辽河油田热采井钻完井技术

套管柱上主要的强度危险区
（1）封隔器以下高温区的管段（含直管段 和弯管段），这里的热胀轴向压力最大， 热胀弯矩也可能很大，同时还有固井时留 下的初始应力（含预拉应力及弯管段的弯 曲应力）。
（2）封隔器附近接箍邻区的管段，这里的 热胀轴向压力并非最大，但热胀引起的局 部围压能使管壁产生相当大的局部弯曲应 力。
辽河油田所用热应力补偿器结构示意图
稠油热采井固井技术
根据理论研究的结果及现场调研 资料，增加套管外水泥环高度，有利 于减少套管损坏，尤其对于热采井油 层顶界以上水泥环的高度与保护套管 有着直接关系。这就要求热采井固井 时把水泥浆返出地面。
稠油油井选定的水泥浆主要技术指标为
低密度水泥浆密度<1.5g/cm3 水泥浆析水接近或等于零 水泥浆失水量≤400ml/>&MPa×30min 稠化时间2-3小时 水泥石抗压强度≥10Mpa(72h) 水泥石抗温≥350℃
钻井液技术面临的主要问题
斜井段:携岩、防卡及防塌 水平段：携岩、防卡、防塌、井壁稳定、
油层保护 建立和完善钻、完井液体系
斜井段：生物 聚合物钻井液
水平段：无固 相盐水乳化完 井液体系
斜井段:生物聚合物钻井液
钻 井 液 组 分 及 配 方 为 ： 3 ～ 5% 膨 润 土 +0.2%~0.4% 结 构 剂 +1%~1.5% 降 滤 失 剂 +1%~1.5%SAS+1%~1.5% 润 滑 剂 +5%~8%矿物油+2%固体润滑剂+FT-881+溶油性暂堵剂+暂堵 剂
辽河油田热采井钻完井技术
余雷
辽河石油勘探局工程技术研究院 2007年2月
汇报提纲
工程院概况 辽河稠油钻完井工艺技术 稠油钻完井工艺设计内容
工程院基本情况介绍
工程技术研究院成立于2000 年4 月，是勘探局技术中心。
主营业务是钻采工程技术研究与推 广服务，主要专业包括：钻完井工程、 采油作业、油藏地质、油田化学、钻井 工程监督等。
6.扩孔加大了水泥环厚度，在保护 尾管的同时，提高了油井抗作业、蒸 汽吞吐等过程的破坏能力，有利于延 长侧钻井寿命。
7˝ 套 管 侧 钻 井 本体 127mm 环空间隙 5～12mm 接箍 142mm 井眼 152.4mm
5½˝ 套 管 侧 钻 井 本体 102mm 环空间隙 4～8mm 接箍 110mm 井眼 118mm
人员情况
全院在册人数386 人
博士 3人
硕士
25人
187 人
中级以上职称174人， 占在册职工45%
本科以上学历215人， 占在册职工55%
教授 1人
116人 工程师
高工 57人
机构设置情况 工程技术研究院
办
科
生
财
经
人
党 质物 审 保 离
公
技
产
务
营
事 群 安管 计 险 退
室
科
科来自百度文库
科
科
科
部 科科 科 办 办
稠油热采井套管设计强度条件
a高温区管段初始应力应该满足的强度 条件
b高温区管段热应力（残余拉伸应力） 应该满足的强度条件
c封隔器附近管段热应力（残余拉伸应 力）应该满足的强度条件
套管柱设计
如果热采井设计使用的蒸汽温度过高，又 缺乏高强度的管材，这种情况下要满足套管柱 强度设计的安全条件，可能发生困难。解决这 种困难的有效措施在于设法吸收部分热胀变形， 降低套管柱上高应力部位的应力值。为了解决 这一困难辽河油田研究成功了热应力补偿器、 地锚、外加厚套管。
13
21
5
16
20
2
46
21
6
34
29
6
37
22
8
50
153
34
207
专利授权数
8 4 17 14 35 34 35 147
经营规模
产值规模（万元）
35000 30000
31000
25000 20000
20500 21300
15000 10000
8768 10364
5000
3301 3757 3920
稠油热采井完井技术
完井方法选择是确保油田开发效 果的重要一环，完井方法选择好坏 直接关系油井产量，完井好坏也直 接影响油井寿命，完井好坏还将油 田下一步增产措施。因此，完全可 以说完井好坏直接影响油田开发效 果。
辽河稠油完井用防砂筛管
绕丝筛管结构示意图
预充填砾石筛管示意图
金属材料预充填筛管结 构示意图
×104t
×104t
22.2
492.5
2001 218
32.7
585.1
2002 225
33.2
718.7
2003 223
30.3
768.6
2004 208
29.2
815.3
2005 226
31.3
865.6
2006 217
30.6
908.5
合计 2456
908.5
扩孔技术
技术优势： 1.扩孔可以清除井壁泥饼，提高水
辽河稠油钻完井工艺技术
稠油油藏井身结构优化设计技术 稠油油藏钻井泥浆技术 稠油热采井套管损坏预防技术 稠油热采井固井技术 稠油热采井完井技术 老井侧钻技术 稠油水平井钻完井技术 稠油分支井钻完井技术
热采稠油井井身结构设计
热采稠油井井身结构设计
热采稠油井井身结构设计
热采稠油井井身结构设计
表层套管339.7mm，再用 244.5mm钻头钻入目的层下入 244.5mm技术套管，再用215mm 钻头钻达要求井深下入筛管完井 或进行裸眼砾石充填完井。该井 身结构主要用于水平井。
特性：良好的携岩性、润滑性和护壁性
性能 室温
ρ g/cm3
1.04
80℃/16h 1.04
生物聚合物混油钻井液性能
FV FL AV PV YP Φ3 PH Kf
s
ml mPa.s mPa.s Pa
50
5
25
12 13 8 8 0.064
46 25 19
10 9 6 8 0.059
水平段:无固相盐水乳化钻井液体系
杜84块超稠油油藏水平井与临近直井对比
274 300
生产时间
250
210
193
200
152 143 147
150
113
86
87
171 179
100
151
45 50
111 117
96
99
72
0
29
51
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 轮次
直井
水平井
水平井与直井生产时间对比图
注汽压力(Mpa)
20
15.7
13.2 15
尾管预应力固井技术
根据热采井特点、力学理论和材料特性，进行尾管预应力 完井技术理论研究，并研制出了液压尾管地锚和预应力悬挂锚 定器配套使用的尾管预应力完井工具。
预应力悬挂锚定器
侧钻井液压尾管地锚
一体式斜向开窗技术应用研究
稠油水平井钻完井技术
水平井技术是世界公认开发油田的先 进技术。在开发稠油油藏上水平井技术 同样是一个优秀技术。辽河油田经过多 年的探索攻关终于从水平井在稠油上效 果差到全面掌握了用水平井开发稠油技 术，到现在水平井技术已成辽河油田稠 油开发的主力技术。现在辽河油田一年 要完成近200口水平井。
0
0 时间 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
时间（年）
紧密围绕辽河油田勘探开发实际，经过 多年攻关 ， 形成以下工程院优势技术
水多侧欠热钻气油 平分钻平采井体井 井支井衡井取采增 钻井钻钻完心油产 完开完井井技技措 井采井技技术术施 技技技术术 术术术
热采稠油井井身结构设计
表层套管339.7mm，再用 244.5mm钻头直接钻达目的层到 达要求井深，下部下入防砂筛管 上部连接177.8mm套管固井完成。 该井身结构主要用于水平井。
侧 钻 水 平 井 完 井 实 例
茨16-146侧钻水平井完井管柱示意图
稠油油藏钻井泥浆技术
泥浆技术是钻井技术的关键之一。 对于稠油油藏水平井来说更是直接 关系着油井完成后产量，辽河油田 针对稠油水平井的问题研究了水平 井分支井专用泥浆技术，经现场广 泛使用见到良好效益。
泥与地层的胶结质量，防止油气水窜； 2.经扩孔的井可以下入合适的扶正
装置使尾管居中，以减少因尾管偏心 造成的油气水窜；
3.扩孔解决了窄间隙固井的难题， 有利于提高固井质量，防止油气水窜；
4.扩孔可以明显降低尾管外环空的 流动阻力，减少因高压差使泥浆或水 泥浆进入油层造成的污染；
5.扩孔可以清除井壁污染带，加大 泄油面积，有利于提高油气产量；
稠油热采井套管损坏预防技术
辽河油田稠油油藏完井在前期阶段都 采用与普通油井相同的完井方法与完井 工艺进行油井完成。当开采一段时间以 后发现热采井套管损坏严重（有部份区 块套损率已达60%c 以上），油井套管在 注蒸汽过程中上涨严重上长影响油井正 常生，油井出砂严重影响油井的正常生 产 。因此开展了稠油油藏完井技术研究。
汇报提纲
工程院概况 辽河稠油钻完井工艺技术 稠油钻完井工艺设计内容
辽河稠油钻完井工艺技术
辽河油田是一个以稠油为主的油田，稠油产 量占原油总产量的70%以上。辽河油田稠油热 采始于上世纪70年代未。在稠油开发的初期阶 段主要采用普通稀油井完井方法，经过试采发 现问题很多，主要问题是油井先期损坏造成大 量损失，其次是完井不合理影响油田开发效果。 油田针对发现的问题对稠油热采井进行了系统 研究技术得到了不断发展。
老井侧钻技术
辽河油田经过40多年的勘探开发，油田生产 已进入中后期，老油区油气井生产状况逐渐变 差，目前已有相当数量的油气井不能正常生产， 为了有效利用辽河油田大量存在的停产井，辽 河油田进行了老井侧钻。针对侧钻井存在问题 研究了大量相关技术。
侧钻井技术
年度
井数 口
当年增产原油 ×104t
1992
44
3.8
历年累增油 ×104t
3.8
1993
54
5.6
11.3
1994 104
8.7
25.6
1995 199
13.0
54.3
1996 220
20.0
103.6
1997 104
12.2
155.2
1998
99
8.2
254.0
1999 119
9.6
370.6
年度 2000
井数 口
196
当年增产原油 历年累增油
技术装备情况
• LWD随钻测井仪
4套
• 无线随钻（MWD）
5套
• 电子多点测斜仪
2套
• NPU-900-25DF 制氮注氮设备 1套
科研项目和科技成果
日期
2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年
合计
科技项目总 数
局以上成果 获奖数
专利申请数
13
3
11
27
4
钻 井 工 程 研 究 所
水井
平下
井 研
作 业 研
究究
所所
钻 头 取 心 研 究 所
采 油 技 术 研 究 所
油 田 化 学 研 究 所
油 田 开 发 研 究 所
试 采 油 项 目 部
钻 井 监 督 中 心
能 源 开 发 研 究 所
特 油 项 目 部
资产装备
固定资产：原值为 1.24亿元，净值为 0.95亿元 设备：原值 1.1亿元，净值 0.8亿元
护油层性能
油层伤害试验
无固相盐水乳化钻井液静态损害试验
岩芯号 实验温度 油相初始渗透率 损害后渗透率 Kd/ko
℃
Koi*10-3μm2 Kdi*10-3μm2 (%)
龙47-253
20
龙47-253-7 80
0.0312 0.0374
0.0295
94.6
0.0312
93.4
渗透率恢复值在93.4%以上，对岩心损害小。
杜84-平1-1 杜84-平1-2
“S”形剖面(杜84-馆平11井)
水层 油层 泥岩层 水层
“L”形剖面(欢127-平2井)
泥岩层 油层 水层
直井+水平井SAGD，有效挖掘超稠油井间剩余油
杜84-平45井
初期平均日产油95t/d
平
目前累积产油 9614t
45
平 46
杜84-平46井
初期平均日产油77t/d 目前累积产油 7941t
热采稠油井套管损坏原因分析
热应力大是造成套管损坏的主要原因 油井出砂也是套管损坏的重要原因 API圆螺纹接头和偏梯形螺纹接头不适合
热采井要求 水泥封固质量不好与水泥环空段套管易
变形 隔热管和隔热措施不利影响很大
热采稠油井套管设计
套管的选择 套管强度计算 套管柱设计
套管强度计算
大量现场实况调查及理论研究结果表明， 注蒸汽热采井套管柱发生强度破坏的主要部位 是在封隔器以下的油层段及封隔器附近的井段。 主要破坏形式为拉断。因此，计算注蒸汽热采 井套管柱的强度，只关注最大热载荷及其相应 的热应力是不够的，应该进一步关注吐液降温 之后的残余拉伸应力。因为这种残余拉伸应力 才是和热采井套管主要破坏形式直接相关的。
13.410.210.410.011.212.412.613.6
无固相盐水乳化钻井液基本组分及配方为： 50% ～ 90% 盐 水 +10% ～ 50% 矿 物 油 +0.2% ～ 0.3% 结 构 剂 +1% ～ 1.5% 降 失 水 剂 +0.5%～1.0%乳化剂OT+2%～3%油溶性暂 堵剂+暂堵剂
适应于筛管完井的稠油水平井 特性：良好的携岩性、井壁稳定性和优良的保