长庆低渗透油气田分支井钻完井技术综述_李勇

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2014 年 7 月
July 2014
· 12·
钻井工艺
DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
长庆低渗透油气田分支井钻完井技术综述

1 2 3 1 勇 ,岳砚华 ,杨佐英 ,祝敏荣
( 1 中国石油川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院长庆分院 2 中国石油川庆钻探工程公司 3 长庆油田分公司工程技术部)
李 摘 2014 , 37 ( 4 ) : 12 - 14 , 22 勇等. 长庆低渗透油气田分支井钻完井技术综述 . 钻采工艺, 要: 分支井技术是水平井、 侧钻井技术的集 成 和 发 展, 是 继 水平井 之 后 的 又 一 重 要的 改善 油 田开发 效 果
和提高原油采收率的有效手段, 它将会在油气田开发中 得到越 来 越 广泛 的 应 用。 近 年 来, 随着 分 支 井 技术 及 相 应 “三低” 的钻完井技术和储层改造技术、 工具的发展, 长庆油田认真分析长庆 油气藏地质特点和分支井的 应 用 优 势, “三低 ” 逐步展开了分支井的应用试验, 完成了多口分支井施工, 不 断 探 索适 合 于长 庆 油气 田 勘 探 开发 的分 支 井 钻 完井关键技术和相应的配套工具。分支井技术将是长 庆 油 田 继 水平井 之 后 的 又 一 重 要的 提 高 和 改善 油 田开发 效 果及原油采收率的先进技术。 关键词: 分支井; 低渗透; 膨胀管; 长庆油田
目前长北水平井结构有 2 种: 一种是下技术套 管, 另一 种 是 不 下 技 术 套 管。 在 长 北 区 块 完 钻 的 CB1 - 1 井和正在实施的 CB2 - 1 、 CB1 - 3 井均采用 和设计了下技术套管的井身结构方式 。下技术套管 封隔相对不稳定地层、 降 主要目的是降低井眼摩阻、 低目的层钻井液密度、 确保在水平段顺利下入目的
二、 分支井在“ 三低” 油气田 开发中的技术优势
从分支井筒的意义上讲, 分支井最早为侧钻井, 而开始打侧钻井的目的是重新使新的井底生产 , 而 原来的井底不生产。 后来, 人们开始期望侧钻井和 原来的井底都可生产, 并且开始钻多个侧钻井, 这便 是现在意义上的分支井。 分支井技术是水平井、 侧 钻井技术的集成和发展, 特点: 降低原油成本; 增加 可采储量; 增加产量和加快投资回收; 减少环境污 染; 更好的利用平台和井口装置; 有利于改善油藏管 理; 改善边际油田的经济性; 可利用已有井和新井。 总之, 分支井技术可以较大幅度降低油气开发 , 提高油气采收率, 提 成本 充分发掘油田生产能力, 高油气开发的综合效益, 是 21 世纪国内外大力开发 和应用的一项低成本高收益的钻井成本
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效率低。 长庆油田针对区块的 的定向井方式开采, 地层特性和层位分布, 以增加单井产量为目的, 结合 长庆三低油田储藏特点, 完成多口分支井施工, 不断 探索和总结能够适应长庆油田低压 、 低渗的特点, 能 够进行压裂改造, 提高单井产量、 节省油田开发成本 的分支井关键技术和配套工具。
收稿日期: 2014 - 01 - 02 ; 修回日期: 2014 - 07 - 07

2009 年毕业于中国石油大学( 北京) 油气井工程专业, 作者简介: 李勇( 1981 - ) , 工程师, 现主要从事钻井新技术的研究与推广应用工作。 E - mail: lygzj_gcy@ cnpc. com. cn 地址: ( 710018 ) 陕西省西安市未央区长庆兴隆园小区长庆科技大楼 1115 室, 电话: 13572883969 ,
术在主水平段内侧钻了 7 个分支井眼, 分支井眼总 长 2 300 m, 累计打开目的储层 3 503 m, 并实现了多
[4 ] 完成了中国内陆第一口 7 分支井 。 次重入钻井, XP1 井未进行任何增产措施直接试采, 投产两月后
产量稳定在 8. 0 t / d 左右, 较同一区块常规水平井 该 单井产量提高了 2 ~ 4 倍。经过精心设计和实施, 井的成功钻进, 为今后在“三低 ” 油田开展分支井钻 井技术提供了宝贵经验。 2. 长北气田分支水平井水平 HELL 勘探开发公司从 2004 年开始在反承包 设计 区块长北气田采用分支水平井技术开发试验 , 2 个分支水平井眼, 单个分支水平段长 2 000 m, 裸 眼完井投产( 见图 2 ) 。从 2005 年 8 月 CB1 - 1 第一 口双分支水平井开始, 陆续投入 3 台 70D 钻机, 两 台连续油管车进行钻完井施工, 截止目前长北气田 共完钻 23 口井, 平均机械钻速 5. 54 m / h, 平均建井 152 d 。 , 2009 CB12 - 1 周期 其中 年 井 完 成 311 mm 斜井段及 4 279. 83 m, 井径 216 mm 水平段共 用 92 d, 完成的水平段长度为 4 279. 83 m, 三项综合 指标创造了历史最好记录: 钻进周期最短, 机械钻速 单井费用最低。 钻井周期由最长的 375 d 降 最高, 低到 92 d, 施工效率进一步提高。 CB 3 - 3 双分支 水平井的主井眼和分支井眼水平段段长均为 2 300 m, 创造国内分支井水平段最长记录。 在已投产的 15 口中有 11 口井日产量超过 100 × 10 4 m3 , 取得了 显著地增产效果。其中 CB12 - 1 井产量达到 220 × 10 4 m3 / d, 创造了目前中国陆上低压、 低渗透岩性气 藏开发的较高水平。
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一、 长庆“ 三低” 油气田地质特征
长庆油田产量的快速增长是建立在不断增加的 井数及高密度布井基础之上的, 采用单井单层, 开采 效率低, 如何在不大幅度增加井数和成本的前提下 , 不断提高原油产量成为一个新的课题 。 长庆油田区域储层属河流相沉积体系, 河道是 最重要的沉积微相, 储层主要为河道砂体, 主要组成 成分为粗 ~ 中粒长石石英砂岩。油藏受岩性和构造 双重控制, 是以构造为主的岩性构造油藏, 油藏具有 边底水, 但边底水不活跃, 属弹性弱水压驱动。主要 目的层长 6 、 长 8 分布广, 层间距差异大, 采用单一
图1
长庆 XP1 井分支井 图2 长北气田分支井井身结构示意图
针对安塞油田低渗透油藏地质特征, 结合分支 井开发方式的适应性及其技术特点, 通过对分支井 井身结构优化、 钻头选型、 轨迹控制、 分支井眼侧钻、 、 地质导向 摩阻扭矩分析等技术的研究和应用 , 成功 完成了安塞油田第 1 口水平多分支井—XP1 井。 该 井完钻井深 5 068 m, 水平位移 1 574. 22 m, 主水平 段长 1 203 m, 水垂深比 1. 16 。 在只能使用常规钻 井设备及导向工具等难题下, 成功采用低边侧钻技




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层套管, 并且由于加装防喷器, 还可以合理的控制井 涌现象; 不下技术套管主要是为了优化水力参数 , 提 高钻井速度、 降低钻井成本。 通过长北区块完钻的 CB1 - 1 井的钻井施工过程来看, 下技术套管对钻井 成功起到了关键作用, 不仅减小了水平段钻进的摩 阻, 并且封隔了不稳定地层, 减小了钻进中由于井壁 坍塌对钻进造成的影响。对于水平段完井也起到了 积极作用, 有利于实现挂筛管完井, 实现适当防砂。 3. 长庆苏里格气田分支水平井 长庆苏里格气田主要储层包括上古生界的石盒 子组、 山西组及下古生界的马家沟组, 总体上看储层 物性较差, 非均质性较强, 中低产井占绝大多数, 主 要气来源于石炭系 ~ 二迭系下部的海陆过渡相含煤 地层。苏里格气田地质条件复杂, 有效砂体连通性 和连续性差, 空间分布在横剖面上有 3 种叠置模式, 东西向有效砂体的延伸范围较小, 南北向具有一定 的连续性。有效储层纵、 横向展布形态比较复杂, 非 均质性强, 预测难度大。 根据苏里格气田低孔、 低 渗、 低压、 非均质砂岩气藏地质特点, 针对如何大幅 度提高苏里格气田单井产量, 以安全钻井和保护、 解 放储层为目的, 长庆油田进行了分支井水平井钻井 技术研究及现场试验, 为低渗透气田的经济有效开 发探索一条新的技术途径。 T71418H 分支井是长庆苏里格区块布置的一口 双分支井先导性试验井, 其目的是利用分支井开发 7 8 提高单 苏里格气田盒 段与盒 段的天然气资源, 加 快 开 发 速 度, 提 高 开 发 效 率。 井天然 气 产 能, T71418H 分支水平井井身结构采用 177. 8 mm 套 管开窗侧钻, 主井眼和分支井眼均为 152. 4 mm 井 眼, 完井方式下裸眼分隔器, 分段压裂, 实现分层合 采, 其中主井眼水平段长度 765 m, 分支井眼水平段 T71418H 井产量达到同区块常规水平井 长 763 m, 平均产量的 3 倍。 T71418H 完井方式采用下裸眼分隔器, 分5 段 压裂。T71418H 井先完成主井眼的压裂施工作业 后, 再进行分之井眼的钻井施工和压裂作业 , 最后回 收斜向器, 沟通主井眼和分支井, 达到分层合采的目 的。压裂改造后 T71418H 井产量达到同区块常规 水平井平均产量的 3 倍。 T71418H 实现了国内第一口双分支水平井 + 分 段压裂施工, 在一个井眼内实现两层分段压裂 , 合层 开采。采用双分支水平井 + 分段压裂改造的方式能 节约井场、 提高井筒产能、 加大储层动用、 节约成本, 完全适应长庆低渗透油气田的大规模开发 。 T71520H 分支井水平井开窗工具采用膨胀管定
第 37 卷
Vol. 37
第4 期
No. 4



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三、 长庆油田“ 三低” 分支井技术
长庆油田针对区块的地层特性和层位分布, 增 结合长庆三低油田储藏特点, 逐 加单井产量为目的, 1995 ~ 1996 年开始开 步展开了分支井的应用试验, 展了老井开窗钻井技术研究工作, 并在华池元城区 块成 功 地 完 成 了 YD4 - 7 和 YD9 - 14 两 口 老 井 140 mm 套管开窗侧钻施工, 掌握了这种单一井底 分支井钻完井技术及配套工具。 2004 年以来长庆油田先后完成了国内陆上第 1 口七分支水平井 - XP1 井, 在苏里格桃 7 区块完成 2 口分支井气井水平井, 长北气田完成 13 口双分支 水平井开发, 分支井眼最长的 CB3 - 2 达到 2 253 m, CB5 - 1 双分支水平井先后钻探成功 2 支长度 2 000 m 左右的水平井段, 钻井总进尺超过 7 500 m, 其钻井周期只有 113 d, 机械钻速高达 6. 7 m / h, 和 前 10 口双分支水平井平均 200 d 的钻井周期相比, 几乎缩短了一半时间。 1. 中国陆上第一口 7 分支水平井 - XP1 井 XP1 井是 2006 年在长庆安塞“三低 ” 油田开发 的一口水平多分支井, 该井部署区主力层长 612 油 层厚度在 8 m 左 右, 油 层 稳 定, 渗 透 率 0. 6 ~ 0. 8 mD, 压力系数 0. 7 ~ 0. 8 , 隔夹层少而薄, 具备实施 分支井的条件。XP1 井设计在主水平段内平面上间 隔 100 ~ 200 m 成鱼骨状部署 7 个分支井眼。 如图 1 所示。
DOI: 10. 3969 / J. ISSN. 1006 - 768X. 2014. 04. 04
长庆油田为典型的“三低 ” 油藏, 自然产能低, 绝大多数井都要进行储层压裂改造, 过去受分支井 相配套的适应长庆油田开发的储层改造技术和工具 的限制, 长庆油田分支井技术发展相对缓慢。 近年 来, 随着钻完井技术, 储层压裂改造技术和配套工具 的发展完善, 长庆油田认真分析长庆“三低 ” 油气藏 逐步展开了分支井 地质特点和分支井的应用优势, 不断探索和总结适合于长庆“三低 ” 油 的应用试验, 气田勘探开发的分支井钻井、 完井关键技术和相应 的配套工具
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