水平井完井方式及其在现场的选择应用

水平井完井方式完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程。

目前，常用的水平井完井方式有裸眼完井、射孔完井、割缝衬管完井，带套管外封隔器（ECP）的割缝衬管完井、带套管外封隔器（ECP）的滑套开关完井、预充填砾石筛管完井、阶梯水平井完井、多分支水平井完井等。

1、裸眼完井适用于碳酸盐岩及其它不坍塌硬地层，特别是一些垂直裂缝地层，如美国奥斯汀白垩系地层。

该完井方式工艺简单，钻水平井费用相对较低，但容易引起气、水窜流，修井测井困难，无法进行油层改造，目前使用较少。

2、割缝衬管完井完井工序是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外个环形空间。

割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中，适用于有气顶、无底水、疏松砂岩地层。

国外油田采用该种完井方式完井时，都在衬管下井前用油溶树脂或石蜡将割缝涂死，生产时靠地温自动化开，免除割缝被钻井液堵死。

塔中四油田402高点CIII油组主力部位5 口水平井，其中4 口都用割缝衬管完井，初产都在千吨以上，临界产量也都在700t/d以上。

图1割缝衬管完井示意图3、带管外封隔器（ECP）割缝衬管完井用割缝或钻孔尾管带多级管外封隔器下入水平井段后，从末端开始逐级将管外封隔器用水泥挤膨胀后固定，可分段进行小型作业措施。

这种完井方式是依靠管外封隔器实施分段的分隔，下一根盲管，以便实现管内封隔。

可以分段进行作业和生产控制，这对于注水开发的油田尤为重要。

管外封隔器的完井方法可以分为三种形式：套管外封隔器间连接割缝衬管、套管外封隔器间连接可开关的滑套和套管外封隔器间进行射孔完成。

管外封隔器逐级通过定位槽定位，用油管或连续油管待双封隔器对准管外封隔器的定压单流阀将水泥浆挤入皮囊内凝固封隔器后分段隔开。

悬挂器套管外封隔器割缝村小图2套管外封隔器及割缝衬管完井示意图这种完井方法适用于各类油层，目前用的较广，可进行分段压裂改造、可酸化解除油层污染、便于测井和修井，尤其对多条垂直裂缝油藏用多级管外封隔器完井，将十分理想。

水平井割缝筛管完井技术应用随着我国经济社会的快速发展，各行业对于自然资源的需求量也在不断增长，对于矿产资源说也是如此，石油作为一种重要的自然资源，对于我国工业的发展有着重要的意义，水平井割缝筛管完井技术就是一种先进的开发技术，是开发裂缝性油藏的有效手段，但是在具体的开发工作中需要把握的关键因素比较多，因此加强相关的研究工作很有必要，本文结合我国相关开发工作的实际情况，对该项技术的概况和应用进行了研究。

标签：水平井;割缝筛管;技术应用引言：水平井割缝筛管技术从产生至应用经历了一定的发展周期，在发展的过程中积累了一定的经验和教训，所以在行业中有着愈发广泛的应用，譬如1997年大港油田的开发就对相关技术进行了应用，有效提高了开发工作的质量和效率，这项技术的应用潜力毋庸置疑，但是由于具体的工作流程比较多也比较复杂，所以行业工作人员需要发挥自身的主观能动性，及时解决施工出现的种种问题，譬如缝隙易堵等问题。

一、割缝筛管的特点想要对其应用有一个更为全面的认识和把握，对割缝筛管的特点进行把握很有必要，主要可以有以下几项特点：（一）便于下井大部分的油藏资源开采工作都是在井下进行，这是开发工作中的一大难点，因为井下的环境较为复杂，存在的不稳定因素也比较多，也会提高开采工作的难度，传统的开发技术下井环节较为复杂，不仅增加了相关的工作量，对于促进行业的资源优化配置也非常不利，割缝筛管技术的利用就在很大程度上改善了这种情况，对于行业的长远健康发展来说非常有利。

（二）适用性高我国的地质环境类型比较多，矿产资源的分布也比较复杂，这就对开采技术的适应性提出了更高的要求，传统的开采技术适应性比较低，针对一些环境较为复杂的区域无法推进科学合理的工作，这也是割缝筛管技术的一大优越之处，割缝筛管的强度比较高，能够承受一定的弯曲，适应性得到了大幅度的提高。

（三）成本较低资源在开发的过程需要耗费一定的成本，在油藏资源的开发中也是如此，但是传统的资源开发需要耗费一定的成本，不仅体现在资金上，在施工人员上也说是如此，成本较高不仅不利于促进行业的资源优化配置，同时也不利于行业的长远健康发展，割缝筛管技术就在很大程度上改善了这一点，因为这种技术的适应性比较强，具体的施工流程也比较简单，因此成本也比较低，利于行业的长远发展。

水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井工艺及应用水平井筛管顶部注水泥完井技术特点是采用管外封隔器、分级箍、盲管以及尾管悬挂器等特殊完井工具配合下部筛管共同实施的完井技术。

在主要油层段采用筛管完井，保持了油层的原始渗透率，适合裂缝灰岩油藏、特低渗砂岩油藏等。

在上部井段采用配合工具实施固井，可有效封隔水层等异质层，兼顾了筛管完井和固井完井共同的特点。

其主要工作程序是：下管串，压力胀封管外封隔器，继续打压打开分级箍，循环固井，电测、候凝，钻塞钻附件，通井刮管，下内管酸洗、胀封筛管段封隔器，起出内管柱完井。

但该工艺后期需要钻塞钻附件形成通径，但钻塞钻附件存在较严重的弊端，主要体现在：1、钻塞对分级箍和套管造成磨损或破坏，易形成渗漏，还可能破坏钻塞附近的水泥环；2、钻塞后内壁不光滑，留有毛刺，下入作业生产工具时容易造成破损（特别是橡胶材质的工具）而增加施工风险；钻塞后内径减小，也影响生产及作业工具的下入。

水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井技术是筛管顶部注水泥完井工艺技术的完善与革新，实现了免钻塞完井，克服了钻塞弊端，减少建井周期，充分发挥该技术的优越性。

1、工艺管柱结构：2、免钻塞装置特点：本装置将筛管顶部注水泥完井中使用的盲板、封隔器、分级箍三件工具整合在一起，工具内部有通过销钉固定的可钻式铝制内套，其特点在于固井后，可以下入捞矛打捞内套完井，即使不能捞获免钻内套，仍可以通过钻除内套方式，实现通径完井。

其参数是：最大外径212mm，最小内径156mm，长度6m；打捞内套长度2.2m；胶筒2组，长度1.2m*2，开启压力：7-8MPa，关闭压力9 MPa。

注水泥通道打开压力14～16MPa，胶塞关闭压力5～7 MPa。

打捞工具：最大外径：152mm，包含小钻头+滑块式捞矛+大钻头三部分。

3、施工程序1.通井；2.按设计依次下入管串组合；3.套管下到设计井深后，水泥泵车开泵憋压9MPa，稳压5min；打开胶筒胀封通道，胀封，继续打压到11MPa，稳压3min；关闭胶筒胀封通道；4.继续打压14～16 MPa，注水泥通道开启，建立循环；5.泥浆泵单凡尔小排量缓慢开泵循环1周以上，待泥浆循环压力正常后三凡尔大排量循环至正常；6.焊井口，进行注水泥作业；7.注完设计水泥浆总量后，释放顶替胶塞；先用水泥泵车顶替2m3压塞液后换成泥浆泵顶替，留3m3余量再换成水泥泵车碰压，碰压至22 MPa，稳压5min；8.缓慢释放套管内压力观察有无水泥浆倒返，如有倒返，立即憋压候凝，不再胀封管外封隔器；如碰压正常无倒返，释放套管内压力到0MPa，进行水泥浆胀封封隔器作业。

预斜，同时为规避底水，预斜角度需尽量大，设计预斜狗腿至少4.5°/30 m。

此外，受到邻井表层套管偏斜的影响，防碰严重，通过对相关邻井表层轨迹复测，充分落实周边井表层连续轨迹，通过对桩管以下每5 m的轨迹投影，确定预斜过程中设计轨迹与老井套管相对关系。

在此基础上，优化定向井轨迹，作业过程中采用陀螺测斜，并应用国内先进的防碰监测系统，最大程度降低了防碰风险。

2.2 导眼钻进与新型扩眼一体化钻井技术考虑到常规大尺寸井眼不利于防碰及预斜，项目组确定先钻9-7/8″领眼防碰绕障并预斜，后使用17-1/2″扩眼器进行扩眼。

项目组自行设计三级固定翼扩眼器即：9-7/8″×13-3/4″×17-1/2″，具体如图1所示。

使扩眼器更易进入老井眼，增加扩眼器的稳定性。

通过合理的水眼布置，改善携岩，减少了对井壁的冲刷；合理的水力配置，减少了扩眼器泥包几率，使用球0 引言超浅层水平井(主要目的层顶海拔垂深550 m)，在国内外可查文献中海洋钻井尚无先例，属技术空白，在这样的情况下进行钻完井作业会遇到较多以前未曾遇到的技术难题。

如：地层疏松，连续造斜率可行性(6°/30 m)；连续大狗腿(6°/30 m)、高水垂比(2.7)及长稳斜段9-5/8″技术套管的下入及套管安全问题；疏松地层的井壁稳定与合理的低密度兼顾问题；储层保护问题；地层绝对压力低，如何安全顺利诱喷返排；两井长稳斜段，存在钻井液体系的抑制性、流变性及润滑性以及如何降低水力磨阻等难题，同样还存在易形成岩屑床等技术难题。

1 构建思路及创新性技术针对特殊超浅层地层开展的超浅地层井壁稳定性研究，得出了松软地层坍塌压力与破裂压力曲线，预测钻井安全密度窗口，推荐稳斜段及储层井段采用合适的钻井液密度。

通过这些有效的科研数据和实验结果，为作业实施奠定了理论基础。

解决了钻完井技术难题，同时也创造了海洋实施最浅大位移井记录，并摸索出一套超浅层大位移井钻完井理论与技术。

⽔平井完井⽅式及其选择⽔平井完井⽅式及其选择⽔平井完井⽅式可采⽤裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注⽔泥⼀、完井⽅式1、裸眼完井裸眼完井费⽤不⾼,但局限于致密岩⽯地层,此外,裸眼井难以进⾏增产措施,以及沿井段难以控制注⼊量与产量,早期⽔平井完井⽤裸眼完成,但现在已趋步放弃此⽅法。

当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油⽓藏与油⽓井的泄油半径很⼩时才使⽤裸眼完井的⽅法。

2、割缝衬管完井该⽅法就是在⽔平段下⼊割缝衬管,主要⽬的就是防⽌井眼坍塌。

此外,衬管提供⼀个通道,在⽔平井中下⼊各种⼯具诸如连续油管。

有三种类型的衬管可采⽤:1)穿孔衬管。

衬管已预先预制好。

2)割缝衬管。

衬管已预先铣好各种宽度、深度、长度的缝。

3)砾⽯预充填衬管。

割缝衬管要选择孔或缝的尺⼨,可以起到有限的防砂作⽤。

在不胶结地层,则采⽤绕丝割缝筛能有效地防砂,另外在⽔平井采⽤砾⽯充填,也能有效防砂。

割缝衬管完井的主要缺点就是难以进⾏有效的增产措施,因为衬管与井眼之环形空间就是裸眼,彼此连通,同样,也不能进⾏进⾏分采。

3、割缝衬管加管外封隔器该⽅法就是将割缝衬管与管外封隔器⼀起下⼊⽔平段,将⽔平段分隔成若⼲段,可达到沿井段进⾏增产措施与⽣产控制的⽬的。

由于⽔平井并⾮绝对⽔平,⼀⼝井⼀般都有多个弯曲处,这样,有时难以下⼊衬管带⼏个封隔器4、下套管注⽔泥射孔该⽅法只能在中、长曲率半径井中实施。

在⽔平井中采⽤⽔泥固井时,⾃由⽔成分较直井降低得更多,这就是因为⽔平井中由于密度关系,⾃由⽔在油井顶部即分离,密度较⾼的⽔泥就沉在底部,其结果⽔泥固井的质量不好。

为避免这种现象发⽣,应做⼀些相应的试验。

注:1、超短曲率⽔平井:半径1～2ft,造斜⾓(45°～60°)/ft;2、短曲率⽔平井:半径20～40ft,造斜⾓(2°～5°)/ft;3、中曲率⽔平井:半径300～800ft,造斜⾓(6°～20°)/(100ft);4、长曲率⽔平井:半径1000～3000ft,造斜⾓(2°～6°)/(100ft)。

煤层气多分支水平井技术及现场应用李兵摘抄多分支水平井是指在主水平井眼的两侧不同位置分别侧钻出多个水平分支井眼，也可以在分支上继续钻二级分支，因其形状像羽毛，国外也将其称为羽状水平井[1]等。

多分支水平井集钻井、完井和增产措施于一体，是开发低压、低渗煤层的主要手段。

煤层气多分支水平井工艺集成了煤层造洞穴、两井对接、随钻地质导向、钻水平分支井眼、欠平衡等多项先进的钻井技术，具有技术含量高和钻井风险大的特点。

目前美国、加拿大、澳大利亚等国应用多分支水平井开采煤层气已取得了非常好的效益[2]，而我国处于刚刚起步阶段。

2005年廊坊分院组织施工的武M1－1羽状水平井顺利完钻，该井垂深达900m，是世界最深的一口煤层气羽状水平井。

2005年底山西晋城大宁煤矿完成DNP01、DNP02两口羽状水平井，每口井的日产气量约为2～3万方。

2006年2月中联煤公司完成了DS－01井的钻井施工，目前该井处于排水阶段。

与此同时，华北与CDX、长庆、辽河、远东能源等国内外企业都已启动了羽状水平井开发煤层气的项目。

多分支水平井是煤层气高效开发方式的发展趋势，该技术的普遍应用必将为煤层气的勘探开发带来突破性进展，在我国掀起开发煤层气的热潮。

1煤层气多分支水平井钻井技术难点分析煤层气多分支水平井工艺集成了水平井与洞穴井的连通、钻分支井眼、充气欠平衡钻井和地质导向技术等，这是一项技术性强、施工难度高的系统工程。

同时为了保持煤层的井壁稳定，煤层段一般采用小井眼钻进（φ152.4mm井眼），因而对钻井工具、测量仪器和设备性能等方面都提出了新的要求。

煤层气多分支水平井面临的主要难点可概括为如下几点：（1）煤层比较脆，而且存在着互相垂直的天然裂缝，而这种脆性地层中钻进极易引起井下垮塌、卡钻等复杂事故，甚至井眼报废。

(2）煤层易受污染，储层保护的难度大，一般需采用充气钻井液、泡沫或清水等作为煤层不受污染的钻井液体系。

（3）由于煤层埋藏比较浅，同时井眼的曲率较大，钻压难以满足要求，同时钻水平分支井眼时钻柱易发生疲劳破坏，导致井下复杂。