现代固井完井技术.ppt

随着油田开发的进一步深入，隐蔽油藏、边际油藏等难动用油藏开发日趋重要，随之而来的是钻井技术的飞速发展，钻井技术经历了经验钻井、科学钻井和自动化智能钻井三个发展阶段，钻井新技术、新工艺和钻井新装备不断发展和完善，丛式井、水平井、小井眼侧钻水平井、大位移井、分支井等复杂结构井不断出现、发展和成熟，这些都迫切需要与之相适应的完井工艺技术，以便提高这些井的完善程度，达到延长油井寿命、提高开采效益的目的。,1 现代完井工程概述,1 现代完井工程简介2 特殊结构井完井技术3 膨胀管技术4 面临的问题与挑战,提 纲,完井的重要性？,BP公司墨西哥湾原油泄漏事件,现代完井工程简介,完井的历史：1.宋代太平广记记述的“陵州盐井”就用木材作井壁框架，以支持保护井壁，防止坍塌；2.清朝出版的四川盐字法记载冲击钻井工艺距有：下木竹即下套管；3.美国世纪末在钻井中下入刚管，以防止井壁坍塌，1912年美国加利褔利亚州的贝克发明了水泥承转器，用于控制水泥浆时把套管跟油管分开；.19世纪末国外建立了现代完井的概念。,现代完井工程简介,多年之前，完井工程处于两不管的地位。A、石油院校分钻井、采油两个专业；B、油田上，分钻井、采油两大阵营；C、开发方案上没有完井工程方案（最多几句话）。1）钻井的说，这应该由搞采油的来做；2）采油的说，这应该由搞钻井的来做；共同的理解是：认为完井仅仅是：钻井下套管、固井、射孔。这是简单理解。因为当时的钻井主要是直井，所以完井方法简单和单调，主要以射孔和裸眼为主。但随着复杂结构井的出现，完井技术就显得越来越重要（国外成本占1/3以上）。,现代完井工程简介,完井，顾名思义，指的就是油气井的完成(Well Completion)。科学地讲是根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。具体地讲，是从钻开油（气）层开始，到完井方法优选、完井作业、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。包括完井前的设计、完井方法、完井工艺和完井投产。是衔接钻井工程和采油（气）工程而又相对独立的一门技术工程。,现代完井工程简介-完井工程定义,完井工程的核心1、完井方法优选 决定油气通过什么渠道（连通方式）流入井筒的问题。2、井筒尺寸大小（生产套管尺寸）合理设计 决定用多大的井筒来生产的问题。显然，连通方式不一样，井筒大小不一样，成本也不一样，产出效果和整体经济效益也不一样。,现代完井工程简介-完井工程定义,理想的完井方式应满足：1)油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受的伤害最小；2)油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油、气入井的阻力最小；3)能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰；4)能有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；,现代完井工程简介-完井工程定义,5)油井管柱既能适应自喷采油的需要，又要考虑到与后期人工举升采油相适应；6)应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化以及堵水、调剖等井下作业措施的条件；7)稠油开采能达到注蒸汽热采的要求；8)油田开发后期具备侧钻的条件；9)施工工艺简便，经济效益好。,现代完井工程简介-完井工程定义,油气田油藏开发采用的完井方式分为三类，即：射孔完井：套管射孔 尾管射孔裸眼完井：先期裸眼 后期裸眼筛管完井：先期筛管 后期筛管砾石充填、膨胀防砂管,完井方式的选择及设计主要考虑油藏类型、驱动方式、流体性质、底、边水条件、非均质性等地质构造因素，同时，还要考虑到储层的岩性、油层的厚度、层间差异性、钻井目的、人工举升方法、测井能力、后期生产作业，油层污染等综合因素。充分考虑以上影响因素后选择出与油气藏相匹配的完井方式。,现代完井工程简介-完井工程定义,(1)、套管射孔完井,套管射孔完井一般是钻穿产层后，下入生产套管，在套管与地层环空注入水泥，用射孔弹射穿套管和产层，建立井筒与产层油气通道。套管射孔完井适用范围很大，从稀油油藏到稠油油藏，从孔隙油藏到裂缝油藏都可适用，也是目前油气藏开发中最常见的完井方式，工艺简单可靠，有利于分层开采及油层后期改造。,现代完井工程简介-完井工程定义,(2)、尾管射孔完井,尾管射孔完井是将技术套管下到油层顶部并固井，钻开产层后再下入尾管并悬挂在技术套管上，经注水泥和射孔后构成井筒与油层的通道。尾管射孔完井一般用于深井和超深井，有利于保护油气层、减少套管、节约成本。该完井方式适应的油藏条件与套管射孔完井相同，但完井施工工艺相对复杂一些。,现代完井工程简介-完井工程定义,(3)、先期裸眼完井（筛管）,先期裸眼完井适用于：产层物性基本一致，无气顶、夹层水和底水；,先期裸眼完井是在产层顶部下入技术套管并固井，然后钻开产层裸眼完井或筛管完井。,产层胶结良好，井壁坚固，不坍塌；地层界面清楚，能准确地在产层顶部下入套管；适用于不进行增产作业的产层。,先期裸眼完井 先期筛管完井,现代完井工程简介-完井工程定义,(4)、后期裸眼完井（筛管）,后期裸眼完井是在钻穿产层以后，将产层套管下到产层顶部注水泥，产层裸眼或下筛管的完井方法。,后期裸眼完井适用于：一般情况下地层井壁坚固稳定，不坍塌；一般用于地质分层掌握不够准确的井（如探井）。,现代完井工程简介-完井工程定义,(5)、砾石充填完井,砾石充填完井是在油层部位下入筛管，在筛管与井眼环形空之间填入砾石，最后封隔筛管以上环形空间完井，油层油流通过砾石与筛管进入井内，砾石充填完井又可分为先期砾石充填完井和后期砾石充填完井。,砾石充填完井适用于：胶结疏松砂岩、出砂严重的油层；厚度大且不含水层的单一油层。该完井方法可有效避免注水泥作业和射孔作业时对油层的伤害，并具有较强的防砂能力。,现代完井工程简介-完井工程定义,完井方式的选择主要是针对单井而言;虽然单井属于同一油藏类型，但其所处地理位置或井型不同，所选定的完井方式也不尽相同。,油层,底水,气顶,若采用裸眼完成，技术套管应先将气顶封隔住，再钻开油层，而不钻开底水层。若采用套管射孔完成，则应避免射开气顶和底水。,现代完井工程简介-完井工程定义,A、传统方法由钻井确定，设计程序为：表层套管技术套管生产套管，最后确定井身结构。特点：从上往下，不考虑今后开发会出现的情况。应放弃！B、现代方法从采油（采气）的角度按上述敏感性综合分析来确定油管尺寸生产套管尺寸技术套管尺寸表层套管尺寸最后确定井身结构。特点：从下往上反推，考虑了今后开发会出现的情况。应大力推广！,现代完井工程简介-完井工程定义,完井工艺,关键问题：1）不同的井型（垂直井、定向井、水平井、侧钻水平井、大斜度井、分支井）与相关完井工艺的配套问题；2）具体完井方法与完井工艺的配套问题；,现代完井工程简介-完井工程定义,钻完井整体经济效益评价,主要包括：1）不同的井型（垂直井、定向井、水平井、侧钻水平井、大斜度井、分支井）与相关完井工艺的成本分析；2）具体完井方法与配套完井工艺的成本分析；3）不同的井型、具体完井方法与配套完井工艺实施后的产出效果；4）近期与远期的有效结合；5）整体经济效益评价。,现代完井工程简介-完井工程定义,完井工程系统的目的,1、尽可能减少对油、气层损害，使油、气层自然产能能更 好地发挥；2、提供必要条件来调节生产压差，从而提高单井产量；3、有利于提高储量动用程度；4、为采用不同的采油工艺措施提供必要的条件，有利于保 护套管、油管，减少井下作业工作量，延长油气井寿命。,现代完井工程简介,5、近期和远期相结合，尽可能做到最低的投资和操作费 用，有利于油气藏管理、有利于提高油气田开发的综 合经济效益。因此：完井工程新兴工程 钻井工程 完井工程 采油工程,现代完井工程简介-完井工程定义,目前完井技术的难点,1、超高压、超高温深井的完井工艺技术（四川海相）2、与欠平衡钻井匹配的完井方法与工艺技术4、高含H2S、CO2气井的低成本完井工艺技术5、大位移井、高级别分支井的完井方法与工艺技术6、水平井控水防砂完井方法与工艺技术7、非常规天然气井的完井工艺技术,现代完井工程简介-完井工程定义,1 现代完井工程简介2 特殊结构井完井技术3 膨胀管完井技术4 面临的问题与挑战,提 纲,一、概 述,复杂结构井以提高油气藏产量和采收率为目标，可用于多种类型油气藏的开发，尤其适用于低渗透油气藏的开发。（1）增加泄流长度（2）增大传导率（3）有利于改善天然气供气通道（4）有利于提高压裂效果（5）减少开发井数量,特殊结构井完井技术,国内外水平井基本情况,特殊结构井完井技术-概述,国外水平井始于80年代初。90年代以来，水平井钻井技术在国外取得了非常显著的经济效益。国内水平井技术从1988年南海LH1116水平井开始，逐步得到推广应用，主要集中在胜利、新疆、辽河等油田。,特殊结构井完井技术-概述,水平井应用类型不断扩展,“八五”以来，随着水平井钻井技术的进步和不断的探索，中国石化水平井技术应用类型逐步扩大。,特殊结构井完井技术-概述,水平井应用油藏类型不断拓宽,目前，中国石化水平井技术应用无禁区，覆盖范围广，在已开发的油气藏中几乎都有水平井技术成功应用实例。,特殊结构井完井技术-概述,水平井开发总体效果良好,截止2007年底，中国石化共完成水平井1155口，其中2007年水平井投产288口，至2008年4月，平均日液37.5m3/d，日油13.7t/d（石化单井日产4.3t/d），平均综合含水50.5%。,特殊结构井完井技术-概述,常规完井：分段完井+变完井参数,半智能完井：分段完井+控水筛管,智能完井：分段完井+ICVs控制,DWS双管完井技术,中心管完井技术,特殊控水技术(EquiFlow Oil Selector),膨胀防砂管完井技术,特殊结构井完井技术,二、国外水平井完井技术现状,SAS（割缝/打孔管/复合筛管）SAS+ECP（筛管+管外封隔器）CHP（套管射孔）,SAS+ECP（变参数+筛管顶部注水泥）SAS+ECP（控水筛管+分段一体化）CHP（套管射孔分段+变参数射孔）CHP（逐层打开+逐层封堵分层开采）SAS+自胀封管外封隔器（起步阶段）,所有工艺基于两点水平井分段+产液剖面,特殊结构井完井技术-国外完井技术现状,由过去单一的固井射孔完井方式发展成适应不同油藏类型和储层的裸眼防砂完井、衬管完井等配套完井工艺，具有完善程度高、完井成本低、防止油层二次污染、提高水平井产能及采收率的优点。但目前主要还是以固井射孔完井为主,完井式转变,三、中国石化水平井完井技术进展,特殊结构井完井技术,随着中国石化水平井开发技术的不断提高，中国石化水平井完井技术也得到了长足发展。在以下技术实现了突破：疏松砂岩油藏水平井裸眼防砂完井一体休技术 鱼骨状分支井水平井完井技术 分支水平井完井技术 大位移水平井完井技术 水平井裸眼砾石充填防砂完井技术,特殊结构井完井技术-中石化现状,研究开发出的新工艺新技术：精密滤砂管防砂技术多级控压泥饼解堵技术筛管分段解堵一体化完井技术自胀封管外封隔器技术鱼骨状分支水平井完井技术,优势：油层裸露面积大、油层污染小、采收率高,适用于陆地及海上各种油气井、水井、侧钻井、水平井及蒸气驱采井。适合灰岩裂缝型油藏、特低渗砂岩油藏等。,四、水平井裸眼防砂完井一体化技术,筛 管 完 井 技 术,特殊结构井完井技术,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,过滤精度：60-350m（根据地层砂的粒度组成确定）；基管：51/2in、7in套管，钻孔100200孔/m；精密复合过滤层（多层过滤网导流网）及外管均为不锈钢材料。,具有带侧流孔的保护套，过滤面积大，流动阻力小，有效防止射流损坏滤纱网。特制的高渗绕流网，渗透率高，防堵能力强，同时具有分散射流强度的作用。螺旋形焊缝、特有的5米分段有效防止滤纱网开焊。,（1）高渗高强滤砂管技术,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,（2）多级控压泥饼解堵工艺,1.油管串；2.短套管；3.泥饼清洗密封器；4.滤砂管；5.限位装置；6.泥饼清洗装置；7.短筛管；8.引鞋,传统泥饼酸洗工艺,改进后的泥饼酸洗工艺,增加酸洗内管串中泥饼清洗密封器数量，限制酸液尽可能沿井壁与筛管环空内流动，提高了酸洗效率。,泥饼清洗密封器只有一个，酸液在井壁与筛管的环空内很难流动，无法有效清洗井壁。,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,新型高效解堵液,解堵机理,酸化：清除滤饼中的骨架颗粒（超细碳酸钙等）,氧化：氧化降解滤饼中连接颗粒的聚合物分子,施工前期,施工后期,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,（3）筛管分段解堵一体化完井技术,适用于整装砂岩油藏、复杂断块油藏、稠油油藏,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,水平井为什么要进行分段完井?,水平段往往会穿越多个油层，或存在小段夹层,当储层自然产能衰竭时，往往需要进行分段酸化压裂,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,压缩式实体管外封隔器,技术优势：管外封隔器采用实体管外封隔器，橡胶实体嵌入地层，提高了分段质量。内管封隔器内径小，克服了传统封隔器过盲板位置易刮坏的弊端。可以重复胀封，保压效果稳定。,分段内管封隔器,水平井筛管分段完井工具：,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,95/8in套管,81/2in井眼,钻水平井眼,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,95/8in套管,81/2in井眼,划眼、通井、洗井,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,下入完井管柱,51/2in套管,51/2in筛管,固井封隔器,51/2in分级箍,51/2in盲板,洗井阀,分段封隔器,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,胀封固井封隔器,10MPa,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,打开分级箍,16MPa,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,固井,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,固井,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,固井,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,固井,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,碰压，关闭分级箍,关闭分级箍,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,候凝,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,钻附件,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,钻附件,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,起出钻附件管柱,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,下入解堵、胀封一体化管柱,单流阀,限压阀,内管封隔器,洗井封隔器,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,替钻井液,替出酸液,浸泡酸洗,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,胀封分段封隔器,10MPa,7MPa打开,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,憋开球座，建立通路,20MPa,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,起出解堵胀封一体化管柱,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,（4）自膨胀管外封隔器,遇油遇水膨胀橡胶最大可膨胀至9-10倍，有效膨胀4-5倍，遇油膨胀橡胶在有效膨胀范围内承压可达29MPa。,技术特点：自膨胀管外封隔器不同于常规打压封隔器，封隔器的膨胀在完井后自动完成，这样就可以在完井管串任一点、任一位置下入多个封隔器，施工简单，安全可靠。,特殊结构井完井技术-防砂完井一体化技术,分支水平井优势,增加井眼在油藏中的长度，扩大泄油面积 改善油流动态剖面，减缓锥进速度 提高油气层纵向动用程度 提高裂缝油气藏裂缝钻遇率 重复利用上部井段，减少井口或井槽 一口井内实现注采结合 降低油井管理、环保等费用,五、分支水平井完井技术,特殊结构井完井技术,中国石化分支水平井应用情况,中国石化首口鱼骨状水平分支井CB26B支P1井于10月26日顺利完钻，10月29日顺利完井并投产。该井日产油达100吨；2011年河3-支平1井悬挂封隔器回接密封短节压力验封成功，标志国内陆上第一口达到国际五级完井水平的分支水平井诞生,特殊结构井完井技术-分支水平井,鱼骨状分支水平井优势：增加泄油面积、提高油藏动用程度；改善开发效果，提高采收率；经济、高效。,六、鱼骨状分支水平井完井技术,特殊结构井完井技术,分支井眼易出砂、坍塌、水淹，生产寿命短。,分支井眼下滤砂管衬管，有封隔装置。另外有倒刺装置防止衬管滑入主井眼。提高了分支井眼的稳定性。,常规鱼骨状分支水平井完井技术,新型鱼骨状分支水平井完井技术,特殊结构井完井技术-鱼骨状分支水平井,主井眼：悬挂大通径精密微孔滤砂管裸眼防砂；分支井眼：裸眼完井。,完 井 技 术,无固相甲基葡萄糖完井液,完 井 液 技 术,关键技术,特殊结构井完井技术-鱼骨状分支水平井,鱼骨状分支水平井应用领域由海上扩展到陆上，由新区扩大到老区，由油扩展到气，由稀油延伸到稠油。胜利油田在该领域处于国内领先地位。,沾18支平1，稠油热采井,特殊结构井完井技术-鱼骨状分支水平井,20世纪80年代后期，中国石化胜利、河南等油田攻克了大位移井完井施工中，由于大位移井延伸段长造成的套管下入等技术难题。目前采取的主要采用了套管漂浮技术和套管下入加压装置，大大延伸了套管所能达到的位移。相继完成了埕21-平1井、楼平2井、高平1井等大位移水平井的完井施工，创造了多项施工纪录。,七、大位移水平井完井技术,特殊结构井完井技术,完钻井深2888.86m，井底垂深1186.40m，井底水平位移2073.46m，位移垂深比1.75。,垦东405平1井：海油陆采大位移水平井,特殊结构井完井技术-大位移水平井,目前最新指标 高平1井，完钻井深4535.0m，水平段长：1636.43m，垂深948.88m，井底水平位移3814.32m，位移垂深比4.02。,峰值日产油达到35.6t，是直井的3-4倍,楼平油田四口超稠油藏浅层水平井,楼平1、楼平2、楼平3、楼平4创中石化水平井钻井三项新纪录:垂深最浅（159.88m）;造斜点最浅（20m）;位垂比最大（2.59）。,特殊结构井完井技术-大位移水平井,关键技术：漂浮接箍工具，实现套管顺利下入,增加了漂浮接箍以下部分套管柱的浮力，实现下部套管串在下套管过程中处于漂浮状态，降低了下套管时的阻力，并且，由于漂浮接箍以上部分的套管柱内充满了钻井液，从而增加了把套管柱推入井眼内的压力，实现套管顺利下入。,特殊结构井完井技术-水平井固井技术,偏心引鞋在下套管前接在套管的最底部，在下套管的过程中，如果出现“负载荷”或遇卡，可以通过上下活动，慢速旋转套管，调整偏芯角度，引导套管的安全顺利下入。,特殊结构井完井技术-水平井固井技术,随着水平井应用规模的不断加大，应用油藏类型不断增多，以及油田开发阶段的变化，对于地层砂分选性差、泥质含量高的砂岩油藏，往往造成滤砂管堵塞或出砂。为此，胜利油田研发了水平井裸眼砾石充填防砂完井技术。,八、水平井裸眼砾石充填防砂完井技术,特殊结构井完井技术,水平段采用环空充填，工艺简便，安全性高；双精度结构的防砂筛管，可抗堵塞、挡砂性能好；压差式阻流装置，可实现分段连续充填，提高充填效率。,技术特点,特殊结构井完井技术-水平井裸眼砾石充填防砂,1 现代完井工程简介2 特殊结构井完井技术3 膨胀管技术4 面临的问题与挑战,提 纲,一、引 言 膨胀管技术就是将套管下入技术套管内，用驱动头以液压力或机械力的方法使管材永久形变，用特殊工具和工艺将下入的套管膨胀至与上层技术套管内壁紧贴，从而达到增大采油管柱或井眼内径的目的。该技术被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。,膨胀管技术,膨胀管主要分为膨胀套管、膨胀波纹管、膨胀筛管等。,波纹管 膨胀筛管,膨胀套管,膨胀管技术-引言,总部设在海牙的皇家荷兰壳牌公司在1993年左右最先进行了实体膨胀管实验。实验使用了几节焊在一起的钢管，钢管初始直径是4，膨胀率约22%。1998年7月，壳牌公司与Grant Prideco公司合作，该公司是制造各类油田管材的专业化公司，开发了可膨胀螺纹连接，能够在膨胀过程中保持机械和水力完整性，这是一个重大的技术进步。,二、国内外发展现状,膨胀管技术,1999年11月哈里伯顿能源服务公司为雪佛龙美国开采公司在路易斯安那州率先使用了实体膨胀管系统。,膨胀管技术-国内外现状,裸眼井膨胀尾管系统,主要解决漏失问题和复杂地层，例如盐岩塑性地层层及地层孔隙压力、压力梯度复杂的地层。,膨胀管技术-国内外现状,套管井膨胀衬管系统,该系统可以用于老井的修复，可修复数千英尺的套管。该技术结构相对简单，技术要求较低，可进行单根或多根套管的补贴。,膨胀管技术-国内外现状,膨胀尾管悬挂器系统,数据表明，传统的尾管系统45%至60%的会产生漏失。为了解决这一问题需要挤水泥或下尾管悬挂封隔器，或者两者都需要，以保持其水力完整性。膨胀尾管悬挂器可有效解决这一问题，并同时保持比尾管更大的内径。,膨胀管技术-国内外现状,可膨胀管用作尾管悬挂器，比常规尾管悬挂器和尾管上封隔器更简单、更经济。其心轴不是让整个尾管膨胀，而仅仅膨胀一小段尾管来形成尾管悬挂器，这一小段尾管又充当尾管上封隔器，可膨胀尾管悬挂器系统集尾管悬挂器和尾管上密封件的功能于一身，因而可最大限度地减少尾管顶部的挤水泥作业。与常规尾管悬挂器和尾管上封隔器相比，这种可膨胀尾管悬挂器系统可延长平均故障间隔时间，减少维修费用。,膨胀管技术-国内外现状,随着国外膨胀管技术应用的增多，国内三大石油公司都加快了研究开发步伐，中石油和中海油都把膨胀管技术的研究作为“十一五”的重点攻关项目，计划投资数千万进行研究。目前，进展较快的有：中石油勘探研究院、西南石油学院、长庆油田及中海油。其中中石油勘探研究院完成了单根膨胀管的地面和井下试验、从今年开始对联接螺纹进行研发；西南石油学院主要从事理论方面的研究；中海油主要利用膨胀技术在分支井上的应用研究。,膨胀管技术-国内外现状,创立的几项全国记录1、2005年9月，王70-63井，国内首次带有膨胀螺纹的井下现场试验；2、2006年7月，梁38-1井，国内首次突破100米膨胀套管补贴应用；3、2006年11月，孤南7-61井，国内首次完成177.8mm套管内膨胀套管 补贴应用；4、2008年5月，林3-侧更11井，完成国内首次侧钻井膨胀套管完井现场应用，同时创膨胀套管应用最长施工纪录（243.25m）；5、2009年5月，商23-31井，创国内膨胀套管补贴修套技术最长施工纪录（284.72m）；6、2009年7月，国内首次侧钻井膨胀尾管悬挂器技术现场应用，利用118108膨胀式尾管悬挂器悬挂95mm尾管总长度901.67m；7、2009年8月，永3-侧斜104井，创国内侧钻井膨胀套管完井新纪录（486.5m）；8、2009年9月，永66-侧2井，再次打破侧钻井膨胀套管完井纪录（520.17m）；9、2009年9月，义11-47井，完成国内首次膨胀悬挂小套管修套技术现场应用。10、2010年4月，南萨里布拉克区块-C58井国产膨胀管首次在国外套管损坏井中应用。,膨胀管技术-国内外现状,三、实体膨胀管的主要用途,实体膨胀管技术具有重要的意义，一是可以简便有效地解决复杂井段的井壁稳定问题，二是可以减少上部井眼的尺寸和套管层数，甚至在几年内实现从井口到井底以同一尺寸钻井，这样可以钻更深的直井和大位移井，三是可以修复老井被损坏的套管，四是可以大大降低钻井成本，五是代替常规尾管悬挂器及管外封隔器的膨胀尾管悬挂器可增大悬挂器内径及密封性。,膨胀管技术-实体膨胀管,膨胀套管用于井身结构优化，可以减小井眼锥度、提高建井效率、减少建井成本。,井身结构对比,膨胀管技术-实体膨胀管,传统套管程序与膨胀套管程序对比,膨胀管技术-实体膨胀管,利用膨胀套管封堵复杂地层。,13-3/811-3/49-5/8（膨胀至11-3/4后内径10）9-5/87-5/8（膨胀至9-5/8后内径为7.935）7,封隔地层,钻遇复杂地层时，在不增大开眼直径和不减小完井套管直径的条件下，可多下数层膨胀套管来封隔复杂地层，以利安全钻井。,膨胀管技术-实体膨胀管,改变深水钻井井身结构,解决低速钻进问题的有效技术。与较小钻机配合，可为深水钻井提供一种经济有效的解决方案。,超深水传统井身与可膨胀套管井身对比,膨胀管技术-实体膨胀管,膨胀套管用于套管补贴,套管补贴,可进行长井段的补贴，补贴的同时加固了老井套管，提高了套管的抗外挤强度；密封橡胶件具有耐压、耐高温、耐腐蚀等特性，密封效果好。还可以用于封堵炮眼、老井加深及修复钻井过程中的套管损坏。,膨胀管技术-实体膨胀管,老井侧钻,膨胀套管用于老井侧钻。,可以提高固井质量、增大侧钻井段的套管内径。,膨胀管技术-实体膨胀管,四、膨胀式尾管悬挂器,数据表明，传统的尾管系统45%至60%的会产生漏失。为了解决这一问题需要挤水泥或下尾管悬挂封隔器，或者两者都需要，以保持其水力完整性。膨胀尾管悬挂器可有效解决这一问题，并同时保持比尾管更大的内径。,膨胀管技术,膨胀式尾管悬挂器优越性在于：（1）在水泥浆上返过程中，可将完井尾管进行旋转，从而大幅度提高水泥浆顶替效率和固井质量，解决套管偏心、环空窜流通道造成的固井质量问题。（2）具备良好的密封悬挂功能，完全解决侧钻井窗口以上大套管与小套管重叠段的密封问题，同时小套管和大套管之间的重叠段可以小于10m，大幅度减少常规完井小套管使用量，从而节约套管成本。过流面积和通道更大，可适应于更小的环空间隙；（3）由于良好的密封及悬挂性能，使裸眼尾管与大套管形成一个完整的整体。在窗口位置选择时可以最大程度的降低开窗点附近水层对窗口的影响，从而大幅度减少裸眼井段的长度，降低钻井成本及完井套管费用。,膨胀管技术-膨胀尾管悬挂器,膨胀式尾管悬挂器优越性在于：（4）消除了常规悬挂器卡瓦对上层套管造成的损伤，并可提供更大的悬挂力和具有更高的可靠性。（5）内通径远大于配套使用的套管，膨胀旋转尾管悬挂器采用一体式结构，没有中心管、卡瓦等机构，可有效提高悬挂器的整体强度，并保证其它管内作业的顺畅。（6）膨胀式可旋转尾管悬挂器可以达到双向悬挂的效果，无论上提或者下放，均无法使尾管柱产生移动。（7）在尾管下入过程中遇阻，旋转尾管悬挂器可以转动管串，将有助于克服阻力，使尾管顺利下入到位，。密封压力55MPa。,膨胀管技术-膨胀尾管悬挂器,目前已开发出177.8mm127mm（114.3）、139.7mm95.25mm两种规格产品。自2009年7月20日王102-侧54井第一口膨胀悬挂器施工，已成功完井近十口井，有效提高了悬挂部位的密封质量。,膨胀管技术-膨胀尾管悬挂器,01,02,03,膨胀工艺相对简单，作业周期短成本低，可以节省大量的经济成本,在钻井、完井或修井施工过程中，将波纹管管柱下入井内，以液力和机械力的方式使管柱永久形变为圆管，实现封堵复杂地层和修补已损套管，其后仍保持原井眼尺寸的一种新型技术。,特点,示意图,六.膨胀波纹管技术,膨胀管技术,前苏联在上世纪七十年代已利用膨胀波纹管技术来封隔漏层，解决井漏问题。鞑靼石油研究设计院在可膨胀波纹管技术方面居领先地位。目前俄罗斯（含前苏联）共完成了400多口封堵复杂地层的施工，补贴套管600多口井，取得俄罗斯联邦以及国外专利50多项。,中国石油勘探开发研究院中国石油大学（北京）中石化石油工程技术研究院,1.膨胀波纹管技术现状,膨胀管技术-膨胀波纹管,尺寸规格：,裸眼井复杂层段膨胀封隔技术,裸眼井尾管膨胀技术,套管修补膨胀技术,可在132mm215.9mm井眼中实施封堵可在146mm245mm的套管中实施修补作业,1）国外研究现状,主要形成以下三种技术：,膨胀管技术-膨胀波纹管,初步优选出了波纹管材料,取得的成果,进行了膨胀前后力学变化理论分析,确定了波纹管成型工艺方法,制造出了膨胀波纹管,确定了焊接连接方式及焊接材料的优选,形成了膨胀波纹管膨胀施工工艺技术,初步形成了215.9mm、241.3mm、311.15mm井眼的膨胀波纹堵漏技术，拥有自主知识产权，申报了3项国家发明专利，其性能指标达到：,2）中石化工程院研究现状,膨胀管技术-膨胀波纹管,33MPa时215.9mm膨胀波纹管膨胀情况,20MPa时241.3mm膨胀波纹管膨胀情况（动画）,18MPa时311.2mm膨胀波纹管膨胀情况,215.9mm波纹管：开始膨胀压力为3MPa，至22MPa波纹管基本胀圆；241.3mm波纹管：开始膨胀压力为2MPa，至20MPa波纹管基本胀圆；311.2mm波纹管：开始膨胀压力为2MPa，至18MPa波纹管基本胀圆,1)膨胀性能,2.膨胀波纹管的性能,膨胀管技术-膨胀波纹管,爆破试验,抗外挤试验,2)最大抗内压/抗外挤,膨胀管技术-膨胀波纹管,3)抗拉性,试验结果,在拉拔机上轴向拉力达到100t，试件没有损坏；推算膨胀波纹管在30MPa膨胀压力下，焊接、过渡接头无问题。,膨胀管技术-膨胀波纹管,过渡接头与上堵头连接结构,液压卸扣机上模拟倒扣,4)倒扣及摩擦力,试验结果：,膨胀后在液压卸扣机上模拟倒扣作业，最大倒扣扭矩8KNm；求得摩擦力25KN/m。,膨胀管技术-膨胀波纹管,井眼准备,波纹管串准备.,波纹管膨胀施工.,膨胀施工工艺,扩眼,双井径测井,双井径测井,井眼准备流程图,1)井眼准备,4.膨胀施工工艺,膨胀管技术-膨胀波纹管,2006年9月20日22日，在韦15-19井进行了膨胀波纹管技术封堵漏层试验。韦15-19井的基本信息为：-井型：定向井-设计井深：1633.24m-造斜点深：700m-最大井斜角：19.25度-试验前井深：601m-地层：玄武岩（其长度为150270m）-井径：215.9mm-主漏失层深度：204208m-钻进中漏速为80m3/h，经过堵漏处理后漏速为3m3/h,2、韦15-9井现场试验情况,1）韦15-9井基本情况,膨胀管技术-膨胀波纹管,膨胀波纹管技术试验实施封堵主漏层试验：-扩眼井段：190225m-漏速：10m3/h-波纹管下入井段：192212m,2、韦15-9井现场试验情况,9月20日8：00开始进行扩眼和地面波纹管连接准备，经过波纹管下入、水力膨胀、上提下放钻具倒扣、机械膨胀、通径等工序，于9月22日20：00成功的封堵了该主漏失层,完成了全部施工作业。膨胀施工后测井显示，波纹管内径219220m，波纹管位置稳定在192212m处。,1）韦15-9井基本情况,膨胀管技术-膨胀波纹管,设计井深1633m，当前井深600m。钻进中漏失80m3/h，漏失位置在206m处，玄武岩，扩眼前平均井径为：218mm。,2、韦15-9井现场试验情况,2）扩眼前测井,膨胀管技术-膨胀波纹管,扩眼井段为玄武岩，扩眼井段为191221m。优选的扩眼器为工具面选为237mm，能满足需要。,2、韦15-9井现场试验情况,3）扩眼,膨胀管技术-膨胀波纹管,扩眼后最小井径245mm。选择上下井径在245mm处为安放封隔器位置，即191-211m。,2、韦15-9井现场试验情况,4）扩眼后井径测井,膨胀管技术-膨胀波纹管,2、韦15-9井现场试验情况,5）波纹管下入,膨胀管技术-膨胀波纹管,2、韦15-9井现场试验情况,6）水力膨胀、摩擦力求取、倒扣,膨胀管技术-膨胀波纹管,2、韦15-9井现场试验情况,7）机械胀管,膨胀管技术-膨胀波纹管,2、韦15-9井现场试验情况,8）波纹管施工后测井曲线,膨胀管技术-膨胀波纹管,（1）试验井况,波纹管封堵位置,波纹管下入前井径曲线,3、恳东411-斜4井现场试验情况,膨胀管技术-膨胀波纹管,确定在375m419.55m进行波纹管膨胀作业。波纹管串长44.55 m，钻台直焊1个焊接口。,3、恳东411-斜4井现场试验情况,（2）膨胀波纹管准备,膨胀管技术-膨胀波纹管,（3）水力膨胀,（4）倒 扣,打压到20MPa，稳压5min。,下压80KN，上提160KN，正转20圈。,3、恳东411-斜4井现场试验情况,膨胀管技术-膨胀波纹管,（5）机械膨胀,（6）通 井,3、恳东411-斜4井现场试验情况,膨胀管技术-膨胀波纹管,1 现代完井工程简介2 特殊结构井完井技术3 膨胀管完井技术4 面临的问题与挑战,提 纲,面临问题与挑战,1.水平井完井方式如何应对高含水的问题,2007年中国石化投产的338口水平井中，低效井有45口，关井29口，因高含水关井13口。高含水已经严重制约水平井高效生产，急需攻关水平井找堵水配套技术。已实施的筛管完井中，大部分没有进行有效分段，一旦水淹，后期措施难度大。,面临问题与挑战,截止2009年6月，中国石化油气藏在用水平井中低产低效和停产井合计413口，占目前水平井总数的22.8%。,1)水平井低产低效及停产井所占比例较高,面临问题与挑战-水平井高含水,油气藏低产低效与停产水平井各油田分布,1）水平井低产低效及停产井所占比例较高,面临问题与挑战-水平井高含水,1）水平井低产低效及停产井生产状况较差,面临问题与挑战-水平井高含水,1）水平井低产低效及停产井原因分析,面临问题与挑战-水平井高含水,1）水平井低产低效及停产井原因分析,中国石化油藏停产水平井原因分类与所占比例,面临问题与挑战-水平井高含水,设计或者钻井不到位造成高含水非选择性完井方式造成无法堵水,1)水平井低产低效及停产井五大原因,生产过程高含水统计达216口,水平井套损检测技术满足不了要求水平井套损治理技术满足不了要求,套损和井筒故障统计有47口,低渗油气藏储层改造应用少58口,储层保护技术不能够满足要求分段压裂技术是关键也是瓶颈,注汽质量、防砂效果不好等,管理不到位、技术选择不当,主要原因,重要原因,部分原因,面临问题与挑战-水平井高含水,未采用分段完井工艺，后期难以实施卡堵水措施,没有采用控水完井,采用控水完井,面临问题与挑战-水平井高含水,裸眼或筛管完井不均匀排液演示,面临问题与挑战-水平井高含水,下入水平段采油管柱,面临问题与挑战-水平井高含水,2）对于已经完成的裸眼水平井的高含水如何控制？,加封隔器封堵,面临问题与挑战-水平井高含水,对低含水层改造,面临问题与挑战-水平井高含水,问题的提出,非均质油藏,均质油藏,如何控水，如何提高油藏采收率,3）水平井控流完井技术,面临问题与挑战-水平井高含水,(1)变密度射孔,费用高，固井质量差，效果不理想,面临问题与挑战-水平井高含水,优化射孔水平井平均产量49.5t/d，同比平均产量47t/d提高5.3%。在一区三叠取得了延缓底水锥进10-57天的显著效果。,面临问题与挑战-水平井高含水,塔河TK904H井工艺参数优化结果,面临问题与挑战-水平井高含水,(2)节流阀控流,(3)分段完井+变密度控流防砂筛管,面临问题与挑战-水平井高含水,水平井控流完井技术：通过筛管孔密、盲筛管比例、光管段分段封隔或下入中心油管来调节生产压差，使水平井井筒中生产压差均衡分布。,面临问题与挑战-水平井高含水,面临问题与挑战-水平井高含水,2.水平井完井方式优选问题,目前中国石化水平井已经应用到多种油藏类型，开采效果不尽相同，需要重新对水平井完井方式做进一步的研究，以使各类油藏合理且经济有效的开发，提高油藏最终采收率。,对不同油藏类型水平井展开完井方式适应性研究，其中包括不同开采方式水平井完井方式优选和不同油藏类型水平井完井方式经济评价；对于疏松砂岩油藏需要进行水平井防砂方式优化和工艺经济评价。,面临问题与挑战,不同完井方式对产能有一定影响,面临问题与挑战-水平井方式选择,3.高级别分支井完井问题,随着分支水平井的广泛应用，目前的IV级完井已经不能满足复杂断块及潜山油藏高效开发的需要。,国外情况：目前世界共钻分支井8500余口，其中采用3-6级完井的井数超过1200口。国外现已研制成功了近20套多分支井系统。其中斯仑贝谢的Rapidx已经达到级。,面临问题与挑战,分支井与国外完井技术差距大，国外TAML6级；国内TAML4级，中石油正在开展TAML6级技术攻关。,面临问题与挑战-水平井方式选择,鱼骨状水平井分支井眼缺乏多样化的完井手段，分支井眼出水导致全井水淹的局面亟待解决,通过窗口位置的数据采集存储器的打捞、解码，分析出各个分支井眼的生产情况，确定分支井眼采用合采还是分采方式生产。,面临问题与挑战-水平井方式选择,4.水平井裸眼砾石充填问题,水平井裸眼砾石充填防砂完井技术在部分热采井中，遇到了诸如充填效果不佳、套管错断等问题，阻碍了该技术的进一步