華北油田水平井鉆完井工藝研究

華北油田水平井鉆完井工藝研究

水平井井處理技術(shù)是直接影響井產(chǎn)量和后續(xù)投資的一項(xiàng)重要技術(shù)。其中，井形的選擇直接關(guān)系到水平井井的整個(gè)過(guò)程是否順暢。華北油田從2004年開(kāi)始研究應(yīng)用水平井完井技術(shù),在多項(xiàng)技術(shù)上取得較大突破,截止2008年6月底,共完鉆水平井68口,投產(chǎn)61口,累計(jì)產(chǎn)油40×104t,取得了良好的開(kāi)發(fā)效果。1影響井田產(chǎn)能華北油田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,疏松砂巖油藏所占比例大。對(duì)于疏松砂巖油藏的水平井,國(guó)內(nèi)普遍采用套管固井射孔、管內(nèi)濾砂管防砂完井,該完井方式既大幅度增加了投產(chǎn)費(fèi)用又對(duì)近井地帶產(chǎn)生污染,影響了油井產(chǎn)能,同時(shí)因防砂管打撈困難,也造成后期作業(yè)難度大、費(fèi)用高。為了減少油層污染,降低完井投資費(fèi)用,減少后期作業(yè)工作量、作業(yè)難度及作業(yè)費(fèi)用,華北油田采油工藝研究院完善配套了水平井造斜段注水泥+管外封隔器的篩管完井工藝,成功嘗試了尾管懸掛+造斜段注水泥+裸眼封隔器的變孔密防砂篩管完井工藝,形成了一套成熟的篩管完井配套技術(shù)。1.1斜段注采和管外封閉器的過(guò)濾和鉆孔技術(shù)的centicandruningcopply—造斜段注水泥+管外封隔器的篩管完井技術(shù)Cementingandrunning-inexternalcasingpackerinbuildupsectioncompleltionwithscreenliner1.1.1地層出砂整合在造斜段下入管外封隔器,對(duì)固井段和篩管段進(jìn)行分隔,并通過(guò)盲板和分級(jí)箍的配合使用對(duì)油層上部井段注水泥固井,以此解決油層上部水層封隔的問(wèn)題;另外,對(duì)于多個(gè)層段生產(chǎn)的水平井,用管外封隔器進(jìn)行分隔,避免層段之間的竄通,滿(mǎn)足后期分層措施需要;通過(guò)優(yōu)選割縫篩管解決地層出砂難題。全部為?139.7mm套管+篩管完井。完井管柱組合:(自下而上)引鞋+洗井回壓閥+割縫篩管+分隔部分(帶2組管外封隔器)+割縫篩管+盲板+管外封隔器+分級(jí)箍+套管(到井口),見(jiàn)圖1。1.1.2切縫銷(xiāo)的參數(shù)選擇(1)石油開(kāi)采條件下選擇鋼級(jí)n80、壁厚7.根據(jù)華北油田水平井所用套管規(guī)格,對(duì)割縫篩管管材作如下選擇:鋼級(jí)N80、壁厚7.72mm或9.17mm、?139.7mm套管,其抗擠毀壓力為34.6MPa、48.7MPa,能夠滿(mǎn)足石油開(kāi)采要求。(2)縫眼的形狀、尺寸激光割縫篩管是利用激光切割器在石油套管上切割出數(shù)條具有一定寬度的縫隙。縫眼形狀有矩形和梯形2種,由于梯形縫眼加工難度大,加工費(fèi)用為矩形縫眼的2倍多,且目前國(guó)內(nèi)加工廠家亦只能加工1mm以上梯形縫眼。因此華北油田水平井均選用了矩形縫眼。(3)以連接眼睛縫眼排列有軸向割縫和徑向割縫。由于徑向割縫的篩管比軸向割縫的篩管強(qiáng)度低,因此一般均采用軸向割縫,其縫眼的排列形式以交錯(cuò)排列為宜。(4)砂粒度組成累積根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究,砂粒在縫眼處形成“砂橋”或“砂拱”的條件是縫眼寬度不大于砂粒直徑的2倍,即e≤2D10,e為縫眼寬度,D10代表在產(chǎn)層砂粒度組成累積曲線上,占累積質(zhì)量為10%所對(duì)應(yīng)的砂粒直徑。(5)縫長(zhǎng)、縫間距以最大過(guò)流面積為優(yōu)化目標(biāo),以縫寬的最大允許變形為限制條件,建立了最佳縫長(zhǎng)、縫間距計(jì)算模型;另外考慮到加工便利,降低制造成本,因此統(tǒng)一將縫長(zhǎng)設(shè)計(jì)為80mm,縫間距設(shè)計(jì)成30mm。(6)縫密計(jì)算及結(jié)果在確保割縫篩管強(qiáng)度的前提下,盡量增加篩管的流通面積。國(guó)內(nèi)外一般取縫眼總面積為篩管外表總面積的2%。縫密可由下式確定:n=0.02Fδl(1)n=0.02Fδl(1)式中,n為縫密,縫/m;F為每米割縫篩管外表面積,mm2/m;δ為縫寬,mm;l為縫長(zhǎng),mm。1.2開(kāi)油層專(zhuān)打鉆井技術(shù)針對(duì)京11斷塊注采井網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜,上部地層易漏、易塌;為此將鉆井程序由二開(kāi)鉆井改為三開(kāi)鉆井;二開(kāi)鉆到油層頂部,下技術(shù)套管固井;三開(kāi)打開(kāi)油層,實(shí)現(xiàn)油層專(zhuān)打。相應(yīng)的完井技術(shù)采用尾管懸掛+造斜段注水泥+管外封隔器的變孔密防砂篩管完井。1.2.1水平段下入變孔密防砂篩管用懸掛器將尾管懸掛于技術(shù)套管上,造斜段下入管外封隔器,對(duì)油層和造斜段進(jìn)行分隔,并通過(guò)分級(jí)箍和盲板對(duì)造斜段注水泥固井。水平段下入變孔密防砂篩管,對(duì)油層裸眼井段進(jìn)行支撐形成規(guī)則的油流通道并防砂;另外,對(duì)于生產(chǎn)多個(gè)層段可以用管外封隔器分隔。目前實(shí)施且較成熟的技術(shù)是在?177.8mm套管內(nèi)懸掛?101.6mm篩管。完井管柱組合:(自下而上)引鞋+洗井回壓閥+防砂篩管+分隔部分(帶2組管外封隔器)+防砂篩管+盲板+管外封隔器+分級(jí)箍+套管+懸掛器+鉆桿至井口,見(jiàn)圖2。1.2.2調(diào)整井內(nèi)充放電管和復(fù)合分級(jí)控砂篩管變孔密防砂篩管是在高密沖縫防砂篩管和復(fù)合分級(jí)控砂篩管的基礎(chǔ)上,為延長(zhǎng)油井開(kāi)發(fā)時(shí)間而設(shè)計(jì)的。主要原理是改變水平井段地層的生產(chǎn)壓差分布,降低水平井段A靶點(diǎn)的生產(chǎn)壓差,抑制地層出砂,減緩底水錐進(jìn)速度;提高水平井段B靶點(diǎn)的生產(chǎn)壓差,增加其產(chǎn)量的貢獻(xiàn),從而提高單井產(chǎn)能。京11斷塊6口水平井在完井過(guò)程中,采用不同孔密的高密沖縫防砂篩管和復(fù)合分級(jí)控砂篩管實(shí)現(xiàn)了上述理論認(rèn)識(shí)。具體做法是在同一裸眼段中下入不同孔密的高密沖縫防砂篩管或復(fù)合分級(jí)控砂篩管,水平井段根部采用低孔密的防砂篩管;端部采用高孔密的防砂篩管,增大過(guò)流面積,減小地層流體的流動(dòng)阻力。如京11平1井的高密沖縫篩管技術(shù)方案如下:(自下而上)?101.6mm篩管(320孔/m)+?101.6mm篩管(240孔/m)+?101.6mm篩管(160孔/m)。2井完井輔助工具h(yuǎn)osi運(yùn)河輸送2.1脹封工具井壁消極電泳洗井脹封工具是管外封隔器的配套工具,可在完井管柱下部連接篩管的情況下,使封隔器段建立起局部壓力系統(tǒng)而將管外封隔器膨脹;該工具起出后完井管柱內(nèi)保持暢通無(wú)阻的流道,有利于生產(chǎn)及后期措施作業(yè)。該脹封工具主要由SPPW皮碗封隔器、SPK344封隔器、SPJL節(jié)流器、SPQZ水平打壓球座等工具組成,可一次性實(shí)現(xiàn)處理井壁濾餅和脹封管外封隔器兩個(gè)功能,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施18井次,均獲成功。目前該工具有SPZ114、SPZ80等幾個(gè)規(guī)格。2.2水力噴射均勻布酸管柱的設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)華北油田現(xiàn)已完鉆的68口水平井水平段平均長(zhǎng)度為300m,由于油層非均質(zhì)性影響,高低滲透層同在一個(gè)壓力系統(tǒng),采用籠統(tǒng)酸化達(dá)不到整個(gè)水平段均勻酸化的目的。要實(shí)現(xiàn)均勻布酸,在無(wú)連續(xù)油管車(chē)的情況下,利用不同開(kāi)啟壓力、不同排量的水力噴射器多重組合,創(chuàng)新了水力噴射均勻布酸工藝管柱。該管柱主要由油管液壓丟手、不同開(kāi)啟壓力和不同排量的水力噴射器、水平打壓球座等組成。在蘇55平1、平2井試驗(yàn),均取得較好的增產(chǎn)效果。2.3管道柱及管柱的安裝為防止抽油管柱及各種井下工具掉入水平段導(dǎo)致難以打撈,要求在抽油泵以下、水平段以上部位下入防落物管柱。為此,根據(jù)華北油田水平井儲(chǔ)層特征、井眼軌跡和井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研制出可適用于不同套管規(guī)格(?139.7mm、?177.8mm)、不同井況(供液不足、出砂、套管損壞)油井的套管液壓丟手+Y441封隔器、FXY445橋塞、油管液壓丟手+皮碗封隔器等防落物管柱,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施50口井,成功率100%。3井外封隔激發(fā)了井內(nèi)運(yùn)行力量截至2008年6月,篩管完井技術(shù)共應(yīng)用22井次,其中造斜段注水泥+管外封隔器的篩管完井16口,尾管懸掛+造斜段注水泥+管外封隔器的變孔密防砂篩管完井6口。通過(guò)水平井篩管完井技術(shù)的研究與應(yīng)用,取得了良好效果,與套管固井射孔完井相比,其效果主要體現(xiàn)在:(1)篩管完井水平井前期投入少。在水平井前期投入方面,篩管完井水平井可減少鉆井投入費(fèi)用,同時(shí)省去水平井射孔費(fèi)用。對(duì)比了里107、京11、林4斷塊水平段長(zhǎng)度大致相當(dāng)、同層、同期投入開(kāi)發(fā)7口套管射孔和4口篩管完井的水平井前期投入費(fèi)用,二者相比,篩管完井單井前期投入至少節(jié)約50萬(wàn)元以上。(2)應(yīng)用篩管完井可減少近井污染和流體流入井筒阻力,增大油井泄油面積,更大限度地發(fā)揮油井產(chǎn)能。統(tǒng)計(jì)對(duì)比3個(gè)區(qū)塊套管固井射孔完井和篩管完井生產(chǎn)情況,無(wú)論投產(chǎn)初期,還是生產(chǎn)過(guò)程中,相對(duì)于套管固井射孔完井,篩管完井水平井的產(chǎn)液量高、產(chǎn)油量高、動(dòng)液面高,說(shuō)明篩管完井可以更大限度地發(fā)揮油井產(chǎn)能。以林4斷塊為例,用1口篩管完井的水平井對(duì)比水平段長(zhǎng)度大致相當(dāng)、同層、同期開(kāi)采的3口套管射孔水平井,平均單井產(chǎn)量多出4.5t/d。(3)對(duì)于疏松砂巖油藏,實(shí)施帶管外封隔器的防砂篩管完井,后期措施較少,措施難度小,后期投入費(fèi)用少。帶管外封隔器的防砂篩管完井可降低油井后期綜合處理難度,使一些問(wèn)題在先期得到解決。首先實(shí)現(xiàn)先期防砂,替代油井后期下濾砂管防砂措施;同時(shí)由于內(nèi)徑較大,后期處理可下入各種