水平井固井完井技术

中国石油集团钻井工程技术研究院CNPCDrillingResearchInstitute水平井固井完井技术钻井完井工艺研究所2008年03月王兆会钻井完井工艺研究所DRI自我介绍王兆会，博士/高级工程师，现工作于中国石油集团钻井工程技术研究院钻井完井工艺研究所。1984年07月毕业于华东石油学院开发系，当年被分配到新疆石油管理局钻井工艺研究所(院)从事固井完井科研工作，2007年4月调现单位。历任助理工程师、工程师、高级工程师；工艺三所副所长、所长等。2000年09月开始在石油大学(北京)油气井工程专业学习，于2005年01月获石油大学(北京)工学博士学位。钻井完井工艺研究所DRI自我介绍20多年来，共获得科技成果11项，发表论文20多篇。钻井完井工艺研究所DRI钻井研究院简介是集团公司根据发展战略和科技资源整合总体要求，于2006年整合原勘探开发科学研究院钻井所、机械所、完井所、海外中心等科研力量，并抽调各油田有实际科研能力和丰富现场经验人员，新成立的集团公司直属研究院。具有以苏义脑院士为首的教授级高级工程师7人，高级工程师90人，工程师70人等高级研究人才。钻井完井工艺研究所DRI钻井研究院简介中国石油集团钻井工程技术研究院生产技术支持研究所海外钻井技术研究所钻井完井工艺研究所井下控制工程研究所钻井机械研究所钻井液研究所江汉机械研究所北京石油机械厂钻井战略规划研究所实验基地（共建）具有钻井工程设计甲级资质，其主要经营范围为：钻井技术的研发、集成、配套；钻井新装备、新工具、新仪器和软件研发及应用推广；钻井技术服务、培训、咨询及交流；钻井工程技术监理等。钻井完井工艺研究所DRI钻井研究院简介CNPC钻井工程重点实验室高压水射流重点研究室井壁稳定重点研究室钻井液重点研究室欠平衡钻井重点研究室井下测控重点研究室井下控制实验室4个井下仪器组装实验室1个井下仪器系统调试实验室1个通用电子电路实验室2个固井实验室1个水泥浆实验室1个钻井液实验室2个储层保护实验室1个钻井液实验室1个钻井机械实验室1个石油机械检验实验室1个钻井综合实验基地1个与大港共建主体实验室5个研究室（高校）现有实验条件钻井完井工艺研究所DRI钻井完井工艺研究所简介钻井完井工艺研究所是在原廊坊分院完井工艺研究所的基础建立的，是钻井工程技术研究院的主力研究所，目前有职工34人。钻井完井工艺研究所DRI钻井完井工艺研究所简介掌握如下特色技术：钻井工程设计固井完井技术煤层气井钻井完井技术储气库建设综合配套技术泡沫和空气欠平衡钻井技术特殊钻井完井工具开发技术200m200m250m40°中曲率洞穴直径洞穴直径11～～2m2m66个个66分支，单分分支，单分支井长度支井长度450m450m66主水平井主水平井长度长度800800抽排直井羽状水平井煤层埋深500m3#煤层，平均厚度5.5m77套管下套管下至煤层顶至煤层顶77套管下至套管下至造斜造斜AA点点9955//88表表套套××50m50m口袋口袋60m60m350m200m200m250m40°中曲率洞穴直径洞穴直径11～～2m2m66个个66分支，单分分支，单分支井长度支井长度450m450m66主水平井主水平井长度长度800800抽排直井羽状水平井煤层埋深500m3#煤层，平均厚度5.5m77套管下套管下至煤层顶至煤层顶77套管下至套管下至造斜造斜AA点点9955//88表表套套××50m50m口袋口袋60m60m350m钻井完井工艺研究所DRI主要内容一．水平井概念二．水平井创记录简介三．国内主要水平井完井方式四．水平井固井完井主要难题五．水平井固井完井施工设计六．水平井固井完井所需工具七．水平井固井水泥浆八．水平井固井完井发展趋势钻井完井工艺研究所DRI一、水平井概念1.水平井定义及分类2.水平井发展历史3.为什么要钻水平井钻井完井工艺研究所DRI1、水平井定义及分类•国际上一般认为井斜角大于85°并沿目的层延伸足够长度的井眼称为水平井。•水平井按造斜率或曲率半径分为三类：即长、中和短半径水平井。水平井类型标识短半径中半径长半径曲率半径20～40ft165～700ft1000～3000ft6～12m50～213m305～914m造斜率1.5°/ft～3°/ft8°/100ft～30°/100ft2°/100ft～6°/100ft5°/m～10°/m26°/100m～98°/100m7°/100m～20°/100m钻井完井工艺研究所DRI1、水平井定义及分类不同的水平井分类钻井完井工艺研究所DRI2、水平井发展历史水平井最早钻于1927年，早期的水平井只限于短半径井。1985年利用井下马达钻成第一口中半径水平井，从此水平井被广泛应用。钻井完井工艺研究所DRI2、水平井发展历史据四川油气田资料介绍，1961年底到1963年初，钻出了“一直两斜”多底井；1965年11月钻成了磨3水平井(垂深1367.78m，水平位移444.21m，井斜90°)。国内从1991年开始进行“八五”攻关，逐步形成了国内水平井技术。2006年是中国石油水平井发展具有里程碑的一年，全年水平井完成总井数超过了历年水平井的总和。(2006年522口井，2007年806口井)目前中半径井仍是国内外最常见的水平井。钻井完井工艺研究所DRI2、水平井发展历史华北油田从1990年开始钻水平井，第一口井为任平1井(1990年10月26日～1991年3月28日)，第二口井为任平2井(1995年11月16日～1996年4月5日）2006年，华北油田钻水平井15口，实现了水平井应用的突破。其中固井射孔完井11口，筛管完井3口，裸眼完井1口。钻井完井工艺研究所DRI3、为什么要钻水平井•增加裸露面积，增加油气井单井产量；•穿越多个油层，一口井开发一个小油田；•改善流体泄流方式，提高采收率；•地面限制，开发直井无法开采的区域；•海上油气田，节省作业平台；•沙漠油气田，减少井场建设；•……………………•以后应该问，为什么不钻水平井？钻井完井工艺研究所DRI二、水平井创记录简介最浅水平井：新疆油田HW9817井是2006年垂深最浅与水垂比最大水平井，其中垂深135.6m，水平位移301.94m，水垂比2.22。钻井完井工艺研究所DRI二、水平井创记录简介最深水平井：一般在塔河油田，左图为YK5H水平井，井深达近6000m。2006年中石油最深水平井为塔里木DH1-H5井，达6368m。钻井完井工艺研究所DRI二、水平井创记录简介水平位移最大井：2006年大港油田张海502FH井，斜深5387m，垂深2845.49m，位移4128m，最大井斜96，钻井周期57天。水平段最长井：2006年长庆油田龙平1井水平段长1007m。垂深最深井：2006年塔里木哈得4-58H井完钻井深5508m，完钻最大垂深5056.5m。钻井完井工艺研究所DRI二、水平井创记录简介水平井防碰最复杂井：2006年长庆油田杏-1-平35井水平井待钻井眼50m范围内有11口井，其中杏6-1-135井与待钻井眼距离9.9m，防碰难度大。分支井级别最高井：2006年大庆州38-平72井采用国内研制的预开孔定向悬挂分支井完井系统，达到TAML四级分支水平。钻井完井工艺研究所DRI三、国内主要水平井完井方式1.水平井主要完井方式及适用条件2.中石油2006年水平井完井方式分类3.固井射孔完井与贯眼完井费用对比4.国内主要水平井完井方式钻井完井工艺研究所DRI1、主要完井方式及适用条件水平井完井方式主要根据油田地质特点、油藏类型、开发方式、井别、曲率半径、增产措施等因素，综合分析，优化选择。SY/T6464-2000水平井完井工艺技术要求中的水平井完井选择原则。钻井完井工艺研究所DRI1、主要完井方式及适用条件钻井完井工艺研究所DRI1、主要完井方式及适用条件完井方式适用油藏地质条件适用工艺条件裸眼完井1、岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。2、单一储层或不要求层段分隔的储层。3、在有气顶、底水的条件下无垂直裂缝或断层。1、长、中、短或极短半径水平井。2、非选择性生产。3、不进行选择性增产、增注措施。割缝(或钻孔)衬管完井1.井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层。2.单一厚储层或不要求层段分隔的储层。3.天然裂缝性碳酸盐岩储层。4.岩性较为疏松的中、粗粒砂岩储层。1、长、中、短或极短半径水平井。2、非选择性生产。3、不进行选择性增产、增注措施。管外封隔器(ECP)及割缝(或钻孔)衬管完井1.要求不用注水泥实施层段封隔的注水开发储层。2.井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层。3.天然裂缝性或平面非均质的碳酸盐岩或硬质砂岩储层。4.岩性较为疏松的中、粗粒砂岩储层。1、长、中、短或极短半径水平井。2、选择性生产。3、可进行选择性增产、增注措施，但不进行水力压裂作业。钻井完井工艺研究所DRI1、主要完井方式及适用条件完井方式适用油藏地质条件适用工艺条件射孔完井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低渗透储层。3.裂缝性砂岩储层。1、长、中半径的水平井。2、选择性生产。3、进行生产控制、生产检测和包括水力压裂在内的任何选择性增产、增注措施。4、进行套管内预充填砾石绕丝筛管防砂完井或金属纤维筛管或微孔筛管等防砂完井裸眼预充填砾石筛管完井1.岩性胶结疏松、出砂严重的中、粗、细砂岩储层。2.不要求层段分隔的储层。3.热采稠油油藏。1、长、中半径的水平井。2、非选择性生产。3、不进行选择性增产、增注措施。套管内预充填砾石完井1.岩性胶结疏松、出砂严重的中、粗、细砂岩储层。2.裂缝性砂岩储层。3、热采稠油油藏。1、长、中半径的水平井。2、选择性生产。3、进行选择性增产、增注措施。钻井完井工艺研究所DRI2、2006年水平井完井方式分类油田总井固井筛管裸眼备注辽河13211310新疆11001100冀东501490大庆474700塔里木3212182吉林404000大港201190长庆211371吐哈153120西南211740青海151230华北151131玉门5140合计52315936040100200300400500600完井数，口固井完井，口筛管完井，口裸眼完井，口辽河新疆冀东大庆塔里木吉林大港长庆吐哈西南青海华北玉门合计其中2口筛管＋射孔归入筛管钻井完井工艺研究所DRI2、2006年水平井完井方式分类181526051015202530水平井口射孔完井管外封隔器滤砂筛管悬挂防砂筛管+管外封隔器分级注水泥滤砂筛管2006年冀东油田水平井完井方式对比冀东2006年50口水平井射孔完井的只有1口，造斜段注水泥、裸眼封隔器分段筛管完井26口，尾管悬挂、裸眼封隔器分段筛管完井15口，侧钻水平井尾管悬挂、裸眼封隔器卡封分段筛管完井8口。钻井完井工艺研究所DRI3、固井与贯眼完井费用对比皇甫洁等．水平井筛管顶部注水泥技术的应用．钻采工艺，2007，30(4)：161—162钻井完井工艺研究所DRI4、国内主要水平井完井方式水平井完井细分裸眼完井固井射孔完井防砂筛管完井套管固井尾管固井单尺寸套(尾)管复合尺寸套(尾)管悬挂筛管完井贯眼完井多级管外封隔器完井衬管完井钻井完井工艺研究所DRI4、国内主要水平井完井方式裸眼完井：1、最早的水平井。2、短半径水平井。3、坚硬垂直裂缝油藏。4、致密裂缝砂岩。优点：1、成本低；2、储层不受水泥浆伤害；3、使用可膨胀式双封隔器，可以实施生产控制和分隔层段的增产作业；缺点：1、疏松地层，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，不能进行水压裂力。钻井完井工艺研究所DRI4、国内主要水平井完井方式衬管完井：易坍塌但不需要防砂优点：1、成本相对较低；2、储层不受水泥浆伤害；3、可防止井眼坍塌。缺点：1、不能实施层段的分隔；2、难以避免层段之间的窜通；3、无法进行选择性增产增注作业。石西04水平井悬挂打孔管钻井完井工艺研究所DRI衬管、贯眼完井：贯眼完