沙特SHEDGAM区块水平井(大修井)完井工艺简介

王行善

摘 要:完井工艺是油田开发工程中的重要环节,不仅衔接了钻井工程和采油工程,也是一种相对独立的工艺,是从钻开油层开始到下套管固井、注水泥,射孔,下生产油管、排液,直至投产的系统工程。完井设计水平的高低和完井施工质量的优劣对油田开发利用效率有决定性的影响。完井技术和修井手段限制了生产工艺和增产措施应用,因此完井工艺技术成为水平井、多底井、分支井发展过程中急需解决的问题。采用水平井开采油藏可极大地增加储层暴露程度,控制更大泄油面积,能有效的利用和开发单层或多层油藏、裂缝油藏、底水油藏、以及各种薄层油藏。为恢复大修、报废井生产提供了重要手段,在提高油田采收率和经济效益方面显示了极大的优越性。如今,沙特SHEDGAM区块实施水平井(大修井)完井工艺已取得了巨大的成就,现场应用范围已涉及到各类油藏。本文根据SDGM区块几口井的施工情况,主要对完井方式和完井工具进行分析和介绍,为提高国内油藏开发利用效率提供参考。

关键词:完井工艺 水平井完井工具

中图分类号:TE358 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0068-02

沙特SHEDGAM油田,是20世纪50～60年代开始勘探开发的老区块之一,采取了直井或水平井裸眼完井的方式。21世纪初,该油田产量已经非常低、出油含水量高、砂堵严重,在老区调整中,阿美公司利用老井、报废井侧钻了一大批分支水平井,从而恢复并提高了老区产能,同时也开采了非均质裂缝性油藏和薄油层。近期施工的SDGM几口井都是典型的套管开窗侧钻分支水平井,而且是低产井、油层为致密砂岩地层。通过选择合理的完井方式和完井工具,不仅恢复了老井的生产和再利用,而且提高了油田的开发利用效率,获得了良好的经济效益。

1沙特SHEDGAM区块地质特性

沙特SHEDGAM油田位于沙特阿拉伯的东部省,属于热带沙漠气候。沙特阿拉伯是一个海相沉积的油田,地层为中生代和新生代,以石灰岩和硬石膏地层为主,主力油层在ARB-C和ARB-D地层。从岩性特征上看,上部地层多为松软的白云岩和少量的页岩以及少量的石灰岩,下部地层多为石灰岩、硬石膏和砂岩。但由于地层压力梯度各层不等。特别是ARB-C地层的压力高于其下面的ARB-D的地层压力。上涌下漏时有发生,并且某些区块在ARB-C地层含有H2S气体或高压水,因此对井控及防H2S的要求非常严格。

2套管开窗分支水平井基本井身结构

近年来的开发(大修)井型基本为水平井(包括新钻水平井和套管开窗分支水平井),该类井是典型的长半径、三段制水平井设计,上部直井段是利用下有7"套管或尾管的老井,使用61/8"磨鞋在7"套管内开窗(6388''-6401'')。造斜段长达2000多尺,使用BAKER公司的MWD定向工具,定向钻穿整个ARB-C(造斜段)。水平段也即是本井的目的层ARB-D,井斜达到90度以后,起钻更换LWD定向钻具组合,水平钻进4000''。该井主要目的就是要开采ARB-D-ZONE-1的较分散的薄油层、裂缝性油藏。

3完井工艺和完井方式的选择

3.1 均衡器系统完井法

该完井方式主要是针对水平段,也即是生产层。其管串结构设计组合为:Baker GPV油管鞋+1～2根4寸半的油管+Baker的ICD(inflow control device入流控制器OD:5.4",ID:3.9")+4寸半的油管+封隔器(数量根据LWD数据而定)(包括Mpas Paker即机械式封隔器和Inflation or Swell Paker即遇液体膨胀的封隔器OD:5.64",ID:3.5")+Baker C-2坐封衬套(ID:5"密封),4"钻杆输送。如果井发生漏失,就下入Mpas Paker,其作用是封隔漏失地层,如果没发生漏失,下入Inflation or Swell Paker,两者都促使油气通过ICD进入油管。另外,对于井漏的情况也即要下Mpas Paker,在下入Baker C-2坐封衬套之前,要在油管内下入2-3/8"的油管,以便通过液压坐封封隔器,然后接钻具。

Baker C-2坐封衬套下到预定位置(一般在Landing point之上)之后,建立循环,利用2-3/8"油管憋压的方式将每个封隔器就位。并打入新盐水覆盖整个水平井段,倒开并起出所有钻具。

3.2 悬挂4-1/2"尾管、固井完井法

为了封堵ARB-C以及其他易漏地层,也为了给油气提供一个通道,针对造斜段这一特点,采取了悬挂尾管、固井的完井方法。其管串结构设计组合为:4-1/2"PBR型回接密封总成+1根油管+附箍(float collar)+1根4-1/2"油管+球坐附箍(Landing collar with solid ball seat)+1根4-1/2"油管+管外封隔器(ECP=External Casing Paker)+1根4-1/2"油管+管外封隔器+固井阀(PAC VALVE)+4-1/2"油管若干+4-1/2"*7"HMC液压型悬挂器、顶部封隔器总成(4-1/2"*7"HMC Hydraulic Liner Hanger With ZXP Liner Top Paker)+4"钻具。

尾管下到预定位置、建立循环之后,投入直经1.5"的钢球,使其坐封在球坐附箍(Landing collar with solid ball seat)上。下放钻具使4-1/2"PBR型回接密封总成进入C-2坐封衬套,这样就使两段油管串建立了连接。提高泵压到1200psi,坐封7"HMC液压型悬挂器,泵压升高到2400psi,坐封管外封隔器(ECP),继续升高泵压到3300psi,打开固井阀。泄压之后,左转6圈,从顶部封隔器倒开下入工具,建立循环,固井。最后碰压1000psi,同时关闭固井阀。然后下放钻具坐封顶部封隔器(ZXP Liner Top Paker)。

组合3-1/4"的磨鞋或牙轮钻头和2-3/8"的钻杆下钻,钻完水泥塞及其附件之后,继续下钻到井底,循环干净并替入新的盐水泥浆。最后打入封闭钻井液(Mudzyme S/X Breaker Fluid )覆盖整个水平段(如图1）。

3.3 PBR完井法

这种完井方式是针对直井段,其管串结构设计组合为:4-1/2"引鞋(Mule shoe)+1根4-1/2"油管+HES 3.813"“XN”Nipple+ 1根4-1/2"油管+HES 3.813"“X”Nipple+HES 7"VHR型封隔器+HES “RATCH-A-LATCH”(OD:5.29 ID:3.938)插销+HES PBR 总成+ 1根4-1/2"油管+HES 3.813"“X”Nipple+ 4-1/2"油管+11"*4-1/2"油管悬挂器(Extended neck and BPV profile)。

在组合连接11"*4-1/2"油管悬挂器之前,通过钢丝作业下入并把3.813"的塞子坐到封隔器下面的HES 3.813"“X”Nipple里面,并试压到1000psi。下放油管串使4-1/2"引鞋进入4-1/2"PBR型回接密封总成,通过升高油管内泵压将HES 7"VHR型封隔器坐封到预定位置。泄压上提油管55KLBS以剪断HES “RATCH-A-LATCH”(OD:5.29 ID:3.938)插销,从而使PBR以上油管可以上下4''的范围内自由活动,通过应用短接调整好油管长度之后再接上11"*4-1/2"油管悬挂器。上提油管串将其从PBR中拔出,把含有抑制剂(Coat 415)的柴油打入油管内和环空替出盐水泥浆。下方油管将11"*4-1/2"油管悬挂器坐在井口的油管四通上,PBR也同时就位,上紧油管四通上的固定螺栓,对油管内和环空分别试压,整个完井过程结束(如图2）。

4油管设计

油管设计过程中针对沙特高产油田的特点,着重考虑了以下几个因素。

(1)油管尺寸的选择。

(2)预计采油速度。

(3)采出流体的类型、特性。

(4)通过油管的各种服务(生产测试、连续油管作业)。

(5)经济因素。

(6)抗内压系数:1.33抗外挤:1.125;抗拉:1.6。

参考文献

[1] 文守亮,高彦尊.一种分支井衬管回接技术[J].石油钻采工艺,1997,19(3):45-48.

[2] R.C.Smith IADC ET AL THE LATERAL TIE BACK SYSTEM,THE ABILITY TO DRILL AND CASE MULTIPLE LATERALS.1994 SPE/IADC 27436.

[3] Special Liner Design improves dual lateral horizontal well,Gordon Talk ect,August 31.1992oil and gas Journal.

[4] smail Gamal et al,Mulpti-Lateral Horizontal Drilling Problem and Solutions Experenced Offshore Abu Dhabi 1996 SPE 36252.

[5] Saudi Aramco drilling and work over manualMay,1999.

[6] Halliburton Completion well tools manual Aug,2000.

[7] Baker altas oil and gas services manual April,2002.