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2014-05-14水平井储层改造技术(中原油田)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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水平井储层改造技术水平井储层改造技术水平井储层改造技术水平井储层改造技术新进展新进展新进展新进展李李琪琪2014 05 14- 内 内容 容水平井技术发展概况水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况二 钻井技术对储层改造的影响二 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响六、西安石油大学开展的工作六、西安石油大学开展的工作平井技术发展概况一、水平井技术发展概况早期钻井今今 天天今今 天天美国加州长滩海滨钻井(1930 1930年代)年代)一、水平井技术发展概况一、水平井技术发展概况苏5392900001:400000 600 1200 44444444444444444444444444444444444444 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A B B B B B B B B B B B B B B B B B A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 6688888888888888888888888888888888888888 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 署水平井2222222222222222222 A A A A A A A A A A A A A A A A A B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B 2平井82222222222222222222238 80 86 88 850 85 85 856 858 860 86 86 866 868 80 A A A A A A A A A A A A A A A B B B B B B B B B B B B B B A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 9290000苏 53区块苏 53平井技术发展概况一、水平井技术发展概况苏 10区块苏 34平井技术发展概况一、水平井技术发展概况0 2000 4000 6000 8000 10000 12000m)01000T)2000m 5300040005000 20 92 94999660007000平井技术发展概况一、水平井技术发展概况平井技术发展概况一、水平井技术发展概况176in 008 水平段长) 3577009035770 10903m) ( 550D 40320 5449 10805m) of 水平位移 ) 379561569 )一、水平井技术发展概况一、水平井技术发展概况累计完成水平井3547口,是“十五”均单井产量提高3~5 倍 超浅层水平井 井倍 。 、 ( ) 井 、分支井、鱼骨井、大位移井等取得实质性突破。为公司 转变“多井低产” 局面和发展方式提供了有力的 技术支撑 。、水平井技术发展概况一、850 6816820152250570915810185%2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 20122012年国内外完成水平井 1701口 ,同比增加 其中国内共完成水平井1351口 ,同比增加 国外完成水平井 350口 ,同比增加 长庆油田、吉林油田、新疆油田、辽河油田合计完成水平井 1010口 ,占国内完351口 总数的 。一、水平井技术发展概况一、水平井技术发展概况2012年中石油完成水平井情况☆ 完成水平井分段改造 775口☆ 口☆ 裸眼分段:最大 21段☆ 水力喷射分段 最大 21段☆ : 段☆ 连续油管带底封分段: 18段均分☆ 平 段: 最大加砂量: 1798方水力喷砂射孔分段、裸眼封隔器分段及套管内封隔器滑套分段是目前 主体技术 ,占总数的 其中自主工具应用占 85%。川庆钻探40623队在华庆油田创造 10开10完 油井水平井纪录。川庆钻探50673队在苏里格气田实现 7开7完 水平井的记录。平井技术发展概况一、水平井技术发展概况水平井规模化应用成效显著苏里格地区水平井占当年新钻井的比例为 水平井新建产能比例超过 50%,部分区块超过 70%,新井平均无阻流量超过 50万方 。苏东38平段长2030米 ,无阻流量达到 投产后单井日产超过 100万方 ,刷新长庆气区单井产量记录。长庆油田长7 致密油 开发试验区的 7口长水平段水平井 ,经体积压裂后初期单井日产油均超过 100方 ,取得了重大突破。长庆华庆油区规模利用水平井开发 超低渗油藏 , 初期平均单井日产油 9吨 , 是 同区域直, 吨 , 是井产量的 上 。吉林油田大安红90密油 区块的水平井日产量达到 12吨 ,为直井的 10倍 ,为常规水平井的 6倍倍 。大庆钻探施工、吉林油田自主研发的裸眼分 段压裂工具在大北1段 ,创造了裸眼分段压裂的新记录。长城钻探在苏53内多缝压裂 ,监测显示 6段压裂 形成 18条裂缝 ,增产效果明显。川庆钻探的裸眼分段工具耐温能力、 承压差能力有大幅提高,分别达到 176℃、一步提升了该工具增产改造能力。汇汇报 报内 内容 容水平井技术发展概况水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况二 钻井技术对储层改造的影响二 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响六、西安石油大学开展的工作六、西安石油大学开展的工作页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响井眼眼净化化页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响井眼眼净化页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响2. At 100 to up a at of 20 At is up of in to in 页井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响at on )in 120 80 净化80w(by PM 化60 120 is a OT a is 0 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220页井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响井眼净化页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响旋转导向钻井技术滑动导向旋转导向页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响高造斜率旋转导向技术页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响水平井走向与地应力的关系水平井走向与地应力的关系水平井横向 裂缝水平井轴向 交 平行轴向104t¾水平井斜交缝水平段方位考虑到压裂裂缝方向易于沿最大主应力方向延伸 , 采用水平井压裂方式开采时,应设计水平井眼与水平最小主应力方向一致。页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响2009年, 04m3/d,油产量水平井水平井+ +d;广安00 204m3/d,分别是邻近直井储层改造前产量的 20倍和7倍。广安002 气体钻水平井水平段最长( 气体钻水平井最深(2619m),气体钻水平井水平位移最大(m 套 管 ×m m 套管 ×1339 44整得轨迹成功跟踪储层走向过渡层大安寨马鞍山东岳庙珍珠冲须六2亚段须六1亚段. 点 m 套 管 ×2013页152m m 钻 头 ×    氮气钻进,裸眼完井气 体 钻 水 平 段 长 768二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响塔里木“ 999年5月26阶678 ” 一 段 : 5“套管射孔阶梯式68 第段 : 套管射孔第二段:5 “筛管式水平井 460.m 8 999 671 2米 999 139页: 米40m 井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响长庆苏平 1井 苏平 2井台阶式小井眼水平井阶梯式水平井井 、目的层:石盒子组盒目的层:石盒子组盒8 8层层钻至入窗点,钻至入窗点,7” 7”套管固井 套管固井苏平苏平1 1底界垂深 厚度 厚度 解释结果 气层 苏平苏平2 气水层气水层3310 0 6 0 微含气. . 气水层气水层地质要求:钻井液密度小于 108/3井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响阶梯式水平井川庆钻探公司(川庆钻探公司(2010 2010年年) )苏苏5 5 部署苏部署苏5 5;苏苏5 5000‡ 以以 盒盒8 8上上 、、 盒盒8 8下下 储层叠合发育区为目的层盒盒8 8上上盒盒 8下下;;‡ 提高水平井储量动用程盒盒 下下度和有效储层钻遇率。页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响辽河小 分支井跨越两个断块 钻遇三个油层 控制储量 万双分支水平井35 , 85万吨,日产油180吨,是相邻直井的6i 页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响川庆钻探公司 桃桃 7 14 18验 (( 2010年 )年 )双分支水平井: 桃: 桃 - - (( 年 )年 )‡ 以 盒 7 盒 8段为目的层 并对盒 8段多套储层进行压裂改造以 盒 、 盒 , ;‡ 提高储量纵向动用程度,实现 储量立体动用和产量最大化 。页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响鱼刺分支水平井2006年,杏平1井,主水平段长 1203m, 各分支井眼长度介于 300水平段总长度 3503m, 分支井,段油层钻遇率 辽河静52成20个分支 水平段累计长,度 4334m。页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响鱼刺分支水平井页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响辽河边台 内第 口潜山地层开窗的多层次分支井 最复杂的双分支+鱼刺分支水平井井 : 一 口潜山地层开窗的多层次分支井 ,四级分支井。 2008年7月27日完钻,层进尺 1分支 6个鱼刺分支 个鱼刺分支 两个主分支之间最大垂深差 325m、 , 。整套四级完井工艺施工一次性成功率100%, 完井周期9天(最短)。初期日产油 53 4t, 是临井产量的 7倍 左右 。油 . , 倍 。边台边台2(2/3 2/3分支、分支、10 10鱼刺)鱼刺)边台边台4(2 2分支、分支、7 7鱼刺)鱼刺)边台边台(2 2分支、分支、7 7鱼刺)鱼刺)边台边台(2 2分支、分支、6 6鱼刺)鱼刺)边台边台(2 2分支、分支、10 10鱼刺)鱼刺)页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响2012年 长城钻探施工辽河油双分支+鱼刺分支水平井年 ,田曹622个主分支可分别进行压裂改造,两个主分支既可以分采也可以合采。分支完井系统筛管完井分支完井系统多级滑套完井井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响长城钻探苏 10用原井 51/ ″ 套管内侧钻 φ 118 水平井+小井眼井 ,2φ , 水平段长达到 780m,为低效井改造提供了新的技术手段。吉林油田通过优化井身结构、缩小井眼尺寸,既降低了套管、水泥等物料成本,又缓解了化小井眼水平井井身结构示意图优化小井眼水平井井身结构示意图常规井眼水平井井身结构示意图常规井眼水平井井身结构示意图单井 可 节 约钻 井95/8”技套7”技套节 井成本 1000多万元井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响摩擦扭矩的预测页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响临界螺旋弯曲载荷页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响kg 页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响 133/8to be km 5/8页二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响水平井快速钻井技术‡“三增”剖面轨迹控制技术‡ 个性化设计不同阶段 不同井段的钻井液体系‡ 303040%)02040回收率(1001020膨胀率(合盐体系聚合物体系 复合盐体系二、钻井技术对储层改造的影响二、钻井技术对储层改造的影响水平井快速钻井技术 ——优化井身结构1419105410001500乾246井钻井成本对比(万元)二开井身结构三开井身结构0500三开预算成本 二开实际成本构构三吉林油田,针对浅层致密油水平井采用二开井身结构,单井可节约钻井成本 365万元。三维水平井长庆油田,缩短技术套管下深,缩短了大井眼优化为井井身结构井段,配合强抑制复合盐钻井液, 钻井周期从48天缩短到 25天 。入窗点斜井 段汇报内容水平井技术发展概况水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况二 钻井技术对储层改造的影响二 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响六、西安石油大学开展的工作六、西安石油大学开展的工作页三、完井方式对储层改造的影响三、完井方式对储层改造的影响早期水平井完井截至 2006年 底 胜利油区共有各类水平井 524口 大部分采用了 固年 底 , 口 , 固井射孔完井 。完井方式 井数 百分比筛管完井 10 7%固井射孔完井 460 %裸眼完井裸眼完井 筛管完井 56 i 页三、完井方式对储层改造的影响三、完井方式对储层改造的影响系列化的水平井开发方式深层稠油油藏重力泄水辅助蒸汽驱稀油油藏直平、平平组合注水深层稠油油藏重 力火驱厚层超稠油双水平井直井三、完井方式对储层改造的影响三、完井方式对储层改造的影响系列化的水平井开发方式巨厚潜山油藏“纵叠平错”立体井网设计稠油蒸汽驱油藏直平组合“纵叠平回 ” 井网设计立体井网设计有“三分”特点的潜山油藏双底鱼骨透镜体油藏多砂体穿层设计 井设计薄层油藏水平井井网整体设计井方式对储层改造的影响三、完井方式对储层改造的影响系列化的水平井完井方式热采稠油水平井分段完井技术水平井防砂完井技术砾石充填高温管外封隔器套管热力扶正器弹性筛管烧结滤网筛管多分支智能鱼骨水能完井平井完井内 内容 容水平井技术发展概况水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况一、 水平井技术发展概况二 钻井技术对储层改造的影响二 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响二 、 钻井技术对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响三 、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响、 完井方式对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响五、工厂化作业对储层改造的影响六、西安石油大学开展的工作六、西安石油大学开展的工作页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响全井段射孔完井全井段射孔完井¾后部油层段的产能得不到充分发挥¾部分井段水淹后,卡堵水困难△△ 页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响分段射孔开采实例胜利油田辛151平1井:水平井段长248m,分两段射孔 , 第 一 段 147m, 第二段长 31 5m, 第段 , . 。1998年4月先射开第一段投产。初期日产油81t/d,含水 。2002年7月含水 97% ,累计产油 卡封后补射水平段 期日产油 82t/d,含水下降到 32% 。该井累计产油 04t,效益显著。页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响全井段射孔完井¾ 割缝尾管完井直接直接增产措施的常规做法泵入四级施工液体¾ 加入安息香酸薄片进行压裂转向¾ 所有液体进入两条裂缝裂缝¾ 一半的井筒未被施工影响工影响页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响分段压裂增产理念实现储藏接触的最大化增加可动用储量增加单井产能页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响国外低渗透水平井压裂完井纪录序号服务公司 井号垂深553 9571 3018 6 10 最大井深21253 9519 3266 68水平段最长31325 6100 2634 53/ 24 分段最多,7(,6212m(6212m),),柱,24 24级级分段压裂,水平段长长 2954。四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响国内水平井分段改造技术(1)限流压裂技术:1991年)液体胶塞庆油田塞平1等利用该技术分压成功(3)水平井套管分流压裂技术:大庆油田于1998年研究完成(4)机械桥塞分压技术:2004年长庆油田引进机械桥塞分隔工具并试验成功(5)水力喷射压裂技术:2005年12月8日,长庆靖安油田靖平1井试验成功( 6) 双封单卡压裂工艺技术 : 大庆油田研制完成 能实现上提多层压裂( ) : ,(7)环空分射分压工艺技术:2004年吉林油田水平井环空分射分压工艺试验成功段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响套管限流压裂技术利用射孔位置 、 射孔数目的优化以及施工参数的变化实施分段压裂 。、 。、 。分段: 依靠各段射孔数不同产生的节流压差进行限流分段。优点: 不需要下入机械工具,施工安全,压裂施工一次完成,施工、 。相对简单。缺点: 裂缝条数、裂缝长度施工中难以控制。技术特点: 低密度布孔,大排量施工,127长 130m,缝宽4孔井段及应力分别为 :: 射6孔3578 0 3578 8压裂设计. - . 射7孔四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响¾ 射孔过程 P 缝持续延伸 , 适应不同地层压裂 ;;¾ 射流抽吸引射作用,强化封隔效果。页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响水力喷砂分段压裂 ——不动管柱z 通过投球的方式逐级打开定位喷枪 实现 一次管柱 完成 3~ 5段压裂施工, ~ ;z 喷枪设有定向机构,可实现水平段内的 定向喷砂射孔 ;z 水力 封隔, 不用封隔器及桥塞 等机械 隔离工 具 ,施工风险 低 ;具 低z 可用于裸眼、套管等 多种完井方式 ;z 适用于已 射孔或未射孔 的套管井。页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响水力喷砂分段压裂 ——不动管柱项目 技术指标最高承压 ( 70( )耐温性能(℃) 150滑套打开压差(10″套管完井 10段6″裸眼完井 15段页一 引进国外技术应用情况四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响连续油管喷射套管加砂压裂水力喷砂分段压裂工艺: 从连续油管进行喷砂射孔 从套管进行加砂,压裂。分段原理: 完成一段压裂后进行填砂分段。特点: 分段可靠,每条裂缝可人工控制 ; 需填砂及;压后冲砂,时间长(2周左右),费用高(三次施工)。不适用已射孔的套管井和裸眼井。段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响“ 双喷射器 +小直径封隔器 +连续混配 ” 水力喷砂分段多簇压裂技术水力喷砂分段压裂每段之间间隔50直径封隔器 连续混配 水力喷砂分段多簇压裂技术每簇之间间隔10庆长6共完试水平井 14口 ,平均水平段55m,压裂 每段 2簇 ,单段加砂 d。页技术关键:射流增压需要大于第二条裂缝的破裂压力 和第一条裂缝的延伸压力之差四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响高性能压裂工具研发水力喷砂分段压裂问题: 封隔器失效和喷射器损坏,导致频繁起下钻的主要原因。庆平19井损坏喷射器庆平21井失效封隔器 庆平36井失效封隔器工艺改进:9 改用环空携砂、油管补液,减小了过喷嘴砂量,延长工具寿命。9 研发1/2″套管油套同注 环空携砂 油管补基液27/8″油管油套同注 :环空携砂 、 油管补基液水力喷射压裂工具段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响高性能压裂工具研发水力喷砂分段压裂——高性能钢丝连接改为钢带连接,室内最高承压达 84高承压 20%左右;单胶筒(240双胶筒(480长胶筒(700 钢带膨胀比增加,密封空间及密封能力增强,回弹性能高;• 胶筒长度增加,锚定能力提高 3倍以上;• 下端浮动连接 回收能力强 安全性能好, 。四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响高性能压裂工具研发水力喷砂分段压裂优选喷嘴分布方式及间距 , 同平面布孔改变为螺旋布孔 , 减小返溅伤害——防反溅伤害喷射器, ,优选表面材料及新结构,提高喷射器外表面抗反溅能力,提高喷射器寿命硬质合金型号4508 7509 5007 4 2100一 引进国外技术应用情况四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响裸眼机械封隔器分段压裂采用裸眼封隔器分段,投球打开滑套的方式,实现多级压裂完井的一体化。技术特点:¾ 裸眼完井 , 最大限度地降低油层污染 ;, ;¾ 多段压裂一次完成,减少作业时间;¾ 可以实现24段以上压裂改造。段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响裸眼机械封隔器分段压裂 ——技术原理技术原理¾裸眼封隔器、悬挂封隔多功能投球器器和完井管柱一体下入;¾封隔器坐封后起出钻杆,下入直井段压裂回接管柱;¾通过投入大小不同的钢球 控制各级滑套打开球 , 。页四、分段压裂对储层改造的影响四、分段压裂对储层改造的影响苏102008年11月1日开钻,2009年5月23日完钻,井深 裸眼机械封隔器分段压裂 ——实例水平段长 气层钻遇率 引进国外水平井裸眼分段压裂技术,分 4段压裂 改造,投产后日产气稳定在 10万方 。苏 10 30 50米 )3510m 3670m 3830m 4140
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