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径向水刀水平井技术的应用
来源: 时间:2026-02-06 浏览:111
目前,我国许多油田已进入开发中后期,水刀呈现含水上升、产油量递减的趋势,特别是一些注水开发的非均质油田,这种趋势更明显。为了保持稳产或减少产量递减幅度,近年来,国内外一方面大力开发边际油田和稠油及低渗油藏,另一方面大力研究和应用各种强化开采方式和技术。总的来说,强化开采方式不外乎着手于两方面:一是从整个油藏考虑,提高油层注水波及范围、驱油介质的驱油效率和地下残余油动用程度,最终提高原油采收率;二是从单井着眼,采用机械采油手段以及各种物理、化学的地层作用方法,实施强化措施,提高油井产液量和增加水井注水量。

目前,我国许多油田已进入开发中后期,水刀呈现含水上升、产油量递减的趋势,特别是一些注水开发的非均质油田,这种趋势更明显。为了保持稳产或减少产量递减幅度,近年来,国内外一方面大力开发边际油田和稠油及低渗油藏,另一方面大力研究和应用各种强化开采方式和技术。总的来说,强化开采方式不外乎着手于两方面:一是从整个油藏考虑,提高油层注水波及范围、驱油介质的驱油效率和地下残余油动用程度,最终提高原油采收率;二是从单井着眼,采用机械采油手段以及各种物理、化学的地层作用方法,实施强化措施,提高油井产液量和增加水井注水量。

    1.设计概况

    (1)地质设计:锦45-1井位于锦90断块中部,处于半背斜构造高部,地层由北向南倾斜,地层倾角8。。该井射孔井段927.3 -961. 5m,射孔厚度10. 3m5层。累积产油0.3332×104t,累积产水0. 4215×l04t,注气轮次4轮,累积注气量0. 9161×104t,开钻前因产能低而停产,设计目的油层埋深999. 00-1009. lOmIO. Iml层。

    (2)工程设计:根据油藏工程设计,锦45 -1井高压水射流径向水平钻井基本设计参数为:设计径向喷射点深度为1005. 80m,喷射方位:水平段A支为39. 00。,长度15m,水平段B支为267. 00。,长度15m。扩孔直井段下防砂筛管完井,并采用高压端部脱砂工艺技术,将井下扩孔段、水平段用石英砂充填。

    2.试验主要设备

    试验主要设备有:65B型车装型钻机;压裂车及辅助车辆;测井车;径向水平钻井工具,包括锻铣工具、扩孔工具、转向器、钻杆、射流钻头、送进系统、送进系统、焊接设备、数据采集系统等。

    3.套管段铣及扩孔

    (1)套管段铣:该井2002329日开始试验。套管段铣设计位置在1003. 001008. 30m,由于井深1004. OOm处为套管接箍,故实际段铣位置调整为1002.00-1008. 30m。钻进参数:钻压l5-20kN,排量18201_/s,转速45r/min,泵压5.5-6OMPa。总工作时间为29h

机械铣速0. 213m/h。该井套管段铣施工的难度较常规不注汽井大,因此对铣刀寿命要求高;由于井斜会影响段铣的质量,钻具中至少要加。

2个以上的螺旋稳定器。

    (2)大直径扩孔:大直径扩孔是该项技术的关键之一,设计使用了单牙轮扩孔器和下循环式刮刀扩孔器。首先使用单牙轮扩孔器扩孔,顺利地将井径扩至560mm。但随着井眼孔径的增大,单牙轮扩孔器的横向推刀力逐步减小,由于受钻井泵额定泵压的限制,单牙轮扩孔器造台阶困难增大,达不到预计要求,因而下入下循环式刮刀扩孔器,将井径扩至660. Omm。双井径测井显示,井眼最大700. Omm,平均680. Omm,达到设计要求。两种扩孔器的工作参数见表16 -6

    4.水平喷射钻进

    (1)准备工作:清洗泥浆循环罐,配制6080m3无固相高压喷射液;准备N-80以上钢级油管、16 -19mm抽油杆若干;安装并固定自动送钻控制系统、连接调试数据采集系统、下入井下锚定器、用陀螺完成转向器定位、安排组织高压泵车及水罐车。

    (2)施工概况:

    ①按设计要求,首先完成A支水平井眼的水平钻(喷)进工作。喷射点井深1006. OOm,方位39。,泵压5055MPa,排量0.6-0. 75L/s,喷射时间180min,进尺19. 40m,平均钻速6.46m/hr.回拉阻力45-50kN

    ②将原转向系统起出,重新陀螺定向,按设计要求进行B支水平井眼的施工,喷射点井深1006. OOm,方位267。,泵压55-60MPa,排量0. 65-0. 84r/min,喷射时间l68min,进尺10. 9m,平均钻速3.90m/h,回拉阻力5070kN

    A支水平井眼喷射钻进比较顺利,转向系统工作平稳,满足了施工要求。B支井眼钻(喷)进中遇到了泥岩夹层,钻速较慢,影响了井眼的长度。地面相应的配套设施(送钻系统、数据采集系统、井口密封)和井下锚定器等工具仪器,性能稳定可靠,满足了水平喷射钻进的要求。

    5.完井

    对已形成的水平井眼进行高压砾石充填,防止井眼坍塌,保证水平段有效的地层导流能力。施工简况如下:

    (1)下入填砂管柱,管串组合为:丝堵十筛管十光管十换向接头十联顶节十倒扣接头十钻杆;摆好并连接填砂车组;配好携砂液和返洗掖,准备施工。施工过程如下:

    正注携砂液25 IT13,排量2. 1--1.0m3min,压力变化18.514.O--17. OMPa

    (2)注顶替液3.5m3,排量1.0m3/min,压力变化7.5--8. 5MPa;加砂6.5m3,平均砂比26%,砂型0.8-1. 2mm;

    (3)注返洗液25m3,排量1.0m3/min,压力2.3MPa,洗出石英砂2.5 IT13

    (4)倒开并起出填砂管柱,下铅封接头,砸铅封,倒扣起钻,完井。


    采用高压砾石充填完井是径向水平井完井技术的一种新尝试,其机理还需要进一步的探讨,但目前仍可作为一种有效的完井方法使用。径向水平井钻井技术在锦45-1井的现场实验成功,标志着我国在该技术方面取得了突破性进展,整套技术进入了一个新的阶段,为进一步研究奠定了坚实的基础。提高水平段长度,降低施工成本,加快完井技术的研究是该项技术下一步研究的重点,也是该项技术是否能进行工业化推广的关键。

       对单井来说,由于钻井、完井、井下作业和长期采油、注水生产过程中的液体污染和机械杂质沉淀堵塞,不可避免地造成近井地带渗透率降低,致使产油量和注水量下降甚至停产。近年来国内外研究和应用的处理近井地带、解除地层堵塞的方法很多,包括化学、物理方法等,其中水力振动法、超声波法、电液脉冲法、气体压裂法、人工地震法等物理方法,现场应用取得了不同程度的效果,但还存在不少局限,如有的施工复杂,成本高;有的物理作用单一,受井下条件限制,产生的能量有限,处理深度和效果不很理想。中国石油大学在国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助下研究自振空化射流技术及其处理地层机理,研制成功了高压水旋转射流解堵增产增注技术。自1995年以来,先后在辽河、胜利、中原等13油田1000多口油水井进行了现场试验和应用,均取得了明显的效果。

    利用自振空化射流的冲击与噪声作用,结合喷头边旋转边上下移动,直接冲击炮眼全方位处理地层。强大的自振空化射流脉冲冲击、高频水力振荡和空化噪声的物理作用,使沉积在地层孔隙内的机械杂质和堵塞物被冲刷和松动脱落,分散在流体中被旋流排走,达到疏通孔隙、解除堵塞的目的。同时近井地层岩石在这种水力脉冲和波的反复作用下,产生疲劳微裂缝网,并随波的传播,裂缝不断扩大和延伸,从而提高地层渗透率。射流的高频振荡以及空化噪声(超声波)作用还可改变原油分子结构,降低原油黏度,减小岩石和油水界面上的表面张力,从而改善原油流动性、提高原油采出程度。

    研究解决了自振空化射流处理地层参数影响规律、喷头旋转速度控制等关键问题。对不同渗透率岩心人工污染后,用自振空化射流在不同射流压力、围压、喷距和喷嘴类型条件下处理实验,测量处理前后渗透率变化(岩渗提高率)。

    喷距6 mm、作用时间4 min时射流压力对渗透率提高率的影响,随射流压力的增大,岩样渗透率提高率也随着增大,在图示射流压力范围内,射流压力与作用效果成正比。

    喷距6 mm、作用时间4 min时围压对岩渗透率提高率的影响曲线,随着围压的增大,岩渗透率提高率也随之增大。但增加到一定程度时,岩渗透率提高率大幅度减小,由于存在一个最佳围压值范围,使得渗透率提高率最佳。喷距对岩渗透率提高率的影响曲线。随着喷距的增大,渗透率提高率下降,当作用距离超过8 mm时,作用效果下降趋势明显。无论在何种喷距情况下,水刀自振空化喷嘴的作用效果都大大高于锥形喷嘴,其渗透率提高率都在锥形喷嘴作用效果的。

上一条:水刀围压下自振空化射流初生能力和噪声特性
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