连续油管旋转冲砂技术在水平井中的应用

采用常规方法对水平井进行冲砂作业,风险高,且冲砂效果不好。通过对冲砂机理理论研究,配套了连续油管旋转冲砂工艺管柱。经室内试验和现场作业证明：连续油管旋转冲砂技术解决了小排量地面设备在水平井段的冲砂难题;实现了水力自进、限速旋转、紊流携砂、深层解堵功能,解决了水平井冲砂作业沉砂、携砂、钻压传递、砂堵管柱的技术难题,取得了良好的经济效益和社会效益。     

水平井冲砂洗井技术进展评述

近年来水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂问题比直井更加突出,水平井冲砂洗井效果将直接影响其产能和开采成本。阐述了水平井冲砂洗井过程中水平井段、斜井段和直井段的岩屑运移机理,介绍了现阶段应用和发展的冲砂洗井技术(常规密封连续冲砂技术、连续管清砂技术、真空清砂技术和泡沫流体冲砂技术)的原理及特点。在此基础上,论述了目前国内外水平井冲砂洗井使用的主要工具(普通油管旋流连续冲砂工具、连续管旋转射流冲砂工具及同心连续管真空清砂工具)的结构及工作原理。最后指出水平井冲砂洗井技术的发展主要集中在冲砂与压裂一体化、低压/衰竭储层冲砂和大尺寸井筒冲砂等3个方面。     

水平井采油配套技术研究与应用

近年来冀东油田开始应用水平井开发浅层断块油藏,由于生产井段较长且水平、地层疏松、造斜点较高、采液量大,为使其能够顺利投产和正常生产,需要解决防砂、举升、卡封、作业等方面难题。首先研究了水平井的防砂管挡砂技术及防砂管的液压安全打捞技术,同时为避免后期防砂施工井筒内留管柱,研究水平井和侧钻水平井防砂管完井技术,使防砂问题在完井阶段得到解决。其次研究了水平井直井段特种泵大排量采油技术及大斜度井段抽油杆自磨式扶正技术。另外按水平段液压操作方式和分段安全打捞思路研究了单卡、双卡及耐液压安全接头辅助技术,解决了疏松砂岩水平井段的各种卡封和安全打捞问题。这些技术在冀东油田水平井上试验成功并大规模推广应用,效果显著。     

华庆油田水平井冲砂工艺技术研究

华庆油田水平井开采时间不同,水平井砂床分为松散砂床和固化胶结砂床,存在冲砂效率低、漏失量大、固化胶结砂床难处理的问题。针对不同性质砂床,在研究国内现有冲砂工艺的基础上,研制旋流过滤冲砂器,完善反循环连续冲砂工艺技术,对投产周期不足1年,水平段砂床未胶结或轻微胶结的水平井适用性较好,解决了水平井常规冲砂工艺管串易内堵的问题,冲散砂床效果明显。创新采用螺杆钻与瓜尔胶液相结合的方法,提出了水平井螺杆钻破胶冲砂工艺技术。该技术通过螺杆钻携带钻头的旋转将胶结物破碎,用黏度系数较大的瓜尔胶液将砂粒及时携带出井筒,解决了胶结砂床难处理、漏失量大的问题;水平井反循环旋流过滤连续冲砂技术和水平井螺杆钻破胶冲砂技术两项水平井冲砂新技术成功解决了华庆油田水平井冲砂的难题,具有较大的推广应用价值。     

长水平段水平井冲砂管柱摩阻分析及应用

针对水平井垂深浅、水平段长,因水垂比高带来作业管柱下入摩阻大,直井段油管重力不足导致冲砂作业管柱下入深度受限的问题,开展了冲砂作业管柱下入摩阻仿真模拟研究。基于水平井井眼轨迹、管柱组合结构和流体摩阻等影响因素,同时考虑冲砂作业管柱存在多变径部位的特点,结合变径部位的轴向力计算模型,建立了冲砂管柱下入摩阻的预测模型。对CP11水平井的冲砂管柱进行了下入摩阻分析。分析结果表明:采用73.0 mm+88.9 mm两种规格工具油管组合的作业管柱改变了直井段的油管重力,增大了管柱的有效推力,提高了冲砂作业管柱的下入能力。同时分析表明冲砂管柱下入速度不宜过大,管柱下入速度过大会增大管柱的流体摩阻,影响管柱下入能力。研究结果可为油田长水平段水平井作业管柱优选及现场安全施工作业提供理论指导。     

超深水平井挤注、封堵管柱技术

针对在水平井段进行管柱施工难度大、风险高的问题,开发了适合水平井水平套管段和裸眼段实施挤注、封堵、隔层等系列管柱技术。介绍了超深水平井段挤注、封堵技术的原理和特点。水平井段封堵工艺技术每年在现场应用20井次以上,成功率高,效果突出;水平井段挤注管柱施工后基本不含水,产油明显上升;裸眼井段挤注工艺在塔河油田成功地进行了8井次的挤水泥封堵作业,达到了预期目的,为进一步扩大水平井堵水范围提供了技术支持。     

达平3复杂事故水平井修井实践

达平3井是中原油田内蒙探区达尔其油田一口筛管完井的水平井,采用水力喷射压裂技术分2段进行压裂改造后压裂管柱遇卡,水平段内被卡管柱情况复杂。通过对该井水平段的施工技术难点进行分析,制定了针对性的打捞方案,采用倒扣、清理碎落物、套铣打捞、冲砂等工艺技术措施,历时99 d将井内被卡管柱处理完毕。     

胡尖山油田水平井“负压旋流+连续冲砂”试验研究

"水平井+体积压裂"有效改善安83区块长7致密油藏的开发,与此同时,水平井井筒出砂情况日益严重,直接影响油井正常生产。传统方法冲砂时,冲砂管柱接单根必须停泵,由于地层严重亏空,导致返排率极低,同时存在卡钻的井下风险。为解决这一问题,采油工艺研究所近期引入水平井"负压旋流+连续冲砂"工艺管柱,水平井旋流连续冲砂工艺技术是利用普通油管实现水平井反循环旋流连续冲砂的,接单根过程中不停泵,可防止砂粒下沉和砂卡事故发生,同时提高返排率,减少地层漏失量。该工艺的配套工具主要由井口循环工具和井下冲砂工具2部分组成。该项工艺在胡尖山油田应用获得成功,返排率提高23%,取得较好的经济和环境效益。     

川西首口水平深井钻井难点与技术措施

通过对川西首口水平深井X21-1H井的分析,介绍了该区块钻水平井存在直井段防斜难度大、斜井段及水平段钻井液携砂困难、地层可钻性差及井控风险大等难点。针对上述难点,从井眼轨迹控制技术、钻具组合的选择、钻井液性能优化及配套快速钻井技术等方面介绍了该井所采用的主要钻井技术。认为直井段的防斜打直、良好的井眼轨迹以及钻井液优良的携砂护壁性是钻水平井成败的关键。     

水平井浅测分段注水管柱的研制与应用

为了提高水平井分段注水的密封可靠性、降低水平段测调难度、提高测试效率和成功率,研制了水平井浅测分段注水管柱。该管柱主要由安全接头、浅测分流配水器、集成封隔配水器、扶正器及水平洗井阀等组成。浅测分流配水器与双层集成心子结构将水平段的测试调配调整到直井段中进行,且1次注水心子投捞可完成2层水量调配,管柱上端的液控安全接头可实现管柱遇卡时的分段解卡处理。现场应用情况表明,该管柱结构设计合理,操作方便,对于改善水平井分段注水均衡开发效果具有重要意义。     

连续管水平井冲砂洗井水力计算研究

连续管冲砂洗井技术在水平井的应用由于砂粒运移模型复杂化而受到限制,拟建立实用的连续管水平井冲砂洗井水力计算模型,得到采用砂粒粒径范围来判断的竖直井筒砂粒沉降末速度计算模型,并指出应考虑颗粒群干扰沉降影响。同时,还探讨了连续管水平井筒临界携岩速度计算模型,提出了水平井筒临界携岩速度为竖直井筒砂粒沉降末速度的6倍模型,并以此为依据计算了连续管水平井冲砂所需最低流量,所得结果对现场作业有一定的指导意义。     

水平井直井段压力恢复试井工艺

针对常规水平井试井工艺无法在正常生产状态下测试压力恢复曲线的问题,尝试不起出管柱在水平井直井段进行压力恢复试井。论述了垂直井筒中油气相态变化、气液界面移动等对水平井压力恢复试井的影响,提出了采用直井段二次施工法测试水平井油层中部压力的方法。水平井直井段压力恢复测试前确定直井段仪器下入深度,调整下入点处液柱压力大于该处原油泡点压力。进行了大庆油田某水平井水平段与直井段压力恢复试井现场试验,分析了两次测试的水平井压力恢复曲线特征。试验结果表明:采用二次施工法的水平井直井段试井工艺消除了相态分离、气液界面移动等对压力恢复曲线形态的影响,直井段压力能够同步反映水平段油层渗流信息,其试井解释结果与水平段试井解释结果符合性较好。     

水平井段工具内脉冲射流冲砂技术

水平井出砂严重制约了油气田的正常开采，甚至会引发油井故障等一系列问题。目前常规冲砂技术——工具旋转射流冲砂对固定砂床清洗效果一般，为此，提出了工具内脉冲射流冲砂技术，并研制出了内脉冲射流工具。基于Eulerian两相流模型，建立了水平井段脉冲射流冲砂数值模型；对比分析了脉冲射流与旋转射流冲砂效果，并对射流频率、冲砂排量、砂床高度、砂粒直径等敏感性参数进行了分析。研究表明:内脉冲射流冲砂效率明显高于旋转射流冲砂，所需时间可缩短约37.5%；脉冲频率为0.71 Hz、砂床高度小于12.5 mm、砂粒直径小于0.8 mm时冲砂效率最优。预期后续可对内脉冲射流冲砂工具进行实验研究，数模计算结果对后续实验方案的建立具有指导意义。     

短位移、浅垂深“反勾”型水平井钻完井技术

欢127-平2井为辽河油田第1口二开套管射孔完井的水平井,油藏埋深较浅。由于地面条件限制,水平段入靶位移192.61 m,为历年来辽河油田水平井中最短入靶位移。为满足油藏地质开发需要,钻井施工中采取了"反勾"型钻进,通过反向位移42 m,顺利地完成了水平段油藏的钻进及开发;施工过程中,井眼安全、套管下入顺利。"反勾"段钻井技术较复杂,施工难度大、井眼轨迹控制精度高、再加上地层较复杂,给轨迹控制带来了困难。介绍了该井工程设计、地质设计、主要技术难点、施工概况、井眼轨迹测量及控制技术等。实践证明,对于短位移、浅垂深的水平井钻进开发,实施这种"反勾"型方案是切实可行的。     

汪深1-平1井轨迹控制技术

汪深1-平1井是大庆油田一口深井水平井,完钻井深4205m,水平段长1009．51m,因地质原因2次填井侧钻,施工中轨迹控制难度加大。直井段4,311．1mm井眼采用大尺寸塔式钻具组合既可以控制井斜,又能释放钻压;造斜段做好二次剖面设计及施工预案,优选螺杆度数,使实钻轨迹尽量接近设计轨迹;水平段施工做到滑动钻进和复合钻进的合理分配．尽量使轨迹平滑。侧钻选用1．5°单弯螺杆,摆好工具面后小钻压侧钻,同时取砂样分析水泥与岩屑比例,水泥量减少后逐渐加压．禁止启动转盘。该井轨迹控制及2次成功侧钻为该地区水平井施工提供了借鉴。     

水平井冲砂技术在河南油田的应用

讨论了水平井冲砂的特点及存在的问题,介绍了河南油田井下作业处在双平6-1等几口水平井冲砂技术的工艺及实施情况,指出了水平井冲砂施工中应注意及改进的方向。     

渤海某油田侧钻井侧钻方案优选

为了降低作业难度,提高待侧钻井侧钻后生产效果、延长油气井生产寿命以及保证井眼后期再次利用,分别对浅层侧钻和深层侧钻井不同的侧钻方式进行对比,优选侧钻方式,降低作业难度。结合待侧钻井生产过程出现的问题,分析侧钻后不同井身结构的优缺点,优选井身结构。浅层侧钻井回收表层套管侧钻可充分保证后期井眼再次利用。针对水平段钻遇大段泥岩的井、出砂以及水淹情况严重的井,设计为套管水平井射孔完井,砾石充填防砂的方案。对于水平段钻遇大段泥岩的井可避免防砂管柱遇卡的情况;对于出砂及水淹情况严重的井可避开水淹井段射孔,改善生产效果;砾石充填完井方式可降低出砂风险,延长生产寿命。