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水平井完井技术专题讲座熊友明西南石油大学2006年10月熊友明，男，1963年生，1984年华东石油学院采油专业毕业，1987年西南石油学院油气田开发工程专业硕士研究生毕业，1992-1993在美国进修完井、防砂和压裂酸化技术，现为西南石油大学教授、博士导师、国家二级学科“海洋油气工程”博士点学科带头人、国家二级学科“油气井工程”博士点完井工程方向学术带头人。主要从事现代完井理论与工程，防砂技术，水平井、分支井技术，压裂、酸化技术，油气层保护技术等几个专业方向的研究。水平井完井技术专题讲座本次讲座主题：1、水平井完井方法与实例2、延缓底水锥进的水平井完井技术与应用实例本次不讲水平井完井的理论，今后可以专门培训。本人已经给中国海洋石油举办6期完井培训班，培训了196人。给中国石油培训了10期完井培训班，培训了近400人。此外，为各油田进行完井理论与技术的讲学18次。水平井完井技术--完井方法与实例水平井的类型水平井按其造斜和曲率半径可分为短、中、长三类。标识短中长曲率半径20~40ft165~700ft1000~3000ft6~12m50~213m305~914m造斜1.5°/ft~3°/ft8°/100ft~30°/100ft2°/100ft~6°/100ft5°/m~10°/m26°/100m~98°/100m7°/100m~20°/100m水平井完井技术--完井方法与实例就钻井工艺而言，大斜度井、水平井和上翘井应属同一范畴。这三种定向井的主要区别是在油层套管井段。大斜度井达到预定井斜后稳斜钻成斜直井段，水平井是井斜达到９０°后横向延伸一定距离，而上翘井是井斜达到９０°后逐渐上升钻进一定距离。若以井斜度区分，只能大致分为６０°至８５°、９０°左右，９０°以上到１２０°或更大等三种情况。鉴于诸种因素，国外一般在论及水平井钻井工艺技术时往往包含大斜度井和上翘井的情况。水平井完井技术--完井方法与实例水平井的最大特点是，生产层段大体上为水平状态进入油气层。与直井相比，产层裸露长度和面积大，而且还大大改善了油气渗入井筒的条件，从而使油气产量大幅度增加。而水平井完井的目的通常是为了获得更高的油井产量和生产寿命，所以水平井完井面临着比常规井更高的要求与费用。水平井完井技术--完井方法与实例水平井完井必须遵循的一些原则：①最高的主要流体的产量，即原油、凝析油或天然气；②最小的其他流体产量，即气、水或注入液；③尽量减少修井作业；④控制砂侵；⑤防垢并控制流体的腐蚀作用；⑥保持油层套管和油管的完好无损；⑦具有放弃初次开采井段而进行二次甚至三次开采及完井的能力。水平井完井技术--完井方法与实例水平井完井必须考虑并满足的技术方面要求：①封闭水或气的侵入；②利于在水平段更有效地采油；③利于采取增产措施；④利于进行生产测试；⑤最大限度地提高作业效率；⑥减少修井作业；⑦减少补救工作；⑧保证始终安全。水平井完井技术--完井方法与实例一、水平井的完井方法目前，水平井的完井方法多达近30种，其中主要的完井方法是针对出砂油气田。用于不出砂的油气田的完井方法种类反而少一些。一）不防砂的水平井完井方法1）裸眼完井水平井完井技术--完井方法与实例水平井完井技术--完井方法与实例一般情况而言，裸眼完井要满足以下几个条件：①岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌；②无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层；③单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层；④不准备实施分隔层段进行选择性处理的储层；⑤对砂岩地层，还要求不出砂。其中，条件①和⑤属于力学条件。而条件②、③则属于地质条件;④则是工艺技术要求。水平井完井技术--完井方法与实例裸眼完井适用的地层类型主要有：①碳酸盐岩地层、变质岩地层、火山喷发岩地层；②部分硬质砂岩地层。对于碳酸盐岩地层、变质岩地层、火山喷发岩地层，在选择完井方法时，必须计算井眼的力学稳定性，只有判断地层是稳定的，才能选择裸眼完井。而对于硬质砂岩地层，则必须计算井眼的力学稳定性和判断地层是否出砂，只有判断地层是稳定的，同时又判定地层不出砂，才能选择裸眼完井。否则只能选择其他完井方法。水平井完井技术--完井方法与实例裸眼完井的优点：①成本最低；②储层不受水泥浆的伤害；③流动阻力最小；④对地层污染最小；⑤使用转子流量计，可以实施生产检测。水平井完井技术--完井方法与实例裸眼完井的缺点：①疏松储层，井眼可能坍塌；②难以避免层段之间的窜通；③可选择的增产作业有限，如不能进行水力压裂作业；④生产检测资料不可靠；⑤洗井、修井、地层改造作业困难。水平井完井技术--完井方法与实例裸眼完井实例：A）塔河油田奥陶系油藏；B）塔里木奥陶系油田；C）胜利深层潜山油藏；D）大港千米桥潜山油藏；E）新疆石西裂缝性变质岩油藏；水平井完井技术--完井方法与实例裸眼完井实例：F）四川裂缝性碳酸盐岩气藏；G）川西低渗透裂缝性硬质砂岩气藏；H）南海流花11－1生物礁灰岩油藏。水平井完井技术--完井方法与实例2）割缝衬管完井水平井完井技术--完井方法与实例割缝衬管完井适用的地质条件：①井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层；②不要求层段分隔的储层；③天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层水平井完井技术--完井方法与实例割缝衬管完井的优点：①成本相对较低；②储层不受水泥浆的伤害；③可防止井眼坍塌；④具有一定的防砂能力。水平井完井技术--完井方法与实例割缝衬管完井的缺点：①不能实施层段的分隔，不可避免有层段之间的窜通；②无法进行选择性增产增注作业；③无法进行生产控制，不能获得可靠的生产测试资料。水平井完井技术--完井方法与实例割缝衬管完井实例：A）塔河油田奥陶系油藏；B）塔里木奥陶系油田；C）胜利深层潜山油藏；D）新疆石西裂缝性变质岩油藏；水平井完井技术--完井方法与实例割缝衬管完井实例：E）四川裂缝性碳酸盐岩气藏；F）川西低渗透裂缝性硬质砂岩气藏；G）南海LH11－1生物礁灰岩油藏；H）塔里木志留系砂岩；I）塔里木石炭系砂岩。水平井完井技术--完井方法与实例3）打孔管完井（地面预钻孔尾管）用打孔管替代割缝衬管完井。国外也叫贯眼套管（尾管）完井水平井完井技术--完井方法与实例打孔管完井（地面预钻孔尾管）实例：A）四川麻17水平井；B）四川灵16水平井；C）南海LH11－1大位移水平井（垂深1000米，位移7000米，水平段800－1000米，水垂比7：1，为目前国内之最）。水平井完井技术--完井方法与实例4）带ECP的割缝衬管或者打孔管完井第三章流花11－1油田水平井完井方法优选水平井完井技术--完井方法与实例带ECP的割缝衬管或打孔管完井适用的地质条件：①要求不用注水泥实施层段分隔的注水开发储层；②要求实施层段分隔，但不要求水力压裂的储层；③井壁不稳定，有可能发生井壁坍塌的储层；④天然裂缝性或横向非均质的碳酸盐岩或硬质砂岩储层。水平井完井技术--完井方法与实例带ECP的割缝衬管或打孔管完井的优点：①相对中等程度的完井成本；②储层不受水泥浆的伤害；③依靠管外封隔器实施层段分割，可以在一定程度上避免层段之间的窜通；④可以进行生产控制、生产检测和选择性的增产增注作业。水平井完井技术--完井方法与实例带ECP的割缝衬管或打孔管完井的缺点：管外封隔器分隔层段的有效程度，取决于水平井眼的规则程度，封隔器的坐封和密封件的耐压、耐温等因素。水平井完井技术--完井方法与实例实例：南海LH11－1大位移水平井（垂深1000米，位移7000米，水平段800－1000米，水垂比7：1，为目前国内之最）。水平井完井技术--完井方法与实例5）射孔完井水平井完井技术--完井方法与实例射孔完井适用的地质条件：①要求实施高度层段分隔的注水开发储层；②要求实施水力压裂作业的储层；③裂缝性砂岩储层。水平井完井技术--完井方法与实例射孔完井的优点：①最有效的层段分隔，可以完全避免层段之间的窜通；②可以进行有效的生产控制、生产检测和包括水力压裂在内的任何选择性增产增注作业。水平井完井技术--完井方法与实例射孔完井的缺点：①相对较高的完井成本；②储层受水泥浆的伤害；③水平井的固井质量目前尚难保证；④要求较高的射孔操作技术。水平井完井技术--完井方法与实例射孔完井实例：国内有很多实例，就不再一一列举；但是对于不出砂的地层（不论是低渗透砂岩还是碳酸盐岩或者裂缝性变质岩），鉴于射孔完井的以上缺点，水平井采用射孔完井是不科学的。而且经济上也不划算。本人偏向于采用前面四种完井方法，而不喜欢在水平井采用射孔完井。低渗透层用水平井开发不如用垂直井＋压裂开发。水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法1、割缝衬管完井(*1)；*注1：在砂岩地层中，割缝衬管完井也具备一定的防砂能力。实例1：东海平湖A3水平井，本人设计、采用割缝衬管完井后日产1200吨。不出砂。2、绕丝筛管完井；3、裸眼预充填砾石筛管完井；水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法裸眼预充填砾石筛管完井适用的地质条件：①岩性胶结疏松，出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层；②不要求分隔层段的储层；③热采稠油油藏。水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法裸眼预充填砾石筛管完井的优点：①储层不受水泥浆的伤害；②可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌；③特别适宜于热采稠油油藏。水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法裸眼预充填砾石筛管完井的缺点：①不能实施层段的分隔，因而不可避免有层段之间的窜通；②无法进行选择性增产增注作业；③无法进行生产控制等。④筛管太重，目前应用较少，海洋水平井基本不用水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法4、裸眼金属纤维筛管完井；5、裸眼烧结陶瓷筛管完井；6、裸眼金属毡筛管完井；7、裸眼井下砾石充填完井；4、5、6种以前应用较多。水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法8、裸眼化学固砂9、衬管外化学固砂10、裸眼高级优质筛管防砂完井(*2)*注2：高级优质筛管包括如下几种：精密微孔复合防砂筛管、精密微孔网布筛管、自洁防砂筛管、加强性自洁防砂筛管、梯型广谱多层变精度防砂筛管等。制造这些筛管的厂家主要有：福建的福州榕鼎冶金环保设备有限公司、北京的海能海特、中国海洋石油的cosl、浙江的苍南筛管厂（STARS）、淄博的东森石油技术发展有限公司等。第8、9种在水平井中不用。第10种目前用的最多。水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法11、管内下绕丝筛管完井12、管内预充填砾石筛管完井（筛管太重，目前应用较少，海洋水平井基本不用）；13、管内金属纤维筛管完井14、管内烧结陶瓷筛管完井15、管内金属毡筛管完井16、管内井下砾石充填完井17、套管外化学固砂（目前基本不用）水平井完井技术--完井方法与实例二）防砂的水平井完井方法18、管内井下压裂＋砾石充填完井19、管内高级优质筛管防砂完井(*2)*注2：高级优质筛管包括如下几种：精密微孔复合防砂筛管、精密微孔网布筛管、自洁防砂筛管、加强性自洁防砂筛管、梯型广谱多层变精度防砂筛管等。制造这些筛管的厂家主要有：福建的福州榕鼎冶金环保设备有限公司、北京的海能海特、中国海洋石油的cosl、浙江的苍南筛管厂（STARS）、淄博的东森石油技术发展有限公司等。水平井完井技术—今后发展方向目前完井技术的发展方向是：1、单一完井方法向多元化发展；2、传统完井向有效配套发展；3、思路上，从短期行为向考虑长期效益发展；4、防砂完井方面，管内防砂向裸眼防砂发展。5、传统直井完井向水平井、多底井、分支井发展。见下图。水平井完井技术--完井方法与实例单翅分支水平井，国外叫钻井压裂。在渤海、南海有7个油田应用，主井筒防砂，分支井筒裸眼。水平井完井技术--完井方法与实例图16DNP-02井眼三维剖面图水平井完井技术--完井方法与实例2004年某国际公司在我国山西大宁采用水平分支井技术钻进了一口分支水平井DNP-02井（见上图16），获得了很好的效果。分支数：13（包括主井眼末支）主井眼与注采井眼距离：200m；总进尺：8018m；主井眼测量井深：1392.7m；主井眼垂直井深：18