复杂结构井开发与开采 复习

复杂结构井是具有任意井眼轨迹或者具有多个分支的油水井，随着钻完井技术的提高，采用水平井、多分支井等复杂结构井型是提高产量、降低成本的有效途径。

应用复杂结构井开采复杂油气田具有如下特点：1、复杂结构井能够大幅度提高单井产能。

（应用复杂结构井能够最大程度扩大油井与储层的接触面积，连通破碎的断块和油层，建立通畅的油气通道，从而大幅度提高低渗透油气田和断块油气田的单井产能。

）2、延缓见水时间。

3、最大程度上提高经济效益。

（目前水平井钻井成本平均为直井的1.5～2 倍,甚至某些水平井的成本只有直井的1.2 倍; 而水平井的产量平均是直井的2-5 倍, 一口多分支井可以节省18 口直井的井场, 产量却增加20%。

直井、水平井和多分支井的吨油成本比, 据北美油田的统计为1∶0.48∶0.39。

）分支井特点：特点1：有利于制定更合理的开采方案，以尽量少的井控制尽量大的含油面积。

特点2：可有效开采多产层油藏。

特点3：可替代长水平段水平井。

特点4：用尽量少的井开采形状不规则的油藏。

特点5：可在一口井内实现注采结合，提高采收率。

多分支井技术应用特点：1.多分支水平井在少井高产开发新区块方面有着巨大的优势；2.多分支水平井在老油田挖潜中的作用日益显著，成为增加储量和产量新的工艺技术；3.多分支水平井完井方式类型多、工具配套、成功率高，能够满足不同油藏对完井方式的要求。

丛式井技术可以在一个平台上钻几十甚至上百口不同类型的井，能够对不同储层同时进行开发和开发更大的面积，从而可以节约大量的井场建设投资、节省地面空间，并且便于采油集中建站、统一管理。

采用丛式水平井技术可以使整装油田的开采井网更加合理、优配、并能有效增加油层的裸面积、提高采收率。

井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。

井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。

动力钻具（井下马达）：涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具。

工作特点：在钻进过程中，动力钻具外壳和钻柱不旋转。

地质导向钻井技术是根据地质导向工具提供的实时井下地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境并预报将要钻遇的地下情况，引导钻头进入油层并将井眼保持在产层中。

地质导向钻井技术以随钻测量多种井底信息为前提，以油气目的层为最终控制目标，体现了现代钻井技术与测井、油藏工程技术的相融合。

几何导向：由井下随钻测量工具测量的几何参数：井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹。

地质导向:使用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据，以人机对话方式来控制井眼轨迹的技术。

鱼骨状水平井是指在水平段侧钻出两个或两个以上分支井眼的水平井。

从三维立体图上看，各分支井眼与主井眼之间呈鱼骨状分布；从水平投影图上看，各分支井眼与主井眼呈羽状分布，国外也将其称为羽状水平井。

技术优点：最大限度地增加油藏泄油面积，充分利用上部主井眼，增加井眼有效进尺，节约开发成本。

完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。

水平井油管及生产套管尺寸的选定：根据节点分析即压力系统分析，进行油层—井筒一地面管线敏感性分析。

油管敏感性分析则是根据油层压力、产量、产液量、流体的粘度、增产措施和开采方式等方面的综合分析去选定油管尺寸，然后根据油管尺寸去选定生产套管尺寸。

改变了过去先选定生产套管尺寸，然后再确定油管尺寸的传统作法，从而为提高开采和技术措施的效果创造了条件。

水平井完井方式：裸眼完井，衬管完井，带管外封隔器(ECP）的衬管完井，射孔完井，裸眼预充填砾石割缝筛管完井，套管内预充填砾石割缝筛管完井。

常规水力胀封式管外封隔器结构工作原理:常规水力式封隔器下到设计井深后，打压坐封封隔器，当中心管内的压力达到封隔器的坐封压力时，打开阀的销钉被剪断，阀打开，流体通过单向阀、限压阀进入封隔器中心管与内胶筒之间的腔体，胶筒开始鼓胀，当胶筒内的压力达到限压阀设计值时，限压阀销钉被剪切，限压阀启动，永久关闭流体通道。

外界压力不管如何变化，不会再开启阀系统流道，封隔器永久处于涨封状态。

目前的定向方式主要有重力定向和陀螺定向两种方式。

重力定向主要靠重力偏心装置、外壳、可转头活络接头、及定向监测装置等部件组成。

完井方法选择条件:1、有效封隔油、气、水层，防止层间干扰.2、具备分层注水、注气、分层压裂、酸化等措施3、稠油开采能达到注蒸汽热采要求4、满足采油和井下作业要求5、油田开发后期应具备侧钻条件6、保持井筒稳定，确保油井具有一定寿命7、油、气层与井筒保持最佳连通，储层损害最小8、油、气层与井筒尽最大渗流面积，入井阻力最小9、应能有效控砂和防砂，确保油井长期正常生产10、施工尽可能简便，经济效益达到最大化分支井完井方法选择条件:（1）在选择是否下套管时，必须考虑井眼的稳定性。

如果分支窗口处地层胶结不理想，机械支撑或液力封隔必须作为完井设计的一部分。

（2）完井设计必须保证油井在寿命期内能正常生产，如果分支窗口处地层的完整性随着生产过程中压力的变化而发生变化，则必须考虑窗口处的液力封隔。

（3）要考虑地温梯度的影响，防止井下高温造成井下密封件的损坏，从而影响密封效果，异常高温地层要采用耐高温元件。

（4）钻井液性能的优化和井眼的清洁是保证完井管柱顺利下入的关键。

（5）完井管柱的设计还要考虑油井是否需要防砂和修井作业时的分支井眼再进入问题，这是保证分支井有效开采的关键。

压裂造缝影响因素:造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。

在致密地层内，当井底压力达到破裂压力后，地层发生破裂，然后在较低的延伸压力下，裂缝向前延伸。

对高渗或微裂缝发育地层，压裂过程中无明显的破裂显示，破裂压力与延伸压力相近。

水力压裂裂缝的扩展过程:1 –泵注开始，裂缝产生.2 –随着液体不断泵入，裂缝逐渐增长、增宽。

3 –悬浮在压裂液中的支撑剂(一般是砂)进入裂缝.4 –随着泵注的不断进行，支撑剂进一步向裂缝端部运移.5 –随着液体持续漏入，支撑剂甚至可以抵达裂缝端部.6 –停止泵注，压裂液继续滤失进入地层.7 –地层闭合，储层中留下一条有导流能力的流动通道.横向缝：如果井筒平行于最小水平主应力方向（即沿最小水平渗透率方向），则产生横向缝。

轴向缝：如果水平井筒垂直于最小水平主应力方向（即沿最大水平渗透率方向），则产生轴向缝。

斜交裂缝：当井筒并不与最大、最小水平主应力方向一致时，则产生斜交裂缝。

水平井压裂技术:工艺优点：工艺简单可靠，施工工艺避免了下入井下作业工具带来的潜在风险。

缺点：多次施工，不能同时压开，多条缝难以实现，周期长。

液体胶塞分段压裂:水平井胶塞隔离分段压裂工艺是自井筒末端开始，逐段封堵逐段压裂，在前一级压裂完成之后，对求产结束的井段进行填砂，替入超粘完井液，这种完井液一旦就位就会胶凝成一种橡胶式的胶塞。

胶塞在试油压裂过程中只起临时封堵作用，胶塞可定时软化易于清除。

液体胶塞的性能是影响井筒隔离效果的关键，井温对液体胶塞的性能影响非常大，是控制胶塞聚合、定时软化的主要参数，因此，温度的不同，胶塞的配方、性能也有所不同，施工时根据井温的差异，调整配方，使其性能满足压裂试油工作期间临时封堵要求。

水力喷射分段压裂工艺特点:不需要封隔器及桥塞等隔离工具，可实现自动封隔，施工风险小；一次管柱可进行多段压裂，缩短施工周期，有利于降低储层伤害。

出水的危害:（1）消耗地层能量。

随着油井产液量的增加，地层压力逐渐降低，油井产水就是地层产能的浪费。

在注水开发油田中，注入水若从高渗透条带或裂缝流进油井而被采出，必然会降低了驱油效果，要保持注采平衡还必须增加注入量，从而增加注水费用，当然也增加了采液负担。

（2）油井大量出水，使油井出砂更为严重。

砂岩地层见水后，会引起胶结物中粘土成分水化膨胀，分散溶解而降低砂岩胶结强度，致使油井出砂加重，严重时迫使油井停产。

（3）危害采油设备。

油井大量出水不但加重深井泵的负荷，而且也使得地面管线和设备的结垢更为严重，并且使得它们受腐蚀的速度加快。

（4）加重脱水泵站负担。

油井大量出水，产液量增加，加大了脱水泵站工作量。

这势必要增加脱水设备，增加动力、破乳剂的消耗，从而增加了采油成本.管柱：下入井中的油管或钻杆及工具的总称。

落鱼：凡是掉入井内的部分管类、杆类等落物。

鱼顶：又称鱼头，指落鱼的顶部。

鱼长：指落鱼的长度。

印痕：铅模从井内打出的痕迹。

卡点：管柱或落鱼被卡位置的上限深度。

测卡：确定卡点深度的工艺过程。

解卡：解除各种管柱或落鱼卡阻的施工过程。

悬重：指工艺管柱下入井内后，反映在拉力表或指重表上的重力。

钻压：修井施工中钻磨铣、打印、打捞、切割等措施时，工艺管柱下放加给钻头、印模、打捞工具、割刀等工具的载荷。

套管技术规范：指套管本身的完好程度，如径向尺寸变化、腐蚀孔洞、固井质量、落物情况等。

水平井中需要进行打捞作业的主要对象包括滤砂管、封隔器和其它较小的井下落物等，不同的井下管柱，打捞工艺相差较大.水平井打捞的难点: 1、水平井内由于造斜段的作用，井口的上提力无法有效传递到井下水平段内，同时出于保护套管的原因，在直井中普遍采用的大力上提、活动解卡等打捞工艺技术无法在水平井实施。

2、同样由于造斜段的影响，井口扭矩也无法有效传递到井下水平段，因此在水平井实施常规的套铣、倒扣等打捞工艺比较困难。

3、一般直井防砂管柱长度只有几米至十几米，而水平井水平射孔段比较长，因此滤砂管也比较长，一般长度为几十米以上，有的甚至长达300米。

每根滤砂管均带有扶正器，在扶正器处有变径，这也增加了打捞难度。

打捞步骤：先是处理完水平井井筒内“鱼顶”上部的沉砂,；再采用相应的工艺对滤砂管外的沉砂进行松动；然后下入增力打捞管柱, 利用井下打捞增力器来改变打捞管柱的受力方式, 并配套专用提放式可退捞矛, 完成井下打捞。

*井下打捞增力器结构及工作原理:井下打捞增力器的作用就是改变打捞管柱的受力方式，通过打压在卡点处产生大吨位的拉力，使井下落物产生移动。

该工具由套管锚定部分、增力部分、水平打压球座三部分组成。

套管锚定部分的作用是将井下打捞增力器锚定在套管上，并承受增力部分所产生的拉力。

增力部分是直接产生拉力的部分。

水平打压球座可以保证工具在水平状态下打压，同时也可根据要求自动卸压.智能完井被定义为一种能够采集、传输和分析井下产状、油藏产状和整体完井管柱生产数据资料，且随之能够根据油井生产情况对油层进行遥控和提高油井产状的完井系统。

智能井优点：(1)提高油田最终采收率。

智能完井上的流入控制阀可以对不同层位有选择性地进行开关，从而实现了从特定油层段采油的目的。

(2)实时监测功能。

智能完井能够获得生产层实时井下信息，并将监测到的资料传输到地面的计算机中储存起来，测试的资料具有较强的连续性。