策

对于抽油井杆管偏磨治理，靠单项技术难以根本改变杆、管偏磨严重的现状，必须针对不同井况，以有杆泵生产系统优化设计为基础，进行工艺配套综合治理，才能达到有效减少偏磨的目的。（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术1、杆柱优化设计软件技术电脑优化设计软件地质数据测试分析数据优化设计方案生产参数杆柱组合加重杆扶正器设计目标优化方案优化直井轨迹拟合扶正器设计二次校核斜井产能预测基础通过抽汲参数敏感分析（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术技术特点：（1）功能全、综合程度高本技术融测试、分析、优化设计于一体，能实现对整个系统分节点的测试，并能完成对直井和斜井的诊断和优化设计；（2）在直井中实现了加重杆和扶正器位置的设计计算，应用于油井防偏磨的优化设计；（3）在斜井中实现了斜井井眼轨迹的拟合，不仅实现了加重杆和扶正器的设计，而且能对增加扶正器的杆柱进行多次校核设计。（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术2、以抗磨副技术为基础综合配套防偏磨工艺管柱

转变磨损对象，防止杆管磨损（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术液力反馈原理解决常规空心杆采油下行困难的问题。井口分流技术可直接采用常规有杆泵生产井口进行生产，易于管理，降低了成本。防砂减磨技术提高泵效，延长使用寿命。空心杆的临界压载和抗弯模量均是实心杆的3倍以上空心杆与套管间间隙的增加5倍以上3、空心杆采油工艺技术

（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术井号生产方式工作制度产液t/d含水%泵效%生产天数d营31－X23常规采油56*3*639.995.562.5抽油泵上400米偏磨严重，生产145天后，管漏上作业空心杆采油44/70*3*531.595.562.6270天营33－15常规采油70*3*340.49564.2抽油泵上500米偏磨严重，生产92天后，杆断上作业空心杆采油44/70*3*645.491.784.5180天目前该技术已现场实施两口井，这两口井均为偏磨较为严重的井。平均泵效提高10%；在偏磨油井上应用，生产周期延长一倍。3、空心杆采油工艺技术

（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术

现场杆柱磨损情况照片3、空心杆采油工艺技术

（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术

现场杆柱磨损情况照片3、空心杆采油工艺技术

（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术

自2000年来，胜利油田在杆、管、泵优化设计的基础上，集成各项防偏磨技术，在断块油藏上实施各种防偏磨措施近2000井次，措施作业井平均免修期比配套前延长了90天，取得了很好的治理效果。现场应用情况（二）定向井、大斜度井开采技术－防偏磨技术定向井、斜井数量增多层间压差大含油层系多断块油藏特点：卡封技术要求卡位准确满足大斜度井使用要求承压能力高可多级使用找水、卡水一体化设计

80％2～25MPa（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术

Y211型卡封管柱已不能满足断块油藏的卡封需要管柱适用于井斜＜25°中性点以下管柱处于螺旋弯曲状态，加重偏磨。封隔器仅限两级使用。管柱定位不准。常规Y211型卡封管柱技术研究－液压封隔器设计；换层开关设计液压封隔器双向锚定机构液压平衡机构下锥体脱卡机构高温高压密封件自验封结构承压：35MPa耐温：150℃双内管结构解封力与承压无关逐级解封下锥体脱卡难题（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术换层开关技术研究－液压封隔器设计；换层开关设计液压换向机构密封圈过孔密封技术多功能分流机构挡砂结构循环换向90次，灵活，无卡阻无渗漏（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术形成的工艺管柱：液压坐封管柱Y445封隔器卡封管柱

自验封封隔器卡封管柱

可钻可取式卡封管柱

复杂结构井卡封管柱

管柱特点：卡位准确，可满足≥0.2m夹层卡封适合大斜度井甚至水平井的使用可多级使用承压≤35MPa；耐温≤150℃（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术形成的工艺管柱：不动管柱采油工艺管柱Y441封隔器抽油泵油水层丢手工具开关AY341封隔器丝堵开关BY341封隔器开关C油水层油水层特点：（1）换层方法简单方便。（2）可以不动管柱实现2层～4层任意反复换层生产。（3）工艺配套、性能完善，管柱承压能力高。（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术该工艺管柱年实施470口井，卡封成功率达到85%以上，累计增油15.1万吨，取得了很好的经济、社会效益。典型井例：河68-斜更8井

81+262-71-283+94Y445封隔器

2100mY341封隔器

2200m可捞可钻桥塞

2238m造斜点深度：1312.0米最大井斜深度：2124.9米斜度：50.05度作业前作业后日油含水日油含水3.6t96.4%53t51%现场应用－液压封隔器卡封技术

（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术

共应用不动管柱换层采油技术106井次，一次施工成功率97.2％。换层成功率达84.7％，累计增产原油18.5万吨。

典型井例：利11-4井

Y441E封隔器泵

YK液压开关AY341E封隔器YK液压开关B2082m1250m2092m2119m2120m2105.6m2117.1m2122.1m2124.0m2167.0m2170.1mDYS丢手2081mY341E封隔器2146m2156m2138mYK液压开关C丝堵现场应用－不动管柱换层工艺技术

（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术合采下层中间层液量（t）含水（%）液量（t）含水（%）液量（t）含水（%）319522972452利11-4井换层生产情况（二）定向井、大斜度井开采技术－液压卡封技术二、断块油藏采油工艺技术（二）定向井、大斜度井开采工艺技术（三）侧钻井配套技术（四）水平井配套技术

（一）注水工艺技术（五）缩径井配套技术

（三）侧钻井配套工艺技术

几年来胜利油田在套管段铣开窗技术、液压造斜器复合铣锥开窗技术、弯螺杆钻具造斜技术、有线随钻及电子多点测斜技术、小井眼轨迹控制技术、完井电测技术以及尾管固井技术、侧钻井采油技术等侧钻井工艺技术已逐渐成熟配套。目前胜利油田断块油藏上共钻侧钻井400余口，最大开窗深度达到2825.6米，最大完钻井深达3167米，最大裸眼长度761.41米，最大井斜已达58°，目的层最大水平位移已达195.5米，中靶率达到98％。（三）侧钻井配套工艺技术1、侧钻井完井工艺技术①、侧钻井完井方式优选

完井方式油藏类型裸眼完井筛管完井防砂管完井固井完井管外封隔器完井碳酸岩、灰岩油藏√沙河街组砂岩油藏√√馆陶组砂岩油藏√√复杂油藏√√复杂断块油藏给采油工艺提供了广阔的发展空间，通过不断的攻关，采油工艺在断块油田开发中必将起到更有力的技术支撑作用，对提高采收率的贡献会越来越大。（三）侧钻井配套工艺技术②、固井射孔完井技术侧钻井的井身结构十分紧凑，环空狭小，固井后水泥环很薄，这就会造成射孔后水泥环破裂，形成窜槽。目前胜利油田广泛使用塑性水泥浆体系，以加强水泥环的抗冲击韧性，保障水泥环射孔后的完整性，可提高水泥环的抗冲击强度20%以上。Φ95mm×6.5mm高强度小套管的研制技术指标：耐压强度180MPa最大外径108-110mm内径82mm优点：a、增大了内径，提高了下井油管及工具的强度b、射孔选择余地大（三）侧钻井配套工艺技术2、侧钻井采油工艺技术①、侧钻井封堵、改层技术悬挂器变径注灰管柱注灰管柱稠泥浆共实施59井次，封堵成功率98.3%，累增油49125吨。小井眼封隔器密封件的研制（三）侧钻井配套工艺技术小井眼高压密封技术试验研究结果结构形式材料优选常温（≤120℃）高温（≤150℃）套管内径76mm封隔器外径70mm

大斜度液压坐封坐封力1/3②、侧钻井机械卡封、酸化技术承压：25MPa耐温：150℃（三）侧钻井配套工艺技术采油层侧钻井封隔器泄油器+抽油泵丢手工具Y441型封隔器侧钻井单流阀封闭层

解决问题：井眼小、常规工艺和工具不配套侧钻小井眼分层卡水（找水）工艺管柱侧钻小井眼分层酸化工艺管柱

配套工具：

Y211-90、Y341-90、Y341-70系列封隔器，

27/8in、31/2in、4in、41/2in系列皮碗封隔器水力锚、单流阀、打压球座等配套工具。已在胜利油田50多井进行了成功应用。侧钻井分采、酸化工艺管柱二、断块油藏采油工艺技术（二）定向井、大斜度井开采工艺技术（三）侧钻井配套技术（四）水平井配套技术

（一）注水工艺技术（五）缩径井配套技术

水平井完井——固井射孔完井固井射孔完井技术包括：水平井套管固井完井技术水平井尾管固井完井技术水平井射孔工艺及定向射孔技术（四）水平井配套工艺技术1、水平井完井工艺技术

1、水平井完井工艺技术

水平井完井——衬管完井工艺（四）水平井配套工艺技术水平井完井—管外封隔器衬管完井将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。1、水平井完井工艺技术

（四）水平井配套工艺技术水平井完井—分段注水泥衬管完井它既可以封固油层以上的复杂井段,又使油层免遭水泥污染。

1、水平井完井工艺技术

（四）水平井配套工艺技术形成了两种水平井防砂工艺管柱、研制了三种形式的水平井滤砂管平置式水平井防砂工艺悬挂式水平井防砂工艺2、水平井防砂工艺技术

（四）水平井配套工艺技术水平井滤砂管镶嵌式金属纤维滤砂管整体式金属纤维滤砂管预充填双层绕丝滤砂管

挡砂精度为0.06-0.07mm渗透率在35－50µm2具有内通径大、强度高、渗透性好等特点2、水平井防砂工艺技术

（四）水平井配套工艺技术

截止到2003年10月底，断块油藏共完成60多口水平井的防砂投产，有效期均在2年以上，其中临2－平1井1996年9月防砂投产至今已达7年，目前仍在正常生产。采用多级封隔器和液控开关实现水平井多层系、长井段、分段选择性开采。已在胜利、新疆等油田实施30口井3、水平井分段采油工艺技术

（四）水平井配套工艺技术部分水平井卡封施工前后的对比数据井号状态卡封前卡封后（初期）日产液m3日产油t含水

日产液m3日产油t含水永12-平4封上采下444898%68.436.946%辛151-平1封上采下179.15.497%1218232%营93-平1封下采上2462.599%631.398%临2-平3封下采上702.197%701480%纯56-平1封下采上1673.398%521375%埕110-平3封下采上401.496.5%302517%（四）水平井配套工艺技术采用井下增力打捞装置，利用小修作业设备实现对水平井内长井段滤砂管的打捞。该技术已经在胜利油田8口井上获得了成功的应用，取得良好的经济效益和社会效益。

井下增力打捞装置4、水平井打捞工艺技术

（四）水平井配套工艺技术二、断块油藏采油工艺技术（二）定向井、大斜度井开采工艺技术（三）侧钻井配套技术（四）水平井配套技术

（一）注水工艺技术（五）缩径井配套技术

大间隙高压密封技术试验研究结果结构形式材料优选常温（≤120℃）高温（≤150℃）51/2in套管变形内径＞110mm密封件外径100（105）mm51/2in套管修复内径100m