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1、键入文字西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）1 绪 论随着石油钻井、完井、测井以及采油技术的不断进步，以水平井、侧钻水平井、大位移井和分支井等为代表的复杂结构井技术得到了迅速发展。复杂结构井可以增大井眼与油藏的接触面积，加大泄油面积，减少渗流阻力，提高油田的整体开发效果。胜利油田、冀东油田复杂结构井技术居国内领先水平。截止到 2004 年底，国内水平井总数达 700 口左右，其中胜利油田330 口，长庆油田 120 口，冀东油田 87 口。胜利油田利用复杂结构井开发的油藏类型已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、地层不整合油藏和低渗透油藏等，从老
2、油田挖潜转向新区产能建设和老区调整共同发展，特别是在油田高含水后期挖掘剩余油中发挥着越来越重要的作用。冀东油田在浅层出砂油藏采用裸眼内滤砂管完井，配合滤砂管顶部注水泥分级固井完井技术，收到了很好的开发效果。2 水 平 井 完 井 采 油 技 术2.1 水 平 井 完 井 技 术水平井的完井方法主要可分为裸跟完井、固井射孔完井技术、衬管完井技术和砾石充填完井等。目前胜利油田根据油藏特点形成了带管外封隔器的衬管完井和衬管顶部注水泥完井的主导技术。油田的疏松砂岩油藏、稠油油藏、低渗透油藏大都采用固井射孔完井。固井射孔完井是以往国内水平井最为广泛的一种完井方式。但由于该完井方式具有完井费用高，且不能有
3、效保护油气藏和提高采收率的缺点，因此随着水平井完井技术的发展，水平井完井方式已由单一的固井射孔完井方式发展成衬管完井方式等适应不同油藏类型和储集层的配套完井工艺，这些完井方式具有完善程度高、完井成本低、防止油层二次污染、提高水平井产能的优点。2.1.1 带 管 外 封 隔 器 的 衬 管 完 井 技 术带管外封隔器的割缝衬管完井技术是将管外封隔器与割缝衬管完井技术结合在一起。该技术可用于造斜段须要卡封水层或气层的情况。该技术多用于小井眼的侧钻水平井。在完井管柱中，根据油藏胶结程度在水平段下人割缝衬管，上部接两级管外封隔器，一级卡封在目的层与上部水层或气层之间的夹层处；另一级封隔器卡封在上层套管
4、内。这种完井方式是依靠管外封隔器实施层段的分隔，可以按层段进行作业和生产控制。目前，水平井发展到分支水平井，其完井方式也采用带管外封隔器的衬管完井。键入文字西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）套管外膨胀式封隔器是用于卡封水层或气层及分段开采、分段进行油层处理的重要工具，尤其适用于井眼直径小，无法采取注水泥固井射孔完井的各类油气井。该工具随完井管柱一起下人到井中，将流体充填到封隔器的胶筒内，使胶筒膨胀，密封完井尾管于裸眼井壁之间的环形空间，达到封隔的目的。封隔器结构主要有：中心管、膨胀阀、胶筒及密封件等组成。人到设计位置后，向管柱内投入钢球、胶塞或利用膨胀工具，使封隔器内外不连通，油管内加液
5、压，在一定压差作用下，开启阀剪销被剪断，膨胀流体通过开启阀、单流阀和关闭阀进入胶筒，随着流体的不断增加胶筒逐渐被膨胀，在一定压力作用下胶筒变形与裸眼井壁紧密接触形成密封。随着胶筒内压力的不断 升 高 ， 当 该 压力 达 到 一定值后，关闭阀剪销被剪断，使关闭阀关闭将进液孔堵死，实现可靠密封。井口放压为零，打开阀回位自动锁紧，实现永久性关闭。无论管柱内压力如何变化都不会对胶筒内的压力系统产生影响。带管外封隔器的割缝衬管完井技术已经在国内多个油田的水平井和侧钻水平井上进行了成功的现场应用。梁 1123 侧平井侧钻前目的层含水 987，因高含水而关井，侧钻井眼轨迹穿过水层，应用带管外封隔器的割缝衬
6、管完井技术，投产初期含水 30，日产油 40t。2.1.2 衬管顶部注水泥完井技术衬管顶部注水泥完井技术是将造斜段部分注水泥固井技术、带管外封隔器的衬管完井技术结合在一起。其施工工艺是先将完井管柱下人到设计位置，首先座挂悬挂器，将完井管柱悬挂在上部直井套管上，然后膨胀造斜段下部管外封隔器，打开注水泥阀，对造斜段注水泥，封堵干扰层。最后，下人冲洗丁具对水平段进行酸洗，解除钻井时产生的油层污染。2.1.3 管内砾石充填防砂工艺(1)工艺原理：该项技术是将不锈钢绕丝筛管下人油层部位，然后在筛管环空内充填高质量、高渗透的石英砾石，形成充填砾石阻挡地层砂、筛管阻挡砾石的多级挡砂屏障，以达到油井防砂的目的
7、。该工艺具有防砂效果好，油层伤害小等优点。(2)工艺管柱及特点：水平井管内砾石充填工艺管柱由充填工具、水平井绕丝筛管、丝堵等组成。具有以下特点：充填层渗透性好，产生的附加压降小，能最大限度发挥水平井产能。克服了滤砂管因粉细泥质砂堵塞而使油井产能下降的问题，通过配合前期油层处理，键入文字西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）可使油井长期稳产高产。采用一次管柱完井技术，施工周期短。工具性能可靠，完全能满足各类水平井砾石充填的要求。2.2 水 平 井 分 段 卡 封 采 油 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，即先射开下部井段生产，生产一段时间，射开井段
8、含水上升后，由于水平井的结构特性，决定了不能用常规的打水泥塞的办法进行封堵，而采用以 SPY441 双向锚定封隔器和皮碗封隔器为主的两套水平井分段卡水采油工艺管柱，可以可靠的封堵水层，重新射开油层以后又可以正常生产。(1)SPY441 双向锚定封隔器分段卡封采油管柱。管柱主要由 SPY441 型水平井封隔器、YDS 丢手工具、导向头、分流开关等工具组成。该管柱由 SPY441 封隔器提供双向锚定，通过液压坐封，液压丢手，密封压差可达 25MPa，该工艺管柱操作简便，并可以在水平段内任意位置实现坐封、丢手需要取出时可以对扣打捞，满足了后期卡水、换层等生产需要。皮碗封隔器卡封管柱主要由皮碗封隔器、
9、YDS 丢手工具、导向头、扶正器等组成。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。该工艺管柱的优点是管柱无锚定点，便于后续作业，并可以实现水平段任意井段的卡封。以上两种水平井分段卡封采油管柱已经在纯 56 一平 2、临 2 一平 3、永 12 一平 4、辛 151 一平1 等 50 多口水平井上进行了成功的应用，满足了水平井开发后期卡水、换层、分段生产的需要。3 侧 钻 水 平 井 完 井 工 艺长庆油田地质条件复杂、油藏类型多样。许多区块都是多层系油藏，油层及夹层薄，且有些油层已经高含水甚至完全水淹，要保证目的层正常生产，必须卡封水层；5in。套管内短半径侧钻水平
10、井的井眼直径小、曲率半径小，采取注水泥固井射孔完井，技术难度大。长庆油田经过研究攻关，目前研制成功了新型的系列完井工具，配套形成了适应油田不同油藏条件的侧钻水平井系列完井工艺管柱。3.1 钻孔割缝衬管完井技术该管柱主要应用于不需要封堵气层或水层的灰岩、碳酸盐岩和胶结致密不出砂的砂岩等油藏。(1)管柱结构，自上而下为：外管：引鞋一密封套筛管油管液压释放工具钻杆键入文字西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）内管：密封头冲管液压释放工具钻杆(2)管柱工艺特点：整套管柱一次下入完成；避免因地层裸眼坍塌和井眼缩径而造成的裸眼报废；内、外管柱组合结构，可实现全水平井段有效的洗井和酸化作业；打压丢手，无须
11、倒扣，丢手可靠。 3.2 管外封隔器加筛管(或滤砂管完并技术主要用于胶结易出砂的油藏或产层上方须卡封气、水层的侧钻水平井完井。管桂结构，自上而下为：外管：引鞋一洗井阀一密封套一筛管(或滤砂管)+扶正器一管外封隔器一油管一管外封隔器一悬挂器一液压释放工具一钻杆内管：密封头一冲管一膨胀工具一冲管一膨胀工具液一冲管一压释放工具一钻杆(2)管柱工艺特点：整套管柱一次下人完成，实现一次管柱防砂；可有效地卡封气、水层，保证目的层正常生产；内、外管柱组合结构，可实现全水平井段有效的洗井和酸化作业；打压丢手，无须倒扣，丢手町靠；一 277避免因地层裸眼坍塌和井眼缩径而造成的裸眼报废；先悬挂后丢手，可防止丢手后
12、留井管柱下滑至井底，保证封隔器卡封位置准确、可靠。该完井工艺管柱已在胜利油田的梁 1123 侧平 1 井、营12100 侧平 1 井及大港油田沈家铺油田家 H2 井、冀东油田 G1045P24 井等不同油田的不同类型油藏的水平井及侧钻水平井中成功应片 25 口井，均取得成功，达到了国际先进水平。4 分 支 水 平 井 完 井 采 油 工 艺分支井技术可以较大幅度降低油气开发成本，充分挖掘油田生产能力，提高油气采收率，从而提高油气开发的综合经济效益。分支井使水平井的优势得到更为有效地发挥。分支井技术可以利用多方向的多分支延伸，大大增加钻遇油层裂缝的机会，提高产层裸露范围和泄油面积，使许多在经济开
13、采限以下的不可动用储量得以开发。分支井的技术难点主要体现在完井技术方面：连接性：分支井尾管能够以机械方式回接到主井眼的套管上；密封性：分支井眼与主井眼的接合点必须能够液压密封；进人性：完井后，能够重新进入选定的分支井眼，满足后期修井及增产需要。4.1 分支井完井技术键入文字西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）4.1.1 完井方式选择根据国际上关于分支井的分类标准，分支井的完井方式主要分为六级。对分支井完井方式的优选，主要是根据油藏类型，从提高产量，以最少投资开采出最多的油气产量这一目标出发，来进行完井方式的选择。对于裂缝性油藏和胶结致密的砂岩油藏，由于井眼相对稳定，不易坍塌，采用 I 级、
14、级完井，这两种完井方式施工简单，成本低。同时，可“利用多个井眼。提高油井产量。级完井也主要应用于井眼相对稳定的油藏，并且油藏属于一个压力系统，因为级完井虽然可以实现各分支井眼的再进入，但很难实现各分支井眼的压力分隔。对于疏松砂岩油藏、稠油油藏和多层系油藏，适合采用级完井，实现各分支井眼的密封，满足分支井眼之间的选择性再进入和选择性开采；V 级完井在适用油藏类型上与级完井相似，但完井工艺和完井成本都比级完井高；级完井是一种预制窗口的完井方式，完井工艺和完井成本也相对较高，V 级完井和级完井一般应用于海 E 油田分支井的完井。4.1.2 完井施工工艺从套管内钻分支井眼，分支井眼内下人尾管，分支尾管
15、顶部连接到主井眼套管上，在连接部位注水泥。该施工工艺较级完井复杂，成本较前三级完井投入高。主井眼与分支井眼连接处易坍塌，可实现选择性再进入和选择性分采，可对分支井眼实施增产措施。钻井完井作业中最关键的步骤是套铣主井眼和分支井眼结合部位的作业。因此，套铣筒内侧的套铣刀设计要合理，结合部位注水泥必须要有效，水泥环质量要好，这样可以防止工具滑八分支井眼。分支井选择性采油技术,由于各分支井眼的生产井段的油层压力、含水状况等不同，各分支井眼之间的生产互相干扰，影响分支井的正常生产，因此，研究分支井眼合采或分采工艺技术，成为分支井技术的重要一环。对于生产初期各分支井眼含水较低和分支井眼较大的情况下都是采用
16、各分支井眼合采方式进行生产，前提条件是各分支井眼所处的油藏压力系统基本一致。否则，即使各分支井眼都不含水，也只能是选择性开采各分支井眼。分支井眼合采的情况比较简单，根据各分支井眼的供液情况确定产量，根据产量设计生产系统。在合采过程中，如果某一个分支井眼出水，将会导致含水上升，则必须进行选择性开采各分支井眼。分支井眼分采管柱即采用 Y441E 和 Y341E 高压封隔器与液压换层开关等工具组成的丢手控制管柱控制各分支井眼，通过套管加液压的方式，实现在不动生产管柱、键入文字西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）不动井口等条件下，进行各分支井眼的生产或封堵。为了提高施工成功率，需要在地面配套设计井下开关地面控制检测系统。该分采工艺管柱可以实现 24 个分支井眼的任意组合生产。其中 YK 液压换层开关在打压时可以实现多次循环开启和关闭。(1)工艺原理。生产管柱下井前，根据各分支井眼的生产要求，先调整好各级开关的开关位置及开关压差。生产管柱下至设计位置后，油管内加液
