大斜度井、水平井井下作业工艺

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常规水平井井下作业技术
2、不同工具探人工井底遇阻深度不同
直 井 固 井 水 泥 塞 面
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3、不同井段起下速度要求不同
正常起下 下两根上提一根
起下限速20根/小时
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4、替泥浆量不同 水平井水平段液体与常规井流态不同，加之 钻井过程为了减少磨阻部分井泥浆中混入了原 油，替泥浆液量一般达井筒容积4倍，相当于 同深度常规井新井投产的2～3倍。
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常规水平井井下作业技术
水平井连续冲砂工艺
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常规水平井井下作业技术
水平井冲砂方法 在斜井、水平井中，各井段受井径、井斜及井内结构的影响，在 同一口井中，一个井段的最佳施工参数不一定适合另一井段，一口 井的工作方法和施工参数同样也不完全适应另一口井。根据井况， 应把握0°-10°，10°-30° ， 30°-60° ， 60°-90°四个井斜 段，选择最关键的井段做为施工方法和洗井液性能选择的依据。着 重点是30°-60°井段和水平井段的冲洗。其他井段的施工方法和洗 井液性能要做进一步调整，以适应全井冲砂解堵的要求。应采用水 力冲洗和机械冲洗结合的综合措施。
13.6
11
143
12 11.9
11225.5
942 11.9
687660
942 730
11493
3017.5 3.8
121
62 1.95
滤 砂 筛 管 完 井
121mm
射 孔 管 内 防 砂
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6、完井管柱不同
水平井在直井段下防落物管柱，防止井口落物进入水平段。
150 °
150 °
上下相位150°四排布 孔示意图
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常规水平井井下作业技术
滤砂筛管完井与射孔完井方式对比
完井方式 滤砂筛管 完井 射孔完井 比较结果 （倍） 每米 布孔数 （个） 一周 布孔排 （行） 每米 孔数 （个） 孔眼渗 流面积 (mm2) 每米供 液面积 （mm2） 井筒通 道面积 (mm2) 最小 通径 （mm)
作 业 项 目
措
施 防
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冲
打 钻 大
砂
捞 塞 修 找
卡
水
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常规水平井井下作业技术
（一）、投产作业 水平井作业与普通井相比具有的特点：
（1）下井管柱和工具不同
（2）外径不同工具探人工井底深度不同
（3）不同井段起下速度要求不同 （4）替泥浆液量不同 （5）射孔方式不同 （6）完井管柱不同 （7）具有更高的油层保护要求
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常规水平井井下作业技术
水平井出砂及冲砂特点
（1） 油层砂粒更易进入井筒，形成长井段的“砂床”，严重时 砂堵井眼；
（2）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； （3）冲起的砂粒在造斜段和水平段容易再次沉积；
（4）修井液环空流速偏差很大，井眼低边的流速很低，携砂能
大斜度井、水平井的概念及特点
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
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大斜度井、水平井的概念及特点
水平井类型 固井射 孔完井
水平井完井方式
套管固井射孔完井
尾管固井射孔完井 带管外封隔器分级注水泥射孔完井 带管外封隔器分级注水泥筛管完井 悬挂筛管完井 尾管固井射孔完井 带管外封隔器筛管完井
（一）、大斜度井、水平井的概念
大斜度井的概念：钻井斜长与垂深之比大于2，井斜角在60°～86°
的定向井；有的专家和学者把井斜角大于55°的井也叫大斜度井。 水平井的概念：水平井是井眼轨迹同油层的走向基本一致，井斜角 不低于86°的特殊定向井，也就是说井眼轨迹在目的层中有一定的走 向。
水平井
油层
直井
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沉砂带起并保证不再次沉积。
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常规水平井井下作业技术
水平井水力冲砂 （1）采用适当的水力参数和洗井液性能来提高冲洗效果； （2）增加流量达到紊流状态和降低流变性可以达到最佳效果。 大斜度井段和水平井段的条件不同，对洗井液的要求和井眼冲洗措施 也不同，在水平井段采取高流速、低粘度和紊流的措施可取得较佳的 井眼冲洗效果：在大斜度井段时，最好选用高粘度和高凝胶强度压井 液，排量不达要求不钻进，起钻前坚持循环到钻屑返出后持续一段时 间后再作业。 （3）在沉砂床已被破坏的条件下，可适当调整施工参数。可以提高洗 井液粘度采用层流的方法作业，也可以在必要时向井内打入一段高粘 度液体柱，以清洗携带出井内的砂粒。当然，如果条件能达到，全部 冲砂过程最好都用大排量作业，因为增加环空流速，携砂和冲砂作用 都会增大，砂床形成机会少，已形成的砂床高度也会减低。
常规水平井井下作业技术
8、油层保护要求更高
①针对油层特点的防膨防运移防乳化的射孔液； ②针对作业过程漏失选用的泡沫洗井液和防漏失暂 堵液； ③起到稳定井壁和暂堵作用的完井保护液；
④作业全过程应用的优质入井液；
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常规水平井井下作业技术
（二）、水平井冲砂作业 水平井由于井眼轨迹的特殊性，冲砂作业与常 规定向井作业有很大不同，因此施工作业风险和 施工难度高于普通井作业。
针对水平井不同的井身结构，设计了两套防落物管柱。一种下 入皮碗式防落物管柱，悬挂在51/2套管上。另一种采用Y441-
114封隔器或Y211-114丢手封隔器悬挂在直井段。
51/2″油层套管
51/2″
油层套
管
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常规水平井井下作业技术
7、水平井人工举升工艺 螺杆泵
• 优点 ：运行平稳，减少地层激 动，降低出砂风险，有一定抽稠、 携砂能力。利用变频技术，扩大 排量调节范围，安装安全保护装 臵，防止杆断脱
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大斜度井、水平井的概念及特点 （三）、水平井的井型
水平探井
丛式水平井
阶梯式水平井
油层
分支水平井 侧钻水平井
直井
双连通水平井
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大斜度井、水平井的概念及特点 （四）、水平井的完井方式
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、试油、
注采和进行选择性增产措
力下降，易导致钻具被卡。
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常规水平井井下作业技术
水平井冲砂工艺要求：
1）修井液 不污染油气层 具有高携砂能力有利于砂屑运移 低摩阻 低成本 2）冲砂方法和作业管柱组合： 水平井套管内冲砂：Φ89mm导锥（通径Φ62mm）＋Φ73mm 3*45°倒角 油管＋Φ73mm油管。 冲砂方式：反循环 防砂管内冲砂：封隔器丢手头对接器＋油管，对接后下入连续油管。 冲砂方式：正循环
卡时的扭矩和拉力损失较多，不易把拉力和扭矩传递到卡点；
⑦ 管柱倒扣时扭矩不易到中和点，有效倒扣长度短，起下管柱次数多，工期 长。
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主要内容
一、大斜度井、水平井的概念和特点
二、常规水平井井下作业技术
三、其它井型水平井井下作业技术
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常规水平井井下作业技术
投
产
酸
化
砂 水
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常规水平井井下作业技术
1、下入的工具不同
油 管 ： 进 入 井 斜 60° 以 下 井 段 的 油 管 必 须 使 用 倒 角 接 箍 油 管 （2mm×18°)。短曲率侧钻水平井使用连续油管。
通井规：采用橄榄形,其下部收口外径10mm以上，上端面采用园台侧面, 底角大于70°。
大斜度井、水平井的概念及特点
水平井井身剖面图
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大斜度井、水平井的概念及特点 水平井根据造斜段曲率半径、造斜率的不同进行分类：
类别 短半径 中半径 长半径
水平井分类
曲率半径R（m） 造斜率（K°/30m） 6～60 100～245 300～600 24～300 6～20 2～6
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常规水平井井下作业技术
水平井机械冲洗 （1）在接单根及起下管柱时边循环边转动，机械冲洗与水力冲洗 联合作业破坏钻屑沉积床。这是十分有效的冲洗井眼措施；
（2）转动及上下活动管柱，利用钻具接箍破坏钻屑沉积床；
（3）加强固控，及时有效的清除洗井液中的固相。 （4）管柱如果静止在井内洗井，其偏心环空必然导致井眼底边的 流速减低，不但洗不出沉砂，反而会引起新的沉降，甚至造成卡钻。 转动的管柱不但可以使井筒内的洗井液保持均匀的流变性，改善井 眼冲洗效果，同时可以搅动带起井眼底部的沉砂，提高冲砂效率。 （5）管柱与洗井液之间有一定的粘连作用，运动的管柱会很快将
2、筛管挡砂能保证管内较大的内通径。
3、节省部分固井费用和全部射孔费用，先期投入少， 后期措施少、难度小、投入费用小。
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大斜度井、水平井的概念及特点
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。
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• 缺点：受井斜限制，井口承压低
• 排量范围：48-200方/日
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常规水平井井下作业技术
双作用泵、并联泵 • 适用于地层供液能力强，要求 排量高的水平井和分支水平井。 结合地面变频技术，具有节能， 排量调节范围大，调节方便， 一次投入少的优点
• 日产液 110-295方/日
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常规水平井
侧钻水平井
带管外封隔器筛管顶部注水泥完井
带管外封隔器分级注水泥射孔完井 尾管固井射孔完井
分支井
鱼骨刺井
裸眼完井
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大斜度井、水平井的概念及特点 （五）、水平井的生产管柱
抽油杆
抽油泵 筛管 丝堵 丢手桥封 筛管 丝堵
直井段生产管柱
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大斜度井、水平井的概念及特点
各油田针对大斜度井、水平井的井下作业进行了不同程度
的科研攻关和现场尝试，积累了一些井下作业的方法和规 律，但也还存在一些技术上的局限性。
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主要内容
一、大斜度井、水平井的概念和特点
二、常规水平井井下作业技术
三、其它井型水平井井下作业技术
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大斜度井、水平井井下作业工艺
2012年10月
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前
言
随着大斜度井、水平井钻井技术的日趋完善，老油田
开发薄油层和挖潜剩余油进入规模开采，伴随而来的井下 作业需求量也逐年增多，而大斜度井和水平井的井下作业 因其井身结构的不同和完井方式的不同，与常规井下作业 相比，工艺难度和井下工具的配套难度也加大。近年来，
大斜度井、水平井的概念及特点
（二）、水平井的类型
1.长曲率半径水平井： （2 0～ 6 0）/30m，R>280m 2.中曲率半径水平井： （6 0 ～ 20 0）/30m，R=85 ～ 280m 3.中短曲率半径水平井： （30 ～ 70）/30m， R=10 ～ 80m 4.短曲率半径水平井： （>90 ）/30m，R=1 ～ 10m 5.超短半径径向水平井： R≤1m
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5、射孔方式不同
水平井射孔一般不负压、定向射孔、液压延时引爆 采用油管输送方式 射孔相位角根据钻井轨迹和不同油藏的生产特点 易出砂的油藏，两侧和斜下定向射孔 边底水油藏，采用上部或两侧定向射孔 中深层和深层的水平井一般为全相位螺旋布孔
45 45 90 ° ° ° 下相位180°四排布孔 示意图
常规水平井井下作业技术
电泵 • 适用于地层供液能力强，要 求排量高的水平井和分支水 平井。结合地面变频技术， 具有节能，排量调节范围大， 调节方便，井口承受压力高， 可以下至较大井斜段，目前 冀东已达73°。 • 日产液 50-1000方/日 • 缺点是成本高，小井眼下井 困难。
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施 。
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大斜度井、水平井的概念及特点
筛管完井技术
应用于裂缝性油藏、砂岩油藏，层段单一
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。
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大斜度井、水平井的概念及特点
筛管完井的优点
1、减少近井污染，增大了泄油面积，提高了完善程度 。
常规防砂管柱
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大斜度井、水平井的概念及特点
分层生产管柱
SPY441封隔器 扶正器 尾管 丝堵
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大斜度井、水平井的概念及特点
（六）、大斜度井、水平井井下作业的难点 ① 管柱在井筒中起下的负荷变化大，对井下情况判读困难； ② 刚性工具无法下入； ③ 常规修复工艺方法无法实施，即使简单的冲砂工艺也很困难； ④ 地层砂更易进入井筒，形成长井段的“砂床”，管柱起下中受的扭矩和摩 擦力较大，颗粒易再沉积。 ⑤ 井内管柱贴近井筒底边，长井段”砂床”中的管柱受钟摆力和摩擦面积大 的双重作用，更易形成卡钻； ⑥ 管柱在井筒中的受力情况比较复杂，钟摆力和弯曲应力较大，分力多，解