水平井采油技术(讲座)
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水平井采油技术介绍
四、浅层稠油水平井抽油泵
油管 抽油杆 注汽孔 抽油杆 • 采用整体泵筒和整体柱塞结构 油管
• 整体泵筒上端开孔充当注汽孔，取代传
注汽孔
导汽罩
统的注汽接箍结构 导汽罩
• 设计注汽导罩引导蒸汽注入流向，减轻
柱塞 柱塞
蒸汽对套管的径向冲击；
下入大斜度井段抽油；
泵筒
• 采用斜井管式泵的泵阀结构，使该泵能
泵筒
输送液 用
3
（ MPa） 0.2
量
恒温时间 （ min） 15— 18
4、带管外封隔器的割(冲)缝管完井
5、充填砾石防砂完井
二、浅层稠油水平井完井结构
水平井完井管柱结构：9 5/8″N80技术套管(壁厚 10.03mm)+密封悬挂总成+ 7″冲缝筛管（或6 5/8″冲缝筛管）+引鞋
Φ444.5mm钻头×98.0m Φ339.7mm表层套管×97.0m，水泥返至地面 造斜点380m
三、浅层稠油水平井生产管柱
2、主管、副管同时注汽生产管柱
主管(从下至上)：死堵引鞋+沉砂管+打孔管（+油管 +双公短节）+多功能长柱塞抽油泵泵筒+31/2TBG 油管+ 管挂。
副管(从下至上) ：冲砂头+23/8内接箍油管+ 23/8 内接箍油管与2 3/8TBG油管转换接头+管挂。
三、浅层稠油水平井生产管柱结构
3、浅层稠油水平井杆柱结构
从下至上依次为Ф70mm抽油泵柱塞 +Ф19抽油杆转换 接头+防脱抽油杆扶正器+抽油杆防脱器+Ф38mm加重杆8根 (每根长约8m)+ Ф19mm防脱抽油杆(D级) + 抽油杆防脱器 +Ф25mm光杆一根至井口。
水平井讲课1
难度大，是指在轨迹控制过程中存在“两个 不确定性因素”。轨迹控制的精度稍差，就有 可能脱靶。所谓“两个不确定性因素”，一是 目标垂深的不确定性，即地质部门对目标层垂 深的预测有一定的误差；二是造斜工具的造斜 率的不确定性。这两个不确定性的存在，对直
，但对 水平井来说，则可能导致脱靶。
这一方面要求精心设计水平井轨道，一方 面要求具有较高的轨迹控制能力。
水平井的测量
一般水平井钻进都有 MWD。更先进的要 有LWD，即随钻测井。 右图：中间是MWD 部分；两端是LWD部 分。
水平井的主要难度
7.完井方法选择和完井工艺难度大
水平井井眼曲率较大时，套管将难以下入，无 法使用射孔完井法，将不得不采用裸眼完井或 筛管完井法等。这将使完井方法不能很好地与 地层特性相适应，将给采油工艺带来困难。 万仁溥有“三不欢迎”：不欢迎短半径，不欢 迎小井眼，不欢迎裸眼完井。
造斜 率不 准确 时的 轨道 设计
水平井轨道设计
目标垂 深不准 确时的 轨道设 计
水平井轨道设计
两个 都不 准确 时的 轨道 设计
水平井轨迹控制
水平井轨迹控制
水平井轨迹控制
三维空间扭方 位，在两个空 间斜平面上扭 方位。
水平井造斜工具
左：带柔性连接的弯外壳马达 右：带垫块的弯外壳马达
水平井造斜工具
②. 在大斜度和水平井段需要使用“倒装钻具”，下 部的钻杆将受轴向压力，压力过大将出现失稳弯曲， 弯曲之后将摩阻更大。
③. 摩阻力、摩扭矩和弯曲应力将显著地增大，使钻 柱的受力分析、强度设计和强度校核比直井和普通定 向井更为复杂。
④. 由于弯曲应力很大，在钻柱旋转条件下应力交变， 将加剧钻柱的疲劳破坏。
水平井轨道设计
垂直主应 力是最大 主应力， 两个水平 主应力不 相等的清 况
，但对 水平井来说，则可能导致脱靶。
这一方面要求精心设计水平井轨道，一方 面要求具有较高的轨迹控制能力。
水平井的测量
一般水平井钻进都有 MWD。更先进的要 有LWD，即随钻测井。 右图：中间是MWD 部分；两端是LWD部 分。
水平井的主要难度
7.完井方法选择和完井工艺难度大
水平井井眼曲率较大时，套管将难以下入，无 法使用射孔完井法，将不得不采用裸眼完井或 筛管完井法等。这将使完井方法不能很好地与 地层特性相适应，将给采油工艺带来困难。 万仁溥有“三不欢迎”：不欢迎短半径，不欢 迎小井眼，不欢迎裸眼完井。
造斜 率不 准确 时的 轨道 设计
水平井轨道设计
目标垂 深不准 确时的 轨道设 计
水平井轨道设计
两个 都不 准确 时的 轨道 设计
水平井轨迹控制
水平井轨迹控制
水平井轨迹控制
三维空间扭方 位，在两个空 间斜平面上扭 方位。
水平井造斜工具
左：带柔性连接的弯外壳马达 右：带垫块的弯外壳马达
水平井造斜工具
②. 在大斜度和水平井段需要使用“倒装钻具”，下 部的钻杆将受轴向压力，压力过大将出现失稳弯曲， 弯曲之后将摩阻更大。
③. 摩阻力、摩扭矩和弯曲应力将显著地增大，使钻 柱的受力分析、强度设计和强度校核比直井和普通定 向井更为复杂。
④. 由于弯曲应力很大，在钻柱旋转条件下应力交变， 将加剧钻柱的疲劳破坏。
水平井轨道设计
垂直主应 力是最大 主应力， 两个水平 主应力不 相等的清 况
胜利油田水平井完井采油技术
Zh18-13-20
Zh5 Zh5-8
6
5.1
Zh18-11-14 2.8
Zh18-11-16
2
2
6.0 Zh183
Zh18-11-18 Zh18-11-20 4.6
6
7.9
Zh18-9-12 6.8
8.0 Zh18-9-x14
Zh18-9-16
5.5 Zh18-9-18 2.8
Zh18-9-20
20
二、胜利油田水平井完井采油技术进展
关键工具研制
水平井液压分级箍
套管外封隔器
规格：4in－95/8in 打开压差：17～18MPa 关闭压差： 20MPa
规格：27/8in－95/8in 长度：1m－12m 密封压力： 15－35MPa 耐温：150 ℃
稠油底水油藏开发取得成功
沾 18-1-16井
一、胜利油田水平井开发技术现状
特别是“十五”期间，针对油藏新类型、应用新 领域带来的挑战和机遇，大力攻关水平井新技术，进 一步发展完善了五项水平井开发关键技术，成为促进 油田稳定发展的重要支撑技术。
1、水平井地质建模及剩余油定量描述技术
2、水平井一体化优化设计技术 3、水平井钻井轨迹测控技术 4、水平井油层保护技术 5、水平井完井采油配套技术
太平油田沾18断块Ng下1砂层组有效厚度等值线图
Zh29-70
11.1 Zh18-15-12 10
Zh18-15-16
Zh18-15-14
Zh26-3
Zh26-4 Zh18-15-20
0
2 2
6
2 6
第2分支 第4分支
6 2
Zh18-13-14
8.6 Zh187 9.9
水平井实时测控精细分层采油工艺技术
｝ 薯
！！ Ｑ： ！ ！
工 业 技 术
Ｓｃｉ ｃｅ ｎｄ Ｔｅ ｎｏｌ ｅｎ ａ ｃｈ ｏｇｙ Ｉ ｏｖ ｉ ｒ ｌ ｎｎ ａｔｏｎ Ｈｅ ａｄ
水 平 井 实 时 测 控精 细 分层 采 油 工艺 技 术
李德 忠 （ 胜利 ０ ０
水平 井实 时测 控精 细 分 层采 油工艺管 柱 下 在 斜 井 或 水 平 井油 层井 段 套 管 内 （ ） 图１ ， 是 利 用 多管 穿 越 封 隔 器 ， 合 测 试 装 置 和 结
效 提 高各 砂 层组 的采 收 率 、 提高 开 发效率 是 我们 亟待 解 决 的 课 题 。 此 ， 者 所在 课 题 为 笔 ｌ ． 井筒 准 备 。 ２ ２
首 先 起 出原 井 采 油 管 柱 ， 后 进 行 通 控 开 关 关 闭 ： 隔 器坐 封 后 ， 地面 通 过 换 然 封 在 组 对 海 上 水 平 井 实 时 测 试 并 实时 控制 各 油 井、 刮管 和洗 井作 业 。 位 液控 管线 对 多路 控制 器打压 使油 路 分别通 水 层采 收 率 技 术 方面 进 行 了研 究 ， 制 了一 研 通 井 ： 通 井 管 柱 带 通 井 规 通 井 至 井 向各油 层 液控 开关 ， 下 再对 打 压液 控 管 线 加压 套适 合海 上多层采 油水 平 井精 确 控 制各 层流 底 。 管 ： 出 后 ， 套 管 刮 管 器至 人 工 井 ８ ｌ ＊ １ ＭＰ ， 稳 压５ ｎ 确 保各 液 控开 刮 起 下 、 ２ Ｎ６ ａ 各 ｍｉ ， 量 的 工艺 管 柱 ， 经过 现 场 试 验 应 用 ， 得 了 取 底 ， 封 隔器 坐 封 位 置 上下５ 在 ｍ处 ， 复刮 削 关 可靠 关 闭 。 过 线 缆锚 定 器 锚定 套 管 ： 反 侧 各 理 想 效 果。 ３ 次； ～５ 洗井 ： 井 液 彻 底 洗 井２ 以 上 ， 冼 周 洗 油 层液 控 开 关 都关 闭后 ， 油管 内加 压 ８ １和 、Ｏ
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工 业 技 术
Ｓｃｉ ｃｅ ｎｄ Ｔｅ ｎｏｌ ｅｎ ａ ｃｈ ｏｇｙ Ｉ ｏｖ ｉ ｒ ｌ ｎｎ ａｔｏｎ Ｈｅ ａｄ
水 平 井 实 时 测 控精 细 分层 采 油 工艺 技 术
李德 忠 （ 胜利 ０ ０
水平 井实 时测 控精 细 分 层采 油工艺管 柱 下 在 斜 井 或 水 平 井油 层井 段 套 管 内 （ ） 图１ ， 是 利 用 多管 穿 越 封 隔 器 ， 合 测 试 装 置 和 结
效 提 高各 砂 层组 的采 收 率 、 提高 开 发效率 是 我们 亟待 解 决 的 课 题 。 此 ， 者 所在 课 题 为 笔 ｌ ． 井筒 准 备 。 ２ ２
首 先 起 出原 井 采 油 管 柱 ， 后 进 行 通 控 开 关 关 闭 ： 隔 器坐 封 后 ， 地面 通 过 换 然 封 在 组 对 海 上 水 平 井 实 时 测 试 并 实时 控制 各 油 井、 刮管 和洗 井作 业 。 位 液控 管线 对 多路 控制 器打压 使油 路 分别通 水 层采 收 率 技 术 方面 进 行 了研 究 ， 制 了一 研 通 井 ： 通 井 管 柱 带 通 井 规 通 井 至 井 向各油 层 液控 开关 ， 下 再对 打 压液 控 管 线 加压 套适 合海 上多层采 油水 平 井精 确 控 制各 层流 底 。 管 ： 出 后 ， 套 管 刮 管 器至 人 工 井 ８ ｌ ＊ １ ＭＰ ， 稳 压５ ｎ 确 保各 液 控开 刮 起 下 、 ２ Ｎ６ ａ 各 ｍｉ ， 量 的 工艺 管 柱 ， 经过 现 场 试 验 应 用 ， 得 了 取 底 ， 封 隔器 坐 封 位 置 上下５ 在 ｍ处 ， 复刮 削 关 可靠 关 闭 。 过 线 缆锚 定 器 锚定 套 管 ： 反 侧 各 理 想 效 果。 ３ 次； ～５ 洗井 ： 井 液 彻 底 洗 井２ 以 上 ， 冼 周 洗 油 层液 控 开 关 都关 闭后 ， 油管 内加 压 ８ １和 、Ｏ
水平井技术
有线随钻测斜仪， MWD 常规钻机
无限制
短半径水平井
90°~ 300°/30米 19.1 ~ 5.73米 6 1/4″~ 4 3/4″ 铰接马达或转盘钻柔性组合
2 7/8″钻杆 要求测斜仪器具有柔性
需要配备顶部驱动系统或动 力水龙头 只限于裸眼或割缝管
长半径水平井特点
1.
优点
2. 1．穿透油层段最长(可以>1000米)
水平井技术
水平井概述
一、水平井的定义 二、水平井开发的技术优势 三、 适合水平井开发的油藏类型 四、水平井的分类及特点 五、水平井钻井的主要困难
20世纪石油工业十项顶尖技术
水平井定义
API没有明确的定义。
A good definition would be “Any well put in a reservoir designed to expose as much porosity and permeability, and contact as many sweet spots as possible”
位移比最小
中半径水平井特点
1.
优点
缺点
2. 1． 进入油层时无效井段较短
1．要求使用MWD测量系统
3. 2． 使用的井下工具接近常规工具 ２．要求使用抗压缩钻杆
4. 3． 使用动力钻具或导向钻井系统
5. 4． 离构造控制点较近
6. 5． 可使用常规的套购及完井方法
7. 6． 井下扭矩及阻力较小
8. 7． 较高及较稳定的造率
随着技术的进步和经验的增加，水平井成本已大幅度降 低，周期明显缩短。自1987年至今奥斯汀白垩系地层水 平 钻井（平均测量井深3000多米）有如下特点：
平均钻井周期由原来的40天/井降至10天/井； 油层井眼直径由原来的8-1/2英寸降至4-1/2英寸； 造斜率由原来的10-12度/30米增至20度/30米； 用清水加聚合物作泥浆（最大比重1.3）并配备有完
无限制
短半径水平井
90°~ 300°/30米 19.1 ~ 5.73米 6 1/4″~ 4 3/4″ 铰接马达或转盘钻柔性组合
2 7/8″钻杆 要求测斜仪器具有柔性
需要配备顶部驱动系统或动 力水龙头 只限于裸眼或割缝管
长半径水平井特点
1.
优点
2. 1．穿透油层段最长(可以>1000米)
水平井技术
水平井概述
一、水平井的定义 二、水平井开发的技术优势 三、 适合水平井开发的油藏类型 四、水平井的分类及特点 五、水平井钻井的主要困难
20世纪石油工业十项顶尖技术
水平井定义
API没有明确的定义。
A good definition would be “Any well put in a reservoir designed to expose as much porosity and permeability, and contact as many sweet spots as possible”
位移比最小
中半径水平井特点
1.
优点
缺点
2. 1． 进入油层时无效井段较短
1．要求使用MWD测量系统
3. 2． 使用的井下工具接近常规工具 ２．要求使用抗压缩钻杆
4. 3． 使用动力钻具或导向钻井系统
5. 4． 离构造控制点较近
6. 5． 可使用常规的套购及完井方法
7. 6． 井下扭矩及阻力较小
8. 7． 较高及较稳定的造率
随着技术的进步和经验的增加，水平井成本已大幅度降 低，周期明显缩短。自1987年至今奥斯汀白垩系地层水 平 钻井（平均测量井深3000多米）有如下特点：
平均钻井周期由原来的40天/井降至10天/井； 油层井眼直径由原来的8-1/2英寸降至4-1/2英寸； 造斜率由原来的10-12度/30米增至20度/30米； 用清水加聚合物作泥浆（最大比重1.3）并配备有完
超短半径水平井讲稿
石油大学和大港油田联合开发了适用转盘和 动力水龙头钻短半径水平井的柔性钻井系统。 该系统由柔性钻杆和造斜短节两部分组成。钻 杆用薄壁无缝管切割蘑茹口，可随钻柱旋转。 造斜短节外壳切有单向弯曲的割缝，在钻压的 作用下可单向弯曲，施工中不旋转，其内有铠 接的胶管，用以循环钻井液，并有一传动轴， 将上部钻的旋转动力传柱给钻头，样机通过了 室内台架试验，未下井进行现场实钻试验。
蒸气注入管 MD1,500m
双井连通式水平井
产量比直井提高8倍。
水平井质量和效益的技术关键
合适的油气藏选择 井眼轨迹控制 井壁稳定 油气层保护 固井完井
一、短半径水平井的特点 短半径水平井的定义一般是指造斜井段的造斜率
大于1°/m的水平井，即曲率半径小于57.3m，又 称大（高）曲率水平井。
短半径水平井具有： 1、井眼小 2、造斜率高 3、曲率半径小 4、靶前位移短等特点。
中原油田钻井工艺研究所也进行了“柔性 钻井技术”的研究，采用特殊斜向器、铰接柔 性钻杆配合铰接马达或转盘钻进行水平钻进，、 下柔性筛管完井。目前已在中原油田和陕北油 田现场试验6口井，其中3口水平段长6m左右 （最长8.05m），曲率半径均小于1m，孔径 116mm。
胜利油田在“九五”期间，开展了 短半径侧钻水平井项目的科研攻关， 使短半径侧钻水平井技术有了新的突 破，形成了系列配套技术。共在不同 类型油藏区块上完成侧钻水平井18口， 其中139.7mm套管内短半径侧钻水 平井10口。短半径水平井平均造斜率 为1.1°/m，最高造斜率3.6°/m，目 的层垂深误差小于2m，侧钻点最深达 4515.5m。
近年我国开展了柔性短半径水平井钻井工具的 攻关研究，并取得了多项可喜的成果。石油勘探 开发科学研究院机械所自行研制的铰接螺杆马达 系统采用两节螺杆马达接头所需要的动力，其间 用铰接头连接。最大刚性长度为1.5m，造斜率3°5°/m，曲率半径≤18m，能在28m曲线井眼长度 内将井眼由垂直变为水平，样机室内试验和现场 中间试验达到设计要求，并通过有关专家的验收 和评定，有ф120.65mm和ф89.9mm两种规格， 供套管内侧钻短半径水平井使用。
水平井技术课件
水平井完井液
钻井液
在钻进过程中使用的液体，具有携带岩屑、平衡 地层压力等功能。
完井液
在钻达目的层后，用于保护油气层的钻井液，具 有低渗透性、稳定性等特点。
油气分离液
用于将钻采出的油气进行分离的液体，具有高效 分离和低伤害性。
水平井完井工艺
钻进工艺
采用定向钻井技术，控制钻头 沿着设计轨迹钻进，形成水平
05
水平井技术案例分析
案例一：某油田的水平井钻井实践
总结词：成功应用
详细描述：某油田在钻井过程中采用了水平井技术，通过精心设计和施工，成功 地完成了钻井作业。该案例展示了水平井技术在提高油田采收率方面的应用效果 。
案例二：某气田的水平井完井实践
总结词：高效益
详细描述：某气田在完井过程中采用了水平井技术，有效提高了单井产能和采收率。该案例证明了水平井技术在气田开发中 的高效益，为类似气田的开发提供了借鉴。
案例三：某油田的水平井增产实践
总结词：显著增产
详细描述：某油田通过采用水平井技术，实现了单井产量的显著提升。该案例进一步证实了水平井技 术在油田增产方面的优势，为其他油田提供了可复制的成功经验。
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完井工艺
钻达目的层后，进行完井作业， 包括固井、射孔、酸化等，以实 现油气资源的有效开发。
03
水平井完井技术
水平井完井设备
水平井钻机
用于钻凿水平井段的钻机，具备大扭矩和稳定性的特 点。
井下测量仪器
用于监测钻进过程中的井斜、方位角等参数，确保井 眼轨迹的准确性。
井口装置
包括防喷器、采油树等设备，用于控制井口压力和油 气流动。
水平井技术的发展历程
埕岛油田水平井采油工艺技术研究
维普资讯
技 术 研 发
ｒ 缸 科 ｊ ０ ７－ 期 ９ 女 ’ ６ ２０￣第５ ｊ ３
埕 岛油 田水 平 井 采 油 工 艺 技 术 研 究
叶俊 红① 赵 元 伟 ② 刘 忠 胜②
ｆ 中 国 石 油 大学 （ 东 ）石 油 工 程 学 院 ② 胜 利 油 田海 洋 采 油 厂 ） ① 华
３ 水 平井的射孔工艺技术
３１ 选择 １０下 相 位射 孔 技 术 ． ８“
该油藏砂体 为水层 ，油层太薄 ，供液也不充分 ，含水较高 ，出液能
力弱。 ６ 建议
对 水平 井而 言 ， 道在 水平井 眼圆周 上均 匀分布并 不一 定有 孔 利。对手胶 结疏松砂岩来 说 。 防止井 简上侧射孔后岩石碎屑下落 应 或地 层出砂 下落堵塞 井简 。水平井的射孔 只能 限制在 下半侧射孔 ，
采 用 技 术 为 综 合 录 井 、无 线 随 钻 （ ＭＷＤ） 、地 质 导 向 （ ＷＤ）、 转防喷器 、数据实时 远传等 ．保障 了海上水平井 钻 Ｌ 旋 井成功 。其 中Ｃ ６ 一 井层位 为下古生 界 ，属于潜山油藏 ．为尽 Ｂ Ｄ 平３ 可能 多钻遇 油层裂缝 ，采用了 “ 弧形 ”轨迹 设汁 ， 原ｉ汁两个靶 将 殳 点优 选调整为三个靶点 。该井在钻井过程 中出现井 漏 ．为保护 油层 未采取任 何堵漏措施 ，通过井 口旋转防 喷器实 施边 漏边钻工艺 ， 连 续钻进３ ０ ０ 米直至完钻 。
业过程中严把入井液质量关 ，避免深层污染 。
２２ 防砂 工 艺技 术 ．
埕岛 油 田水平井 中Ｃ ６ 一 ３ 油层较 深 ，压 实 和胶结 程度 ＢＤ 平 井 好 ，不易 出砂 ，凶此未采取 防砂措 施 。其它水平 井岩 层为泥质胶 结 ，胶结疏 松 （ 层内聚 力平均为 １ ＭＰ ），地层渗透 率大 ，孔 地 ， ａ ５ 隙度 高且差异大 ，Ｃ ２６ 一 ｌ Ｂ ４Ａ 平 井原 油粘 度高 ，这些 素都会 引起 出砂加剧 ，凶此 。必须采取有效的防砂措施 。由于国外水平井是砾 石充填和压裂充填费用昂贵 。考虑到海上挂滤砂管防砂 Ｊ生产防砂 井 的７ ％。产品技术经验都相当成熟 ，凶此 果用滤砂管防砂技术 。 １ 其工艺特点为 ：施工简单 ． 性能可靠 ，技术成熟 ， 工成功率高。 施
技 术 研 发
ｒ 缸 科 ｊ ０ ７－ 期 ９ 女 ’ ６ ２０￣第５ ｊ ３
埕 岛油 田水 平 井 采 油 工 艺 技 术 研 究
叶俊 红① 赵 元 伟 ② 刘 忠 胜②
ｆ 中 国 石 油 大学 （ 东 ）石 油 工 程 学 院 ② 胜 利 油 田海 洋 采 油 厂 ） ① 华
３ 水 平井的射孔工艺技术
３１ 选择 １０下 相 位射 孔 技 术 ． ８“
该油藏砂体 为水层 ，油层太薄 ，供液也不充分 ，含水较高 ，出液能
力弱。 ６ 建议
对 水平 井而 言 ， 道在 水平井 眼圆周 上均 匀分布并 不一 定有 孔 利。对手胶 结疏松砂岩来 说 。 防止井 简上侧射孔后岩石碎屑下落 应 或地 层出砂 下落堵塞 井简 。水平井的射孔 只能 限制在 下半侧射孔 ，
采 用 技 术 为 综 合 录 井 、无 线 随 钻 （ ＭＷＤ） 、地 质 导 向 （ ＷＤ）、 转防喷器 、数据实时 远传等 ．保障 了海上水平井 钻 Ｌ 旋 井成功 。其 中Ｃ ６ 一 井层位 为下古生 界 ，属于潜山油藏 ．为尽 Ｂ Ｄ 平３ 可能 多钻遇 油层裂缝 ，采用了 “ 弧形 ”轨迹 设汁 ， 原ｉ汁两个靶 将 殳 点优 选调整为三个靶点 。该井在钻井过程 中出现井 漏 ．为保护 油层 未采取任 何堵漏措施 ，通过井 口旋转防 喷器实 施边 漏边钻工艺 ， 连 续钻进３ ０ ０ 米直至完钻 。
业过程中严把入井液质量关 ，避免深层污染 。
２２ 防砂 工 艺技 术 ．
埕岛 油 田水平井 中Ｃ ６ 一 ３ 油层较 深 ，压 实 和胶结 程度 ＢＤ 平 井 好 ，不易 出砂 ，凶此未采取 防砂措 施 。其它水平 井岩 层为泥质胶 结 ，胶结疏 松 （ 层内聚 力平均为 １ ＭＰ ），地层渗透 率大 ，孔 地 ， ａ ５ 隙度 高且差异大 ，Ｃ ２６ 一 ｌ Ｂ ４Ａ 平 井原 油粘 度高 ，这些 素都会 引起 出砂加剧 ，凶此 。必须采取有效的防砂措施 。由于国外水平井是砾 石充填和压裂充填费用昂贵 。考虑到海上挂滤砂管防砂 Ｊ生产防砂 井 的７ ％。产品技术经验都相当成熟 ，凶此 果用滤砂管防砂技术 。 １ 其工艺特点为 ：施工简单 ． 性能可靠 ，技术成熟 ， 工成功率高。 施
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二、水平井完井技术
1、水平井完井方式
固井射孔完井工艺 钻孔/割缝衬管完井工艺 带管外封隔器的衬管完井工艺 水平井防砂完井
（1）固井射孔完井工艺
☆ 套管固井射孔完井
热采水平井以及先期防砂的水平井多采用套管固井射孔完井，
全井采用7 in套管，热采水平井采用提拉预应力固井，水泥返至 井口；先期防砂的水平井水泥返至最上部油气层顶界200米。 ☆ 尾管固井射孔完井 尾管固井射孔完井是在钻至油层顶界后，下技术套管注水泥
蒸气注入管 生产时注汽管柱（带有热敏封隔器）下到井底，对底部油藏进行注
812.52m 汽，采油管柱（有杆泵ф 70x635.13m）下在直井段进行生产，实现 MD1,500m 后半部分水平段注汽驱油，前半部分水平段重力辅助泄油连续生产
的目的。
油管
823.78m
4.水平井适用条件
适合水平井开采的油藏类型：
①、边底水油藏 ②、气顶油藏 水平井可以控制边水突进和底水锥进； ③、天然裂缝油藏，水平井可以横穿多条裂缝，获 水平井可以控制气窜； 得更高的产能和采收率； ④、低渗透油藏，水平井可以显著提高单井产能， 提高经济效益； ⑤、常规稠油油藏，水平井可以获得较高产液量， 从而保持井筒及井口油流温度； ⑥、砂体单一，延伸长，连通性好的砂岩油藏，利 用水平井开发可以实现少井高产及高采收率。
负压射孔： 一般水平井推荐采用 近平衡射孔： 地层疏松、胶结差的油藏
传送方式：
油管传送射孔枪，液压引爆
布孔方式:
疏松砂岩油藏: 180°下相位四排布孔 （内定向/外定向） 岩性较致密的油藏: 全相位螺旋布孔
水平井射孔工艺技术
射孔参数：89枪、89弹； 102枪、102弹； 102枪、89增强弹 127枪、127弹
张公社
长江大学石油工程学院
二OO九年四月
概述 水平井完井技术 分支井 大位移水平井 径向水平井
一、概述
1、水平井的概念
水平井是指井眼轨迹达到水平（900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）。
水平井的靶：
垂 深
靶前 位移
水平段
水平位移
2、水平井应用历史发展
国外：
造斜点
水平位移/垂深≥2
垂 深
水平位移
大位移井的特点及用途
（1）大位移井的主要特点 •一是水平位移大，能较大范围地控制含油面积，开发相同面积的 油田可以大量减少陆地及海上钻井的平台数量； 二是钻穿油层的井段长，可以使油藏的泄油面积增大，可以大幅 度提高单井产量。 （2）大位移井的用途
用大位移井开发 海上油气田从钻 井平台上钻大位 移井，可减少布 井数量，减少平 台数量，减少井 投资。
以前开发近海油气 田要求建人工岛或 固定式钻井平台， 现在凡距海岸10公 里左右油气田均可 从陆地钻大位移井 进行开发。
海油陆探 海油陆采 不需要复杂的海底井 不需要海底集输管线
水平井防砂工艺管柱 1
水平井防砂工艺管柱 2
可膨胀式滤砂管（ESS）防砂
可膨胀式滤砂管（ESS）防砂具有工艺简单、防砂效果好、抗侵 蚀和堵塞、工作寿命长、膨胀可有效防止井壁及近井地带的构造垮 塌、井筒尺寸大可最大限度地满足修井需要等特点。 ESS由4个基本部分组成：基管、过滤介质（编织物）、外部保护 套、整体膨胀式接头。 ESS防砂技术为疏松砂岩油藏水平井完井闯出了一条新路，今后 必将成为研究和应用的热点。
（3）带ECP的衬管完井工艺
特点： 将ECP与衬管完井及井眼清洗技术结合。 适合造斜段须要卡封水层或气层的油藏 利用ECP对水平段油层进行卡封，实现合采或分采。 应用井例： 纯70-平1井、郑6-平1井等井采用。纯70-平1井采用多级
ECP卡封水层，水平段φ 139.7mm钻孔筛管完井，水平段用ECP
固井，然后钻开油层水平段，用钻具将尾管送入并悬挂在技术套
管上，在尾管段注水泥固井射孔，尾管与技术套管的重合长度一 般不小于100米。目前，胜利油田采用此类完井方法的水平井占多
数，多采用95/8in套管挂接51/2in尾管完井。
尾管固井射孔完井管柱示意图
水平井射孔工艺技术
射孔方式：
正压射孔：高压地层、地层压力情况不明
60型深穿透射孔器双套管穿 孔试验前照片
60型深穿透射孔器双套管穿 孔试验后照片
63型射孔器
特点： ♠ 深穿透、低伤害，高 能效 ♠ 性能稳定可靠 ♠ 采用最新的工艺设计
（2）钻孔/割缝衬管完井工艺
适用条件： a.天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层； b.单一厚储层或不要求层段分隔的储层； c. 井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层；
热采水平井防砂管柱，满足注蒸汽开采的要求
单2—平1、孤中1—平1等10多口注汽水平井采用
水平井滤砂管：预充填双层绕丝滤砂管、镶嵌式金属纤维滤砂管和整体 式金属纤维滤砂管，其挡砂精度为0.06~0.07mm, 渗透率在35~50µ m2， 具有内通径大、强度高、渗透性好等特点，基本满足了水平井防砂的需要。
分支井（多底井）基本概念
（1）分支井 从一个主井眼中侧钻出两个或两个以上的分支井眼的井。 分支井可以从直井、定向井或水平井中开始分支。
（2）多底井
一个主井眼中钻出两个以上同尺寸的井眼。
分支井的基本类型
A、反向双分支井 B、层式分支井 C、三层叉式分支井 D、鱼骨状分支井 E、肋骨状分支井 F、辐射状分支井
胜利油田近年来在火成岩油藏水平井开发中，应用了钻孔衬管完
井技术。商741-平1井、商741-平2井目的层均为沙三下火成岩油藏。目 的层（水平段）采用欠平衡钻井工艺，最大限度地保护油层，完钻后在 φ177 .8mm技术套管内悬挂φ127mm套管及钻孔筛管完井，投产后产量 较高，效果明显。
钻孔/割缝衬管完井工艺管柱示意图
1953年前苏联钻了一口10 翼分支井，产量提高了16 倍；到80年，前苏联共钻了111口分支井，平均每井5~6 个60~300米长的分支井眼，成本为直井的1.3~1.8倍，产 量是其1.5~15.5倍。 1995年以来，美、加等国已钻了数千口分支井， 80%采用裸眼完井，且油藏大都较浅。近年来分支井技 术发展较快。 国内1998年新疆油田钻成国内第一口双分支实验井 GD1176井，裸眼完井,渤海CF1井（2003年） 。 2000年胜利油田钻成桩1—支平1井，双分支水平井， 分支井眼的水平位移分别为453米和386米，全部下套管 固井，属4级完井。另一口梁46—支平1井，同样是反向 双分支水平井，第二分支井眼为三阶梯水平井，水平位 移为628.18米，分别为固井和封隔器完井。
分支井的优越性
1、提高采收率/增加注入能力； 2、提高单井产量； 3、可防止锥进效应； 4、减少布井数量，降低开发成本； 5、扩大勘探区域，多方向确定油 气藏边界；准确描述油气藏地 质特性。
分支井的适用条件 1、多层系油气藏，夹层为致密砂岩， 垂直渗透率极低； 2、不连通砂体（多个透镜体）； 3、断层多层系； 4、薄层油气藏； 5、低渗油气藏； 6、裂缝性油气藏； 7、重油或稠油油藏； 。。。。。。。
低渗透油藏水平井开发将成为今后挖潜的重点
据资料显示，目前胜利油田很多油区渗透率
较低，低渗透未动用储量就达1×108t，这部分
未动用储量比较集中整装，条件相对较好，适合
于进行水平井整体开发。随着油田的不断开发，
这些低渗透油藏将是今后挖潜动用的重点。
3.水平井的分类
常规水平井可分为：
长半径水平井
孔径10-12mm;
负压射孔：
孔密16-22孔/m
对油层的污染小，可保持原始产能不被减小。 负压差采用掏空井筒部分液体或采用充气泡沫射孔液产生。 工艺的技术关键是合理地设计和控制掏空压差。 射孔液： 常用的射孔液是无固相水基射孔液，基液选用处理过的本地区油田污 水或卤水，加入粘土稳定剂、破乳剂、防腐剂等添加剂，地层漏失严重的
四、大位移水平井
大位移井是在定向井、水平井和深井钻井技 术的基础上发展起来的一种新型钻井技术，它集 中了定向井、水平井和超深井的所有技术难点。 目前，大位移井在世界范围内广为应用。
大位移井的基本概念 （1）国际上普遍采用的定义：井的水平位移与垂深之比等于2或 大于2的井称为大位移井。 （2）另外的定义：水平位移等于3000米或大于3000米的井。 大位移井的英文名称 Extended Reach Well
进行分段的完井方案。该井实施后效果较好，初期日产油 35m3,是相临直井初产的4倍。
带ECP的衬管完井工艺管柱示意图
（4）水平井防砂完井
防砂方法：套管内悬挂滤砂管，部分井采用割缝衬管完井。 套管内悬挂滤砂管防砂管柱： 常规水平井防砂管柱，管柱丢在水平段内，工艺简单、便于后期作业
临2—平1、永8—平1等40多口水平井采用
中半径水平井
短半径水平井
水平井类型 长半径 中半径 短半径
曲率半径（m） 180～600 90～150 6～60
水平长度（m） 300～1700 150～1000 100～500
一般水平井
阶 梯 式 水 平 井
109m
11m 640.22m
MD1,956.09m
连通式水平井
顺9-平1
顺5
产量比直井提高8倍
20年代开始进行利用钻水平井提高采收率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ尝试
70年代水平井钻井技术有了较大的突破
80年代开发井下涡轮弯接头组合钻具，发展导向钻井,引起了水平井一 场技术革命
国内：
从“八五”期间开始研究应用水平井技术 胜利油田,1990年 埕科1井成功完钻、投产，标志着胜利油田水平井技 术从室内研究阶段步入了现场试验阶段
套管内短半径侧钻水平井
分支水平井
单井蒸汽驱重力辅助泄油水平井（单井SAGD）
单井蒸气驱重力辅助泄油即在同一口井中下入两种管柱（一采一 注），达到蒸气驱泄油采油的目的。胜利油田草南SWSD-平1井是国 内第一口单井蒸气驱重力辅助泄油水平井，该井完钻井深1500m，垂 深812.52m，水平段长642.72m，总水平位移823.78m，它采用106/8 in 及95/8组合套管为技术套管，采用7in油层套管悬挂在技术套管下 部固井；射孔后下入热采丢手封隔器、割缝衬管进行防砂和分段；