第三篇 第四章 水平井采油技术

第四章水平井采油技术

在海洋油气开发中，水平井已经成为主要的完井方式。通常，水平井是指井眼轨迹达到水平（90º左右）以后，再继续延伸一定长度的井（延伸的长度一般大于油层厚度的六倍）。水平井有垂直段、弯曲段和水平段，根据井的曲率半径和造斜率的大小不同，水平井有不同的特点。由于这种差别在采油方法的选择上各类水平井都有其自身的特点，必须根据这些特点优选最佳机械采油方法。本章主要讨论大斜度水平井的机械采油方法和生产管理特征。

第一节水平井采油特征

由于水平井形成的油气渗流方式不同，其采油方法与设备的应用有其特点。

一、水平井渗流特性

用直井或斜井钻穿层状油藏，它所钻开的油层井段只相当于或稍大于油层本身的厚度。用水平井钻开油层，则水平井段可以在油层内延伸长达数百米，有更多的机会穿过裂缝并使之连通，泄油面积大，从而大大提高了油井的生产能力。但是水平井的特点并不只是增加了泄油面积，而是改变了产层内流体的流动条件。使流体由通常的径向流变成平面流。戴维奥等一些专家分析研究了水平井采油的理论与实践，形象地指出，如果水平段的长度比油层的厚度大得多，那么它的采油就

会完全象从垂直裂缝中采油

一样。这准确地描述了水平井

采油的流动特性。

在水平井中常见的问题

是出砂、出气、出水和产量的

变化。裸眼或割缝筛管井筒容

易出现这些问题，而且修井困

难。尤其是在井筒横穿气顶油

藏或者水层时，几百米的割缝

筛管或裸眼的挤水泥作业是

图4-1 水平井裸眼预充填砾石绕丝筛管完井示意图

个很复杂的问题。

在这些井中有一个明显

的特点是，水平井段本身实际上形成了一个长而细的卧式气体分离器。当流压低于饱和压力时，水平井段的游离气体沿水平段汇集，并沿井筒上升直至地面，这简直就象自然间歇气举。在1口1800m深的井内，只需几分钟的时间就可以使井底流动压力在土0.67MPa的范围内变化。因此，在进行人工举升时必须考虑这个问题，特别是容积泵，所受影响较大，容易产生气锁，使举升效率降低。

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二、水平井机械采油方法

一般来讲，水平井大多具有自喷能力，并且自喷期较长，当然有些低压油气藏即使钻水平井也不能自喷。不管自喷井还是非自喷井，终究需要采用人工举升方式采油。

根据每口井的具体情况和井眼曲率可选择不同的升举方式。根据卢浮金工业有限公司经验，现将各类机械采油系统的优选顺序列于表4-1。

表4-1 机械采油方法的优选顺序

1．选择水平井机械采油的基本原则

（1）根据管理方便选择：偏远孤立油井和沙漠地区大井距油井应选择有杆泵抽油装置是最实际和最经济的。因为在偏远地区，结构复杂的开采设备(如电潜泵和水力活塞泵)若出现故障不能得到及时维修而影响生产。

（2）根据系统总效率选择：从表4-5中可以看出，有杆泵系统总效率最高，而且最经济。因此，只要其它条件满足，应首先选择有杆泵抽油设备

（3）根据井油距离大小选择：在海上油田或陆上平台密集丛式井由于平台面积有限，井距很小，若选择有杆泵则需占较大空间。一方面生产和维修相互干扰，甚至影响油井正常生产；另一方面设备运转中将会产生振动和受海洋腐蚀影响。因此，采用有杆泵设备经济性差，采用电潜泵采油最适合。

（4）根据产液量大小选择：机械采油方法的选择与油井排量有关，对于高含水、大排量的油井，电潜泵釆油将是一种最佳选择。特别是对于一些注水开采的老油井，在高含水阶段为了保持油田稳产就必须增大油井的排液量。在这种情况下，电潜泵将会发挥出巨大作用。

若水平井开采稠油，采用气举、水力射流泵和螺杆泵将是最佳的举升方式。

影响机械采油方法选择的因素还有很多，这里就不细述了。表4-2列出了机械采油方法优选情况，所列方法不但适用于直井也适用于斜井和设备下到直井段或弯曲段的水平。

2．曲率半径对采油方式的影响

（1）短半径水平井机械采油的特点

短半径水平井曲率半径为9～40m，造斜率4º～6º/m，采用机械方式采油时，只能将各类举升设备下在垂直井段。其原因是：

①短半径水平井的造斜率太大，各种采油设备都无法顺利通过弯曲段，当然也就不可能

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下入水平段了。

②短半径水平井的造斜点距水平段(或产层)较近，来自水平井筒中的流体很容易进入垂直井筒之中。因此，将举升设备下在直井段完全可以满足举升要求。

由此可以看出，与直井类似，直井所能有效使用的机械采油方法在短半径水平井中也可成功地应用。

表4-2 机械采油方法的优选

（2）中半径水平井机械采油的特点

中半径水平井曲率半径90～300m，造斜率6º～20º/30m。这一特点决定了机械采油设备一般既可以下在直井段，又可下入弯曲井段，甚至水平段。当把采油设备下在直井段或弯曲井段时其机械采油方法的选择与定向井类似，大多数直井采油设备都可应用。

对于中半径水平井而言，最关键的问题是如何将设备下入水平段。这点与短半径水平井是不同的。在水平段中使用的采油设备主要有：①电潜泵；②水力泵；③涡轮泵几种类型。

（3）长半径水平井机械采油的特点

长半径水平井的曲率半径较大，一般为300～900m，造斜率2º～6º/30m。这一特点决定了既可把机械采油设备下在直井段，又可顺利地下入弯曲井段和水平井段。采油设备下入位置可根据液面高度来确定。若将设备下在直井段则机械采油方法的选择与直井相同或类似。若把设备下在弯曲段则与斜井采油情况类似。

对于长半径水平井来说，往往需要把机械采油设备下在弯曲段。在这种情况下，适用于斜井采油的各种方法均能适用。相比之下，对于长半径水平井来说，电潜泵、气举和水力泵更适合于下在弯曲段。若把有杆泵下在弯曲段，则危险性较大，这主要是由于抽油杆接箍和油管均易磨损。但在某些油田，利用尼龙或塑料抽油杆导向器，以减少接箍或油管的磨损，100