侧钻水平井半程固井技术研究与应用课件.ppt

1、一、项目概要二、解决的关键技术及创新点三、主要技术和经济指标同国内外同类技术先进水平对比四、取得的相关知识产权的情况 五、应用推广和取得的经济社会效益情况六、推动行业科技进步和提高行业竞争力的作用和意义等 自新疆油田1993年完成国内陆上油田第一口侧钻水平井以来，工程技术人员就一直在研究、探索侧钻水平井完井技术，除裸眼完井外，侧钻水平井主要以筛管完井为主，包括筛管悬挂完井、筛管及管外封隔器悬挂完井。侧钻水平井完井方法 裸眼完井管外封隔器作为筛管完井主要配套工具，必须与注水泥技术相结合，才能真正达到管外有效封隔的目的。经过多年现场实践，单独使用封隔器完井，不管一口井下入几个管外封隔器，其有效期都

2、比较短，封隔器以上地层水极易窜入水平段，造成水平井含水上升，经济效益下降。项目概要 侧钻水平井完井技术发展现状半程固井技术原理侧钻水平井半程固井是将造斜段注水泥固井技术与水平段割缝筛管防砂完井技术结合在一起的一项完井新技术。其施工工艺是先将完井管柱下至水平段末尾,首先座挂液压式尾管悬挂器，再升压膨封造斜段下部水利扩张式管外封隔器,然后升压打开压差式分级箍,对造斜段注水泥,封堵油水干扰层。最后钻固井盲板、通井至井底或进行酸化解堵。为防止水平段见水影响侧钻水平井生产寿命，可在筛管之间下入注水泥地层封隔器，为后期堵水做好技术准备。钻盲板、通井后下入洗井酸化胀封管柱,对油层进行洗井和酸化,解除油层污染

3、,沟通油流通道,胀封水平段封隔器,实现防砂筛管顶部注水泥完井。半程固井井身结构半程固井技术原理侧钻水平井半程固井完井技术是将注水泥固井技术、管外封隔器加筛管(或滤砂管)完井技术有效地结合在一起,是对上述几项完井技术的综合。该技术主要是在油层段下入筛管(或滤砂管),不进行注水泥固井,防止水泥浆污染油层,以达到保护油层的目的,根据水平段分段开采需要下入套管外封隔器,实现水平段的有效卡封、分层,以满足油井分层处理、开采要求。然后对筛管顶部进行注水泥固井,以实现造斜段水层、气层的有效封堵,满足造斜段油层有效开发的需要。 完井管柱既要满足油层段防砂、分层开采要求，又要能够在造斜段注水泥固井。 油井投产前

4、要充分解除油层段污染，由于油层小，对工具、管柱要求更高，特别是分级箍段管外封隔器的顺利胀封。 在设计井眼尺寸等工具的结构时，既要保证管柱能顺利下入，又要保证能实现注水泥工艺。 半程固井是新钻水平井一项成熟的完井技术，但应用于侧钻水平井，尤其是51/2套管开窗侧钻水平井，由于井眼直径小、完井工具内通径要求尽可能大，井下工具设计空间小、技术难度大，而且管外封隔器能否顺利下至造斜段底部也是决定施工能否成功的一个关键因素。半程固井技术难点o压差式分级箍压差式分级箍是半程固井完井的重要工具，用于实现造斜段分级注水泥工艺,一般与管外封隔器配套应用。它是完井尾管内外连通的通道，注水泥时保证畅通无阻,注完水泥

5、后能够可靠关闭。该分级箍主要由本体、碰压座、关闭套、打开套及关闭塞组成。半程固井完井工具o套管外膨胀式封隔器套管外膨胀式封隔器是用于卡封水层或气层及分段开采、分段实施增产措施的重要工具,尤其适用于井眼直径小,无法采取注水泥固井射孔完井的各类油气井。该工具随完井管柱一起下入到井中,将流体(钻井液、水或水泥浆)充填到封隔器的胶筒内,使胶筒膨胀,密封完井尾管与裸眼井壁之间的环形空间,达到封隔的目的。封隔器结构主要由中心管、膨胀阀、胶筒及密封件等组成。半程固井完井工具膨胀机理限压阀单流阀锁紧阀环空间隙滤网断开杆(选用)来自膨胀部件向膨胀部件1) 开始放入时，锁紧阀由安全销锁紧关闭，克服下套管时管内压力

6、。2) 套管下完后，管内蹩压，压力达到预定界限时，安全销切断，管内液体通过锁紧阀进入膨胀部件。3) 当膨胀部件与环空压力差达到限压阀设定压力时，限压阀关闭。4) 为进一步保护元件膨胀后不受管内压力变化影响，蹩压后放压，管内压力降低，锁紧阀永久关闭。密封元件可膨胀固定钢套筒膨胀前外径尺寸弹性橡皮套挠性钢加固硫化橡胶芯轴(一段套管)膨胀后外径尺寸内管限压阀可膨胀固定钢套筒单流阀锁紧阀断开杆阀环芯轴(一段套管)挠性钢肋状加固件可膨胀固定钢套筒套管外封隔器设有一系列保护装置，在过早或过量膨胀时起保护作用。阀环上配置两个可供选用的断开杆，在管内液体通过芯轴并由注水泥胶塞切断断开杆之前，防止管内液体进入膨

7、胀部件。在分级注水泥或筛管顶部注水泥时，可以去除断开杆。断开杆一旦切断，管内蹩压就会迫使管内液体经阀环滤网流至锁紧阀。锁紧阀安全销须在封隔器使用前从封隔器外部安装，其规格大小将决定封隔器膨胀压力。采用不同大小的安全销，可以单独安放多个套管外封隔器而避免其中任何一个过早膨胀。管内液体在压力作用下通过锁紧阀后，进而打开弹簧式单流阀，再经过限压阀，使挠性钢加固橡胶部件膨胀。限压阀表面装有安全销，当封隔器内膨胀压力达到出厂设定压力时，限压阀关闭。这种设计是为了使膨胀程度维持在封隔器限制压差范围内，而与管内压力无关。封隔器膨胀结束后缓慢泄压，小得多的管内压力就足以使锁紧阀关闭，从而进一步保护封隔器不因管

8、内压力变化而损坏。管外封隔器是一种水力膨胀式封隔器，由中心管、密封环、橡胶筒及阀环等构成，结构见下图。中心管为一根短套管，内径与套管内径相同，可与套管柱直接连接。胶筒是一种承受高压的可膨胀密封元件，由内胶筒及硫化在骨架上的外胶筒组成。外胶筒两端有可变形的金属支撑环，用于加强胶筒承压能力。阀环由一只锁紧阀、两只单流阀及阀环体构成。阀环体中间有一只断裂杆套。三只阀按串联排列，用阀槽沟通。，断开杆被切断后，管内高压液体经过断裂杆处通口依次经过锁紧阀、单流阀、阀槽进入内外胶筒之间的环形空间，胶筒膨胀，封隔器随即座封。半程固井完井工具关闭位置打开位置锁紧位置阀座安全销压帽阀芯内弹簧O型密封圈锁紧阀有两个

9、作用，一是限定封隔器打开压力，这个压力根据施工作业情况确定，锁紧阀工作原理见左图，下井前锁紧阀用安全销锁死。当封隔器内外压差达到某一值时，销钉被剪断，锁紧阀打开，高压液体经单流阀进入胶筒。二是当封隔器膨胀后，套管内泄压回零，锁紧阀阀芯在弹簧力及管外压力作用下回到原始位置，同时锁座在弹簧力作用下被推到压帽台阶上，阀芯被锁死，套管内再有多高的压力也不会再打开锁紧阀。外弹簧关键部件：锁紧阀半程固井完井工具阀帽密封圈弹簧阀芯关闭位置打开位置半程固井完井工具关键部件：锁紧阀o尾管悬挂器悬挂器是尾管完井的重要工具,其作用是使尾管定位，尤其是在需要卡封水层的完井管柱中,与管外封隔器配套应用时能够提高封隔器卡

10、封的准确性。同时,还可以起扶正尾管的作用，有利于提高尾管的固井质量和修井作业管柱的再进入。该悬挂器可分为以下几部分：坐放机构、锚定机构、密封机构、锁定机构等。半程固井完井工具 多级管外封隔器加防砂筛管完井实现分段开采,提高防砂效果。 坐封封隔器和注水泥一次管柱完成,节省施工时间。 防砂筛管内通径大，使用寿命长，便于后期作业。 避免水泥浆污染油层,同时节省完井费用。 实现了造斜段水层封堵，使侧钻水平井工艺技术推广应用于边底水油藏。半程固井技术特点 完井管柱的下入。根据油层数据配接好管柱，开始下完井管柱。 坐挂悬挂器,释放尾管。完井管柱下到设计位置，连接正打压管线，泵车打压坐挂悬挂器。下放钻柱，下

11、放悬重下降,证明已悬挂;倒扣使内外管脱离，释放尾管。上提钻柱,悬重下降，证明已经完全倒扣,尾管释放成功。 胀封封隔器，打开分级箍。下放管柱到原位置，开始胀封封隔器，封隔器完全胀封后，继续升高泵压，在升压过程中压力突降，钻井液出口开始有返液，证明分级箍打开,换大泵循环，等候固井。半程固井完井工序 注水泥、固井。钻井液性能达到固井要求，召开固井现场协调会，开始固井。连接固井管线，固井管线试压25 MPa，管线密封效果良好；开始注水泥，水泥注入完毕后,打钻井液顶替固井胶塞直至产生碰压。分级箍关闭后，停泵泄压，无回压现象，分级箍关闭良好。 钻塞、洗井、胀封。水泥凝凝固后钻塞，钻穿后通井，下入洗井、酸化

12、服务总成管柱进行洗井、酸化。循环洗井约1周后进行酸化，酸化完成后用完井液将井内残酸替出。洗井完毕后，胀封油层段封隔器，起出洗井、酸化管柱，等待投产。半程固井技术应用半程固井技术应用51/231/2尾管悬挂器座挂井深1420m斜向器座挂井深1453m31/2套管27/8打孔管1767m31/2管外封隔器45/8钻头1770.37m31/2压差式分级箍o陆梁油田LU9164侧钻水平井 侧钻水平井半程固井完井技术比以往的完井技术有了很大的提高，主要表现在：造斜段实施注水泥固井工艺，实现了对油藏顶部水层的有效封隔，造斜段有油层时,可以进行射孔投产；油层段下入滤砂管，不进行注水泥固井，减少了水泥浆对油层的污染，达到了保护油层的目的；油层段使用管外封隔器，可以使不同层段得到有效分隔，满足了分层开采需要。 该技术在江苏油田N36-CP1井、新疆油田LU9164等几口井现场应用，均取得了较好的效果，特别是对造斜段有油层、水层和气层的油井封堵效果尤为突出，也为后期造斜段油层开发打下基础。半程固井施工效果