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水平井完井方式

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

水平井完井方式

目前常用的水平井完井方式主要有裸眼完井、割缝衬管完井、带管外封隔器(ECP)的割缝衬管完井、射孔完井、砾石充填完井和智能完井等,各种完井方式的优缺点如表10-3所示。

1.裸眼完井

       裸眼完井法是一种最简单的水平井完井方式,它把技术套管下至预计的水平段顶部,注水泥固井封隔,然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。
       裸眼完井主要适用于碳酸岩等坚硬、不易坍塌地层,特别是一些垂直裂缝地层。如美国奥斯汀白垩系地层,具体可参见表10-3。

2.割缝衬管完井

       割缝衬管完井法是将割缝衬管悬挂在技术套管上,依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。割缝衬管要加扶正器,以保证衬管在水平井眼中居中,如图10-9所示。该完井方式简单,既可防止井塌,又具有较高渗流面积。该完井方式也可用于分支井及多底井等复杂井底结构。

3.带管外封隔器(ECP)完井

       带管外封隔器(external casing packer)完井法是依靠管外封隔器实施层段的分隔,可以按层段进行作业和生产控制。其使用条件参见表10-3。管外封隔器完井法有三种形式,如图10-10、图10-11和图10-12所示。
 
表10-3 各种水平井完井方式的优缺点及使用条件
完井方式
 
特征内容描述
裸眼完井
优点
①成本最低
②储层不受水泥浆的损害
③使用可膨胀式双封隔器,可以实施生产控制和分隔层段的增产作业
④使用转子流量计,可以实施生产检测
缺点
①疏松储层,井眼可能坍塌
②难以避免层段之间的串通
③可选择性的增产作业有限,如不能进行大型水力压裂作业等
④生产检测资料不可靠
适用
条件
①岩石坚硬致密,井壁稳定不坍塌的储层
②不要求层段分隔的储层
③天然裂缝性碳酸岩或硬质砂岩
④短或极短曲率半径的水平井
割缝衬管完井
优点
①成本相对较低
②储层不受水泥浆的损害
③可防止井眼坍塌
缺点
①不能实施层段的分隔,因而不能避免层段之间的串通
②无法进行选择性的增产增注作业
③无法进行生产控制,不能获得可靠的生产测试资料
适用条件
①井壁不稳定,有可能发生井眼坍塌的储层
②不要求层段分隔的储层
③天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层
带ECP的割缝衬管完井
优点
①相对中等强度的完井成本
②储层不受水泥浆的损害
③依靠管外封隔器实施层段分隔,可以在一定程度上避免层段之间的串通
④可以进行生产控制、生产检测和选择性的增产增注作业
缺点
管外封隔器分割层段的有效厚度取决于水平井眼的规则程度、封隔器的坐封、密封元件的耐压和耐温等因素
适用
条件
①要求不用注水泥实施层段分隔的注水开发储层
②要求实施层段分隔,但不要求水力压裂的储层
③井壁不稳定,有可能发生井眼坍塌的储层
④天然裂缝性或横向非均质的碳酸盐岩或硬质砂岩储层
射孔完井
优点
①最有效的层段分隔,可以完全避免层段之间的串通
②可以进行有效的生产控制、生产检测和任何选择性的增产增注作业
缺点
①相对较高的完井成本
②储层受水泥浆的损害
③水平井的固井质量难以保证
④要求较高的射孔操作水平
适用
条件
①要求实施高度层段分隔的注水开发储层
②要求实施水力压裂的储层
③裂缝性砂岩储层
 
表10-3 各种水平井完井方式的优缺点及使用条件(续)
完井方式
 
特征内容描述
裸眼预充填砾石筛管完井
优点
①储层不受水泥浆的损害
②可防止疏松储层出砂和井眼坍塌
③特别适合于热采稠油油藏
缺点
①不能实施层段的分隔,因而不能避免层段之间的串通
②无法进行选择性的增产增注作业
③无法进行生产控制等
适用
条件
①岩性胶结疏松,出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层
②不要求分隔层段的储层
③热采稠油油藏
套管预充填砾石筛管完井
优点
①可防止疏松储层出砂及井眼坍塌
②特别适合于热采稠油油藏
③可以实施选择性层段作业
缺点
①储层受水泥浆的损害
②必须起出井下预充填砾石筛管后才能实施选择性的增产增注作业
适用
条件
①岩性胶结疏松,出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层
②裂缝性砂岩储层
③热采稠油油藏

4.射孔完井

       射孔完井方式是将套管下过直井段,注水泥固井后在水平段内下入完井尾管,注水泥固井。完井尾管和套管重合100m左右为宜,最后在水平井段实施射孔。
这种完井方式将层段分隔开,可以进行分层增产及注水作业,可在稀油和稠油油藏中使用,是一种非常适用的方法。使用条件参见表10-3。

5.砾石充填完井

       在水平段内,无论是进行裸眼井下砾石充填还是套管内井下砾石充填,其工艺都很复杂。水平井裸眼预充填砾石绕丝筛管完井,其筛管结构及性能同垂直井,但使用时应加扶正器,以使筛管在水平段居中。水平井套管内预充填砾石绕丝筛管完井是先射孔完井,然后下入预充填绕丝筛管。
       水平井防砂完井方式多采用预充填砾石筛管、金属纤维筛管或割逢衬管等方法,一般不采用井下砾石直接充填方式,主要原因是:
       (1)裸眼井下砾石充填时,在砾石完全充填到位之前,井眼有可能已经坍塌;
       (2)裸眼井下砾石充填时,扶正器有可能被埋在疏松地层中,因而很难保证筛管居中;
       (3)裸眼及套管井下砾石充填时,充填液滤失量大,容易伤害储层,而且在现有泵送设备及充填液性能条件下,其充填长度受到限制(低于600m)。
       砾石充填完井的适用条件及优缺点参见表10-3。

6.智能完井

智能完井(intelligent well completion)技术是一种能在多层段(图10-16)或多分支井(图10-17)中,从地面进行控制、分析、管理油井的完井系统。智能完井系统都带有井下传感器,能实时采集生产数据(如流体流量、压力和温度等),并通过水力式、电子式或者光纤─水力式操作阀或滑套开关对每个生产油层进行井下生产控制,实现油井和油田的实时控制和优化。
智能完井系统特别适用于包括海下油井、深水油井、多分支井、大位移水平井、远距离无人操作的油井等。智能井技术是最近几年来生产技术中最尖端的突破之一,它具有以下优点:
(1)可以减少生产干扰,避免常规采油作业带来的风险,便于管理,适用于边远、偏僻地区。智能完井可以在地面上识别流入控制位置,能在地面上选择性地开或关某一油层,实现在不关井的情况下进行井身结构重配。
(2)智能完井有实现地面远程遥控的功能,所以这项技术特别适合于管理沙漠或海上的油田。
(3)防止在生产层和混采层之间窜流,可以控制气、水锥进,改善生产能力,提高油田最终采收率。智能完井上的传感器能够监测各油层油、气、水的流动状况,修正油井工作制度。一旦生产过程中出现水或气的锥进时,可以通过油井配产来延缓水、气锥的发生,改善生产能力,提高油田最终采收率。
(4)智能完井具有实时监测的功能,获得生产层实时井下信息,并将监测到的信息资料传输到地面的计算机中存储起来,由于信息是长期持续记录的,从而可以克服不稳定试井分析引起的模糊性和不确定性。
(5)提高对油藏的认识程度,使作业人员对将来的井位和井网布置作出较好的决定。
(6)全面优化油藏管理和生产,减少各类井的数量,提高注入效率和最终采收率。
(7)提高电潜泵的性能,延长其寿命,缩短投资回收时间。

7.多分支完井(multilateral well completion)

近年来在定向井、大斜度井和水平井技术上发展起来一项新技术,即分支井钻完井,该技术能够提高油田的开采速度以及油藏的最终采收率,降低油藏的综合开发成本。分支井完井的主要要求:(1)保证交汇处地层的稳定性,实现分支井眼与主井眼的机械连接;(2)保证主、分支井眼的压力完整性,利用注水泥等方式实现液力封隔;(3)在后期进行作业和其它增产措施时,能够选择性地进入任何一个分支井眼。
目前根据分支井眼与主井眼的连接关系及压力系统完整性不同,将分支井完井方式分为6级。(1)TAML1级裸眼/无支撑连接,主井眼和水平井眼都是裸眼段或在两个井眼中用悬挂器悬挂割缝衬管。(2)主井眼下套管并固井,水平井眼或裸眼或以悬挂方式下割缝衬管。(3)主井眼下套管并固井,水平井眼下套管但不固井。用悬挂器将水平尾管锚定在主井眼上,但不固井。(4)主井眼和水平井眼都下套管并注水泥。主井眼和水平井眼在联接处都注水泥。(5)在连接处进行压力密封。在不能固井的情况下,用完井方法达到密封。(6)在连接处进行压力密封。在不能固井的情况下,用套管进行密封。

8.膨胀管完井

膨胀管完井技术(expandable well completion)是90年代初期逐步发展起来的当前石油行业的先进技术之一,对油气井钻井和完井具有重大意义。可膨胀管包括可膨胀实体管、可膨胀波纹管、可膨胀防砂筛管和可膨胀衬管悬挂器,主要用于在不减小井眼尺寸的情况下封堵各种复杂地层、对损坏套管进行补贴修复、作为各种井筒封隔器、延长技术套管长度和油气井完井。
膨胀管完井的筛管基木结构由3层组成:最内层为割缝基管,中间为过滤层,最外层为保护罩。其中,过滤介质是一种专门为膨胀防砂系统设计的金属织物,类似于将多层筛网叠合碾压在一起而成。由于提高了过滤面积与过流面积,该过滤介质抗堵塞能力较强。
膨胀筛管是以常规的尺寸下入井内预定位置,然后用驱动头驱动膨胀筛管产生永久变形,最后通过注入水泥固井或其他工艺满足作业需要。膨胀管封固技术的工艺流程主要包括扩眼、下入膨胀管、注水泥、膨胀筛管膨胀、钻开水泥等。
经过膨胀作业之后,膨胀筛管的外壁可以紧紧地贴在生产套管的内壁或者裸眼井的井壁上,实现“零环空”的要求。对于套管完井的井,“零环空”提高了套管的机械强度,降低了套管内壁的油层腐蚀,延长了套管的使用寿命;同时增大了近井眼地带骨架砂的地应力,减少了地层微粒运移的数量,一定程度上缓解了地层出砂。而对于裸眼完井的井而言,“零间隙”缓解了井眼地带地层剥落与坍塌程度,防止了微型环空中地层砂重新排列形成的低渗区,也减缓了对筛管的冲刷作用,延长了筛管的有效期。
膨胀管完井的优势在于可降低生产成本、可作为应变方案、能够进行选择性完井和层间隔离、并可提供优越的油井生产动态。
 
 
 
 
 
 

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