侧钻水平井半程固井技术研究与应用

4) 为进一步保护元件 膨胀后不受管内压力 变化影响，蹩压后放 压，管内压力降低， 锁紧阀永久关闭。
芯轴(一段套管) 胀固定钢套筒
膨胀前外径尺寸
弹性橡皮套
套管外封隔器设有一系列保护装置，在过早或过
量膨胀时起保护作用。阀环上配置两个可供选用的断 挠性钢加固硫化橡胶 开杆，在管内液体通过芯轴并由注水泥胶塞切断断开
侧钻水平井半程固井是将造斜段注水泥固井技术与水平 段割缝筛管防砂完井技术结合在一起的一项完井新技术。其 施工工艺是先将完井管柱下至水平段末尾,首先座挂液压式尾 管悬挂器，再升压膨封造斜段下部水利扩张式管外封隔器,然 后升压打开压差式分级箍,对造斜段注水泥,封堵油水干扰层。 最后钻固井盲板、通井至井底或进行酸化解堵。
半程固井完井工具
压差式分级箍 压差式分级箍是半程固井完井的重要工具，用于实现
造斜段分级注水泥工艺,一般与管外封隔器配套应用。它是完 井尾管内外连通的通道，注水泥时保证畅通无阻,注完水泥后 能够可靠关闭。该分级箍主要由本体、碰压座、关闭套、打 开套及关闭塞组成。
半程固井完井工具
套管外膨胀式封隔器 套管外膨胀式封隔器是用于卡封水层
限压阀 单流阀 锁紧阀
断开杆 阀环
管内液体在压力作用下通过锁紧阀后，进而打开 弹簧式单流阀，再经过限压阀，使挠性钢加固橡胶部 件膨胀。限压阀表面装有安全销，当封隔器内膨胀压 力达到出厂设定压力时，限压阀关闭。这种设计是为 了使膨胀程度维持在封隔器限制压差范围内，而与管 内压力无关。
封隔器膨胀结束后缓慢泄压，小得多的管内压力 就足以使锁紧阀关闭，从而进一步保护封隔器不因管 内压力变化而损坏。
半程固井技术难点
● 完井管柱既要满足油层段防砂、分层开采要求，又要能 够在造斜段注水泥固井。
● 油井投产前要充分解除油层段污染，由于油层小，对工 具、管柱要求更高，特别是分级箍段管外封隔器的顺利胀封。
● 在设计井眼尺寸等工具的结构时，既要保证管柱能顺利 下入，又要保证能实现注水泥工艺。
● 半程固井是新钻水平井一项成熟的完井技术，但应用于 侧钻水平井，尤其是51/2″套管开窗侧钻水平井，由于井眼直径 小、完井工具内通径要求尽可能大，井下工具设计空间小、技 术难度大，而且管外封隔器能否顺利下至造斜段底部也是决定 施工能否成功的一个关键因素。
或气层及分段开采、分段实施增产措施的 重要工具,尤其适用于井眼直径小,无法采取 注水泥固井射孔完井的各类油气井。该工 具随完井管柱一起下入到井中,将流体(钻井 液、水或水泥浆)充填到封隔器的胶筒内,使 胶筒膨胀,密封完井尾管与裸眼井壁之间的 环形空间,达到封隔的目的。封隔器结构主 要由中心管、膨胀阀、胶筒及密封件等组 成。
项目概要
■ 侧钻水平井完井技术发展现状 管外封隔器作为筛管完井主要配套工具，必须与注水泥技术
相结合，才能真正达到管外有效封隔的目的。经过多年现场实践， 单独使用封隔器完井，不管一口井下入几个管外封隔器，其有效 期都比较短，封隔器以上地层水极易窜入水平段，造成水平井含 水上升，经济效益下降。
半程固井技术原理
半程固井完井工具
管外封隔器是一种水力膨胀式封隔器，由中心管、密封环、橡胶筒及阀环等构成， 结构见下图。中心管为一根短套管，内径与套管内径相同，可与套管柱直接连接。 胶筒是一种承受高压的可膨胀密封元件，由内胶筒及硫化在骨架上的外胶筒组成。 外胶筒两端有可变形的金属支撑环，用于加强胶筒承压能力。阀环由一只锁紧阀、 两只单流阀及阀环体构成。阀环体中间有一只断裂杆套。三只阀按串联排列，用阀 槽沟通。，断开杆被切断后，管内高压液体经过断裂杆处通口依次经过锁紧阀、单 流阀、阀槽进入内外胶筒之间的环形空间，胶筒膨胀，封隔器随即座封。
芯轴(一段套管)
杆之前，防止管内液体进入膨胀部件。在分级注水泥
膨胀后外径尺寸
或筛管顶部注水泥时，可以去除断开杆。
内管
断开杆一旦切断，管内蹩压就会迫使管内液体经 阀环滤网流至锁紧阀。锁紧阀安全销须在封隔器使用
前从封隔器外部安装，其规格大小将决定封隔器膨胀
压力。采用不同大小的安全销，可以单独安放多个套 可膨胀固定钢套筒 管外封隔器而避免其中任何一个过早膨胀。
膨胀机理
来自膨胀部件
向膨胀部件
断开杆(选用) 滤网
限压阀
1) 开始放入时，锁紧 2) 套管下完后，管内
阀由安全销锁紧关闭， 蹩压，压力达到预定
克服下套管时管内压 界限时，安全销切断，
力。
管内液体通过锁紧阀
进入膨胀部件。
单流阀 锁紧阀
环空间隙 3) 当膨胀部件与环空
压力差达到限压阀设 定压力时，限压阀关 闭。
半程固井完井工具
关键部件：锁紧阀
关闭位置
打开位置
锁紧位置
锁紧阀有两个作用，一
为防止水平段见水影响侧钻水平井生产寿命，可在筛管 之间下入注水泥地层封隔器，为后期堵水做好技术准备。钻 盲板、通井后下入洗井酸化胀封管柱,对油层进行洗井和酸化, 解除油层污染,沟通油流通道,胀封水平段封隔器,实现防砂筛 管顶部注水泥完井。
半程固井井身结构
半程固井技术原理
侧钻水平井半程固井完井技术是将注水泥固井技术、管 外封隔器加筛管(或滤砂管)完井技术有效地结合在一起,是对 上述几项完井技术的综合。该技术主要是在油层段下入筛管 (或滤砂管),不进行注水泥固井,防止水泥浆污染油层,以达到 保护油层的目的,根据水平段分段开采需要下入套管外封隔器, 实现水平段的有效卡封、分层,以满足油井分层处理、开采要 求。然后对筛管顶部进行注水泥固井,以实现造斜段水层、气 层的有效封堵,满足造斜段油层有效开发的需要。
一、项目概要 二、解决的关键技术及创新点 三、主要技术和经济指标同国内外同类技术先进水平对比 四、取得的相关知识产权的情况 五、应用推广和取得的经济社会效益情况 六、推动行业科技进步和提高行业竞争力的作用和意义等
侧钻水平井完井方法
■ 裸眼完井 自新疆油田1993年完成国内陆上油田第一口
侧钻水平井以来，工程技术人员就一直在研究、 探索侧钻水平井完井技术，除裸眼完井外，侧钻 水平井主要以筛管完井为主，包括筛管悬挂完井、 筛管及管外封隔器悬挂完井。