水平井選擇性完井技術(shù)

水平井選擇性完井技術(shù)

完井是油氣井建設(shè)過程中的重要因素，直接關(guān)系到油氣勘探開發(fā)的效果和經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)介紹了國內(nèi)外的完井技術(shù)現(xiàn)狀,指出我國在完井技術(shù)方面與國外相比還有很大差距,水平井完井技術(shù)遠(yuǎn)落后于鉆井技術(shù)的發(fā)展,極大地限制了水平井在勘探開發(fā)中的應(yīng)用。隨著MWD技術(shù)的成熟,水平井技術(shù)目前正向大位移水平井、側(cè)鉆水平井、分支水平井、徑向水平井等特殊工藝水平井的方向迅速發(fā)展,“八五”、“九五”期間,中石油、中石化相繼開展了水平井鉆井完井技術(shù)科技攻關(guān),在油藏工程、鉆井工程、測井、固井等方面進(jìn)行了配套技術(shù)研究,形成了一系列成熟技術(shù),例如,中曲率半徑水平井鉆井完井技術(shù)、?139.7mm(512(512英寸)套管內(nèi)側(cè)鉆水平井鉆井完井技術(shù)、薄油藏階梯式和波浪式水平井技術(shù)等。勝利油田的河148-平l井在長600m的水平段進(jìn)行水平井分段完井獲得成功。通過技術(shù)攻關(guān),針對水平井固井完井技術(shù)特點(diǎn),采用完井優(yōu)化設(shè)計(jì)、油基泥漿完井保護(hù)油層技術(shù)、油基泥漿沖洗液提高頂替效率、防竄固井技術(shù)降低失水及自由水等完井技術(shù)措施,形成了一套較成熟的固井完井技術(shù),有力地保證了水平井的固井質(zhì)量及單井上產(chǎn)。但是國內(nèi)水平井技術(shù)發(fā)展極不平衡,地區(qū)差異大,遼河油田和新疆油田占了近半壁江山,在水平探井、水平氣井、深層和超深層水平井、常規(guī)油氣藏水平井、低滲層水平井、薄層水平井、成組油氣層水平井等方面與國外還存在很大差距。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展,水平井和大斜度井已經(jīng)成為石油勘探開發(fā)、增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要研究方向,提高水平井和大斜度井的完井技術(shù)顯得尤為重要。1水平井井處理技術(shù)1.1縱向非均質(zhì)程度1)儲(chǔ)層巖石膠結(jié)情況及儲(chǔ)層的穩(wěn)定性。2)儲(chǔ)層的縱向非均質(zhì)程度,主要指是否存在坍塌夾層、異常壓力層、含水、氣夾層等層間干擾等。3)有無氣頂和底水。4)儲(chǔ)層壓力系數(shù)。5)儲(chǔ)層水平滲透率和垂直滲透率。1.2檢井、覆井、長井1)水平段完井應(yīng)保護(hù)儲(chǔ)層,減小油氣流進(jìn)入井筒時(shí)的流動(dòng)阻力,最大限度地發(fā)揮產(chǎn)能,達(dá)到高效開采的目的。2)有效防止井壁垮塌,對膠結(jié)疏松的砂巖油層實(shí)施有效防砂,保障油氣井長期穩(wěn)產(chǎn),延長井的壽命。3)有利于分層開采。對于穿越復(fù)雜層段的油井,完井時(shí)應(yīng)有效地封隔油氣水層,防止各層之間的互相干擾,有利于今后的控制分采或封堵。4)便于修井作業(yè)時(shí)管柱或連續(xù)油管重新進(jìn)入施工?？梢詫?shí)施注水、壓裂、酸化等增產(chǎn)措施。5)永久性完井工具應(yīng)滿足長期生產(chǎn)的要求。6)工藝簡單、成本低。1.3管道柱的確定1)為提高油田開發(fā)效益(采收率),必須在鉆井完井全過程最大限度地保護(hù)油氣層,因而對完井液及入井水泥漿性能要求嚴(yán)格,油層鉆井應(yīng)采用油包水鉆井液。2)套管下入難度大。與直井眼相比,水平井套管柱摩擦阻力增大,并且增加了附加應(yīng)力,因此必須要考慮下套管的安全性,利用相關(guān)摩阻計(jì)算模型預(yù)測管柱在井內(nèi)運(yùn)動(dòng)的摩阻力和軸向力,浮動(dòng)下套管并充分循環(huán)鉆井液,保證套(尾)管順利下入。3)固井質(zhì)量難保證。影響水平井固井質(zhì)量的關(guān)鍵問題在于造斜及水平井段套管不居中,使用油基鉆井液容易在套管及井壁上形成油膜,致使固井沖洗困難,頂替效率低;在斜井及水平井眼狀態(tài)下,水泥漿的沉降穩(wěn)定性和自由水易形成井眼的高邊水帶而影響層間封隔導(dǎo)致竄槽,影響封固質(zhì)量。使用扶正器、防滲水泥漿、負(fù)壓射孔、射孔保護(hù)液等解決固井質(zhì)量問題。4)尾管完井施工風(fēng)險(xiǎn)較大,安全地注水泥和起鉆作業(yè)可實(shí)現(xiàn)水平井順利坐掛。1.4若成段水平井選擇性完井是針對非選擇性完井而言的,這種完井方式通過運(yùn)用各種井下工具組合,將地層有目的的分成若干層(段),以便進(jìn)行后續(xù)的分層生產(chǎn)和分層改造。目前水平井的選擇性完井主要有5種方案。1)全井注水泥射孔完井。2)篩管和套管注水泥組合完井。3)篩管和管外封隔器組合完井。4)套管和管外封隔器完井。5)滑套組合完井。1.4.1尾管上注水泥懸掛器油層套管采用尾管懸掛工藝技術(shù),由套管和篩管組成復(fù)合尾管串,尾管上部的套管外注水泥,封固段根據(jù)油藏選擇起始點(diǎn)至懸掛器喇叭口;懸掛器上部采用套管回接技術(shù),回接位置在懸掛器頂部,水泥返至地面;水平井段前段采用篩管,井段根據(jù)地層和油藏情況確定。1.4.2平井段油氣水情況水平井段采用篩管和管外封隔器組合,封隔器、套管和篩管的組合與分布根據(jù)水平井段的油氣水情況確定,具有較好的選擇性。篩管能夠發(fā)揮水平井的產(chǎn)能優(yōu)勢;管外封隔器和套管段能夠封固不需要的地層并且可以分段采取各種措施,適用于產(chǎn)量較高而在水平井眼段有不均質(zhì)井段和易垮塌井段,或者接近底水或邊水的井段。1.4.3復(fù)合尾管串的確定油層套管采用尾管懸掛工藝技術(shù),由套管和管外封隔器及滑套組成復(fù)合尾管串,尾管上部的套管外注水泥至懸掛器喇叭口。水平井段采用套管、管外封隔器和滑套組合,滑套的數(shù)量和位置設(shè)計(jì)根據(jù)水平井段的地質(zhì)、油藏、氣水分布情況及產(chǎn)液、氣量決定。2水平井分類及井管柱方案2.1均質(zhì)油藏安裝elp-tmicd前后水平井各段產(chǎn)液量對比美國Halliburton公司研制出流入控制裝置(EquiFlowTMICD),可有效應(yīng)用于均質(zhì)和非均質(zhì)油藏。圖1為非均質(zhì)油藏安裝EquiFlowTMICD前后油井生產(chǎn)壓差、產(chǎn)液量以及ICD壓降對比。圖2為均質(zhì)油藏安裝EquiFlowTMICD前后油井生產(chǎn)壓差、產(chǎn)液量以及ICD壓降對比。由圖1～2中可以看出,安裝EquiFlowTMICD后,水平井各段的產(chǎn)液量趨于均勻。如果在水平井的某一段出現(xiàn)底水突進(jìn),安裝EquiFlowTMICD后可顯著控制含水的上升。2.2wormhough-keys水平井選擇性涂層方案2.2.1水平井完井管柱的結(jié)構(gòu)美國BakerHughes公司研制出水平井完井用均衡器(EQUALIZERTM)。液流通過篩網(wǎng)進(jìn)入均衡器螺旋通道,從而增加流動(dòng)阻力。壓降大小與通過的流體速度的平方成正比,即,與通過的流量的平方成正比。圖3為BakerHughes公司安裝EQUALIZERTM的典型水平井完井管柱。圖4為均衡器結(jié)構(gòu)及流體流動(dòng)路線。圖5為帶有氣頂和底水油藏應(yīng)用EQUALIZERTM前后效果模擬。2.2.2水平井防砂油藏1)長水平井,尤其是水平段長度超過450m的水平井。2)薄油層,高滲透率油藏。3)重油油藏。4)獨(dú)立防砂采油。5)早期氣竄、底水突進(jìn)的膠結(jié)地層。2.3安石油流控水泵及儲(chǔ)水方案2.3.1水平井常規(guī)完井方式、地層對含水量的影響安東石油研制出調(diào)流控水篩管,實(shí)現(xiàn)了調(diào)流控水篩管完井。采用水平井常規(guī)完井方式如果出現(xiàn)底水突進(jìn)會(huì)導(dǎo)致含水量顯著上升。采用調(diào)流控水篩管完井技術(shù)見水后,通過噴嘴增加出水層段的流動(dòng)阻力來減小產(chǎn)水段的生產(chǎn)壓差,限制出水量使含水降低,如圖6。2.3.2水平井段自動(dòng)均衡生產(chǎn)效果1)根據(jù)每口井的儲(chǔ)層特性、水平段長度、設(shè)計(jì)產(chǎn)能等參數(shù),優(yōu)化各段篩管的噴嘴直徑,現(xiàn)場安裝噴嘴。2)沿整個(gè)水平井段自動(dòng)均衡生產(chǎn)壓差剖面和產(chǎn)液剖面。3)延緩邊底水突進(jìn),延長油井生產(chǎn)期。4)見水后能夠穩(wěn)油控水,噴嘴限制出水量,降低含水率。5)沿整個(gè)水平井段均衡出油,消除死區(qū),提高產(chǎn)量和采收率。6)可以在篩管內(nèi)采用封隔器進(jìn)行有效卡封。7)通過篩管噴嘴可實(shí)現(xiàn)均勻注酸。8)集防砂、穩(wěn)油控水、增產(chǎn)為一體,操作簡便,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2.4北京金地偉大公司的分段井設(shè)計(jì)北京金地偉業(yè)公司提供的分段完井方案之一采用2趟管柱作業(yè),即遇油膨脹封隔器進(jìn)行油藏分層和下入注水管柱,實(shí)現(xiàn)分采,如圖7～8。3水平井分段完井技術(shù)1)水平井分段完井技術(shù)通過運(yùn)用多種井下工具組合,將地層有目的的分成若干層(段),為后續(xù)分層生產(chǎn)和分層改造提供了方便。2)水平井分段完井包括全井注水泥射孔完井、套管注水泥和篩管組合完井、篩管和管外封隔器