《钻井和完井新技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻井和完井新技术（114页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、钻井与完井新技术 专题三,特殊井钻井、完井技术 （水平井、大位移井、分支井、小井眼）,水平井钻井完井技术,1.水平井技术的优势 定向井、大斜度井、水平井就钻井工艺而言应属于同一范畴，即都是从一定的轨道（井斜角、方位角）定向击中设计目标（靶区）。不同点为水平井是指井斜达到90后水平钻井延伸一段水平距离，一般将井斜角在6085的定向井定义为大斜度井，井斜角达到90的井定义为水平井。,水平井钻井完井技术,1.水平井技术的优势 水平井钻井、完井主要以提高油气产量和提高油气采收率为目标，也是当代国际石油界迅速发展并日臻完善的一项综合性配套技术，已经投产的水平井绝大多数带来了十分巨大的经济效益，因此水平井
2、技术被誉为石油工业发展过程中的一项重大突破。水平井技术具有以下优势：在裂缝油气藏中钻水平井可以提高裂缝的钻遇率，从而获得高于直井数倍的产能；,水平井钻井完井技术,1.水平井技术的优势 在有底水、气顶的油藏中钻水平井可降低水气的锥进速度，延长油井的无水采油期，可以合理地利用油层的能量，提高油井产量和油藏采收率；在天然气气藏中钻水平井，对低渗透气藏可增加泄气面积，从而减少生产井数；对高渗透气藏可以减少紊流影响，进一步提高气藏产能；,水平井钻井完井技术,1.水平井技术的优势 钻水平井作为注入井，在注水、注气、混相驱和聚合物驱中可以提高波及体积及驱油效率；在薄油藏、低压低渗透油藏中钻水平井，可增加井眼
3、与油层的接触面积，明显提高油产量和采收率。,水平井钻井完井技术,2.水平井类型水平井按曲率半径可分成三种类型： 长曲率半径水平井 曲率半径R=300600m，曲率K=12/10m。见图1。 中曲率半径水平井曲率半径R100m，曲率 ，见图2。小曲率半径水平井曲率半径R=510m，曲率 ，见图3。,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.1水平井剖面设计水平井剖面一般采用圆弧型剖面（单圆弧、双圆弧）和“增-稳-增”的井身剖面。对中、长半径水平井，目前多采用“直-增-稳-增-平”井身剖面，并且两个增斜段都是园弧形。见图4。“增-稳-增”的井身剖面具有以下优点： 圆弧形造斜率恒定，
4、有利于轨道控制；,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.1水平井剖面设计 剖面设计和计算都十分方便；由于工具造斜能力和油层位置的不确定性，两个增斜段之间的稳斜段，可以补偿上述两个不确定因素对井眼轨道的影响。,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.2造斜点的合理选择 选在地层稳定、且适合造斜的层段； 减小起下钻摩擦阻力和摩擦扭矩，造斜点应选择深些 ；造斜点选择有利于安全着陆，造斜点太深会引起脱靶 。,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 水平井轨道设计包括两部分内容：靶区设计；轨道设计。(1).靶区设计靶区设计的主要任
5、务是确定水平段的井眼方向和水平段控制体的位置、形状和尺寸。靶区设计的依据：油藏类型；,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 油藏构造特征；如对东加里曼丹所钻的50口水平井评估，认为对有气顶和底水的薄油藏，在靶区设计时应考虑：1).当着陆点太靠近油气界面时，由于气顶降压而导致采收率降低；2).但当着陆点太低，会出现底水锥进；3).只有当着陆点接近油层中上部位置时，获得了好的开采量。因此，靶区设计中，着陆点及控制体位置、形状、尺寸对水平井开采效益是非常重要的。,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 (2). 轨道设计下面简
6、要介绍“直-增-稳-增-平”剖面设计的思路。如图6所示。剖面上的几个基本特征点a、b、c、T。a、T的坐标位置是已知的，而未知的b点位置取决于第一增斜段的最大井斜角w，未知的c点取决于b点的位置及第一增斜段的长度bc。因此这种剖面设计主要解决的问题在于求w 、bc。在图6的bcf中： (1),水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 由图6所示的几何关系可得到：(2) (3) 或(4)其中：,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 算出aw和Lw后，便可进行井身轨迹设计计算了。 式中：Lw稳斜段长度，m； (3). 设计举例
7、某储层的油层倾角=3、下倾方位角=60，要求水平段的井眼方向与油层下倾方向的偏离角=15。预计在两个增斜井段上所用工具的最小造斜率分别为3.5/30m和9/30m，设计造斜率分别为4/30m和10/30m。若目标点垂深HT=500m，水平井段的控制体参数=0，LH=300m，H1=8m，H2=12m。假设采用斜井钻机，其初始井斜角ai=30，试设计该水平井轨道。,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 确定水平井段的井眼方向 确定造斜点位置 R1=5400/（4）=429.718 3（m） R2=5400/（10）=171.8873（m）,水平井钻井完井技术
8、,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 考虑到最优造斜点Hvopt附近的地层情况以及油层位置的不确定性，假设选取造斜点垂深Hv=300m。于是，有,水平井钻井完井技术,3.水平井井身剖面类型及轨道设计 3.3水平井轨道设计 计算稳斜井段的井斜角和段长,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.1水平井完井应遵循的原则 水平井完井的目的是为了获得更高的油井产量和生产寿命。水平井完井应遵循如下的原则：最高的主要流体的产量，即原油、凝析油或天然气； 最小的其它流体产量，即气、水或注入液； 尽量减少修井作业
9、； 控制砂侵； 防垢并控制流体的腐蚀作用； 保持油层套管和油管的完好无损；具有放弃初次开采井段而进行二次甚至三次开采及完井能力。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 水平井完井方式可以分为以下六种基本类型。(1)裸眼完井（见图7）(2)割缝衬管完井（见图8）(3) 射孔完井（见图9）(4)带ECP的割缝衬管完井（见图10）(5)裸眼预充填砾石完井（见图11）(6)套管内预充填砾石完井（见图12）,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (1)裸眼完井（见图7）技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头钻水平段至设计长度
10、完井。适应的地质条件：岩石坚硬致密，井壁稳定不坍塌地层；不要求层段分隔的储层；天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩；短或极短曲率半径的水平井。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (1)裸眼完井（见图7）裸眼完井的优点：成本最低；储层不受水泥浆的伤害；使用可膨胀式双封隔器，可以实施生产控制和分割层段的增产作业；使用转子流量计，可以实施生产检测。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (1)裸眼完井（见图7）裸眼完井的缺点：疏松储层，井眼可能坍塌；难以避免层段之间的窜通； 可选择的增产作业有限，如不能进行水力压裂；生产检测资料不可靠。,水平井钻井
11、完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (2)割缝衬管完井（见图8）完井工序是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。适应的地质条件：井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的地层；不要求层段分隔的储层； 天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (2)割缝衬管完井（见图8）割缝衬管完井的优点：成本相对较低；储层不受水泥浆的伤害； 可防止井眼坍塌。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (2)割缝衬管完井（见图8）割缝衬管完井的缺点：不能实施层段的分隔，不可避免有层段之间的窜通；无法
12、进行选择性增产增注作业； 无法进行生产控制，不能获得可靠的生产测试资料。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (3)射孔完井（见图9） 技术套管下过直井段注水泥固井后顶部，在水平段内下入完井尾管、注水泥固井。适应的地质条件：要求实施高度层段分隔的注水开发储层； 要求实施水力压裂作业的储层； 裂缝性砂岩储层。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (3)射孔完井（见图9） 射孔完井的优点：最有效的层段分隔，可以完全避免层段之间的窜通 ；可以进行有效的生产控制、生产检测和包括水力压裂作业在内的任何选择性增产增注作业。,水平井钻井完井技术,4
13、.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (2)射孔完井（见图9） 射孔完井的缺点：相对较高的完井成本；储层受水泥浆的伤害；水平井的固井质量目前尚难保证；要求较高的射孔操作技术。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (4)带ECP的割缝衬管完井（见图10）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。适应的地质条件：要求不用注水泥实施层段封隔的注水开发储层；要求实施层段封隔，但不要求水力压裂的储层；井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层；天然裂缝性或横向非均质性的碳酸盐岩或硬质砂岩储层,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类
14、(4)带ECP的割缝衬管完井（见图10）带ECP的割缝衬管完井的优点：相对中等程度的完井成本；储层不受水泥浆的伤害；依靠管外封隔器实施层段分隔，可以在一定程度上避免层段之间的窜通；可以进行生产控制、生产检测和选择性的增产增注作业。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (4)带ECP的割缝衬管完井（见图10）带ECP的割缝衬管完井的缺点：管外封隔器封隔层段的有效程度，取决于：水平井眼的规则程度； 封隔器的坐封和密封件的耐压、耐温等因素。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (5)裸眼预充填砾石完井（见图11）在裸眼井中进行井下砾石充填，
15、在砾石完全充填到位之前，井眼有可能坍塌，扶正器有可能被埋置在疏松地层中。适应的地质条件：岩性胶结疏松，出砂严重的中粗、细粒砂岩储层； 不要求封隔层段的储层；热采稠油油藏。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (5)裸眼预充填砾石完井（见图11）裸眼预充填砾石完井的优点：储层不受水泥浆的伤害； 可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌；特别适宜于热采稠油油藏。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (5)裸眼预充填砾石完井（见图11）裸眼预充填砾石完井的缺点：不能实施层段的分隔，因而不可避免有层段之间的窜通； 无法进行选择性增产增注作业；无法进行生产控制等。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (6)套管内预充填砾石完井（见图12） 在套管井中进行井下砾石充填。适应的地质条件：岩性胶结疏松，出砂严重的中粗、细粒砂岩储层； 裂缝性砂岩储层；热采稠油油藏。,水平井钻井完井技术,4.水平井完井方法 4.2水平井完井方式分类 (6)套管内预充填砾石完井（见图12） 套管内预充填砾石完井的优点：可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌； 可以实施选择性的射开层段；特别适宜于热采稠油油藏。,
