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1、大庆油田鱼骨水平井完井技术大庆油田鱼骨水平井完井技术杨新斌杨新斌 申胡成申胡成 谢进太谢进太 大庆石油管理局钻井三公司大庆石油管理局钻井三公司黑龙江大庆黑龙江大庆摘摘 要要 近两年来，大庆钻探工程公司在实施水平井完井生产近两年来，大庆钻探工程公司在实施水平井完井生产中，优化完井方案，针对筛管完井的诸多难题，采取了多项中，优化完井方案，针对筛管完井的诸多难题，采取了多项先进完井技术，形成了一套成熟水平井完井技术，达到了采先进完井技术，形成了一套成熟水平井完井技术，达到了采油对水平井完井的要求，目前已现场应用多口井。本文重点油对水平井完井的要求，目前已现场应用多口井。本文重点介绍鱼骨井全井下套管时
2、，固井配套技术和工艺实施要点，介绍鱼骨井全井下套管时，固井配套技术和工艺实施要点，供从事鱼骨井筛管完井施工技术人员参考。供从事鱼骨井筛管完井施工技术人员参考。关键词关键词水平井水平井 固井工具固井工具 完井方法完井方法 套管外封隔器套管外封隔器 分级注水泥分级注水泥 作为开发小断块、薄油藏的一种重要手段，近年来，大庆油田公司为了提高外围低丰度油田的动用程度，开始尝试应用水平井技术开发外围薄油藏，水平井技术得到推广应用，已推广应用上百口井薄油层中曲率半径（阶梯式）水平井，尤其是能在0.6-1m薄油层内钻水平段长700m以上的单阶梯式、双阶梯式和波浪式水平井，并且取得了非常好的效果。通过技术攻关，
3、针对水平井固井完井技术特点，采用优化完井设计、完井保护油层技术、油基泥浆冲洗液提高顶替效率及防窜固井技术降低失水及自由水等完井技术措施，形成了一套较成熟的水平井固井完井技术，有力地保证了水平井的固井质量。鱼骨井是水平井技术和储层实际地层特征相结合,实现最大储层接触的一种新技术,它能够实现低渗透油田的有效开发,特别是对小断块、薄油藏、多层油藏、裂缝油藏的开发,更能发挥其扩大储层裸露面积，提高储层泄油效率的作用，改善油藏动态流动剖面，降低锥进效应与提高泄油效率，从而提高采收率等诸多优点。2009年大庆油田开始进行鱼骨式分支井钻井，钻完井施工过程十分顺利，并取得了良好的油田开发效果，为大庆油田今后持
4、继稳产提供了强有力的技术支撑。一、大庆油田鱼骨水平井施工概况一、大庆油田鱼骨水平井施工概况从2009年11月开始至2010年4月为止大庆油田共施工两口鱼骨水平井，分别为两分支高8-33-平1Z井和四分支州72-平54Z井，高8-33-平1Z井是大庆油田第一口鱼骨水平井，该井造斜点953米，技术套管下深1298.14米，主井眼完钻井深1945米，第一分支井长230米，第二分支井长260米；按照分支井眼离开主井眼的方位最好在主井眼高边300以内的原则，两分支与主井眼夹角分别为31.5度、29.09度；不仅保证了完整的窗口，同时避免岩屑沉积在窗口附近井眼低边。两分支与主井眼最大垂直距离分别为117.
5、79米、123.28米。一、大庆油田鱼骨水平井施工概况一、大庆油田鱼骨水平井施工概况其水平段在平均厚度仅两米的薄油层间横向穿越。州72-平54Z井完钻井深2134.2米，第一分支长度228.53米；第二分支长度191.09米，第三分支长度172.33米；第四分支长度199.78米，两口井主水平井眼采用筛管完井，分支井眼裸眼完井，主井眼封隔注水泥完井，按TAML分级体系属于2级完井水平。由于鱼骨井分支井完井作业难度大，目前由于技术的原因可供选择的完井方式比较单一，为了保证鱼骨井分支井完井作业顺利，这就需要采用合理的工艺和相应的工具进行固井及完井作业，保证筛管顺利下入主井眼。将不同的层位封隔开来，
6、确保首口鱼骨井顺利优质完井。进行有效的注水泥、压裂、测试、卡堵水、分层开采等作业。二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 完井管柱的主井眼的重入是鱼骨井分支井在设计和施工控制中必须解决的的问题，否则完井管柱将无法顺利下入主井眼，必须通过主井眼与分支井眼的轨道设计与控制、合理的施工次序来实现。1主水平井眼重入技术主水平井眼重入技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 鱼骨水平井按照各分支井眼分支点在主井眼的先后位置依次施工，每次先钻一段主井眼后，为了顺利悬空侧钻出分支井眼，利用重力作用使管柱下入时能够顺利进入主井眼，钻头到达分支井眼分支处调整方位按设计轨迹第一分支钻
7、进，侧钻时工具面稍向下并与老井眼方位相背，这就要求老井眼钻进时预先设计出一个向上的斜坡，每次在分支处调整轨迹使分支井眼上翘，使分支井眼在主井眼的高边。1主水平井眼重入技术主水平井眼重入技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 即井斜角大于90度，在第一分支井段钻进前井斜角为92度，在第二分支井段钻进前井斜角为93度，在悬空侧钻时摆好工具面后，以1米/小时的速度缓慢下放钻具，顺利钻出新井眼，悬空侧钻成功，钻完第一分支井眼，起出钻具继续进行主井眼水平段钻进，钻进在第二分支井眼分支处调整方位按第二分支设计轨迹钻进，依次类推钻完各分支井眼起出钻具继续进行主井眼水平段钻进，钻至完钻井深。
8、1主水平井眼重入技术主水平井眼重入技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 保证了主井眼的重入。每条分支井眼完钻后用油层保护液（1：1）（原油柴油）将井眼内钻井液替出。以达到保护油层的目的。悬空侧钻要严格执行技术措施，操作平稳，使侧钻出的主井眼井段井眼轨迹圆滑，狗腿小，这样下钻或下套管时管柱能够顺利地进入主井眼而避免误入分支井眼。另外起下钻过程中特别是头一次起钻通过分支点，要精心操作，有阻卡显示必须多上提下放直到阻卡显示消失为止，或在分支点处进行划眼，将主井眼井段井壁休整圆滑，使主井眼井段通畅。最后可以根据下入管柱的深度判定管柱是否下入主井眼。1主水平井眼重入技术主水平井眼重入
9、技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 水平井套管柱摩擦阻力大，附加应力，必须考虑下套管的安全性和保证套管顺利下入，应用套管串通过能力评价与居中度分析软件；模拟分析套管下入过程中的摩阻，管串中每20m交替安放1个弹性或刚性扶正器。扶正器处居中度可达80%以上，局部点可达93.2%。按照设计要求高8-33-平1Z井下入610米筛管，由于筛管固有特性，循环时钻井液不能到达管柱底部，一旦套管下入过程遇阻必须拔出管柱，势必造成损失和重复作业。2 2完井管柱的安全下入技术完井管柱的安全下入技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 为了防止管柱遇阻，鱼骨水平井完钻后首先采
10、用原钻具通井，然后采用钟摆钻具组合模拟套管通井，顺利下到主井眼底后大排量洗井、稠钻井液举砂，在18方钻井液中加入3%注入粒径为0.3mm塑料小球来增加泥浆润滑性能，减小套管下入摩阻。玻璃小球泵入井内再泵入油层保护液（原油柴油）将主井眼水平段钻井液替出封闭主井眼井筒，玻璃小球替至造斜点以减少套管下入摩擦阻力。套管串在第二根筛管处固定一刚性螺旋套管扶正器，以此模拟通井钻具组合，安全顺利将管串下入主井眼。2 2完井管柱的安全下入技术完井管柱的安全下入技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 水平井固井质量难保证。影响水平井固井质量的关键问题在于造斜及水平井段套管不居中，使用油基钻井液
11、容易在套管及井壁上形成油膜，致使固井冲洗困难，顶替效率低；在斜井及水平井眼状态下，水泥浆的沉降稳定性和自由水易形成井眼的高边水带而影响层间封隔导致窜槽，影响封固质量。下筛管更增加了施工难度；在筛管以上实现注水泥工艺，保护油气层的天然渗透性，防止油气层污染，保证套管鞋或封隔器以下无水泥浆，防止水泥浆漏失；将油、气、水层隔开，防止油、气、水互窜；封堵油、气、水层，防止水泥“失重”造成窜槽，提高固井质量；必须采用地层封隔注水泥工艺及配套技术，进行有效封隔地层，实现选择性完井作业。3 3封隔固井技术封隔固井技术二、鱼骨水平井完井关键技术二、鱼骨水平井完井关键技术 封隔注水泥施工程序复杂，对井眼条件、工
12、具性能、施工配套工艺要求很高。应简化固井完井方案。套管外封隔器对封隔的井眼要求较高，现场多次发生封隔效果不好的情况。两口鱼骨水平井的固井水泥浆方案沿用了原有水平井水泥浆体系既非渗透DSHJ降失水泥浆体系，这种水泥浆体系实现了低失水，零自由水效果，水泥浆体系稳定，减少了水泥浆滤液向地层渗透，更有利于完井固井阶段油层保护。冲洗液沿用了油膜冲洗技术；YJC冲洗液针对混油钻井液的特点,通过界面吸附，表面活性剂成分与油基钻井液发生润湿、分散、乳化、增溶等一系列物理化学效应,通过界面吸附再配合紊流顶替清洗，使套管壁与井壁油浆与油膜清除干净，提高双界面与水泥面的胶结质量取得了较好效果。3 3封隔固井技术封隔
13、固井技术 1.CFZA1.CFZA型液压式分级注水泥器：型液压式分级注水泥器： CFZ A型系列双级注水泥器主要由双级箍(本体)、碰压座、挠性塞、重力型打开塞(采用非连续注水泥作业方式时使用，简称重力塞)、顶替型打开塞(采用连续注水泥作业方式时使用，简称顶替塞)、关闭塞组成。三、封隔注水泥配套工具介绍三、封隔注水泥配套工具介绍 CFZA型液压式分级注水泥器有以下主要特点：1采用内关闭结构，关闭套关闭后自锁。2打开、关闭动作时，均不存在小腔液体压缩问题。3上下接头内径与套管内径一致，但小于关闭套内径，起下钻及钻除作业时可有效保护关闭套免遭损伤。4全部附件均由可钻性好的橡胶铝质材料制成，且具有防转
14、机构，钻除方便。5配有顶替型打开塞，可用于连续注水泥作业方式。三、封隔注水泥配套工具介绍三、封隔注水泥配套工具介绍 CFZA型液压式分级注水泥器主要由本体、 打开塞座、关闭套、上下接头及剪销和关闭塞座组成。当分级注 水泥器以下的套管内被堵塞时，或第一级水泥注替完成，下胶塞被顶替到碰压环或浮箍位置。在地面通过水泥车或泥浆泵蹩压至17-18 MPa，依靠液体压力作用于打开剪钉剪断,打开塞座下行实现打开注水泥循环孔建立循环。进行第二级注水泥作业，当关闭塞座于关闭座后,加压,关闭塞座与关闭套连接的关闭剪钉煎断下行, 关闭塞、打开塞座、挡环、关闭塞座等一同下行止于下接头,关闭循环孔。关闭套上的特殊机构防
15、止关闭套倒退， 实现注水泥孔永久密封关闭。三、封隔注水泥配套工具介绍三、封隔注水泥配套工具介绍 PYF140-G平衡压差式套管外封隔器具备平衡套管内外静液柱压差的功能，可用清水或任何密度的钻井液进行顶替，顶替液的密度不受限制，属于水力膨胀式，由控制机构、密封机构及联结机构等构成。工具的打开压力(施工阀剪销压力)不受套管内外的静液柱压力差值的影响,而是以地面监测标定的打开压力值打开、坐封。施工阀始终处于动态平衡状态,具备平衡套管内外静液柱压差的功能;锁紧阀采用新型锁紧方式,可确保在胶筒或限压阀失效的情况下,自动关闭进入胶筒的通道,从而确保套管试压合格,而刚性辅助密封性能大大加强的密封部件,又加强
16、了管外环空封隔的可靠性。三、封隔注水泥配套工具介绍三、封隔注水泥配套工具介绍 2.PYF140-G2.PYF140-G平衡压差式管外封隔器平衡压差式管外封隔器 在施工过程中，当顶替胶塞通过封隔器阀环时，将密封在进液孔上的断开杆碰断，露出进液孔，当顶替胶塞运行到阻流板时，使套管内形成密封（也可采用投球或盲板等管串工艺结构使套管内形成密封，当采用这种管串工艺结构时，无胶塞通过，必须应事先将断开杆卸掉）并开始套管试压，放压加零。继续升压至13 Mpa，打开施工阀，并最高升压至16Mpa(连动打开分级箍)。液体经施工阀进入锁紧阀和限压阀至胶筒，胶筒膨胀贴挤井壁。当膨胀腔内的压力达到设定值时，限压阀动作
17、，将进液孔封闭，此时套管内压力的大小对膨胀腔内的压力无任何影响，实现安全座封，井口放压为零、锁紧阀将进入胶筒的通道实现永久关闭。三、封隔注水泥配套工具介绍三、封隔注水泥配套工具介绍 2.PYF140-G2.PYF140-G平衡压差式管外封隔器平衡压差式管外封隔器 (1).可钻式浮箍(2).可钻式浮鞋(3).球座短节,铝合金座封 孔径30mm （含座封球1个，密度 1.30g/cm3，直径36mm）(4).盲板短节(5).旋流短节，孔径10mm*12个(6). 81/251/2高强度铝合金刚性螺旋套管扶正器 (7).弹性限位扶正器(8).51/2固井附件定位器 三、封隔注水泥配套工具介绍三、封隔
18、注水泥配套工具介绍 3.3.其他配件其他配件 (1).优点用盲板短节承受正向压力，入井时井内流体不会对封隔器和分级箍造成伤害。下入旋流短节可以随时可以循环。套管到达井底循环处理钻井液后，固井时投入座封球。座封套管外封隔器和压差式分级箍。只要压差式分级箍顺利打开，就可以完成注水泥作业。唯一缺点是，如果在循环过程中产生蹩高压现象，有可能提前打开封隔器或分级箍。四、封隔注水泥施工四、封隔注水泥施工 1.1.采用盲板短节采用盲板短节+ +旋流短节旋流短节+ +球座短节方案球座短节方案 (2).管串结构：引鞋+筛管+盲板短节+套管+旋流短节+套管+浮箍+套管+球座+套管+封隔器+套管+双级箍+套管至井口
19、并按设计加装扶正器和定位器，水泥返高至造斜井段，每3根安放一只弹性扶正器，造斜井段和油层井段4根套管间隔安放一只弹性限位扶正器和一只刚性扶正器，双级箍上面第一根套管及双级箍下面接箍必须固定一只弹性扶正器。盲板短节、旋流短节、可钻式浮箍、球座短节、封隔器及分级注水泥器螺纹上紧，必要时使用专用粘结剂。套管外封隔器上下各加放钢性扶正器一个。四、封隔注水泥施工四、封隔注水泥施工 1.1.采用盲板短节采用盲板短节+ +旋流短节旋流短节+ +球座短节方案球座短节方案 1）井眼循环完毕后，泵送胶木球。泵送座封球的时间根据井深、泥浆密度和胶木球密度确定。防止发生循环过程中将球座提前蹩掉的事故。高8-33-平1
20、Z井卸掉水泥头放入胶木球(确保球进入套管)用大泵顶替钻井液13方后，小排量开试压泵，蹩压 13.0MPa，压力略降。再蹩压 13.0MPa，稳压 5 分钟，然后升至 16.0MPa ，打开分级箍，建立循环。 2）循环泥浆一周。注入YJC冲洗液8方+清水2方，倒闸门，注入水泥浆6.7方后,试压车注入压塞清水1方，开大泵顶替。 13）大泵顶替14方时，启动试压车，碰压6 Mpa，缓慢蹩压至20 Mpa关闭双级箍。14）放回水无倒返，试压15 Mpa 10分钟不降，放压无倒返卸水泥头。四、封隔注水泥施工四、封隔注水泥施工 2.2.固井施工固井施工 117.5mm牙轮+100mm螺杆+231/210+
21、27/8钻杆+接头211/310+3 1/2方钻杆+接头431/630双反五、钻附件五、钻附件 1 1、钻塞钻具组合：、钻塞钻具组合： 胶塞+分级箍胶塞座(铝合金)+水泥混浆+球座(铝合金)+浮箍+盲板(铝合金)。五、钻附件五、钻附件 2 2、钻遇井段、钻遇井段: : 1）.使用1005LZ100-7螺杆钻具。2）.使用长铣齿型45/8BY211三牙轮钻头，套管内壁不留残余物。3）.为防止发生井喷，井口安装采油树和35 Mpa封井器，并做好防喷工作。4）.下入至井深600米、1200米时开泵循环。5）.预计双级箍深度1294m，下钻时应控制下钻速度，注意遇阻，遇阻不能超过20KN。6）.如果遇
22、阻，核对深度，正确后开泵钻进，参数为：钻压 钻球座铝质合金6080 KN ，其它10-15KN，排量10-15l/s，同时观察泵压及井口返出情况，防止干钻。7）.钻井液密度按裸眼孔隙最高压力附加0.05g/cm3。五、钻附件五、钻附件 3 3、注意事项：、注意事项： 8）.每钻进5cm上提活动一次，活动时不停泵，保持钻具转动，以便清除钻头周围的橡胶及铝屑。9）.起下钻时，盖好井口，严禁在井口附近修理井口工具，严防井下落物，工具下井时应扶正慢放，防止撞坏工具。必须由司钻操作刹把，以防溜钻、顿钻。10).钻进时无进尺，应立即停钻，严禁在同一位置钻进超过10分钟，及时分析，判断井下情况。11).螺杆
23、钻进过程中，必须锁死转盘，防止倒扣。12).钻穿双级箍、封隔器、球座、盲板后充分循环，然后起钻，起钻采用I档，注意防卡，遇卡严禁硬提。13).下27/8油管至双级箍，座挂油管封井。五、钻附件五、钻附件 3 3、注意事项：、注意事项： （1）井眼准备和管串结构是分支井套管安全下入和主水平井眼重入技术的关键。（2）对于油水层较近的目的层，应采用上部注水泥或管外封隔器隔离水层，达到油水层隔离的目的。（3）封隔注水泥技术可广泛应用在选择性完井工艺中。可以在筛管以上实现注水泥，保护油气层。（4）采用分级箍+封隔器+盲板短节+球座短节方案技术成熟。完全符合国外水平井发展方向。（5）应进一步进行TAML分级的高级完井尝试，保证2-3年达到4级完井水平，这样才能充分发挥分支井的优势。参考文献成仁薄.现代完井井工程:石油工业出版社,2000-05六、结论六、结论
