,水平井采油技术,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）。,水平井的分类,常规水平井可分为： 长半径水平井 中半径水平井 短半径水平井,、边底水油藏 水平井可以控制边水突进和底水锥进；,、气顶油藏 水平井可以控制气窜；,、天然裂缝油藏，水平井可以横穿多条裂缝，获得更高的产能和采收率；,、低渗透油藏，水平井可以显著提高单井产能，提高经济效益；,、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；,、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。,适合水平井开采的油藏类型：,水平井适用条件及机理研究,适合水平井开发的油藏工程条件： 、ho值 =ho(Kh/Kv)0.5，反映了油层各向异性程度，垂向渗透率太低不利于水平井泄油，油层厚度过大，会减少水平井长度L与油层厚度ho的比值，降低水平井的开发效益。据国外水平井开发的经验综合研究表明，ho值大于100m时，水平井开发效果不理想。 、地层系数K ho 研究表明如果K ho小于20103m2.m，水平井增加的绝对产量低，经济效益变差。,水平井的发展可划分为两个阶段：,科技攻关试验阶段（1991年1994年） 承担八五国家级科研攻关项目稠油砂砾岩油藏水平井开采技术 曲率：中半径 油藏类型：地层不整合油藏、稠油砂砾岩 完井方式：固井射孔完井为主， 进行了一口井的割缝衬管完井试验-草20-平2井 每年完钻水平井5-8口，年产油5-8万吨,一、水平井开发现状概述,完善、推广、应用阶段（1995年目前） 曲率：短半径、中半径、长半径水平井 应用于多种油藏类型 每年完钻水平井30-50口 各种方式的水平井完井工艺技术逐渐形成 固井射孔完井技术 筛管完井技术 管外封隔器加筛管完井技术 分级注水泥加筛管完井技术等,水平井产能研究及生产系统优化设计 水平井生产工艺及生产工艺管柱 水平井增产工艺技术 水平井修井工艺技术,水平井产能研究是采油工程技术优化设计的基础 普通水平井： 采用Joshi推导的存在偏心的情况下且地层中存在各向异性时计算油井产能的公式。 热采水平井： 胜利油田在“八五”和“九五”期间完成了蒸气吞吐水平井流入动态的数值模拟研究，并以乐安砂砾岩稠油油藏水平井的稠油油藏地质特征为依据，进行了历史拟合，回归得出的砂砾岩稠油油藏水平井的产能关系。在此基础上形成了水平井产能预测、水平井生产系统优化设计、热采水平井吸汽剖面及注汽参数优化等技术，基本满足水平井开发的要求。,水平井开采机理研究 、水平井水平段在气顶底水油藏中的最佳位置 Zw=/（+1）ho ho=(po+pg)/(pw+po) 其中Zw为水平段与油水界面距离， ho为油层厚度。,、水平井的单井泄油面积、生产压差、初始临界产量和见水时间计算 应用Joshi的水平井产量计算公式计算不同泄油面积、不同油井长度的水平井采油指数，Joshi计算水平井水平段距离油层中部的产能公式如下： Jw=(0.543kho/oBo)/Lnd1+(1-(1/d)2)0.5+ hd/2ln(h(hd+4d)/2rwd)+Sh 其中Sd=ho/LSv red=reh/(L/2) d=(0.5+(0.25+red4)0.5)0.5 rwd=rw/(L/2) hd=ho/（L/2） d=2/（ho（L/2） Sh、 Sv分别为水平井、直井表皮因子， 为水平到油层中部距离。 油井生产压差：P=Qo/Jh 油井米采油指数= Jh/L,该软件通过对抽油生产系统进行分析研究，以油层、井筒、抽油设备之间的协调为基础，采用节点分析方法对生产系统进行分析、研究而得出了一套适用于 常规(非热采)、热采、直井、水平井的优化设计的数学模型，并编制了相应的设计软件系统。,水平井生产系统优化设计(软件）,软件通过对油井井身轨迹的录入处理、油藏地质数据、物性参数、生产系统、粘温关系等数据的录入处理,通过使用常规抽汲、电杆抽汲、空心杆抽汲、变排量泵抽汲等抽汲系统的优化设计,对油井的一个生产周期的几种抽汲系统进行优化设计,并可通过屏幕、打印机、绘图仪,对优化设计结果进行数据、图形的分析及输出,并输出设计报告,完成设计。,抽油生产系统优化设计功能简介,抽油生产系统优化设计软件结构及特点,基本 数据,井身 结构,数 据 处 理,试 设 计,优 化 设 计,结 果 输 出,退 出,软件结构,1、建立了一套完整的优化设计数学模型。 2、采用了试设计方法来确定有关参数，最大限度地减小了优化设计过程中人为影响因素及人机对话频率。 3、实现了模块化、菜单化设计，人机界面友好，可操作性强。,软 件 特 点,水平井在射孔投产前： 通井、替浆、试压、刮管 投产措施： 负压射孔、抽吸、混排、酸洗、电加热、注蒸汽 常用采油方式： 有杆泵采油、电泵采油、自喷采油并辅以油管加热清蜡技术。 防落物管柱： 防止落物掉入水平段，在造斜点坐封空心桥塞，下部接筛管和丝堵。,水平井防落物丢手管柱,分支水平井生产管柱,梁46-支平1井 桩1-支平1井,对于低渗透油藏水平井，由于在钻井过程中泥浆污染及固井时的水泥浆污染，近井地带极易堵塞，因此压裂、酸化是低渗透油藏水平井的最有效的增产措施。胜利油田主要进行了的分段酸化研究和试验。该技术采用皮碗封隔器作为分段卡封工具，研制了高效复合酸液和屏蔽暂堵剂，可以实现对低渗层的酸化和对高渗层的暂堵。,3、水平井增产工艺技术,水平井冲砂工艺 水平井与直井相比采油强度低，生产压差小，但地层砂和胶结物也会随流体进入井筒沉积，使油井减产或停产，为恢复油井产能，必须进行水平段冲砂。 水平井冲砂工艺管柱为连续反冲洗方式，整个过程为不停泵连续作业。旋流冲砂器工作时高速旋转，在套管内形成旋流，对水平段的沉砂充分搅动，将砂粒彻底冲洗干净。 该技术在胜利油田草20平5井成功的进行了冲洗。该井采用了7in旋流冲砂器+扶正器，连续冲砂段长320米，冲出大量的死油、沉砂和杂质。,4、水平井修井技术,水平井冲砂工艺管柱示意图,水平井卡水工艺 对长井段、非均质严重的水平井，以及阶梯式水平井一般采用分段射孔的完井方案，生产一段时间后，由于受底水或边底水的影响，下部井段含水上升，影响了水平井的开发效果。由于水平井的结构特性，决定了不能用常规的打水泥塞的办法进行封堵，为此设计了以SPY441丢手封隔器为主的卡封工具，该工具液压坐封，液压丢手，密封压差25Mpa,可以对扣打捞。在纯56-平2、临2-平3等多口水平井上使用这种工具进行卡水，均获成功，满足了后期卡水、换层等生产需要。,水平井卡水管柱示意图,该封隔器采用液压坐封，双向锚定，上提管柱解封形式，可多级使用。设计有下锥体主动力脱卡机构，坐封、锚定可靠，承压能力高，解封安全。不仅适用于直井，而且适用于斜井、定向井。与现有工具配套可用于高压防顶、油井不压井、油层保护、多层细分层、深井浅修、水力泵深抽等多种采油工艺要求。解决了常规封隔器承受下压能力低及在小夹层油井中卡位不准、在斜井与定向井中无法使用等问题。,Y441系列双向锚定封隔器,特点和优点: 可坐好井口后启动和坐封封隔器。 双向承压力高。 能逐级解封,可多级使用。,水平井滤砂管打捞工艺 目前水平井防砂主要采用悬挂滤砂管防砂，滤砂管失效后由于造斜段的影响，常规打捞工艺无法实施。胜利油田采油院研制成功了水平井滤砂管的打捞工艺，采用井下液压增力器（专利产品）及专用打捞工具，实现对水平井内长井段滤砂管的打捞。井下液压增力器可以在鱼顶处产生500600kN的直接拉力，而对井下打捞增力器以上的管柱不产生任何影响。 该工艺技术在胜利油田孤东7-平3井、孤东7-平4井以及角5-平4井上进行了成功的应用，捞出井内全部滤砂管，使三口高产井又恢复了产能。,水平井水平段内大长度滤砂管的打捞工艺技术采用井下打捞增力器(专利技术)，配套专用的提放式可退捞矛，再利用相应的工艺对滤砂管外的沉砂进行松动，以实现水平井段大长度滤砂管的打捞。井下打捞增力器改变了井下管柱的受力状态，利用管柱内打压的方法在鱼顶处产生500600kN的直接拉力，而对井下打捞增力器以上的管柱不产生任何影响。,水平井滤砂管打捞工艺及配套工具,井下打捞增力器结构示意图,套管锚定部分,增力部分,水平打压球座,井下打捞增力器,特 点 : 采用小修作业设备可以完成通常只有大修队及其设备才能完成的井下遇卡工具或其他物体的打捞作业。 改变井下管柱的受力方式，可以顺利地完成大位移斜井及水平井井下丢手管柱或井下工具的打捞作业。,主要用途 配合打捞硬卡管柱或井下工具 配合打捞砂埋管柱 配合打捞水平井、大位移定向井井内的管柱及工具。,主要技术参数,YDL系列井下打捞增力器是为解决作业过程中井下工具或管柱遇卡而设计的一种新颖的工具，该工具主要包括液压锚定装置、提升装置、密封（泄压）装置等几部分组成。 井下打捞增力器使用时下接打捞工具，随打捞管柱下井。当打捞工具成功捞住卡入井下的落物时，用泵车从油管打压，此时，锚定装置在液压力的作用下，将工具锚定在套管内壁。同时，活塞在液压力的作用下产生一个向上的拉力，并通过连接在下接头上的打捞工具作用到被卡的物体上。当提升装置通过下接头拉动鱼顶上升一定距离后，泄压/密封装置打开，油管泄压，表明遇卡工具或物体已解卡，此时停止泵车打压，上提油管，起出被打捞上来的被卡工具或物体。使用井下打捞增力器，可在鱼顶处产生提升力100 kN -600kN。该工具已申请国家专利。,典型井例,孤东7-平3井 该井水平段长601.31m，留井管柱为 皮碗封隔器+108mm镶嵌式金属棉25根，总长度为184m，其中滤砂管长127m。,水平井水平段滤砂管打捞工艺技术已经在胜利油田孤东7-平3井、孤东7-平4井和角5平4井上获得了成功的应用，施工成功率100%，日增油47吨，取得良好的经济效益和社会效益。,水平井滤砂管打捞施工井基本数据,水平井完井及采油技术发展趋势,水平井的完井方式单一，完井方式与油藏适应性不强。 在固井完井方式中，目前只能采用全井固井或尾管固井，而不能进行一次管柱分（层）段多级固井。且固井质量难以保证。 射孔井段与产能的优化不好，往往井眼穿过多少油层就射开多少油层，造成浪费。 水平井的防砂方式单一，多采用射孔后管内悬挂滤砂管防砂。 水平井的地层流入动态、产能预测、生产系统优化设计有待于进一步研究和完善。 低渗透油藏水平井的开采技术还很不成熟，油层保护和增产工艺研究滞后。 水平井的分采、分注、修井等技术研究还刚刚起步。,水平井完井及采油技术主要存在问题,水平井完井方式的优选，从对油藏的适应性和经济因素综合考虑，最大幅度地提高油井的完善程度，保护油气层，降低完井成本，充分发挥水平井的优势，提高油层采收率。 裸眼完井主要用于碳酸盐岩油藏及胶结致密的砂岩油藏等硬地层。胜利油田的火成岩油藏、致密砂岩油藏甚至包括低渗油藏都适合裸眼完井。通过欠平衡钻井技术的应用和完井时有效的油井保护措施，相信水平井裸眼完井技术一定会得到较好的推广应用。,水平井完井及采油技术发展趋势,1.完井方式向更科学、更经济方向发展,衬管完井具有保护油气层、工艺简单、成本低廉等优点，随着技术的不断发展，衬管完井、带套管外封隔器的衬管完井技术将会得到重视和普遍应用。 内管多级注水泥尾管完井工艺技术能够根据不同油藏类型及油藏条件，优化完井方案及施工工艺，采用不同的完井方案及完井管柱组合，达到保护油气藏、降低完井费用、提高产能及采收率的目的。因此内管多级注水泥尾管完井工艺技术将会在水平井的分（层）段固井、造斜段固井等复杂油气藏的开发中发挥重要的作用。,内管多级注水泥尾管完井,内管多级注水泥尾管完井,