水平井知识.ppt

水平井修井工艺技术,中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院 二00六年六月,目 录,一、概述 二、水平井完井方式介绍 三、水平井井下管柱简介 四、水平井修井管柱受力分析 五、水平井卡水工艺技术 六、水平井井下增力打捞工艺技术 七、水平井冲砂工艺技术 八、水平井井下管柱切割工艺技术 九、水平井钻铣技术 十、水平井井下套铣、倒扣打捞技术,一、概 述,胜利油田水平井的发展可划分为两个阶段：第一阶段（1991年-1994年）为科技攻关试验阶段，承担了“八五”国家科技攻关课题《砂砾岩稠油油藏水平井钻采技术研究》，该阶段胜利油田的水平井技术还处于探索发展阶段，应用范围主要在乐安油田稠油砂砾岩油藏水平井类型为中、长半径水平井每年完钻水平井5-8口，年产油5-8×104吨对于完井技术来讲，该阶段完井方式主要采用固井射孔完井，也进行了一口井的割缝衬管完井试验——草20-平2井水平井的发展,第二阶段（1995年-目前）为大规模推广应用阶段，应用类型以中、短半径水平井为主,利用水平井开发的油藏类型从单一的砂砾岩稠油油藏扩大到非稠油的边底水断块油藏、裂缝性油藏、整装高含水油藏、地层不整合油藏、低渗透油藏和薄层油藏等，从老油田挖潜转向新区产能建设和老区调整共同发展。

并相继完成了水平探井、丛式水平井、超深水平井、海油陆采水平井、阶梯式水平井、双连通式水平井等不同类型的水平井水平井的发展,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,由于水平井已经应用到多种油藏类型，单一的固井射孔完井无法满足要求，因此，经过研究和试验，形成了一套适合胜利油田多种油藏类型的水平井完井技术,主要包括：固井射孔完井技术、筛管完井技术、带管外封隔器的筛管完井技术、分级注水泥筛管完井技术等胜利油田的水平井数目前每年以50—70口的速度增加，截止到2005年底胜利油区共完钻投产各类水平井501口，并取得了良好的开发效果胜利油田已成为国内水平井技术发展最快、应用规模最大的油区水平井的发展,水平井的发展,随着水平井技术的不断推广应用，水平井数量的不断增加，水平井修井工作的迫切性也日益显现出来国外在水平井增产作业、封堵作业和冲洗作业等方面已经有成功实施的报道近年来，由于水平井的发展，胜利油田在水平井修井工艺技术上也有一些成功的应用本文对成功应用的技术进行了总结，并对正在研究的工艺技术进行了介绍由于胜利油田绝大多数的水平井采用下套管固井射孔方式完井，因此，本文只讨论在套管内完成的作业方式。

修井工艺技术,,二、水平井完井方式介绍,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 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商741、草古1、郑6块等,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，并且应用寿命长在纯70、高81等区块进行了应用边底水断块油藏，薄层低渗油藏，层段复杂,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 在面120、草古潜山、冀东油田高104-5等区块进行了应用,三、水平井井下管柱介绍,常规防砂管柱,热采防砂管柱,四、水平井井下作业管柱受力分析,水平井修井井下管柱受力比较复杂，定量分析水平井滤砂管打捞管柱施工中的受力，建立合理的理论模型是必要的它有利于选择合理的修井方式和管柱 在分析中采用如下假设： 1、井身剖面处于同一铅垂面内，井眼曲线可以弯曲，但其挠度恒为零； 2、井眼的造斜率为常数，进入水平段后，造斜率不再变化； 3、管柱曲率与井眼曲率一样； 4、打捞管柱不受扭转力作用； 5、打捞管柱捞住鱼顶上提过程中保持与套管内侧壁接触，设拉力为正。

在角度为β的位置取一个宽度为Δβ的微元，分析其受力主要包括:拉力Tc+ΔTc、Tc、套管壁对管柱的支反力N、管柱去除浮力的重力G、静摩擦力F井下增力打捞工艺管柱受力分析,TC（π/2）模拟计算值 （R=200m）,结 论 1、经过造斜段和水平段的摩擦力影响，轴向负荷损失1/3－－2/3 2、经过造斜段和水平段的摩擦力影响，扭据损失的值和上提力有关，但损失也相当大 3、井下作业过程中大负荷活动解卡和进行套铣套铣等需要传递大扭据的施工，会对套管造成比较大的损伤，应尽量避免五、水平井卡水工艺技术,对长井段、非均质严重的水平井，以及阶梯式水平井一般采用分段射孔的完井方案，先射开下部井段生产，生产一段时间后，由于受底水或边底水的影响，射开井段含水上升，将会影响了水平井的开发效果 卡水方式：1、水泥封堵 2、机械卡堵水,重力分异的影响 水泥浆由于粘度低，悬浮性差，在重力的影响下会产生置换分离，造成同一截面的水泥浆密度不同，影响封堵效果 水泥收缩的影响 水泥收缩后会在水平段套管内壁形成微孔裂缝 油层不能再次使用,直井常用的注灰封堵技术在水平井中的应用难点,机械卡堵水 1、实施安全可靠，成功率高。

2、需要重新利用油层时，可以打捞出分层工具，重新生产 3、设计了以SPY441双向锚定封隔器和皮碗封隔器为主的两套水平井卡水工艺管柱，可以可靠的封堵水层，重新射开新油层以后又可以正常生产卡瓦封隔器卡水管柱,该工艺管柱采用带双向卡瓦支撑SPY441封隔器封堵下部油层，应用YDS丢手工具实现丢手 该管柱只能实现下段油层的封堵,皮碗封隔器卡水管柱,该工艺管柱采用皮碗封隔器实现封闭层的封堵，应用特殊丢手工具实现丢手全部管柱支承在人工井底，上部采用防落物管柱插入丢手接头，防止管柱移动 该管柱可以实现任意油层的封堵采用多级封隔器和液控开关实现水平井多层系、分段开采 液压控制井下开关的开启和关闭，实现合采或选择性开采水平井段选择性采油管柱,水平井卡水效果对比,六、水平井井下增力打捞工艺技术,水平井井下增力打捞工艺技术,当滤砂管和分层封隔器失效以后，实施打捞作业就成为恢复产能的唯一手段,滤砂管和分层封隔器的打捞有三种方式： 1、活动解卡 上下活动管柱适用于出砂少、滤砂管短、工作时间短有成功井例 2、套铣打捞 利用套铣筒直接套铣滤砂管并打捞对套管损害大有成功井例 3、井下增力打捞 利用井下增力器打捞水平井打捞的难点,1、水平井内由于造斜段的作用，井口的上提力无法有效传递到井下水平段内，同时出于保护套管的原因，在直井中普遍采用的大力上提、活动解卡等打捞工艺技术无法在水平井实施。

2、同样由于造斜段的影响，井口扭矩也无法有效传递到井下水平段，因此在水平井实施常规的套铣、倒扣等打捞工艺比较困难水平井打捞的难点,3、一般直井防砂管柱长度只有几米至十几米，而水平井水平射孔段比较长，因此滤砂管也比较长，一般长度为几十米以上，有的甚至长达300米每根滤砂管均带有扶正器，在扶正器处有变径，这也增加了打捞难度水平井打捞的难点,为了解决上述问题，必须采用全新的观念从打捞管柱结构上进行重新设计 我们确定的主体设计思路是通过增加部分配套工具，改变管柱的受力方式，通过油管打压的方式直接在卡点直接产生拉力，实现水平井滤砂管打捞水平井井下打捞工艺管柱示意图,该管柱由专用的提放式可退捞矛、井下打捞增力器、扶正器和配套工具等组成该管柱的设计采用等强度设计，全部管柱额定载荷为550kN，最大可以承受650kN的拉力而不损坏特点之一是可以在井下落鱼的鱼顶处直接产生500kN—650kN的拉力，井下打捞增力器以上部分管柱在增力打捞过程中不受力，套管也不会受到破坏； 特点二是在需要时可以可靠地退出捞矛，打捞不成功时不会给井下制造新的事故井下打捞增力器结构及工作原理,井下打捞增力器的作用就是改变打捞管柱的受力方式，通过打压在卡点处产生大吨位的拉力，使井下落物产生移动。

该工具由套管锚定部分、增力部分、水平打压球座三部分组成套管锚定部分的作用是将井下打捞增力器锚定在套管上，并承受增力部分所产生的拉力增力部分是直接产生拉力的部分水平打压球座可以保证工具在水平状态下打压，同时也可根据要求自动卸压提放式可退捞矛结构及工作原理,提放式可退捞矛由矛杆、矛爪和换向等部分组成捞矛下井时，换向部分位于短轨道处，矛爪处于收缩状态当捞矛接触并插入鱼腔时，矛爪推动换向部分移动，进入长轨道，此时上提管柱，矛爪与矛杆斜面接触，直径涨大，将落鱼牢牢抓住在配套了合适的工艺管柱后，水平井滤砂管打捞工艺可以概括的用“冲”、“捞”、“松”、“拔”这几个字来表示 “冲”：将井筒内的沉砂冲洗干净，并以合适的压井液替入，防止再次出砂 “捞”：利用提放式可退捞矛捞住井下管柱，并上提一定的负荷 “松”：用水泥车打压，压力控制在一定的范围内，使井下管柱在一定的负荷下反复受力，使周围的沉砂松动 “拔”：当滤砂管周围的沉砂开始松动时，以打捞管柱和井下管柱可以承受的拉力（使用增力器）大力活动，将滤砂管拔出该井水平段长601.31m，留井管柱为 皮碗封隔器+φ108mm镶嵌式金属棉25根，总长度为184m，其中滤砂管长127m。

水平井打捞工艺技术应用,孤东7-平3井,水平井打捞工艺技术应用,SZ36-1-J3井位于中海油渤海石油分公司SZ36-1油田J平台，该井井深2280m，造斜点位置281m，井内共有油管、短节、滑套、堵塞器、引鞋等计38件（套、根），总长237.94米，鱼顶位置1788m，丢手鱼顶为φ76mm油管本体上提负荷至260kN， 从油管正打压，压力0～17MPa，共使用增力器打压、放压43组118次，活动管柱135次，时间12小时，井下管柱上移9.7m，捞出全部管柱井下增力打捞技术的适应性 井下增力打捞技术是改变管柱的受力方式，变液压力为上提拉力，并且直接将作用力作用在鱼顶处的一种打捞方式，从原理上讲，就是在直井中的活动解卡方式，只不过作用力比较大，并且直接作用在鱼顶处，因此，该工艺技术的适应性和活动解卡方式的适应性是一样的在使用中注意以下几点： 1、由于增力器较长，同时，全部采用合金钢制成，一旦该工具被卡在井内，将无法采取措施，所以，该工具下井，一定配接可退式捞矛，最好应用提放式可退捞矛 2、注意井下管柱的强度井下打捞增力器提供的拉力非常大，可达到650kN以上，如果想达到井下管柱整体解卡的目的，须在管柱强度允许的范围内小负荷活动，并采取挤注等措施，最后提高压力拉出管柱。

一开始就提高压力，容易导致井下管柱断脱七、水平井冲砂工艺技术,冲砂可以分为冲套管砂和芯管砂两种，对于滤砂管没有损坏的油井，经过芯管冲砂处理以后，油井可以正常生产一段时间对于由于粉细砂堵塞滤砂管芯管的情况，将滤砂管芯管内的沉砂冲洗干净也是恢复生产的一种有效方法水平井套管内冲砂工艺技术,水平井套管冲砂时可以采用常规的光管反循环冲砂但由于水平井需冲砂的井段长（300—500m），同时，在进入造斜段后，垂向间距逐渐缩小，使冲洗液中携带的砂子沉降距离缩短，接单根（不连续冲砂）时容易使砂子产生沉淀形成砂桥水平井套管内冲砂工艺,,水平井连续冲砂装置由井口部分和井下部分组成，井口部分由高压自封、工作筒、反冲洗阀组成；井下部分为安全阀和旋流冲砂器该管柱为连续反冲洗方式，冲洗过程中油管柱的最上端始终被反冲洗阀封闭，液流经井口自封进入，返出液由自封侧孔排出，整个过程为不停泵连续作业旋流冲砂器旋流接头在工作时高速旋转，在套管内形成旋流，对水平段的沉砂充分搅动，将砂粒彻底冲洗干净该技术在胜利油田草20—平5井成功的进行了冲洗该井采用了7in旋流冲砂器+扶正器，连续冲砂段长320m，冲出大量的死油、沉砂和杂质水平井芯管内冲砂工艺,,,,,水平井芯管内冲砂工艺,八、水平井井下管柱 切割技术,对于如热采水平井防砂工艺管柱等在造斜段有管柱的水平井井下管柱，同样由于造斜段的作用，也不能采用增力打捞的方式进行打捞作业。

此时，应考虑将造斜段的管柱切断，对井下管柱进行分段打捞。