勝利油田鉆完井技術(shù)

勝利油田鉆完井技術(shù)鉆井工藝研究院二零一四年二月前言

近些年，緊緊圍繞提高“兩率”和單井產(chǎn)能兩大主題，以“勘探開發(fā)一體化”理念為指導(dǎo)，研發(fā)推廣應(yīng)用了8類完井技術(shù)，在完井領(lǐng)域?yàn)橛吞镌鰞ι袭a(chǎn)提供了技術(shù)支撐。完井技術(shù)低密度水泥保護(hù)套管水平井篩管分段完井塑性微膨脹水泥固井高溫水泥固井側(cè)鉆井膨脹套管完井水平井免鉆塞完井水平井篩管防砂完井側(cè)鉆井膨脹懸掛器尾管完井前言

但是，隨著油田勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入，油井生產(chǎn)中暴露出稠油油藏?zé)岵删_發(fā)時效短、疏松砂巖油藏含水上升快、低滲透油藏水平井固井頂替效率低、老區(qū)調(diào)整井環(huán)空竄槽、新投產(chǎn)深井套管保護(hù)、膨脹管及衍生產(chǎn)品應(yīng)用范圍窄等新問題，對完井技術(shù)提出了更高要求。目錄一、特種工藝固井技術(shù)二、水平井篩管完井技術(shù)三、膨脹管應(yīng)用技術(shù)（一）塑性微膨脹水泥固井技術(shù)（二）水平井固井技術(shù)（三）實(shí)心低密度水泥固井技術(shù)環(huán)空竄槽示意圖（一）塑性微膨脹水泥固井技術(shù)問題解決方法針對上述問題，可采用以下技術(shù)預(yù)防：（1）提高二界面的膠結(jié)質(zhì)量——塑形微膨脹水泥；（2）環(huán)空輔助機(jī)械封隔——管外封隔器。塑性微膨脹水泥防竄示意圖管外封隔器輔助封隔層系1，壓力系數(shù)P1層系2，壓力系數(shù)P2管外封隔器管外封隔器二界面竄通通道（一）塑性微膨脹水泥固井技術(shù)微膨脹效果，抵消水泥漿凝固體積收縮；產(chǎn)生彈性形變，起到緩沖作用，提高水泥石抗沖擊性能，減少射孔壓裂時水泥環(huán)的破壞。塑性水泥常規(guī)水泥纖維抗裂膨脹率較普通水泥提高1～3%塑性微膨脹水泥體系塑性微膨脹水泥性能參數(shù)90℃×21MPa×24h條件下水泥石抗壓強(qiáng)度，MPa80℃×0.1MPa×48h條件下水泥石抗折強(qiáng)度，MPa80℃×0.1MPa×48h條件下水泥石抗沖擊強(qiáng)度，J/m2（一）塑性微膨脹水泥固井技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用500余井次，包括老168、河50、官2、永3等區(qū)塊。官2-31固井質(zhì)量圖為進(jìn)一步解決管外竄槽的問題，下步將開發(fā)兼具韌性、微膨脹性和自愈合性的“三合一”水泥漿體系，提高復(fù)雜壓力條件下固井防竄效果?！叭弦弧彼酀{體系裂紋自動修復(fù)原理圖（一）塑性微膨脹水泥固井技術(shù)重力作用導(dǎo)致水平段套管貼向下井壁；射孔、壓裂段的環(huán)空封隔質(zhì)量要求高。長水平段水平井固井技術(shù)示意圖（二）水平井固井技術(shù)問題水泥泥漿（1）提高水平段套管的居中度——液壓式扶正器；（2）提高注水泥頂替效率——高效前置液；（3）配套采用塑性微膨脹水泥固井。水平井注水泥模擬實(shí)驗(yàn)裝置固井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件膠結(jié)性能評價裝置液壓式扶正器解決方法（二）水平井固井技術(shù)密封圈失效中心管外徑最大外徑最小通徑脹開最大外徑長度打開壓力139.7mm185mm121mm285mm1.95m14MPaFZQ140-185型號液壓扶正器的性能參數(shù)止退環(huán)結(jié)構(gòu)（1）液壓式扶正器工具外徑小、井下擴(kuò)張后外徑大、承載力強(qiáng)增加進(jìn)液孔關(guān)閉機(jī)構(gòu)，避免了工具重復(fù)進(jìn)液密封失效“先張開扶正、后固井碰壓”工藝特點(diǎn)工具優(yōu)勢（二）水平井固井技術(shù)（2）強(qiáng)膠結(jié)前置液體系對泥餅界面具有預(yù)處理功能，使濾餅與水泥界面具有“契合效應(yīng)”，從而提高界面膠結(jié)能力。固井后，水泥與泥餅界面模糊，膠結(jié)緊密，“契合效應(yīng)”明顯水基泥漿在巖心表面形成較為平整致密的濾餅強(qiáng)膠結(jié)前置液沖洗后，濾餅變疏松，表面出現(xiàn)孔隙和裂痕泥餅水泥固井后，水泥與泥餅界面明顯常規(guī)前置液沖洗后，濾餅變化不大泥餅水泥（二）水平井固井技術(shù)完成4口水平井的現(xiàn)場應(yīng)用，水平段的固井質(zhì)量明顯改善，總體固井質(zhì)量優(yōu)良。井號井深/m水平段長/m工具數(shù)量通井摩阻/t完井摩阻/t摩阻增長/t鹽227-1HF459110323518268鹽227-4HF4323103232182810鹽227-2HF45229043014140鹽227-8HF4931112732203012（3）應(yīng)用情況建議在低滲透油藏水平井開發(fā)中推廣應(yīng)用。（二）水平井固井技術(shù)為保護(hù)注水井上部套管免受地層流體腐蝕，目前，油田普遍實(shí)施低密度水泥返地面固井。在深井高壓差作用下，常規(guī)低密度（泡沫、漂珠）水泥漿易被壓縮甚至破裂，密度上升，發(fā)生井漏，污染儲層，難以實(shí)現(xiàn)全井封固。（三）實(shí)心低密度水泥固井技術(shù)水泥漿體密度1.2g/cm3~1.4g/cm3，50MPa下保持不變；失水量小，流變性能良好；21MPa、50～120℃，48h水泥石強(qiáng)度≥14MPa。實(shí)心低密度水泥漿體系編號密度/g/cm3流動度/cm初稠/Bc析水/%API失水/mL90℃抗壓強(qiáng)度/MPa24h48h11.3520.515.5094.015.417.021.3519.514.0092.015.317.931.3521.514.5093.014.916.041.3519.815.0096.015.316.9水泥漿體系呈直角稠化水泥漿基本性能（三）實(shí)心低密度水泥固井技術(shù)應(yīng)用情況建議加大實(shí)心微珠低密度水泥漿體系在深井中應(yīng)用力度。（三）實(shí)心低密度水泥固井技術(shù)目錄一、特種工藝固井技術(shù)二、水平井篩管完井技術(shù)三、膨脹管應(yīng)用技術(shù)（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)稠油熱采水平井開發(fā)中暴露出井口抬升、地面冒汽的問題，影響正常生產(chǎn)，帶來安全隱患。軟管埋地管線暴露問題（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)受熱后套管伸長量大于水泥石，兩者之間易產(chǎn)生相對移動；多輪次注汽造成常規(guī)加砂水泥強(qiáng)度衰減嚴(yán)重，環(huán)空水泥石封隔失效。原因分析水泥石膨脹系數(shù)金屬膨脹系數(shù)（10-6℃-1）水泥環(huán)套管蒸汽沿套管-水泥石間隙上返示意圖（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)常規(guī)加砂水泥300℃×21MPa×72h解決方法A-水平井空心地錨B-配套新型抗高溫水泥C-配套篩管段熱熔式補(bǔ)償器D-配套卡瓦式套管頭?？刹捎妙A(yù)應(yīng)力完井技術(shù)從根本上解決這一問題，即通過對A靶點(diǎn)以上套管提拉一定的預(yù)應(yīng)力、水平篩管段采用熱力補(bǔ)償器，從而緩解注汽過程的熱脹冷縮效應(yīng)。（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)上部套管串分級箍套管套管封隔器盲板或球座下部篩管串地錨（1）完井管柱組合（2）施工工藝通井下入完井管柱常規(guī)篩管頂部注水泥工藝井口座掛固井碰壓循環(huán)投球候凝通井電測開啟空心地錨提拉預(yù)應(yīng)力（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)（3）水平井空心地錨地錨拉拔力實(shí)驗(yàn)水平井空心地錨工具實(shí)物圖開發(fā)出適用于篩管頂部注水泥工藝的地錨，該工具具有內(nèi)通徑一致（內(nèi)通徑≥159mm）、外徑?。üぞ咄鈴健?15mm）、拉拔力大（100t）的特點(diǎn)。直井雙級地錨實(shí)物圖（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)（4）抗高溫水泥通過添加新型增強(qiáng)材料，降低鈣硅比，使其水化物由柱硅鈣石部分變?yōu)橛补桠}石，提高水泥石耐高溫性能。水化產(chǎn)物X-衍射圖（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)（5）熱熔式熱力補(bǔ)償器以熱熔材料做補(bǔ)償器的開啟裝置，溫度低于160℃時熱熔材料強(qiáng)度大于60MPa，實(shí)現(xiàn)安全下入；當(dāng)溫度超過180℃時，材料熔化，管柱可以自由伸長，自動開啟。型號公稱直徑mm最大外徑mm開啟溫度℃適用井徑mm伸縮量mm工作壓力MPa許用載荷kNLRRB-178178205180≤24260020MPa1780工具基本參數(shù)熱熔材料（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)單56-17-斜更11井固井電測圖抗高溫水泥累計(jì)應(yīng)用85井次。典型區(qū)塊單56塊實(shí)施12口，含水率得到有效控制；熱熔式熱力補(bǔ)償器應(yīng)用10井次，共使用17套，施工成功率100%；空心地錨預(yù)應(yīng)力完井在排6-平77井成功應(yīng)用。排6-平77井200-500m造斜段固井電測圖下一步計(jì)劃將空心地錨與免鉆塞工藝結(jié)合，開發(fā)可拉預(yù)應(yīng)力的免鉆塞工具。下入分級箍下入盲板連接地錨起間隔作用的短套下入管外封隔器（一）稠油熱采水平井預(yù)應(yīng)力完井技術(shù)（6）應(yīng)用情況（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)水平井篩管完井將水平段作為一個籠統(tǒng)的開發(fā)對象，面臨的一個主要問題就是隨著開發(fā)的進(jìn)行，水淹或高含水情況越來越嚴(yán)重。非均質(zhì)油藏均質(zhì)油藏非均質(zhì)性，局部任意位置突破均質(zhì)油藏跟趾效應(yīng)，底水跟端突破

A段篩管B段盲管C段篩管D段盲管E段篩管封隔器封隔器（1）利用各類封隔器實(shí)現(xiàn)篩管的分段——便于后期內(nèi)管分段作業(yè)；（2）利用控流篩管實(shí)現(xiàn)各段進(jìn)液的平衡——實(shí)現(xiàn)均衡供液。油水界面轉(zhuǎn)變解決方法（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)(1)水平井篩管完井綜合評價技術(shù)采用物理模擬、數(shù)學(xué)模擬相結(jié)合的方法，對水平井篩管完井方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。研制出國內(nèi)首套水平井篩管完井室內(nèi)模擬裝置；開發(fā)出水平井篩管完井設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件。水平井篩管完井模擬裝置水平井篩管分段配產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)（2）開發(fā)出系列篩管分段工具酸洗分段一體化內(nèi)管工具適用于稠油油藏的熱敏式分段封隔器遇水自脹封分段封隔器充填式分段封隔器壓縮式分段封隔器（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)（3）研發(fā)出控流篩管孔密變化日液（m3/d）優(yōu)化率%優(yōu)選優(yōu)化前1624.79-方案16-1616.8192.39方案27-2419.9695.03方案38-4022.8597.97方案48-6024.8799.87☆方案58-8026.0299.03變密度控流篩管孔密優(yōu)化及加工流道式控流篩管（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)（4）應(yīng)用情況2013年累計(jì)施工36口井、41井次，典型應(yīng)用為排601區(qū)塊。跟段趾端中間段（二）水平井均衡供液篩管完井技術(shù)目錄一、特種工藝固井技術(shù)二、水平井篩管完井技術(shù)三、膨脹管應(yīng)用技術(shù)（一）膨脹懸掛器尾管完井技術(shù)（二）膨脹篩管防砂完井技術(shù)常規(guī)懸掛器存在重疊段長，尾管頭密封效果差、內(nèi)通徑小等缺點(diǎn)；膨脹懸掛器具有大通徑、全密封的優(yōu)點(diǎn)。膨脹懸掛器（一）膨脹懸掛器尾管完井技術(shù)常規(guī)懸掛器膨脹懸掛器尾管頭密封差大通徑、全密封膨脹懸掛器累計(jì)200余井次，創(chuàng)造多項(xiàng)應(yīng)用紀(jì)錄及技術(shù)指標(biāo)。2009.092010.052010.072011.012009.07GDN23-52，首次懸掛篩管修井GDN32-05，首次懸掛膨脹篩管進(jìn)行防砂應(yīng)用王102-側(cè)54，首次實(shí)施側(cè)鉆井膨脹懸掛器尾管完井義11-47，首次實(shí)施懸掛小套管修套辛17-斜40平1，首次在水平井篩管完井應(yīng)用2011.07BB5井，首次海上油田輔助深井鉆井封堵應(yīng)用永89-斜2側(cè)平1.懸掛尾管最長（1639.56m）2011.12（一）膨脹懸掛器尾管完井技術(shù)新春采油廠排612區(qū)塊膨脹懸掛器完井方案尾管頭密封，防止水竄套管重疊段由150～200m減少為20～30m；懸掛點(diǎn)穩(wěn)定，消除對上層套管造成的損傷；可懸掛更大尺寸的篩管，便于后期作業(yè)。Ф244.5mmХФ168.3mm常規(guī)懸掛器Ф244.5mmХФ168.3mm膨脹懸掛器（一）膨脹懸掛器尾管完井技術(shù)膨脹篩管完井膨脹篩管由割縫基管、重疊式篩網(wǎng)和保護(hù)外罩三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，采用膨脹懸掛器進(jìn)行懸掛密封，通過變徑膨脹工具實(shí)現(xiàn)膨脹，膨脹后篩管緊貼井壁，可獲得較大通徑和可靠的防砂性能。膨脹篩管結(jié)構(gòu)割縫基管重疊式篩網(wǎng)保護(hù)外罩膨脹前、后的膨脹篩管（二）膨脹篩管防砂完井技術(shù)膨脹篩管防砂技術(shù)優(yōu)勢減少砂粒運(yùn)移，提高油井產(chǎn)能；降低生產(chǎn)壓差、表皮效應(yīng)及環(huán)空壓力損耗；均衡進(jìn)液，降低了篩管被沖蝕破壞的風(fēng)險；內(nèi)通徑大，便于后期維護(hù)作業(yè)。（二）膨脹篩管防砂完井技術(shù)目前已試驗(yàn)9