水平井鉆完井多段壓裂增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)?；I(yè)應(yīng)用

2012年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

主要完成人：劉乃震，劉玉章，蘭中孝，汪海閣，王 峰，王金云，張守良，丁云宏，余 雷，王文軍，王 輝，王志明，向瑜章，安文華，宋朝暉

主要完成單位：中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院，中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司，大慶油田有限責(zé)任公司，中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，中國石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司，中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司，中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司，中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司，中國石油新疆油田分公司，油氣鉆井技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室

水平井隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展和對(duì)油藏認(rèn)識(shí)的提高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類油藏。隨著水平井實(shí)施規(guī)模的擴(kuò)大，水平井部署與實(shí)施目標(biāo)將會(huì)越來越復(fù)雜，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的依賴程度也會(huì)越來越高。水平井鉆井技術(shù)的成熟應(yīng)用，地質(zhì)優(yōu)化設(shè)計(jì)和井眼軌跡的跟蹤調(diào)整，完井設(shè)計(jì)的優(yōu)化、合理工作制度、穩(wěn)油控水措施以及多學(xué)科協(xié)同管理是應(yīng)用水平井技術(shù)轉(zhuǎn)換稠油開發(fā)方式成功的必要條件。

目前國外水平井完井主要采用裸眼完井，適合于碳酸巖鹽等堅(jiān)硬不坍塌地層；割縫襯管完井、帶管外封隔器的割縫襯管完井適應(yīng)于水平段油層非均質(zhì)性嚴(yán)重或水平段穿越多個(gè)層系；射孔完井有利于避開夾層水、底水、氣頂，可實(shí)施水平段分段射孔、試油注采和選擇性增產(chǎn)措施，能將層段分隔開，對(duì)于高壓油氣水層、低壓易漏失層能較好的控制曾段之間的竄通。在熱采水平井采用提拉預(yù)應(yīng)力固井，水泥反至井口，但要求較高的固井質(zhì)量和較高的射孔操作技術(shù)；礫石充填完井由于其工藝的復(fù)雜性目前處于試驗(yàn)開發(fā)階段。

國內(nèi)水平井完井及采油技術(shù)近幾年發(fā)展較快，但起步晚，完井方式單一，與各類油藏適應(yīng)性不強(qiáng)。大多采用固井射孔完井，但由于固井質(zhì)量難以保證，不利于特殊復(fù)雜油氣藏提高產(chǎn)能和采收率，特別是油田開發(fā)后期由于油層壓力下降，全井固井完井易造成油層污染，而且施工周期長、費(fèi)用高。

水平井完井技術(shù)工藝結(jié)構(gòu)

套管外封隔器主要由橡膠筒、中心管、閥箍等組成。可直接與套管串連接；橡膠筒是一種帶有軟金屬片疊加成的加強(qiáng)層與橡膠硫化一體的可承受高壓的的可膨脹密封元件；閥箍上裝有兩只斷開桿和三個(gè)并列串連在一起的控制閥，在施工中閥系可以準(zhǔn)確的控制封隔器座封，不會(huì)提前座封或由于座封壓力過大而脹破膠筒；閥箍中還有過濾裝置，確保鉆井液中的各種顆粒物不會(huì)堵塞閥孔及進(jìn)液通道。

水平井完井技術(shù)工作原理

（1）基本作用原理，根據(jù)帕斯卡流體力學(xué)原理：“在一個(gè)平衡的流體中，由于外部施加的壓力而引起分壓力在整個(gè)流體內(nèi)部各部分是均勻變化的”。套管外封隔器正是應(yīng)用這一原理。當(dāng)封隔器內(nèi)膨脹到一定壓力后，其外部壓力（壓差）的增減都會(huì)引起內(nèi)部壓力的相應(yīng)變化，外部壓差增加封隔器對(duì)井壁的密封壓力也成比例增加，封隔器的膨脹壓力達(dá)到一定后就能隨著環(huán)空壓差的變化而變化，封隔器承受環(huán)空壓差能力與環(huán)形間隙大小是成反比關(guān)系。

（2）膨脹原理，頂替膠塞通過封隔器中心管及閥接頭時(shí)將斷開桿打斷，（如果無膠塞通過應(yīng)事先將斷開桿卸掉），當(dāng)頂替膠塞碰壓或運(yùn)行到阻流板時(shí)，在套管內(nèi)形成密封并蹩壓時(shí)，井內(nèi)流經(jīng)閥箍的進(jìn)液孔、濾網(wǎng)，進(jìn)入鎖緊閥，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)鎖緊閥上的銷釘被剪斷，鎖緊閥打開，同時(shí)單流閥也打開，井內(nèi)流體經(jīng)限壓閥進(jìn)入中心管與膠筒間的膨脹腔內(nèi)，在壓力作用下封隔器膨脹變形與井壁緊密接觸形成密封。當(dāng)膨脹腔內(nèi)的壓力達(dá)到一定時(shí)，限壓閥銷釘剪斷，限壓閥便會(huì)關(guān)閉，將進(jìn)液孔堵死，此時(shí)套管內(nèi)壓力的大小對(duì)封隔器膨脹腔內(nèi)的壓力無任何影響，實(shí)現(xiàn)安全密封；當(dāng)井口放壓為零后，鎖緊閥自動(dòng)鎖緊，實(shí)現(xiàn)永久性關(guān)閉，以后的井下的各種壓力作業(yè)不會(huì)影響封隔器的工作狀態(tài)。

水平井完井技術(shù)工藝原理

此項(xiàng)完井技術(shù)可用于造斜段須要卡封水層或氣層的情況。在完井管柱中將管外封隔器與割縫襯管完井技術(shù)結(jié)合在一起，根據(jù)油藏膠結(jié)程度在水平段下入割縫襯管，上部接兩級(jí)管外封隔器，一級(jí)卡封在目的層與上部水層或氣層之間的夾層處，另一級(jí)封隔器卡封在上層套管內(nèi)。這種完井方式可以按層段進(jìn)行作業(yè)和生產(chǎn)控制。

水平井完井技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)

（1）適用范圍廣，可用于各種條件的油氣井，如深井、超深井、定向井、水平井及開窗側(cè)鉆井，施工操作簡便，不改變?cè)┕すに嚦绦颍?

（2）專門設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度、高韌性膠筒子在工作時(shí)可隨井徑和井下壓差變化而變化，確保環(huán)空形成可靠密封橋堵；

（3）先進(jìn)的控制閥系統(tǒng)能可靠地保護(hù)和準(zhǔn)確地控制封隔器的安全座封與工作；

（4）具有良好的耐高溫性能，耐高溫可達(dá) 150℃-170℃；

（5）選用高鋼級(jí)高壁厚中心管及先進(jìn)的硫化工藝、確保井下長壽命適用；

（6）根據(jù)不同井徑，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了不同規(guī)格不同膠筒直徑的工具，以滿足各種復(fù)雜井的需要。

《水平井體積壓裂改造技術(shù)系列叢書：水平井體積壓裂改造技術(shù)（總冊(cè)）》簡要介紹了水平井增產(chǎn)改造技術(shù)需求、發(fā)展歷程和技術(shù)展望，重點(diǎn)介紹了水平井分段壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和雙封單卡、套管內(nèi)封隔器滑套、水力噴砂、裸眼封隔器滑套、水力泵人式快鉆橋塞、化學(xué)暫堵膠塞、可降解纖維轉(zhuǎn)向等水平井分段壓裂技術(shù)以及水平井均勻酸化酸壓技術(shù)；同時(shí)，還介紹了水平井水力壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)、修井技術(shù)以及水平井分段壓裂改造技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例。

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