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技术专题-水平井完井工程

发布者:PSCCL  发布时间:2013-5-27 14:32:32

水平井作为石油工业一项革命性的技术出现在上世纪二十年代,之后随着钻井工艺及其它新技术的研究和发展,以及一些特殊油藏用常规垂直井的开采方法难以奏效,水平井技术开始受到人们的关注,成为新油田开发、老油田挖潜、提高采收率的重要手段。特别是八十年代以来,水平井技术更是蓬勃发展,在世界二十多个产油国形成了用水平井开采油田的较大工业规模。


随着大多数油气田进入开发中后期,水平井出砂问题逐步成为困扰水平井开采的主要技术问题之一。由于水平井建井成本较高,人们总是希望水平井尽可能长期保持高产以获得较高的经济收益。对于防砂工艺同样如此,希望防砂措施多油井的产能影响不要太大。另外,由于水平井特殊的井身结构,防砂过程中顺利施工也成为另外一个棘手的问题。
中国石油大学(华东)油气井防砂.鼎点软件工作室在水平井防砂 完井方面进行了系统的研究。

水平井主要防砂完井工艺类型


机械滤砂管防砂完井仅仅在出砂层位悬挂机械挡砂工具,达到阻止地层砂流出到地面的目的。该来工艺施工简单,有效期较短,适用于出砂不严重的垂直井和水平井。对于水平井,大量采用挂滤防砂的另外一个考虑是因为水平井砾石充填施工困难,而下滤砂管相对比较容易。


   


水平井筛管砾石充填防砂是将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,再将装有扶正器的筛管下入到井内油气层部位,靠悬挂器悬挂于技术套管内,然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送到筛管与井眼之间的环形空间内,构成一个砾石充填层,以阻挡地层砂流入井筒。

水平井膨胀筛管防砂是钻开水平段后将膨胀筛管下入到生产层段,然后下入膨胀工具(机械膨胀或液压膨胀工具)将筛管胀开,紧贴在井壁,起支撑井壁和挡砂作用。这种防砂方法在防砂后获得的内径最大,增大了井筒泄流面积,并且膨胀筛管对井壁有支撑作用,有利于提高产能,而且其施工简单、安全可靠、投资回报率高。但其对井眼的规则性要求高,目前还不能达到一次施工成功率100%。膨胀筛管是由威德福公司研制开发的新型防砂与完井管柱。首先在井中下入筛管,然后使用专门的工具使其膨胀,膨胀防砂筛管直接紧贴井壁,解决了环空堵塞、砂粒冲蚀等问题,是一种新型防砂管柱。


水平井防砂完井方式评价与筛选与工程设计


水平井的完井技术是整个水平井技术中至关重要的组成部分。水平井完井方式是否选择得当,直接关系到今后开发开采的全过程能否顺利进行。一口井具体的完井方式必须与产层地质特性相匹配,必须满足长期生产过程中的各种工程要求,并适应油气井开发过程中地层性能的变化情况,以减少地层损害、提高油气产量、延长油气井寿命、实现最大限度地开采油气资源的目的。
水平井完井方式的优选需要考虑气藏地质特征、流体物性、生产方式和产能要求等。另外井壁稳定性和出砂风险评估对于选择水平井完井方式也具有重要的影响。进行气井水平井井壁稳定性分析和出砂风险评估;初步优选合适的水平井完井方式;不同完井方式的表皮系数及产能比评价;水平井完井方式和完井机械筛管的优选。考虑井筒流动与地层流动的耦合,优选射孔井段及射孔参数。设计机械筛管与砾石充填参数。进行完井工程的系统设计。
不同水平井完井方式在井底造成的附加阻力区域不同,因此造成的表皮系数也不相同。不同的水平井完井方式对水平井产能的影响不同。在均满足技术要求的同时,水平井完井方式的选择应考虑表皮系数最小或完井产能比最高的完井方式。根据上述分析,不同水平井完井方式的产能评价是水平井完井方式优选的必要步骤。
根据水平井岩石力学参数、生产条件预测水平井裸眼井壁的稳定性及出砂可能性。
根据油气藏特征、流体物性,预测不同水平井条件下的产能,优选水平井方案。


水平井及大斜度井砾石充填模拟与设计


由于水平井建井成本较高,人们总是希望水平井尽可能长期保持高产以获得较高的经济收益。筛管砾石充填完井是达到这一目的的有效手段。与其它完井方式相比,水平井砾石充填具有更大的优越性:(1)高渗透性的筛管和砾石充填层能够长期保持油井与井筒之间畅通,使油井长期保持高产;(2)高强度的砾石充填层可以防止井壁坍塌,保持井壁稳定;(3)砾石充填层不但具有良好的渗透性,而且还是良好的挡砂屏障,能够有效地防止地层出砂,因此对于易出砂地层,允许放大生产压差以获得较高产能;尤其对于疏松砂岩易出砂油藏,砾石充填是水平井首选的完井方式。


目前水平井砾石充填作业还存在相当的风险,主要表现在当α充填前沿还未到达水平井段末端时,平衡砂床高度接触井筒上壁,发生提前堵塞,使作业失败。这主要是因为水平井段的砾石充填过程中不但存在携砂液向地层的滤失,而且充填管柱结构也影响充填动态,这使得整个充填过程变得非常复杂和难以控制;上述问题的存在使砾石充填这一最有效的完井方式得不到大规模应用,水平井砾石充填国外有部分应用,而国内基本没有形成工业规模。



中国石油大学(华东)油气井防砂.鼎点软件工作室致力于水平井、大斜度井砾石充填机理、可视化模拟、工艺参数设计、工艺技术的研究工作。建立了时间相关的水平井砾石充填数学模型,并开发了可视化模拟与优化设计软件—HoriPack,用于预测与设计:
  a. 水平井砾石充填整个充填过程的可视化数值模拟;
  b. 充填过程中是否堵塞、堵塞位置、充填率预测
  c. 充填过程中的各流动系统的流量、流速、压力、浓度分布模拟

  d. 施工参数优化组合设计的正交数值试验法


  

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