水平井作业技术.ppt
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1、水平井作业技术,林勇中原石油工程公司2019年7月10日,水平井作业技术,一、水平井基础知识二、水平井作业设备及工具配套三、通井、刮削作业四、水平井射孔作业五、水平井注水塞作业六、水平井堵水作业七、水平井冲砂作业八、水平井打捞作业九、水平井钻磨作业十、水平井防掉管柱,国内:,截止2009年6月,中石化共完成水平井2004口。其中胜利油田完成1391口,累产油超千万吨。,2008年,中石油完钻水平井1005口,并在多分支井、大位移水平井等方面取得了重大突破。,水平井最大水平段达6118m;水平井最大垂深6062m;水平井最大斜深10728m;多分支水平井总水平段长度达到11342m。,技术指标,
2、一、水平井开发概述,国内外水平井发展,一、水平井基础知识,近年来冀东油田大斜度大位移井不断增多,水平位移大于2000m井205口,水平位移大于2500m井55口,最大水平位移超过4km(正钻井NP13-1706近5km),大位移定向井指标:最大位移: 4101m(NP13-X1702)最大井斜:81.65 ( NP13-X1702 )最大井深:5630m ( NP13-X1702 )玄武岩最大厚度:1068m斜/368m垂(NP12-X168),大位移水平井指标: 最大位移: 4033m(NP23-P2016) 最大井斜:92.68 (NP23-P2010) 最大井深:6470m (NP36-
3、P3002) 最高温度:172.5(NP23-P2002循环),近几年位移超过2Km和2.5Km井数量,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,垂深 井眼走向上任一点到井口所在水平面的距离,称为该点的垂深。井深 井眼轴线上任一点到井口的井眼长度,称为该点的井深,也称为该点的测量井深或斜深。如图中AF。水平位移 井眼轨迹上任一点与井口铅直线之间的距离称为该点的水平位移,也称为该点的闭合距。造斜点 开始定向造斜的位置,通常以开始造斜点的井深来表示。,一、水平井基础知识,这种剖面井眼曲率变化平缓,施工难度小,达到的水平延伸段长。适用于油层埋藏深,水平位移大的井。钻具与井壁摩擦力小。该剖面属于大曲率半
4、径水平井的一种。,H总垂深S总水平位移Sz水平延伸段L2一次增斜段L3稳斜段L4二次增斜段,双增剖面,直井段增斜段稳斜段增斜段水平井段,垂直井段增斜段水平井段,中曲率半径水平井和小曲率半径的水平井均使用此种剖面。大曲率半径水平井也可使用此种剖面。圆弧单增剖面从垂直段至水平井段的斜井段长度可以减少,可用于油层埋藏深度较浅的井。,这种剖面适用于大曲率半径水平井。,变曲率单增剖面,一、水平井基本知识,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,水平井完井方式,水平井完井方式,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,工艺过程: 下入完井管柱 膨胀
5、封隔器 打开分级箍 注水泥、关闭分级箍,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,一、水平井基础知识,二、水平井作业设备及工具配套,二、水平井作业设备及工具配套,1、技术准备,1、技术准备,二、水平井作业设备及工具配套,二、水平井作业设备及工具配套,2、施工设备,提升设备旋转设备循环设备,二、水平井作业设备及工具配套,二、水平井作业设备及工具配套,3、钻具及工具,二、水平井作业设备及工具配套,二、水平井作业设备及工具配套,二、水平井作业设备及工具配套,L2D*d-d2+2R(D-d)1/2,对139.7mm124.3mm套管而言,通过理论计算,入井工具通过长度界限,见下表:,二、水平井作业设备及
6、工具配套,三、通井、刮削作业,三、通井、刮削作业,三、通井、刮削作业,三、通井、刮削作业,三、通井、刮削作业,四、水平井射孔作业,四、水平井射孔作业,四、水平井射孔作业,四、水平井射孔作业,四、水平井射孔作业,89-1枪62孔*5节*22.5m+起爆器*9级*2.61m+筛管*9根*9.49m+73mm平式油管短节+73mm平式油管24根+变扣+73mm加大油管5柱+校深短节*1.52m+73mm加大油管4.5柱+校深短节*2.03m+73mm加大油管3柱校深短节*1.54m+73mm加大油管191.5柱。,四、水平井射孔作业,五、水平井注水塞作业,顶替效率水泥浆析水水泥浆沉淀分层,五、水平井
7、注水塞作业,五、水平井注水塞作业,五、水平井注水塞作业,五、水平井注水塞作业,五、水平井注水塞作业,六、水平井堵水作业,六、水平井堵水作业,卡瓦封隔器卡水管柱,该工艺管柱采用带双向卡瓦支撑SPY441封隔器封堵下部油层,应用YDS丢手工具实现丢手 该管柱只能实现下段油层的封堵,六、水平井堵水作业,皮碗封隔器卡水管柱,该工艺管柱采用皮碗封隔器实现封闭层的封堵,应用特殊丢手工具实现丢手。全部管柱支承在人工井底,上部采用防落物管柱插入丢手接头,防止管柱移动。 该管柱可以实现任意油层的封堵。,六、水平井堵水作业,采用多级封隔器和液控开关实现水平井多层系、分段开采。 液压控制井下开关的开启和关闭,实现合
8、采或选择性开采。,水平井段选择性采油管柱,六、水平井堵水作业,六、水平井堵水作业,1、水平井冲砂难点,油层砂粒更易进入井筒,形成长井段的“砂床”,同时在压差作用下,沉砂床发生“固化”,严重时砂堵井眼。井内管柱贴近井壁低边,管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用,更易形成卡钻。冲起的砂粒在水平段容易再次沉积。修井液环空流速偏差很大,井眼低边的流速低,携砂能力下降,易导致钻具被卡。,七、水平井冲砂作业,2、反循环冲砂技术:井口安装反循环旋转装置,进行反循环冲砂、套铣、磨铣。由于修井液钻杆内流速较快,砂颗粒、套铣磨铣而产生的金属碎屑及碎钢丝上返速度也较快,施工效率较高,发生卡钻的机率很低。18m3/
9、h,36.8m3/h,七、水平井冲砂作业,2、反循环冲砂技术:,胜利油田处理砂埋油管时,一般都采用连续套铣筒,套铣筒的长度可以达到200-300米。采用正循环冲砂,一般仅使用单根套铣筒,套铣筒的长度仅在10米左右。不仅效率低下,而且时常发生卡钻事故。尤其是在用套铣筒套铣打捞碎钢丝时,卡钻的机率非常高。,七、水平井冲砂作业,2、反循环旋转井口装置:该装置有上壳体、下壳体、旋转部分、密封部分、胶芯、压紧盖板组成,在一定的预紧力及水力作用下,胶芯抱紧方钻杆,起到密封作用。当方钻杆转动时,该装置的上壳体与方钻杆同步转动,胶芯与方钻杆之间不产生相对转动,不易损坏胶芯,密封压力可以达到10MPa以上。,七
10、、水平井冲砂作业,自封:,液压助封井口:,七、水平井冲砂作业,应用:,胜利油田研发了水平井反循环冲砂旋流工具,七、水平井冲砂作业,江苏油田,七、水平井冲砂作业,七、水平井冲砂作业,七、水平井冲砂作业,江苏油田,七、水平井冲砂作业,辽河油田,七、水平井冲砂作业,水平井套管内连续冲砂工艺,水平井连续冲砂装置由井口部分和井下部分组成,井口部分由高压自封、工作筒、反冲洗阀组成;井下部分为安全阀和旋流冲砂器。,胜利油田,七、水平井冲砂作业,水平井芯管内冲砂工艺,滤砂管鱼顶,扶正器,水平井芯管内冲砂主要是指滤砂管芯管内的冲砂。对于滤砂管没有损坏的油井,将芯管中的沉砂冲洗干净后,油井可以正常生产一段时间。对
11、于芯管内的沉砂,比较安全的方法是采用连续油管进行冲洗。,胜利油田,七、水平井冲砂作业,水平井芯管内冲砂工艺,胜利油田,七、水平井冲砂作业,七、水平井冲砂作业,1、水平井修井难点 水平井因为井身结构的特殊性,与直井相比,水平井修井难度大,工程风险大。主要体现为: (1)受井眼轨迹限制,直井常规井下工具、管柱难以满足水平井修井要求; (2)斜井段、水平段管柱贴近井壁低边,受钟摆力和磨擦力影响,加之流体流动方向与重力方向不一致和接单根,井内脏物如砂粒等容易形成砂床,作业管柱容易被卡; (3)打捞作业,鱼头引入和修整困难;斜井段、水平段常规可退式打捞工具不能正常工作,遇卡不易退出落鱼;,八、水平井打捞
12、作业,(4)水平井摩阻大,扭矩、拉力和钻压传递损失大,解卡打捞困难;倒扣作业中和点掌握不准。 (5)打印过程中铅模易被挂磨损坏,井下准确判断难。 (6)套、磨、钻工艺难度大,套管磨损问题突出,套管保护难度大。 (7)设计的修井液除了保证减少钻具摩阻和具有较好的携砂能力还要减少漏失保护油气层。这对低压中和特别是异常低压井,防漏及油气层保护问题难度大。 (8)小井眼水平井修井难度大、风险大。,八、水平井打捞作业,2、水平井大修工艺现状,针对水平井的特殊性,各油田设计了相应的水平井修井工具,如防掉铅模、打捞工具、钻、磨、铣工具以及防砂管捞矛、钢球扶正器、滚子扶正器、液压式安全接头、万向节、挠性接头、
13、液压增力器辅助工具等,基本能满足水平井修井需要。 斜井段水平段修井管柱要求:油管柱采用节箍倒角的油管、或无节箍油管;钻杆采用18斜坡钻杆。,八、水平井打捞作业,水平井打捞思路,小件打捞,强磁打捞,常规打捞,增力打捞,3、水平井打捞技术,八、水平井打捞作业,(1)常规打捞,针对修井难度较小、修井段接近水平段或在水平段较浅部位的打捞、解卡施工,可采用特殊抓捞工具与管柱扶正减阻器组合,通过修井机上提钻杆,实现解卡或打捞;一般钻具组合:,八、水平井打捞作业,打压滑块可倒捞矛结构示意图,打压滑块可倒捞矛工具图,八、水平井打捞作业,常规打捞打捞实例1,八、水平井打捞作业,套管结构:177.8 mm技术套管
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