水平井修井工艺技术

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
丢手 油管短节 SPY封隔器
扶正器
导向头
生产层
封闭层
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
防落物封隔器
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。
1、活动解卡
上下活动管柱。适用于出砂少、滤砂管短、工作时间短。有成功井例。
2、套铣打捞
利用套铣筒直接套铣滤砂管并打捞。对套管损害大。有成功井例。 3、井下增力打捞 利用井下增力器打捞。
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。
（使用增力器）大力活动，将滤砂管拔出。
水平井打捞工艺技术应用
该井水平段长601.31m，留井管柱为 皮碗
孤 东 7平 3 井
封隔器+φ108mm镶嵌式金属棉25根，总长度为
184m，其中滤砂管长127m。
水平井打捞工艺技术应用
SZ36-1-J3井位于中海油渤海石油分公 司SZ36-1油田J平台，该井井深2280m，造斜 点位置281m，井内共有油管、短节、滑套、 堵塞器、引鞋等计38件（套、根），总长 237.94米，鱼顶位置1788m，丢手鱼顶为 φ76mm油管本体。
处，因此，该工艺技术的适应性和活动解卡方式的适
应性是一样的。
在使用中注意以下几点： 1、由于增力器较长，同时，全部采用合金钢制成，一旦该工具被
卡在井内，将无法采取措施，所以，该工具下井，一定配接可退式
捞矛，最好应用提放式可退捞矛。 2、注意井下管柱的强度。井下打捞增力器提供的拉力非常大，可 达到650kN以上，如果想达到井下管柱整体解卡的目的，须在管柱 强度允许的范围内小负荷活动，并采取挤注等措施，最后提高压力
一、概
述
水平井的发展
胜利油田水平井的发展可划分为两个阶段：第一 阶段（1991年-1994年）为科技攻关试验阶段，承担
了“八五”国家科技攻关课题《砂砾岩稠油油藏水平
井钻采技术研究》，该阶段胜利油田的水平井技术还 处于探索发展阶段，应用范围主要在乐安油田稠油砂 砾岩油藏。水平井类型为中、长半径水平井。每年完 钻水平井5-8口，年产油5-8×104吨。对于完井技术来
力器、扶正器和配套工具等组成。该管柱的设计采
用等强度设计，全部管柱额定载荷为550kN，最大
可以承受650kN的拉力而不损坏。
扶正器
井下打捞增力器
捞矛
特点之一是可以在井下落鱼的鱼顶处直接产生
500kN—650kN的拉力，井下打捞增力器以上部分管柱在
增力打捞过程中不受力，套管也不会受到破坏； 特点二是在需要时可以可靠地退出捞矛，打捞不成 功时不会给井下制造新的事故。
水平井修井工艺技术
中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院
目
一、概述 二、水平井完井方式介绍 三、水平井井下管柱简介 四、水平井修井管柱受力分析 五、水平井卡水工艺技术
录
六、水平井井下增力打捞工艺技术 七、水平井冲砂工艺技术 八、水平井井下管柱切割工艺技术 九、水平井钻铣技术 十、水平井井下套铣、倒扣打捞技术
水 平 井 打 捞 的 难 点
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 水 平 井 打 捞 的 难 点 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
结
荷损失1/3－－2/3。
论
1、经过造斜段和水平段的摩擦力影响，轴向负
2、经过造斜段和水平段的摩擦力影响，扭据损
失的值和上提力有关，但损失也相当大。 3、井下作业过程中大负荷活动解卡和进行套铣 套铣等需要传递大扭据的施工，会对套管造成比较 大的损伤，应尽量避免。
五、水平井卡水工艺技术
对长井段、非均质严重的水平井，以及阶梯式水平 井一般采用分段射孔的完井方案，先射开下部井段生产，
四、水平井井下作业管柱 受力分析
水平井修井井下管柱受力比较复杂，定量分析水平井滤砂 管打捞管柱施工中的受力，建立合理的理论模型是必要的。它有 利于选择合理的修井方式和管柱。 在分析中采用如下假设： 1、井身剖面处于同一铅垂面内，井眼曲线可以弯曲，但其挠 度恒为零； 2、井眼的造斜率为常数，进入水平段后，造斜率不再变化； 3、管柱曲率与井眼曲率一样；
4、打捞管柱不受扭转力作用；
5、打捞管柱捞住鱼顶上提过程中保持与套管内侧壁接触，设 拉力为正。
井下增力打捞工艺管柱受力分析
在角度为β的位置
取一个宽度为Δβ的微
元，分析其受力主要包 括:拉力Tc+ΔTc、Tc、 套管壁对管柱的支反力 N 、 管 柱 去 除 浮 力的重
力G、静摩擦力F。
TC（π/2）模拟计算值 （R=200m）
平井修井工艺技术上也有一些成功的应用。本文对成功应
用的技术进行了总结，并对正在研究的工艺技术进行了介 绍。由于胜利油田绝大多数的水平井采用下套管固井射孔 方式完井，因此，本文只讨论在套管内完成的作业方式。
修 井 工 艺 技 术
补孔 增产措施 冲洗作业
封堵水层
解堵 打捞作业
二、水平井完井方式介绍
套管射孔完井有利于 避开夹层水、底水、气顶， 可实施水平段分段射孔、
油层不能再次使用
机械卡堵水
1、实施安全可靠，成功率高。
2、需要重新利用油层时，可以打捞出分层工具， 重新生产。 3、设计了以SPY441双向锚定封隔器和皮碗封隔器 为主的两套水平井卡水工艺管柱，可以可靠的封堵水
层，重新射开新油层以后又可以正常生产。
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
筛管顶部注水泥完井技术
造斜段固井，有利于保护造斜段尾 管，提高对造斜段水层的封固效果
在面120、草古潜山、冀东油田高 104-5等区块进行了应用
三、水平井井下管柱介绍
抽油杆 抽油泵 筛管 丝堵 丢手桥封
直井段生产管柱
筛管 丝堵
常规防砂管柱
热采防砂管柱
分层生产管柱
SPY441封隔器 扶正器 尾管 丝堵
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。
密封插头
丢手
油管
皮碗封隔 器
筛管 扶正器
导向头
封闭层
生产层
水平井段选择性采油管柱
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，实现合采或选 择性开采。
水平井卡水效果对比
封堵前 序 号 井号 液量 产油 含水 液量 产油 含水 封堵后（初期） 备注
1
永12－平4
上提负荷至260kN， 从 油管正打压，压力0～17MPa， 共使用增力器打压、放压43组 118次，活动管柱135次，时间 12小时，井下管柱上移9.7m， 捞出全部管柱。
井下增力打捞技术的适应性 井下增力打捞技术是改变管柱的受力方式，变液 压力为上提拉力，并且直接将作用力作用在鱼顶处的 一种打捞方式，从原理上讲，就是在直井中的活动解 卡方式，只不过作用力比较大，并且直接作用在鱼顶
有变径，这也增加了打捞难度。
为了解决上述问题，必须采用全新的观念从打捞管柱结 构上进行重新设计。 我们确定的主体设计思路是通过增加部分配套工具，改
变管柱的受力方式，通过油管打压的方式直接在卡点直接产
生拉力，实现水平井滤砂管打捞。
水平井井下打捞工艺管柱示意图
该管柱由专用的提放式可退捞矛、井下打捞增
套管锚定部分
增力部分
水平打压球座
提放式可退捞矛结构及工作原理
提放式可退捞矛由矛杆、矛爪和换向等部分组成。捞矛下
井时，换向部分位于短轨道处，矛爪处于收缩状态。当捞矛接
触并插入鱼腔时，矛爪推动换向部分移动，进入长轨道，此时 上提管柱，矛爪与矛杆斜面接触，直径涨大，将落鱼牢牢抓住。
矛杆
换向部分
矛爪
在配套了合适的工艺管柱后，水平井滤砂管打捞工艺可以概括的用“冲”、 “捞”、“松”、“拔”这几个字来表示。 “冲”：将井筒内的沉砂冲洗干净，并以合适的压井液替入，防止再次出砂。 “捞”：利用提放式可退捞矛捞住井下管柱，并上提一定的负荷。 “松”：用水泥车打压，压力控制在一定的范围内，使井下管柱在一定的负荷下反 复受力，使周围的沉砂松动。 “拔”：当滤砂管周围的沉砂开始松动时，以打捞管柱和井下管柱可以承受的拉力
口的速度增加，截止到2005年底胜利油区共完钻投产各类水平 井501口，并取得了良好的开发效果。胜利油田已成为国内水平
井技术发展最快、应用规模最大的油区。
水平井的发展
随着水平井技术的不断推广应用，水平井数量的不断
增加，水平井修井工作的迫切性也日益显现出来。国外在
水平井增产作业、封堵作业和冲洗作业等方面已经有成功 实施的报道。近年来，由于水平井的发展，胜利油田在水
试油、注采和进行选择性
增产措施 。
筛管完井技术
应用于裂缝性油藏、砂岩油藏，层段单一
商741、草古1、郑6块等
钻井采用欠平衡，完井采用筛管或滤砂
管，不固井，既可以防止井壁坍塌，又可
以防止固井泥浆污染。
多级套管外封隔器完井技术
边底水断块油藏，薄层低渗 油藏，层段复杂
套管外封隔器能够有效进行层段封隔，并 且应用寿命长。在纯70、高81等区块进行 了应用。
拉出管柱。一开始就提高压力，容易导致井下管柱断脱。
七、水平井冲砂工艺技术
冲砂可以分为冲套管砂和芯管砂两种， 对于滤砂管没有损坏的油井，经过芯管冲砂处 理以后，油井可以正常生产一段时间。对于由 于粉细砂堵塞滤砂管芯管的情况，将滤砂管芯 管内的沉砂冲wenku.baidu.com干净也是恢复生产的一种有效
方法。
水平井套管内冲砂工艺技术
水平探井
丛式水平井
阶梯式水平井
分支水平井 侧钻水平井
双连通水平井
水平井的发展
由于水平井已经应用到多种油藏类型，单一的固井射孔完
井无法满足要求，因此，经过研究和试验，形成了一套适合胜
利油田多种油藏类型的水平井完井技术,主要包括：固井射孔完 井技术、筛管完井技术、带管外封隔器的筛管完井技术、分级
注水泥筛管完井技术等。胜利油田的水平井数目前每年以50—70
444
8
98％
68.4
36.9
46%
卡瓦封隔器
2
辛151－平1
179.1
5.4
97%
121
82
32%
皮碗封隔器
六、水平井井下增力打捞 工艺技术
水平井井下增力打捞工艺技术
当滤砂管和分层封隔器失效以后，实施打 捞作业就成为恢复产能的唯一手段
丢手 油管短节 SPY封隔器 扶正器 导向头
生产层
封闭层
滤砂管和分层封隔器的打捞有三种方式：
水平井套管冲砂时可以采用常规的光管反循
环冲砂。但由于水平井需冲砂的井段长（300—
500m），同时，在进入造斜段后，垂向间距逐渐
缩小，使冲洗液中携带的砂子沉降距离缩短，接
单根（不连续冲砂）时容易使砂子产生沉淀形成
砂桥。
水平井套管内冲砂工艺
水平井连续冲砂装置由井 口部分和井下部分组成，井口
生产一段时间后，由于受底水或边底水的影响，射开井
段含水上升，将会影响了水平井的开发效果。 卡水方式：1、水泥封堵 2、机械卡堵水
直井常用的注灰封堵技术在水平井中的应用难点 重力分异的影响
水泥浆由于粘度低，悬浮性差，在重力的影响
下会产生置换分离，造成同一截面的水泥浆密度不 同，影响封堵效果。 水泥收缩的影响 水泥收缩后会在水平段套管内壁形成微孔裂缝。
讲，该阶段完井方式主要采用固井射孔完井，也进行
了一口井的割缝衬管完井试验——草20-平2井。
水平井的发展
第二阶段（1995年-目前）为大规模推广应用阶段，应用类型以中、短半径水平井为 主,利用水平井开发的油藏类型从单一的砂砾岩稠油油藏扩大到非稠油的边底水断块油藏、 裂缝性油藏、整装高含水油藏、地层不整合油藏、低渗透油藏和薄层油藏等，从老油田挖 潜转向新区产能建设和老区调整共同发展。并相继完成了水平探井、丛式水平井、超深水 平井、海油陆采水平井、阶梯式水平井、双连通式水平井等不同类型的水平井。