水平井完井技术ppt课件.ppt
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1、水平井完井技术,目 录,第一节 水平井完井方式概述第二节 水平井固井射孔完井技术 第三节 套管外封隔器完井技术第四节 其它完井技术,第一节 水平井完井方式概述,一、国内外水平井完井发展现状二、水平井主要完井方式三、完井方式的选择,完井工程是衔接钻井和采油而又相对独立的工程,是从钻开油气层开始,直至投产的一项系统工程,目的是建立生产层和井眼之间的良好通道,保证油气井最大产量,并为后续生产改造等措施提供必要的条件。水平井完井中除应考虑与直井完井相同的因素外,还应考虑井眼的弯曲程度对管柱的影响、水平井段井眼稳定等问题,一、国内外水平井完井发展现状,国外:逐步发展成为一套适合多种油气藏类型、保护油气层
2、、提高水平井产能及采收率的综合工艺技术,并具有完善程度高、完井成本低、防止油层二次污染、提高产能及采收率的优点,膨胀管、智能完井技术发展较快,国内:受工艺和其它技术方面的影响,国内水平井完井技术整体水平与国外有较大差距。固井射孔完井占总完井数的90%以上,单一的完井方式不利于水平井和复杂油气藏条件下提高油气井产能和采收率,一、国内外水平井完井发展现状,能够满足低渗透油气储层分段改造的要求,割缝衬管完井,砾石充填完井,裸眼完井,裸眼完井,管外封隔器完井,固井射孔完井,二、水平井主要完井方式,三、完井方式的选择,短曲率半径水平井,受井下工具的限制,主要是裸眼完井 中、长曲率半径水平井则可根据岩性、
3、原油物性、增产措施等因素选择各种完井方式,(1)按曲率半径选择完井方式,三、完井方式的选择,(2)按开采方式及增产措施选择完井方式,三、完井方式的选择,(3)针对不同油气藏类型选择完井方式,三、完井方式的选择,第二节 水平井固井射孔完井技术,一、水平井固井射孔完井适用性二、水平井固井技术三、固井质量评价方法四、水平井射孔技术五、水平井射孔参数优化,固井射孔完井是目前国内外最为广泛采用的一种完井方法,又分为套管射孔完井和尾管射孔完井两种,关键是:固井质量必须得到保证,产层评价的测井技术必须过关,射孔的炮弹能达到规定的穿透能力,特点是:采用水泥环实现分层封隔,利用机械射孔或水力喷射射孔方式完成储层
4、和生产套管的联通,套管射孔完井:是在钻达预计产层深度之后,下入生产套管至油层底部注水泥固井,然后射孔,射孔枪对准产层射穿套管和水泥环并穿透油层某一深度,建立起油流的通道,尾管射孔完井:是在钻头钻至油层顶界后,下技术套管注水泥固井,然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深,将尾管送入并悬挂在技术套管上,再对尾管注水泥固井,然后射孔,最有效的层段分隔,可以完全避免层段之间的窜通和干扰,可以选择性的射开不同压力、不同物性的储层,也可以避免夹层水、底水和气顶 可以进行有效的生产控制、生产检测和包括水力压裂在内的任何选择性增产增注作业 在生产井段能选择性的进行修井作业 适合于多类型油藏完井,1、固井射孔完井
5、的优点,一、水平井固井射孔完井适用性,相对较高的完井成本储层易受水泥浆伤害水平井的固井质量不能完全保证要求较高的射孔操作技术,2、固井射孔完井的缺点,一、水平井固井射孔完井适用性,有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件,要求实施封隔层段的储层各分层之间存在压力、岩性等差异,要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层,3、射孔完井适用的地层条件,一、水平井固井射孔完井适用性,水平井固井工艺与直井固井工艺大体相同。是通过套管将水泥浆注入井底,进入套管与井壁之间的环空内并上返至设计高度,把水和其他流体从井内替出的操作。水泥环封固套管和井
6、壁的环形,以封隔油气水层,使套管成为油气通向井中的通道,二、水平井固井技术,钻井液窜槽。水平井段沿着环空下部的水泥环易存在钻井液窜槽。重晶石和岩屑的堆积是引起钻井液窜槽的主要原因,1、水平井固井技术难点,二、水平井固井技术,水泥浆自由水运移。在大斜度或水平井中,重力作用自由水极易聚集在井壁上侧形成连续的水槽或水带,成为油气窜流的通道,二、水平井固井技术,斜井段套管偏斜。在斜井眼内套管不能居中而影响岩屑携带及注水泥顶替效率。大位移水平井管柱输送。在大斜度井段或长水平段,管柱躺在下井壁,下行阻力很大,二、水平井固井技术,为了保障井壁稳定,减小井壁对钻具、管柱的摩擦阻力,在泥浆中混入油性物质(原油、
7、渣油等),井壁和套管壁附着一层油膜,降低了界面的润湿性,在界面处水泥环的胶结质量变差,容易造成井下流体窜通,油膜使套管壁面润湿性差,二、水平井固井技术,2、水平井固井技术,工艺流程,二、水平井固井技术,(1)生产套管设计的依据,为保证油气井生产期间的安全生产,生产套管在完井和生产过程中要有足够的负载强度,套管连接的密封性要好为适应完井方式及开采技术的要求,生产套管的内径设计一般由油气产量和油管尺寸确定,二、水平井固井技术,采用管外封隔器完井方式,应考虑封隔器失效后,油气进入环空,造成套管承受高的内压力,因此应适当提高套管抗内压强度 部分油气藏含有H2S、CO2等易腐蚀气体,生产套管与地层长期接
8、触易产生腐蚀,因此生产套管要有较强的抗腐蚀能力,二、水平井固井技术,(2)套管类型,钢级,API标准套管:包括H-40、J-55、K-55、N-80、C-75、L-80、C-90、C-95、P-110、Q-125等10种,非API标准套管:包括高强度、抗腐蚀等特殊钢级套管,螺纹,API套管螺纹:分为短圆螺纹、长圆螺纹、梯形螺纹、直连型螺纹四种,不适应高温高压气井,非API套管螺纹:金属密封和弹性密封结构,较高的气密性,适应高温高压气井,二、水平井固井技术,API套管钢级统计表,二、水平井固井技术,特殊套管钢级统计表,二、水平井固井技术,(3)套管安全下入,1、套管管体允许的弯曲半径应小于井眼实
9、际的弯曲半径 2、下套管前,清洗井眼,清除井底岩屑,保证套管的顺利下入 3、采用高强度的钢质浮鞋并使之起到居中导向作用 4、合理安放扶正器,使套管串与井壁的作用变面接触为点接触 5、要进行套管下入摩阻分析计算,预先判断下套管作业能否完成,二、水平井固井技术,(4)水平井套管串居中,1)安放扶正器,在设计中采取每4根套管交替安放1个弹性扶正器和1个刚性扶正器,扶正器处居中度可达80%以上,二、水平井固井技术,2)清水顶替 利用套管飘浮技术原理,采用清水做顶替液,因为清水的密度低于钻井液的密度,能够降低管内液体重量,(钻井液密度按1.30g/cm3计算,每米减少重力3.64kg)有利于水平井段和大
10、斜度井段套管居中,同时也有利于后期完井作业过程中的油层保护,二、水平井固井技术,3)应用可变径套管扶正器 随套管串下入井内预定位置,投下胶塞冲断变径扶正器上的断裂杆,液压从通道进入缸套内推动环形活塞上行,将5个扶正臂张开从而将套管串扶正。套管串下入阻力小,容易下入,适用于井眼轨迹变化大、套管下入困难的井,二、水平井固井技术,(5)预防和解决水泥环上部形成的水窜槽,为预防水泥环上部形成水窜槽,水泥浆性能达到如下技术指标:1)水泥浆API失水量控制在50ml(30min7MPa)以下 2)抗压强度25MPa(48h)3)水泥浆流动度24cm 4)水泥浆自由水为0 5)适应地层温度 6)稠化时间可调
11、,满足固井施工要求,二、水平井固井技术,(6)提高对油膜的顶替效率,注水泥前必须采用合理的冲洗液,乳化、冲洗、携带粘附在井下环空界面上的油浆、油膜,并改善井壁、管壁的亲水性 在保证井下安全的情况下(不垮塌、不引起气侵等),应用隔离液和冲洗液复合前置液技术 保证隔离液的紊流接触时间大于10min,以取得良好的顶替冲洗效果。注入量应达到环空高度300-500m,二、水平井固井技术,井眼净化在钻井施工过程中要以预防工作,主要是钻井液体系的选择和钻井液性能参数的优化,(7)加强井眼净化工作,提高钻井液环空返速增加钻井液的屈服值增加钻井液的动塑比(YP/PV)降低钻井液的动切力,二、水平井固井技术,低渗
12、透储层水平井需要压裂改造,因此对固井质量提出了更高的要求,但是由于水平井的特殊原因固井质量不易保证,甚至窜槽。为提高水平井固井质量,在封固防窜方面,应用套管外封隔器固井工艺技术,(8)提高封固井段的密封性,二、水平井固井技术,在水平井段,根据地质分层、实测井径以及后续改造层段有针对性的下入套管外封隔器,在固井后通过液压坐封,能够在套管外环空形成永久性桥塞,防止高压油、气、水互窜,一口井可以根据需要采用多组套管外封隔器,二、水平井固井技术,水平井固井质量检测方式和评价标准与直井相同,检测手段采用声幅和声波变密度(CBL&VDL)进行固井质量检测。检测仪器为单发双收的CBL/VDL声波变密度测井仪
13、。采用水泥胶结指数作为评价套管井第一界面和第二界面的水泥胶结质量的指标,三、固井质量评价方法,变密度记录声波的全波列,其中前三个波与套管有关,第四至第六个波与地层有关,水泥环由于衰减很大,在记录波形中显示不出来,套管波幅度值高,套管与水泥胶结良好水泥与地层胶结良好,套管波幅度弱地层波幅度强,未胶结的套管,三、固井质量评价方法,各种水泥胶结条件下的声波幅度测井响应示意图,三、固井质量评价方法,未胶结的套管,大部分声波能量通过套管传到接收器,在测井图上套管波幅度值高;套管与水泥胶结良好、水泥与地层胶结良好井段,声波能量传播到地层,结果造成弱的套管波幅度,胶结良好,表示胶结,胶结较差,水泥胶结指数B
14、I,声幅CBL,声波变密度VDL,自然伽马GR,磁定位CCL,三、固井质量评价方法,水平井测井方式为:,三、固井质量评价方法,自然垂测:用电缆靠自重将测井仪器下到一定位置,上提检测 利用油管或连续油管将测井仪器送至井底,通过上提检测 利用管内爬行设备将测井仪器送至井底,然后上提检测,射孔技术是指将射孔专用仪器设备输送至井下预定深度,对准目的层引爆射孔器,聚能射孔弹被导爆索引爆后,产生高温、高压冲击波,从而穿透套管、水泥环进入地层,形成一个孔道,构成目的层至套管内连通的一项技术,四、水平井射孔技术,1、水平井射孔的输送方式,主要有油管输送和电缆输送两种 水平井射孔主要采用油管输送方式,油管输送射
15、孔是国外70年代发展起来的射孔技术,80年代又得到快速发展并逐渐完善,特别是在水平井、大斜度井、高温高压井和防砂井的射孔作业等方面具有其它射孔方法所不具备的优势,四、水平井射孔技术,油管输送:是将一口井所需射开储层的射孔器全部串连在一起,形成硬联接管串,利用油管或钻杆等工具下入井中,通过仪器在油管内测量得到的放射性曲线或磁定位曲线,校正射孔器深度,使所有射孔器对准目的层,利用特殊的起爆方式,一次性射开全部目的层的射孔方法,四、水平井射孔技术,电缆输送:水平井电缆输送射孔方式是通过桥塞或爬行器将电缆和射孔枪一起下入井中,将射孔枪送到预计位置,可一次下入多段射孔枪,并可与其它作业同时进行。采用电子
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