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大斜度井、水平井排水采气工艺研究

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大斜度井、水平井排水采气工艺研究摘要大斜度井、水平井在技术和经济效益方面具有常规直井无法比拟的优越性，随着钻井和采油（气）技术的发展，大斜度井、水平井已被广泛应用于气藏的开发。

气井生产进入中后期，井筒积液加剧，排水采气是解决“气井积液”的有效方法。

目前，国内外对于垂直气井排水采气工艺方面的研究比较多，但利用大斜度井、水平井开采含水气藏方面的研究还比较少。

因此，为了更好地对含水气藏进行开采，开展对于大斜度、水平产水气井的排水采气工艺优化研究是十分需要的。

本文在充分调研国内外相关文献资料的基础上，从单井出发，综合运用数学及渗流理论知识，建立大斜度、水平气井的不稳定渗流数学模型，导出大斜度井、水平气井的二项式产能方程，在此基础上，研究了水平气井的流入动态，并分析影响水平气井流入动态的主要因素；接着，在理论分析的基础上，建立水平气井的节点分析方法，结合二项式方程和早期现场数据，对涩H1井、H2井的油管尺寸进行了优化；然后建立大斜度、水平气井临界携液流量计算模型，导出大斜度、水平气井临界携液流速及流量计算公式，对涩H1井、H2井的井底积液进行分析；最后对现有各种排水采气工艺适应性进行分析，结合涩北气田的地质构造及储层特征以及涩H1井现场数据，对涩H1井进行排水采气工艺优选。

关键词：水平气井；流入动态；井底积液；排水采气AbstractThe highly deviated wells and horizontal wells in the technical and economic aspects of conventional vertical wells with incomparable advantages，with the development of the drilling and oil(gas)technology,the highly deviated wells and horizontal wells have been widely used in gas reservoir.Liquid loading increases in the late of gas well production and an effective way to resolve liquid loading is removing liquids from gas well.At present，There is much more research on the vertical wells Drainage Gas,but the use of the highly deviated wells and horizontal wells bearing gas reservoirs and the research is still relatively small.Therefore,in order to better carry out mining on the water reservoir,to carry out thehighly deviated wells and horizontal wells produce water drainage optimization of gas recovery process is very necessary.The paper is based on the full research of relevant literature at home and abroad，starting from the single well and comprehensive using of the mathematical knowledge and the percolation theory to establish an unstable flow model of the highly deviated wells and horizontal wells and then the binomial equation of the highly deviated wells and horizontal wells is obtained，combined with the binomial equation,the inflow performance of horizontal wells is researched and the main factors on the impact of the inflow performance of horizontal wells are analyzed；Afterwards,on the basis of the theoretical analysis，this thesis explores homologous nodal analysis program,Combined with the binomial equation and the early field data,the tubing size of the SeH1and Se H2wells are optimized；Then,establishing a critical flow rate calculation mode of the highly deviated wells and horizontal wells and carrying out the equation ofthe highly deviated wells and horizontal wells,the liquid in the bottom hole of Se H1and H2wellsare analyzed；Finally, the existing adaptation model of drainage gas is analyzed，Combined with gas field in the geological structure and reservoir characteristics and well-site data of Se H1well，dewatering gas process is optimized.Key words：Horizontalgas-well；Inflow performance；Bottom hole liquid；Gas recovery by dewatering目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (1)第一章绪论 (1)1.1研究的目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1大斜度井、水平井研究现状 (2)1.2.2排水采气研究现状 (3)1.3主要研究内容及技术路线 (4)1.3.1主要研究内容 (4)1.3.2技术路线 (5)第二章大斜度井、水平气井生产特征分析 (6)2.1大斜度井、水平气井渗流特征 (6)2.2大斜度井、水平气井产能特征 (6)第三章大斜度井、水平气井流入动态分析 (10)3.1大斜度井、水平气井渗流数学模型 (10)3.2大斜度井、水平气井二项式产能方程 (11)3.3大斜度井、水平气井流入动态及影响因素分析 (12)第四章大斜度井、水平气井生产工艺参数优化 (18)4.1节点分析 (18)4.2大斜度井、水平气井流出动态分析 (21)4.2.1弯曲段压降计算模型 (21)4.2.2垂直段及地面水平段压降计算 (24)4.3涩H1井、H2井油管尺寸优化 (28)第五章大斜度井、水平气井井底积液研究 (33)5.1大斜度井、水平气井临界速度和产量模型 (33)5.1.1基本假设 (33)5.1.2数学模型 (33)5.1.3涩H1井、H2井井底积液预测 (38)5.2大斜度井、水平气井井底积液量计算 (40)第六章大斜度井、水平气井排水采气工艺 (42)6.1常用排水采气工艺简介 (42)6.2涩H1井排水采气工艺选择 (44)6.2.1涩北气田的地质构造及储层特征 (44)6.2.2排水采气工艺选择 (45)6.2.3泡沫排水采气工艺设计 (45)结论 (48)谢辞 (49)参考文献 (50)第一章绪论1.1研究的目的意义大斜度井、水平井在技术和经济效益方面具有常规直井无法比拟的优越性，是开发油气田，提高油气井产量和油气藏采收率的一项先进的重要技术。

近十几年来，随着科技进步和人们需求的增长，水平井各项技术得到较快的发展。

如今，大斜度井、水平井已被广泛应用于气藏的开发。

气藏中气井的开采，主要分为无水气井和气水同产井的开采，其中无水气井开采的施工和操作管理等都很简单。

而气水同产井在开采中却面临产水带来的一系列问题，而我国大部分气藏是有水气藏，对其进行研究分析就尤为重要。

20世纪80年代以来，特别是90年代，随着天然气生产规模的扩大，我国的产水气田、产水气井逐年增多。

气井在开发初期，由于气层能量充足，依靠其自身能量就可以将天然气举升到地面的方式称为自喷。

只有气井的工作制度和地层的制度方式相匹配，气井才能把地层的产出液完全连续排出井口，使气田在依靠自身能量进行的一次开采中，能获得较高的采气速度和最终采收率[1]。

反之，气井的工作方式与地层的工作方式不相匹配，不仅将导致气井积液严重、生产不正常，而且会迫使气井关井复压、间歇生产，甚至因关井后气井也难于复压而早期被水淹死[2]。

这样，当气田开发到中后期，高含水容易造成井筒积液，气井生产就暴露出一系列矛盾：(1)井底回压增高，气井产量递减；(2)采气成本上升，综合经济效益变差，这主要是由于水处理规模增大和水处理剂用量增加，促使水处理设备投入和操作费用不断增加，另外，由于腐蚀和结垢也增加了设备维护工作量及费用；(3)由于气体干扰，电泵提液时各类故障频发，致使生产间断、经济效益下降；(4)产出水处理过程中的泄漏及排放造成越来越突出的环境保护压力。

解决上述问题的有效途径就是进行人工举升助产措施，其中最为有效的方法便是排水采气技术。

目前，国内外对于垂直气井排水采气工艺方面的研究比较多，但利用大斜度井、水平井开采含水气藏方面的研究还比较少。

因此，为了更好地对含水气藏进行开采，开展对于大斜度、水平产水气井的排水采气工艺优化研究是十分需要的。

1.2国内外研究现状1.2.1大斜度井、水平井研究现状1、水平井的产能分析理论关于大斜度井、水平井的产能分析方面，Giger利用水电相似原理推导出均质各向同性油藏水平井与直井的产能比方程，同时将视为非均质性影响的各向异性引入到所推导的产能比方程中，获得了渗透率各向异性影响下，水平井与直井的产能比方程。

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浅议大斜度井水平井固井

浅议大斜度井水平井固井

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工业 Ａ
浅 议 大 斜 度 井 水 平 井 固井
许 静 ・
华 东石油 工程 有 限公 司 固井 分 公司 江 苏 扬 州 ２ ２ ５ １ ０ １
摘 要：本文针对 张家垛 曲塘 区块地层特 点，对 该 区块 大斜度 井及 拟水平井 固井存在的 问题进行 了研 究。由于大斜度 井和水平井 对 水平段的水 泥浆 ห้องสมุดไป่ตู้能要 求 高，从环 空存在微 间隙问题进行 了研 究分析 ，从而设计具有膨胀性 能的水泥浆体 系，对 水泥浆失水 性能及要求 、套管居 中以及紊流顶替 等注水泥工艺等方 面进行 攻关研 究，为 了提 高顶替效率 ，更好 的冲刷 井壁 和携 带岩屑 ，使
１ 固井要求 、难点及对策研 究 １ ． １固井要求 针对张家垛 曲塘 区块地层特 点和大斜度及水平井在井下轨 迹 的特 点 ，下入 的套管将 可能 承受底 层纵 向下榻应 力 ，为此 水泥 环支撑 作用 尤为重 要 ，因此对 大斜度及 水平井 固井 有特 殊的要求 。 （ １ ）为射孔提供均匀的环空及充填 良好 的水泥介质 。 （ ２ ）要求 形成 连 续而 又坚 固的水 泥 环 ，支撑 和 保护 套
用性能 良好 的冲洗液、 隔离液 ，并且保证在替 量过程 中冲洗液达到紊流状 态。对 固井参数进行 了优化 ，采用低 失水、微 膨胀水 泥浆体 系，使用双凝水泥浆结构 ，严格控制水 泥浆 自由水，在 实际现 场应 用均取得 良好 的效 果。 关键词：水平井 固井；扶正 器；微膨胀水 泥浆体 系
管。
（ ３ ）封 隔注水泥井 段 内各组产 层和其他 渗透性岩层 ，防 止层 问窜通 。 （ ４ ）支撑并巩固不坚定的砂岩层 。 １ ． ２ 固 井难 点 （ １ ）将 大斜度井 段和水平井 段底边 固相 沉积物及 时携带 到地面并及 时清 除，保证套 管能顺利 下入 ，保 持套管居中。 （ ２ ）解 决水泥浆 固相沉 降稳 定性 、凝 结过程 中的析水和 体积收缩 ，避 免在水平段上侧井壁形 成游 离水通道 。 （ ３ ）短过 渡 时 间：要 求 水泥 浆稠 化 曲线具有 短 过 渡性 能 ，以减少 因水泥浆 失重而 引起 的水 窜时间。 （ ４ ）为防止 固井 水泥浆失水 对油层 的污染 ，控制 水泥浆 失水 量 在 ５ Ｏ ｍ １ 一下 。 １ ． ３ 对 策研 究 针 对大斜 度及 水平 井眼存 在 的沉屑 和 固相 ，强化钻 井液 洗井 措施 有效 的清除岩 屑床 ；优选 并合理 使用扶 正器提 高套 管居 中度 ，结合 采用漂 浮顶替 技术 ，通过 浮力效 应进 一步帮 助套 管居 中 ，提 高水泥 浆顶替 效率 ，优选 优质冲 洗液和 隔离 液 ；采用 优质 水泥浆体 系 ，使 其达 到低滤 失 、零 析水 ，提高 水 泥 环 封 固质 量 。 ２ 固 井 主要 技 术 措 施 ２ ． １下 套管前，认真 通井 净化井 眼和 钻井液，保持 良好的性能 ；下套管前用 原钻具 通 井 ，下 入过 程 中分 段大排 量循环 ，返速 以不超 过 安全 钻进 时的最大 上返速 度为 准 ，循环 过程 中要活 动管 柱结合 短起下 钻破 坏岩 屑修 整井壁 ，使井 眼更规 则 ，以振动 筛无砂 子为原 则 。起钻 前调 整好钻 井液性 能 ，下 完套 管后 ，以不 小于正常 钻进 时环 空返速 的排 量至少循 环洗 井两周 ，调 整钻井 液性 能 达 到 固井 施 工 要求 。 ２ ． ２ 套管扶 正器选择及安放位置 套 管居 中度 是影响固井顶替效率和封 固质量 的重要 因素之 在斜 井眼 中 ，套 管贴井 壁是对 提高 固井质 量极 为不利 的 因素 ，为此 ，必须适 当 的加 扶正器 使套 管居 中。 由于水平井 段 中套 管柱 的重力作 用 ，扶 正器要 承受较 大负 荷 ，因弹性扶 正器在套 管 的重力下 将变形 收缩 ，套管居 中度 不是很 理想 ， 但 加入 刚性扶 正器会 使套 管下入 时摩 阻增 大 ，为此水 平井段 适量加入 旋流 刚性扶正器。 ２ ． ３ 冲 洗 液 隔 离 液 技 术 应 用 为了彻 底清 洗水平段及大斜度段底边岩屑 ，给 固井提供 一 个 良好 的井眼 准备条 件 ，保 证 固井 质量 、现场 用隔 离液 、冲 洗液 各 １ ６ 方 占环空高度 ６ ０ ０ ｍ ，加大紊 流冲洗 时间 。为 了提 高 顶替 效率 ，更 好的冲刷 井壁和 携带 岩屑 ，使用 性能 良好 的Ｍ Ｓ 冲洗 液 ，并保证 替量过 程 中冲 洗液达 到紊 流 。加重 Ｍ ｓ — Ｒ 隔 离 液 能够 高效清 除残 留钻井液 泥饼和 沉淀 岩屑 ，隔离钻 井液和
大斜度井水平井井下作业工艺

大斜度井水平井井下作业工艺

大斜度井水平井井下作业工艺大斜度井的作业工艺是指在地下以一定倾斜角度钻探井眼，并进行相应的井下作业。

这种作业方式常用于开发深层、复杂地层的石油井，能够有效地提高勘探和开采效果。

以下是大斜度井平井井下作业工艺的简要描述：1. 设计和规划：在进行大斜度井井下作业之前，需要进行详细的设计和规划。

根据井区地质特征和目标层位的位置，确定井径、井眼倾角、井眼方位等参数，并制定相应的施工方案。

2. 井下钻井：首先进行垂直段的钻井作业，直至达到设计好的目标井深。

然后，在井底进行方向控制操作，借助测斜仪和方位工具，调整钻头的方向，使井眼逐渐倾斜。

3. 钻井工具和液体的选择：为了适应大斜度井的钻井要求，需要选择合适的钻井工具和液体。

钻头和钻具需要具备较强的耐磨性和稳定性，以应对高强度的岩石破碎和井眼稳定的需求。

钻井液需要具有足够的密度和黏度，以防止井眼坍塌。

4. 井壁稳定：在大斜度井钻井过程中，井眼的稳定是一个重要的问题。

使用钻井液来冲刷井眼，清除岩屑，并形成一层薄薄的泥浆膜来维持井壁的稳定。

此外，还可以采用固井材料来加固井眼。

5. 测斜测井：在井下作业过程中，需要经常进行测斜和测井操作，以确保井眼的正确位置和方向。

通过测斜仪和测井工具，可以获取井眼倾角、井眼方位和目标层位的信息，为后续作业提供准确的导向。

6. 井下作业：完成大斜度井的钻井后，可以进行其他井下作业，包括套管运送、油管装设、水泥固井、采油和注水等。

这些作业需要根据具体的井下条件和要求进行，以完成井眼的有效开发和管理。

总结而言，大斜度井井下作业的工艺较为复杂，需要精确的规划和执行。

通过合理的设计、优质的钻井工具和液体，以及准确的测斜和测井操作，可以实现大斜度井的安全钻井和有效开发。

这一技术的应用能够提高原油产量和石油资源的利用率，对于石油工业的发展具有重要意义。

大斜度井的作业工艺是油田开发中的重要一环。

它通过井眼的倾斜和方向控制，能够更好地应对复杂地质条件和开采需求，提高油田的生产效益。

侧钻井-大斜度井和水平井测井技术

侧钻井-大斜度井和水平井测井技术


（三）钻杆（油管）输送水平井测井工艺的应用
3、郭斜11井是国内首次采用水平位移方法，立足陆
地向海底延伸的重点探井，也是我国施工难度最大 的一口斜井，表层套管205米，出套管井斜就已达六 十多度且全裸眼井段稳斜，井底位移达1626米，垂 深与位移的比例为1：1.16，远高于当时1：1.02的 全国记录，采用湿接头工艺，在井下反复对接十余 次，取全取准了全部资料。 4、临盘地区临2-平1井，是我国第1口双水平井段阶 梯式水平井，该井包含两个水平段，最大井斜97° ，累计穿越油层达423.9米,由于方法得当，测井一次 成功。

侧钻水平井技术是侧钻井技术和水平井技术相结 合的结晶,不仅使老井重钻焕发青春,而且可以大幅度
提高单井产量和采收率。

分支水平井也称多底水平井,即在一口主井眼中钻
出两个或多个井眼，可以更大地增加泄油面积,提高油
藏的采收率,也有利于充分利用施工占地,减少环境污 染,对降低原油生产成本有相当好的结果。
一、水平井测井技术
大位移水平井能够钻穿更长的油层井段,可以较大 范围地探明和控制含油面积,大幅度地提高单井产量.
目前世界上水平位移超过万米的大位移水平 井已有三口,最大水平位移已达10728米(英国
WytchFarm油田的M-16spz井).
与国外相比,我国的大位移水平井技术还存在较大 差距,第一口试验井埕北21-平1井井深4837.4米,井底水 平位移3167.9米,是我国目前陆上水平位移最大的一口 大位移水平井。
一、水平井测井技术

随着定向井钻井技术水平的不断提 高，大斜度定向井、开窗侧钻井、水平 井等数量迅速增多，采用水平井测井工 艺的次数也在不断增加，推动了早期水 平井测井工艺的发展和完善，以至形成 了目前多种水平井测井工艺互相依存互 相促进互为补充的局面，为我们进行各 种不同类型的大斜度定向井、水平井、 复杂井等的测井提供了强有力的保障。
石油工程技术 井下作业 斜井、水平井大修工艺技术概述

石油工程技术 井下作业 斜井、水平井大修工艺技术概述

斜井、水平井大修工艺技术概述20世纪30年代在美国开始发展水平井。

80年代以来，世界范围内水平井技术发展与应用进入一个崭新的发展阶段，技术水平显著提高，成本大幅度下降，使用范围可归纳为地层限制、地下要求和钻井技术需要等三个方面，在多种类型油气藏中取得明显的经济效益，其产量是常规井的2～10倍，成为开发油气藏的主要技术手段之一。

水平井基本类型有：大曲率半径（造斜率<6°/30m）、中曲率半径（造斜率6～20°/30m）和小曲率半径（造斜率4～10°/m）。

由于地层和地下条件的差异,水平井的类型繁衍增多,包括：大位移水平井、多底（多目标）井、丛式水平井、地面井口倾斜的浅水平井、定向井、套管开窗侧钻水平井、直井侧钻水平井、小井眼水平井。

完井方法有：裸眼完井、割缝尾管完井、射孔完井、割缝衬管封隔器完井、砾石充填绕丝筛管完井和打孔管完井。

不同的完井方法根据不同的水平井剖面及地层选用。

井身剖面类型很多,不过组成各种剖面的基本井身只有四种：垂直井段、造斜井段、稳斜井段、水平段。

由这四种井段组合而成的井身剖面多达16～17种,但最常用的只有两种：（1）三段制剖面（直—增—稳）通常在表套套管内即达到所需的最大井斜角,以后一直稳斜钻达目的层位。

（2）“S”型剖面（直—增—稳—降）造斜深度比较浅,稳斜钻进达到一定水平位移后降斜,使其到达油层时,井斜角符合地质要求,稳斜钻穿油层,最后采用垂直井段者亦属此类剖面。

随着水平井技术的推广应用,也相应产生了水平井修井技术。

修井设备一般采用常规修井机和连续油管作业机,井口倾斜水平井用斜直钻机修井。

无论什么样的斜井或水平井,其共同点是：井身都可看作是由井斜角不同的多边形组成,受重力作用,井眼出现问题以后比直井要严重的多,需要在多环节上进行技术把关,才能恢复斜井、水平井生产。

1斜井、水平井的修井与直井相比有如下特点1.1油层砂粒更易进入井筒,结果是形成长井段的“砂床”,严重时砂堵井眼。