1、完井修井新技術(shù)河南油田鉆井工程公司技術(shù)科2011年10月目錄一、基礎(chǔ)知識二、水平井完井技術(shù)三、面臨的問題與挑戰(zhàn)l一、基礎(chǔ)知識1、完井井（ W el C om p etion ），顧名思義指的是油氣井的完成，即根據(jù)油氣層的地質(zhì)特性和開發(fā)開采的技術(shù)要求，在井底建立油氣層完與油氣井井筒之間的合理連通渠道或連通方式。完井工程 是銜接鉆井和采油而又相對獨(dú)立的工程。是從鉆開油層開始，到下套管注水泥固井、射孔、下生產(chǎn)管柱、排液，直至投產(chǎn)的系統(tǒng)工程。一、基礎(chǔ)知識1、完井完井的目建立生產(chǎn)層和井眼之間的良好聯(lián)通，并使井能長期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)?，F(xiàn)代完井是建立在對油、氣儲集層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、儲油性質(zhì)、巖石力學(xué)性質(zhì)和流體性質(zhì)分析的

2、基礎(chǔ)上，研究井筒和生產(chǎn)層的聯(lián)通關(guān)系，追求在井底建立有全井最小的油氣流阻力，使一口井有最大的油氣產(chǎn)量和最長的壽命這一目標(biāo)，從而達(dá)到一口井有最大開采效益。一、基礎(chǔ)知識2、完井分類完井方法按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分法，比如說按照鉆井后井眼是否裸露，可將完井方法分為兩大類：射孔系列完井和裸眼系列完井。裸眼系列完井裸眼完井割縫襯管完井帶管外封隔器的割縫襯管完井繞絲篩管完井貫眼套管完井裸眼預(yù)充填礫石篩管完井裸眼金屬纖維篩管完井裸眼井下礫石充填完井射孔系列完井射孔完井射孔套管內(nèi)下繞絲篩管完井射孔套管內(nèi)下預(yù)充填礫石篩管完井射孔套管內(nèi)金屬纖維篩管完井射孔套管內(nèi)井下礫石充填完井一、基礎(chǔ)知識2、完井分類按照完井方法是

3、否具備防砂的功能來分，則又可分成防砂型完井和非防砂型完井兩大類非防砂型完井裸眼完井割縫襯管完井帶管外封隔器的割縫襯管完井貫眼套管完井射孔完井防砂型完井割縫襯管完井繞絲篩管完井裸眼預(yù)充填礫石篩管完井裸眼金屬纖維篩管完井裸眼井下礫石充填完井管內(nèi)下繞絲篩管完井管內(nèi)預(yù)充填礫石篩管完井管內(nèi)金屬纖維篩管完井管內(nèi)井下礫石充填完井化學(xué)固砂完井一、基礎(chǔ)知識3.水平井分類是以水平井為基本特征，包括一般水平井、多分支井及大位移井等，在國內(nèi)外已獲得成功應(yīng)用。采用水平井實(shí)現(xiàn)對油氣儲層的最佳鉆遇與保護(hù)，并與相適應(yīng)的儲層改造和高效驅(qū)替方法協(xié)調(diào)增效，可望經(jīng)濟(jì)有效地提高油氣田單井產(chǎn)量及最終采收率。然而，水平井目標(biāo)段的設(shè)計(jì)與控制

4、(如軌跡控制、儲層保護(hù)、井眼穩(wěn)定等)具有較大難度，一旦發(fā)生失控，將會(huì)導(dǎo)致工程前功盡棄。一、基礎(chǔ)知識3、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井復(fù)雜結(jié)構(gòu)井可大幅度增加泄油面積復(fù)雜結(jié)構(gòu)井釋放儲層地應(yīng)力，可大幅度提高滲透性復(fù)雜結(jié)構(gòu)井有利于熱驅(qū)重力泄油復(fù)雜結(jié)構(gòu)注采井合理設(shè)計(jì)模型4、水平井井完井方式總體來說，國內(nèi)的水平井完井工藝水平不高，完井方式相對單一，針對各類型油氣藏的完井理論研究還不夠深入，完井工具和井下狀態(tài)測量儀器相對落后。近年取得了一定的突破：從單一完井方式向適應(yīng)油藏特點(diǎn)，完善程度高的多種完井方式并存的方向轉(zhuǎn)變。固 井轉(zhuǎn)變?yōu)楣叹淇淄昃?射 孔完 井篩 管 完 井裸 眼 完 井 提高了油井的完善程度，降低了完井成本。目錄一

5、、基礎(chǔ)知識二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)三、面臨的問題與挑戰(zhàn)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)1.水平井完井方式優(yōu)化國內(nèi)水平井完井優(yōu)化技術(shù)因素?cái)?shù)學(xué)模型巖石力學(xué)性質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完井產(chǎn)能預(yù)測生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析完井方式選擇完井參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)選油管及套管射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)設(shè)計(jì)思路完井方式產(chǎn)能預(yù)測防砂工藝優(yōu)選完井成本對比通過引入完井表皮系數(shù)，預(yù)測不同完井方式下的產(chǎn)能。根據(jù)油藏特性，結(jié)合成熟防砂技術(shù)，優(yōu)選出防砂方式。分析比不同完井方式的投入，優(yōu)選完井方式。綜合評價(jià)三種影響因素，優(yōu)選出完井方式。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)2.常用完井工具分級箍：分為機(jī)械式和液壓式外殼關(guān)閉套結(jié)構(gòu)：壓力方式難以打開一體化的開關(guān)套開啟套

6、下接頭時(shí)可以投重力錘等機(jī)械措施打開；水力憋壓打開，可以適應(yīng)大斜井、水平井、大位移井等惡劣條件。液差式分級箍結(jié)構(gòu)圖二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)分級箍：分為機(jī)械式和液壓式液壓式分級箍工作原理二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)分級箍：分為機(jī)械式和液壓式機(jī)械式分級箍工作原理二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)管外封隔器常規(guī)水力式封隔器下到設(shè)計(jì)井深后，打壓坐封封隔器，當(dāng)中心管內(nèi)的壓力達(dá)到封隔器的坐封壓力時(shí)，打開閥的銷釘被剪斷，閥打開，流體通過單向閥、限壓閥進(jìn)入封隔器中心管與內(nèi)膠筒之間的腔體，膠筒開始鼓脹，當(dāng)膠筒內(nèi)的壓力達(dá)到限壓閥設(shè)計(jì)值時(shí)，限壓閥銷釘被剪切，限壓閥啟動(dòng)，永久關(guān)閉流體通道。外界壓力不管如何變化，不會(huì)再開啟閥系統(tǒng)流道，封隔器

7、永久處于漲封狀態(tài)。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)常規(guī)封隔器的閥箍工作原理：打壓前狀態(tài)膠筒內(nèi)壓力達(dá)到各閥就位，流道碰斷銷釘，開始脹封，液體從管內(nèi)腔流向封隔器膠筒內(nèi)設(shè)定值時(shí)來自膠筒內(nèi)的壓力剪斷關(guān)閉閥銷釘，關(guān)閉流入通道永久關(guān)閉二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)尾管懸掛器：分為機(jī)械式和液壓式錐套卡瓦套卡瓦液缸中心管液壓式懸掛器導(dǎo)軌卡瓦摩擦片導(dǎo)向銷中心管機(jī)械式懸掛器二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù)國內(nèi)前期實(shí)施的水平井大部分采用固井射孔完井方式，經(jīng)過攻關(guān)、配套和大量的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)已趨成熟。水平井套管固井完井技術(shù)水平井尾管固井完井技術(shù)水平井射孔工藝技術(shù)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù)

8、水平井套管固井完井技術(shù)地層水泥環(huán)套管二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 水平井尾管固井完井技術(shù)地層水泥環(huán)套管二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù)套管固井射孔完井有利于避開夾層水、底水、氣頂，可實(shí)施水平段分段射孔、試油、注采和進(jìn)行選擇性增產(chǎn)措施。尾管固井射孔完井有利于提高固井質(zhì)量和保護(hù)油氣層，在鉆水平段過程中采用與油氣層相配伍的鉆井液，采用近平衡鉆井或欠平衡鉆井技術(shù)，最大限度的降低對油層的污染，保持油井產(chǎn)能 。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù)水平井固井質(zhì)量差的原因水平段套管在重力作用下往往偏向下井壁，水泥漿容易從寬間隙處頂替鉆井液，而在窄間隙

9、處形成鉆井液滯留，注水泥后形成的水泥環(huán)薄厚不均，甚至有些地方?jīng)]有形成水泥環(huán)，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù)提高水平井固井質(zhì)量的措施 開發(fā)滾輪扶正器，提高套管居中度 滾輪旋流套管扶正器變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，降低下套管阻力。 注水泥時(shí)扶正器螺旋形的外表面會(huì)在扶正器周圍產(chǎn)生局部的螺旋流，獲得更好的頂替效果。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 優(yōu)選水泥漿體系，開發(fā)應(yīng)用微失水水泥漿微失水水泥漿可嚴(yán)格控制水泥漿自由水和API失水，提高水泥環(huán)韌性，避免固井和壓裂時(shí)的油氣水竄。充分分散的SCL顆粒SCL 顆 粒 脫 水形成的不具備滲透性膜層二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)

10、井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 管外封隔器輔助固井技術(shù)，提高水平段封隔效果 在水平段套管柱上串接若干個(gè)管外封隔器 注水泥碰壓后繼續(xù)打壓用頂替液打開壓縮式管外封隔器 利用水泥環(huán)和橡膠塞聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)地層有效隔離射方式二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 水平井射孔技術(shù)高壓地層和地層壓力情況不明的采用正壓射孔正壓射孔中低滲透油藏采用負(fù)壓射孔，通常在射孔前采用氣舉排液的方法掏空套管孔負(fù)壓射孔近平衡射孔對于地層疏松、膠結(jié)差的砂巖油藏以及中高滲透油藏采用近平衡射孔二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 水平井射孔技術(shù) 傳送方式：油管傳送射孔槍，液壓引爆 布孔方式:疏

11、松砂巖油藏: 180下相位四排布孔巖性較致密的油藏: 全相位螺旋布孔89彈102彈槍、89127彈二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 水平井射孔技術(shù)射孔參數(shù)：89槍、89彈槍、102102槍、89增強(qiáng)彈槍、127孔徑10-12mm;孔密16-22孔/m射孔液：常用的射孔液是無固相水基射孔液，基液選用處理過的本地區(qū)油田污水或鹵水，加入粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、防腐劑等添加劑，地層漏失嚴(yán)重的還要加入屏蔽暫堵劑。全井段射孔完井 后部油層段的產(chǎn)能得不到充分發(fā)揮 部分井段水淹后，卡堵水困難二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 水平井射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)全井段射孔完井 后部油層段的

12、產(chǎn)能得不到充分發(fā)揮 部分井段水淹后，卡堵水困難P提高各射孔段的開發(fā)效果有利于各種工藝措施實(shí)施提高最終采收率二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)3.水平井套管固井射孔完井技術(shù) 水平井射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)分段射孔優(yōu)化根據(jù)油藏特性、測井資料、井身軌跡、固井質(zhì)量等資料，優(yōu)化設(shè)計(jì)水平井分段數(shù)量、段長、產(chǎn)能、射孔參數(shù)P提高各射孔段的開發(fā)效果有利于各種工藝措施實(shí)施提高最終采收率P二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù)鉆孔/割縫襯管完井適用于：a、天然裂縫性碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖儲層b、單一厚儲層或不要求層段分隔的儲層c、井壁不穩(wěn)定，有可能發(fā)生井眼坍塌的儲層d、巖性較為疏松的中、粗砂粒儲層濾砂管防砂完井適用

13、于：a、巖性較為疏松的砂粒儲層二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 工藝特點(diǎn) 與套管固井完井相比，完善程度高，篩管完井水平井增產(chǎn)效果顯著。 可以采用管外封隔器進(jìn)行水平段有效封隔，為后期配套措施的實(shí)施提供條件。 完井、防砂一體化完成，工藝簡便，完井成本低。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 技術(shù)系列 篩管頂部注水完井技術(shù) 懸掛篩管水平井完井技術(shù) 懸掛篩管頂部注水泥完井技術(shù)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 篩管頂部注水泥完井技術(shù)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 篩管頂部注水泥完井技術(shù)

14、鉆塞工藝過程： 下入完井管柱 膨脹封隔器 打開分級箍 注水泥、關(guān)閉分級箍二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 鉆塞工藝過程： 鉆塞 下洗井、酸化、漲封管柱 洗井、酸化、漲封 完井二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 篩管頂部注水泥完井技術(shù)工藝過程： 下入完井管柱 膨脹封隔器 打開分級箍 注水泥、關(guān)閉分級箍二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù)工藝過程： 鉆塞 下洗井、酸化、漲封管柱 洗井、酸化、漲封 完井技術(shù)特點(diǎn)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù)裸眼礫石充填工藝逆向充填技術(shù)方案：精密復(fù)合濾砂

15、管裸眼完井，管外進(jìn)行逆向礫石充填。 水平段采用逆向環(huán)空充填，工藝簡便，安全性高。 雙精度結(jié)構(gòu)的防砂篩管，可抗堵塞、擋砂性能好； 壓差式阻流裝置，可實(shí)現(xiàn)分段連續(xù)充填，提高充填效率。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 懸掛篩管水平井完井技術(shù)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù) 懸掛篩管頂部注水泥完井技術(shù)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)4.疏松砂巖油藏水平井水平井篩管完井技術(shù)懸掛篩管頂部注水泥完井技術(shù)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)5.低滲透油藏水平井裸眼分段完井技術(shù) 管柱結(jié)構(gòu)工具組成：水平井底部循環(huán)閥水平井井筒隔離閥水平井壓差滑套水平井投球式滑套封隔器水平井裸眼壓

16、裂封隔器頂部懸掛封隔器“九五”以來，勝利油田開展了短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)攻九五”關(guān)，在完井技術(shù)方面研制配套了五種工藝管柱。二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6.側(cè)鉆水平井完井技術(shù)“九五”以來，勝利油田開展了短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)攻關(guān)，在完井技術(shù)方面研制配套了五種工藝管柱。裸眼完井技術(shù)巖性致密的碳酸巖油藏或灰?guī)r油藏二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6.側(cè)鉆水平井完井技術(shù)篩管完井技術(shù)砂體膠結(jié)程度好，不易出砂油藏二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6.側(cè)鉆水平井完井技術(shù)管外封隔器篩管完井技術(shù)砂體膠結(jié)疏松，易出砂油藏二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6.側(cè)鉆水平井完井技術(shù) 篩管頂部注水泥側(cè)鉆井完井技術(shù)水淹嚴(yán)重，油水關(guān)系復(fù)雜油藏nn二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6

17、.側(cè)鉆水平井完井技術(shù) 側(cè)鉆水平井膨脹管完井技術(shù) 傳統(tǒng)的側(cè)鉆方案廢棄當(dāng)前生產(chǎn)層或井底障礙層，然后開窗側(cè)鉆到新的井層目標(biāo)。以5 1/2 i 套管為例，套管銑開開窗完鉆后安裝3 1/2 i 或33/4in的生產(chǎn)油管，生產(chǎn)油管的內(nèi)徑為76m m 或82m m 。常規(guī)側(cè)鉆方案膨脹管側(cè)鉆井完井方案n二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6.側(cè)鉆水平井完井技術(shù) 側(cè)鉆水平井膨脹管完井技術(shù) 側(cè)鉆井膨脹管完井方案側(cè)鉆井膨脹管完井方案磨銑套管段開窗，鉆到下節(jié)套管深度時(shí)，下O H L膨脹管膨脹。以5 1/2 i 套管為例，使用的O H L膨脹管為107.95m m x6.35m m 的實(shí)體膨脹管，膨脹前的內(nèi)徑95.25m m ，膨脹

18、后的內(nèi)徑為108.97m m 。常規(guī)側(cè)鉆方案膨脹管側(cè)鉆井完井方案二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)6.側(cè)鉆水平井完井技術(shù) 側(cè)鉆水平井膨脹管完井技術(shù)安裝前安裝后鋼級屈服應(yīng)力重量外徑內(nèi)徑壁厚管體抗內(nèi)壓啟動(dòng)器抗內(nèi)壓LSX8080,000ksi10.7lb/ft107.95mm95.25mm6.35mm56.8MPa56.7MPa膨脹率接箍外徑重量外徑內(nèi)徑壁厚管體抗內(nèi)壓管體抗外擠13.4124.409mm11.40lb/ft120.83mm108.97mm5.93mm44.4MPa25MPa二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)7.分支井完井技術(shù)分支井5050年代初就已出現(xiàn)在前蘇聯(lián)，9090年代以來在美國等西方國家得以大力發(fā)展，

19、其原因是分支井給油氣藏的開發(fā)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前分支井技術(shù)已在北美、中東、東南亞等地區(qū)廣泛應(yīng)用。V二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)7.分支井完井技術(shù)I裸眼II主井眼固井，分支裸眼III主井眼固井，分支與主井眼機(jī)械連接IV主井眼與分支皆有固井連接處有壓力密封VI六級完井系統(tǒng)在分支井和主與套管井筒套管的連接處具有一個(gè)整體式壓力密封。分支井完井的特點(diǎn)或難點(diǎn)二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)7.分支井完井技術(shù)分支井完井的特點(diǎn)或難點(diǎn)分支井集中了定向井、水平井、側(cè)鉆井的技術(shù)難點(diǎn)，重點(diǎn)是完井技術(shù)連接性：分支井尾管能夠以機(jī)械方式回接到主井眼的套管上密封性：分支井眼與主井眼的接合點(diǎn)必須能夠液壓密封進(jìn)入性：在無鉆機(jī)的情況下，能夠重

20、新進(jìn)入選定的分支井眼二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)7.分支井完井技術(shù)2000 年，勝利油田開始進(jìn)行分支井2000年，勝利油田開始進(jìn)行分支井技術(shù)攻關(guān)，自主開發(fā)了分支井 級完技術(shù)攻關(guān)，自主開發(fā)了分支井井技術(shù)，在樁 1 支平 1 井、梁 46 支井技術(shù)，在樁1 支平1 井、梁4646支周圍口直井投產(chǎn)后，平均單井累積生產(chǎn)原油1203t后即由于高含水而關(guān)積生產(chǎn)原油1203t1203t后即由于高含水而關(guān)井，而樁支平井目前已生產(chǎn)原油 12000 多噸，含水長期穩(wěn)定在 94% ，12000多噸，含水長期穩(wěn)定在 94%，多噸，含水長期穩(wěn)定在94%相當(dāng)于10口直井產(chǎn)量。相當(dāng)于1010口直井產(chǎn)量。1二、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井完井技術(shù)7.分支井完井技術(shù)分支井級完井技術(shù)2000 年，勝利油田開始進(jìn)行分支井技術(shù)攻關(guān)，自主開發(fā)了分支井 級完井技術(shù)，在樁 1 支平 1 井、梁