水平井钻完井多段压裂增产关键技术及规模化工业应用参与情况

主要完成人：刘乃震，刘玉章，兰中孝，汪海阁，王 峰，王金云，张守良，丁云宏，余 雷，王文军，王 辉，王志明，向瑜章，安文华，宋朝晖

主要完成单位：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，中国石油集团长城钻探工程有限公司，大庆油田有限责任公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，中国石油集团西部钻探工程有限公司，中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司，中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司，中国石油新疆油田分公司，油气钻井技术国家工程实验室

2012年度国家科学技术进步奖一等奖。

水平井随着钻井技术的发展和对油藏认识的提高，已经被广泛应用于各类油藏。随着水平井实施规模的扩大，水平井部署与实施目标将会越来越复杂，对各项技术的依赖程度也会越来越高。水平井钻井技术的成熟应用，地质优化设计和井眼轨迹的跟踪调整，完井设计的优化、合理工作制度、稳油控水措施以及多学科协同管理是应用水平井技术转换稠油开发方式成功的必要条件。

目前国外水平井完井主要采用裸眼完井，适合于碳酸岩盐等坚硬不坍塌地层；割缝衬管完井、带管外封隔器的割缝衬管完井适应于水平段油层非均质性严重或水平段穿越多个层系；射孔完井有利于避开夹层水、底水、气顶，可实施水平段分段射孔、试油注采和选择性增产措施，能将层段分隔开，对于高压油气水层、低压易漏失层能较好的控制曾段之间的窜通。在热采水平井采用提拉预应力固井，水泥反至井口，但要求较高的固井质量和较高的射孔操作技术；砾石充填完井由于其工艺的复杂性目前处于试验开发阶段。

国内水平井完井及采油技术近几年发展较快，但起步晚，完井方式单一，与各类油藏适应性不强。大多采用固井射孔完井，但由于固井质量难以保证，不利于特殊复杂油气藏提高产能和采收率，特别是油田开发后期由于油层压力下降，全井固井完井易造成油层污染，而且施工周期长、费用高。

水平井完井技术工艺结构

套管外封隔器主要由橡胶筒、中心管、阀箍等组成。可直接与套管串连接；橡胶筒是一种带有软金属片叠加成的加强层与橡胶硫化一体的可承受高压的的可膨胀密封元件；阀箍上装有两只断开杆和三个并列串连在一起的控制阀，在施工中阀系可以准确的控制封隔器座封，不会提前座封或由于座封压力过大而胀破胶筒；阀箍中还有过滤装置，确保钻井液中的各种颗粒物不会堵塞阀孔及进液通道。

水平井完井技术工作原理

（1）基本作用原理，根据帕斯卡流体力学原理：“在一个平衡的流体中，由于外部施加的压力而引起分压力在整个流体内部各部分是均匀变化的”。套管外封隔器正是应用这一原理。当封隔器内膨胀到一定压力后，其外部压力（压差）的增减都会引起内部压力的相应变化，外部压差增加封隔器对井壁的密封压力也成比例增加，封隔器的膨胀压力达到一定后就能随着环空压差的变化而变化，封隔器承受环空压差能力与环形间隙大小是成反比关系。

（2）膨胀原理，顶替胶塞通过封隔器中心管及阀接头时将断开杆打断，（如果无胶塞通过应事先将断开杆卸掉），当顶替胶塞碰压或运行到阻流板时，在套管内形成密封并蹩压时，井内流经阀箍的进液孔、滤网，进入锁紧阀，当压力达到设定值时锁紧阀上的销钉被剪断，锁紧阀打开，同时单流阀也打开，井内流体经限压阀进入中心管与胶筒间的膨胀腔内，在压力作用下封隔器膨胀变形与井壁紧密接触形成密封。当膨胀腔内的压力达到一定时，限压阀销钉剪断，限压阀便会关闭，将进液孔堵死，此时套管内压力的大小对封隔器膨胀腔内的压力无任何影响，实现安全密封；当井口放压为零后，锁紧阀自动锁紧，实现永久性关闭，以后的井下的各种压力作业不会影响封隔器的工作状态。

水平井完井技术工艺原理

此项完井技术可用于造斜段须要卡封水层或气层的情况。在完井管柱中将管外封隔器与割缝衬管完井技术结合在一起，根据油藏胶结程度在水平段下入割缝衬管，上部接两级管外封隔器，一级卡封在目的层与上部水层或气层之间的夹层处，另一级封隔器卡封在上层套管内。这种完井方式可以按层段进行作业和生产控制。

水平井完井技术技术特点

（1）适用范围广，可用于各种条件的油气井，如深井、超深井、定向井、水平井及开窗侧钻井，施工操作简便，不改变原施工工艺程序；

（2）专门设计的高强度、高韧性胶筒子在工作时可随井径和井下压差变化而变化，确保环空形成可靠密封桥堵；

（3）先进的控制阀系统能可靠地保护和准确地控制封隔器的安全座封与工作；

（4）具有良好的耐高温性能，耐高温可达 150℃-170℃；

（5）选用高钢级高壁厚中心管及先进的硫化工艺、确保井下长寿命适用；

（6）根据不同井径，设计生产了不同规格不同胶筒直径的工具，以满足各种复杂井的需要。

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