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1、川庆钻探工程有限公司2009年6月,小井眼井下作业技术现状及建议,一、小井眼井下作业技术现状,汇 报 提 纲,二、小井眼井下作业存在的问题,三、结论及建议,前言,前 言,据文献资料调研，小井眼技术迄今已有70多年的历史，但真正对小井眼钻井技术的开发应用只有十几年。由于其具有成本低、综合效益显著等特点，是目前世界石油开发技术研究的重点课题之一。 小井眼的概念没有统一标准，我们把完井套管外径小于139.7mm的油、气、水井称为小井眼井，一般有127mm、114.3mm、101.6mm及89mm四种。,一、小井眼井下作业技术现状,国外：国外小井眼技术始于20世纪30年代，目的是以较低的成本提高老油田
2、的开发程度，50年代末达到一定规模。50年代后期至60年代初，世界上有131家石油公司钻了3200多口平均井深为1876m的小井眼井，降低了开采成本。,国内主要应用在新井小井眼完井和老井小井眼开窗侧钻。,（一）完井情况,一、小井眼井下作业技术现状,60年代中后期开始，辽河、冀东、大港、吉林、大庆、新疆和长庆等油田相继进行了一批小井眼钻完井。,一、小井眼井下作业技术现状,老井小井眼开窗侧钻,20世纪90年代，国内油田相继开展了套管开窗侧钻工艺技术研究，并逐步提出在139. 7mm套管进行侧钻井，下102mm或89mm尾管完井。胜利油田1988年开始,截至2000年完成各种套管开窗井203口,套管
3、开窗侧钻水平井21口，侧钻段下入的套管外径一般是88.9mm和102mm，通径分别是76mm和89mm，常用的是88.9mm的尾管。吐哈油田共钻成各类小井眼井45口(其中侧钻定向井37口,加深井8口)。都是139.7 mm 套管悬挂89 mm 套管固井射孔完井。中原油田完成套管开窗侧钻井70多口,并完成139.7 mm套管开窗侧钻水平井3口。,（二）射孔技术,常用的小井眼射孔技术主要有两种：YD-60射孔技术和YD-73射孔技术。考虑到套管内径尺寸限制，对于101.6mm套管小井眼，一般采用YD-60射孔技术，对于114.3mm套管小井眼，一般采用YD-73射孔技术。射孔传输方式采用电缆输送和
4、油管传输射孔。小井眼的射孔平均穿深底是常规射孔的40%左右。,一、小井眼井下作业技术现状,（三）压裂改造技术,合层压裂：114.3mm采用单上封直嘴子钻具结构；101.6mm套管采用空套管压裂或采用23/8油管进行油套同注压裂；88.9mm套管进行空套管压裂； 空套管压裂优、缺点：摩阻低，施工排量高。但出现砂堵后很难处理。分层压裂方式：填砂分层压裂：工艺简单，但工序复杂。投尼龙球分层压裂：现场操作方便，但分层可靠性较差；机械分层压裂：分层目的性强，施工风险大（钻具容易遇卡）；预置工作筒分层压裂：安全性高，但要求完井时先划分层段，确定预置工作筒位置，而且工作筒的位置不能调整。,小井眼开发早期应用
5、较多，并逐步被分层压裂工具替代。,一、小井眼井下作业技术现状,1、空井筒填砂分层压裂枝术,道达尔苏里格南反承包项目进行的2口小井眼空井筒填砂分层压裂施工。,一、小井眼井下作业技术现状,2、机械分层压裂枝术,分压二层管柱结构（自上而下） 27/8平式或外加厚油管KDB - 95 水力锚+ K344 - 95封隔器+滑套导压阀+ K344 - 95 封隔器+球座分压三层管柱结构（自上而下） 27/8平式或外加厚油管 KDB - 95 水力锚+ K344 - 95封隔器+ 滑套导压阀+ K344 - 95 封隔器+滑套导压阀 + K344 - 95 封隔器+ 球座该技术主要用于41/2小井眼分层压裂
6、改造。,一、小井眼井下作业技术现状,江汉采油院在坪北等油田应用15井次，最多一趟管柱成功压裂3层。封隔器最大下深1865m，最高施工压力35MPa。 吉林油田进行分层压裂施工20多井次。 玉门、青海等油田采用不动管柱压裂分压共计21井次，最大井斜25，井深1200-3200之间，井下最高温度130度，排量3.0m3/min，平均砂比15-30，最高瞬时砂比40%，最高加砂量100 m3。大庆、长庆油田也应用机械分层压裂管柱进行了小井眼分层压裂改造。,一、小井眼井下作业技术现状,3、预置工作筒分层压裂枝术,预制工作筒分层压裂是把预制工作筒的特制套管短节随完井套管一起下入井内并固井。投产后需要压裂
7、时, 下入由反洗井密封段、侧孔喷砂器、压裂密封段、导向头等工具组成的压裂管柱与之配合实现分段压裂,一、小井眼井下作业技术现状,（四）采油技术,目前，小井眼选用采油技术主要有常规抽油机采油、无油管采油工艺。,1、 常规抽油机举升工艺,抽油杆,油 管,41/2套管,60.3、73.0mm平式油管60.3平式+73.0mm外加厚管组合,4套管井,60.3平式油管+ 60.3外加厚油管,采用22（43接箍）+19+16三级H级组合杆,4套管井,41/2套管井,采用22+19+16三级H级组合杆,一、小井眼井下作业技术现状,抽油泵,抽油机,主要选用28mm、32mm、38mm、44mm的管式泵。,参考油
8、田现有的抽油机系列, 结合油田特点, 以“长冲程、低冲次”为原则, 采用CYJY8-3-37HB 抽油机、低矮型CYJY6-3-26HB 抽油机, 冲程310、216、212mm ,冲次8、6和4r/min , 配机功率分别为22kW 和1815kW。,114.3mm采油井管柱结构,管柱结构：母堵油管花管+油管泄油器深井泵油管至井口。,一、小井眼井下作业技术现状,2、无油管采油工艺,小井眼无油管空心泵采油系统) 包括地面和井下两部分设备。地面部分仍采用常规的地面驱动设备, 井下部分则采用空心抽油泵取代常规的管式抽油泵。所谓空心抽油泵是指抽油泵中间带有通道, 可用作测试井下参数、清蜡和加药。抽油
9、杆使用防倒扣空心抽油杆柱取代常规实心抽油杆柱, 并取消了油管柱。,一、小井眼井下作业技术现状,（五）注水管柱,注水方式：合注或油套分注。因套管内径小，常规井眼采用的偏心分注等工艺在小井眼不适用。油管类型：以60.3mm平式油管为主；部分井采用73.0mm平式油管。管柱结构：合注管柱一般为光油管尾带斜尖； 油套分注管柱主要由Y341-94封隔器、滑套、球座等工具组成。 大庆油田41/2套管井，偏心配水工艺管柱由27/8渗镍平式油管、Y341-95可洗井封隔器、KL4偏心配水器和球座等组成，现场应用65口井。,一、小井眼井下作业技术现状,（六）修井工艺技术,在小井眼开发早期，缺乏井下作业工具，增加
10、了修井作业施工的难度，针对小井眼井特点，研制开发的打捞工具主要有各种打捞筒、套铣筒、刮削器、下击器、套管整形器、捞矛、公锥、磨铣鞋等，为修井作业提供了技术支撑和保证。 小井眼井生产过程中，出现较多的是卡钻和井下落物等问题，因此小井眼井大修技术主要方向就在小井眼解卡和打捞作业，另外，针对因腐蚀等原因造成的套损井，在应用常规封隔器隔采的同时，开展了套管化学堵漏工艺和套管修复工艺。,一、小井眼井下作业技术现状,1 、小井眼井解卡技术,小井眼井解卡技术一般采用活动、震顿击、倒扣、切割和磨铣磨等多种解卡措施相结合,震击解卡管柱示意图,顿击管柱示意图,一、小井眼井下作业技术现状,2、小井眼井打捞技术,根据
11、井下不同落物， 选择不同的打捞工具和打捞方式：打捞配套工具:滑块打捞矛、可退式捞矛、卡瓦打捞筒、公锥、母锥、抽油杆打捞筒、开窗打捞筒、可退式打捞筒、打捞绳类落物工具（内钩、外钩）、打捞小件落物工具（磁力打捞器、一把抓）。如QGT16-19型小井眼抽油杆打捞筒、 GZ-60型公锥、MZ-60型母锥、 DLT-60B型可退式螺旋卡瓦打捞筒、LM-T60可退式捞矛等。,一、小井眼井下作业技术现状,自制单钩,自制鱼嘴钩,自制平钩,自制双钩,三爪内钩,一、小井眼井下作业技术现状,3、套管化学堵漏工艺,由于长寿命封隔器在小井眼井中无法使用，所以小井眼井的套损治理工艺一般以常规封隔器隔采为主，近年来开展了套
12、管化学堵漏试验。小井眼井化学堵漏措施实施效果统计表,目前长庆共有6口小井眼油井实施了套管化学堵漏，最长生产时间已达553天（各井继续有效），治理效果良好。,一、小井眼井下作业技术现状,一、小井眼井下作业概况,汇 报 提 纲,二、小井眼井下作业存在的问题,三、结论及建议,（一）采油工艺 1、偏磨严重：由于井眼尺寸限制，小井眼23/8平式油管与16+19+22组合抽油杆，管杆间隙为7-12mm，51/2套管井27/8平式油管与16+19+22组合抽油杆，管杆间隙最大为16-24mm，管杆间隙缩小一倍，导致管内磨阻增加，在套管井斜小于5为正常完钻井的情况下，小井眼杆管偏磨几率增加，作业成本增加。,二
13、、小井眼井下作业存在的问题,2、无法环空测试：由于井眼尺寸限制， 4、41/2套管井油套环空间隙较小，产液剖面测试仪外径为28mm,在用产液剖面测试仪器下不去。,二、小井眼井下作业存在的问题,3、无法测吸水剖面：由于4套管井井眼尺寸限制，采用同心注水工艺不能在有水嘴情况下录取吸水剖面资料，给动态分析带来一定的困难，油井含水上升难控制，见水层及见水方向难判断，地下的油水分布难以掌握，特别是当油井的动静不符时，油水分布就更难确定。4、注水管柱强度受限：取安全系数为1.3，考虑腐蚀、摩阻影响：23/8和27/8J55平式油管下深为2000、2300m。5、下泵深度受限：考虑油管和抽油杆组合， 4套管
14、井下23/8油管，泵挂深度不宜超过1900m。6、易发生砂、蜡和垢卡。由于井眼容积小，加上内有管柱，空间更小，哪怕地层少量出砂、蜡和垢，也会在井眼内形成较长砂、蜡和垢柱，相对容易卡管柱。,二、小井眼井下作业存在的问题,7、射孔穿透深度小：射孔一般YD-60射孔技术和YD-73射孔技术，其缺点是射孔时容易卡枪，而且比常规射孔枪的穿透能力低。8、小井眼分层注水系统受限：由于尺寸限制，封隔器和配水器内径小，最多只能分三段，并且不能在正常配水条件下测试；封隔器与配水器间距最小距离为5m，无法进行细分。,二、小井眼井下作业存在的问题,（二）压裂工艺1.分层工具还需完善。 4 1/2小井眼分层压裂工艺技术
15、基本成熟，但4及以下套管井没有进行分层压裂工艺试验。2.压裂施工风险大。小井眼压裂改造，由于其井下工具的最小内径的影响、工具受力情况、小管柱沿程摩阻高，井口施工压力高。3.井下管柱的可靠性差。油管选择困难，安全性变差；同时压裂管柱的受力情况以及封隔器的选择，过流面积，耐压情况等都发生了很大的变化，井下工具的可靠性受到很大影响。4.射孔工艺的影响：由于射孔平均穿深浅，压裂时近井筒孔眼摩阻、裂缝扭曲摩阻大，加砂困难以及施工压力高。压裂施工中容易出现脱砂。,二、小井眼井下作业存在的问题,41/2套管井在井内落物、修井钻具及可采取的修复工艺存在着以下差别，特别是无法实施加固，大修费用增加。,二、小井眼
16、井下作业存在的问题,（三）修井工艺 1、工具配套困难 4小井眼套管内径仅为101.6mm，限制了修井配套工具的外径尺寸，常规套管用的大多数工具无法应用。而且井下工具强度难以满足要求，可靠性差。 2、无法进行套铣作业 由于井眼尺寸小，井内管柱出现砂卡等现象后，无法进行套铣作业，使砂卡等事故处理难度增加，而且很有可能导致井筒报废。 3、修井难度大 4、31/2 套管井目前不能进行大修；4套管井大修项目少，施工费用高。,二、小井眼井下作业存在的问题,一、小井眼井下作业概况,汇 报 提 纲,二、小井眼井下作业存在的问题,三、结论及建议,三、 结论及建议,小井眼完井是一个系统工程，不仅是钻井、固井过程，
17、而且还影响到后期的射孔、增产、采油和维护全过程，影响油气井的整体寿命。需要系统考虑，特别是经济效益的评估要涉及到油气井的全过程，而不是仅仅考虑钻井成本的降低。从目前国内技术现状看，小井眼技术仍不成熟，需要进行联合技术攻关。现有的技术条件下：油井浅井可以适合小井眼丛式井开发，但深度不宜超过1500m。小井眼可以适用到气井深井中，但是多层开发时，需要开发超低伤害压裂液，降低压裂液长期滞留地层造成的伤害。,三、结论及建议,1、小井眼井采用的油管强度低，抗拉强度有限，解卡、打捞作业效率较低，需要开展高效解卡、打捞技术研究，形成修井配套工具系列，满足日益增长的小井眼开发技术需求。2、研发深穿透射孔枪，完善射孔孔眼、近井筒状况为后期储层改造措施和生产奠定基础 。3、近一步优化4 套管不动管柱分层压裂。由于4和 3 小井眼没有对应的井下分层改造工具，建议对4和 3 套管采用空井筒填砂分层压裂。4、小套管井的采油工艺仍然不完善，需要从材料本身出来，开发小直径高强度的管杆。,不妥之处请批评指正，谢谢大家！,
