CN106246104A - 一种二开水平井施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二开水平井施工方法，包括以下步骤：一开用346mm的钻头，钻至井深700‑800米；二开直井段用222mm的钻头，钻至井深2800—2900米，二开斜井段和水平段用215.9mm的钻头打到全井完钻；通井；下二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆1.5周以上；注1.4‑1.5kg/m3的水泥浆领浆；注17‑25m3的水泥浆；注5m3清水，2m3的羧甲基纤维素钠隔离液；注25‑30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，投41.3mm的座封球一个；注50‑60m3的氯化钾溶液；电测固井质量；压裂施工检验。本发明提高了钻进速度，当储层倾角发生较大变化时，能进行调整，灵活性强。

Description

一种二开水平井施工方法
技术领域
本发明涉及到钻井工程技术领域，尤其涉及一种二开水平井施工方法。
背景技术
油气开采中的钻井主要包括钻进工程和完井工程。钻进工程就是从开钻到钻至勘探开发目的层，钻完全井进尺的钻凿过程。开钻，是指下入导管或各层套管后第一只钻头的开始钻进。钻进可分为第一次开钻、第二次开钻、第三次开钻等。一口井从井深为零开始钻进，称第一次开钻，简称一开；表层套管固井以后再开钻，称第二次开钻，简称二开；技术套管固井完后再开钻，称第三次开钻，简称三开；如技术套管有两层、三层，则还会有四开、五开。钻进工程主要内容是：钻进起下钻、钻井取心，以及在钻井中与固井、录井、测井、与井壁取心、中途测试的配合工作。钻井液、管具、特殊钻井的技术服务贯穿于钻进的全过程。钻进工程是钻井的主体工程，其工程技术水准和质量，以及各相关工种、技术服务、钻井各环节工作的协调衔接配合，是安全钻进，缩短钻井周期，降低材料消耗，决定工程成本高低及勘探投资效益高低的关键。
一开主要包括：钻表层，下表层套管，固井；装井口；试压；防喷设备的安装。二开主要包括：钻进；中途测试；下入技术套管并固井。三开主要包括：安装井口，试压；钻进，钻开油气层；完井电测；下生产套管并固井。完井工程是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。主要工程内容是：完井电测，井壁取心、下套管、注水泥等油层套管固井，测声幅、试压，装井口装置等。完井阶段测井、测试等作业项目多，材料消耗量大，费用发生多，特别是多层的下套管井，会使钻井成本成倍或几倍的升高。完井也是井下复杂与事故多发阶段，特别是固井质量的好坏直接关系到一口井的成功与失败。
目前，水平井多采用三开钻进方式。目前实施的水平井开发，水平段长度从600米到3056米不等，其中多数井水平段在1000-1500米，随着开发进程的深入，能布置较长水平段的有利区带变少，为了有效动用Ⅱ、Ⅲ类储层，实现降本增效的目的，主要布置400-600米的短水平段井储层，因为水平段越长，遇到的技术难题就会越多。
采用三开钻进方式的水平井，其中二开采用7英寸套管下入水平段的起始端处固井，三开采用6英寸钻头完成水平段钻进，完井采用下入5英寸套管固井或下入3.5英寸裸眼封隔器组合，再对储层实施改造后投产。三开钻进方式:存在中完时间长，钻完井周期长、储层改造周期长、因完井管柱尺寸小的因素限制，无法对储层实施大规模空间立方体深度改造，储层改造效果受限，开发费用高，同时，因完井管柱尺寸小，在后期生产中无法对水平段实施修井、堵水、重复压裂改造等工艺措施，不利于水平井的经济、高效开发。
公开号为CN 105587309A，公开日为2016年05月18日的中国专利文献公开了一种水平井的钻井方法，其特征在于，所述钻井方法包括以下步骤：S1，检测磁偏角值和井眼轨迹偏移值；S2，利用MWD系统消除所述磁偏角值对所述井眼轨迹偏移值的影响，得到钻头回归轨迹；S3，根据所述钻头回归轨迹校正钻头钻井方向；S4，利用所述钻头继续钻井。该专利文献公开的水平井的钻井方法，通过消除磁偏角引起的误差和多次矫正钻头钻进方向，实现了钻井轨迹与预定轨迹较好的重合率。但是，存在如下缺陷：1、水平段钻井施工是在前一次固井后开始，钻头尺寸比斜井段小一个级差，不能实现斜井段和水平段用相同尺寸大小钻头进行钻井作业；2、当储层倾角、储层物性发生较大变化时，只能在小范围内进行调整，无法灵活进行幅度较大的轨迹调整；3、只是片面满足或达到按原钻井设计施工的目的，而当储层变化较大时，要想在富含油气的储层内钻出一条油气通道，想变更钻井设计时，却无法实现。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种二开水平井施工方法，本发明同一钻头能够完成二开斜井段和二开水平段的钻进，有效提高了钻进速度，当储层倾角、储层物性发生较大变化时，能进行幅度较大的轨迹调整，灵活性强，固井施工难度低，固井效果好。
本发明通过下述技术方案实现：
一种二开水平井施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深700-800米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2800—2900米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆1.5周以上；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.4-1.5kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入17-25m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.85-1.92kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入25-30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为3-5％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器；
S9、继续注入50-60m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套锁紧销钉剪断，压差滑套窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
所述二开水平井固完井一体化管柱装置，包括套管、位于套管内的管柱、管柱从上到下由竖直段、倾斜段和水平段构成、设置在水平段上的投球滑套、压差滑套、裸眼封隔器和浮鞋，还包括浮箍和自封球座，裸眼封隔器至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器之间设置有一个投球滑套，管柱从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋、浮箍、自封球座、压差滑套、裸眼封隔器和投球滑套。
沿管柱从下到上依次设置的投球滑套的外径相同，内径逐渐增大。
所述自封球座包括连接在一起的单流阀和接球座，接球座位于单流阀的上方。
所述裸眼封隔器的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述压差滑套的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述步骤S4中，通井正常是指钻具上提不卡，下放无阻力。
所述步骤S4中，循环泥浆1.5周以上是指钻井液从井口套管内用泥浆泵注入，钻井液经过套管、裸眼封隔器到达井底，再从井底套管外上返到达井口，这一过程为一个循环周。
所述步骤S8中，t为1分钟。
所述步骤S9中，注入压力为38-42MPa。
本发明自封球座的工作原理为：接球座的内径小于座封球的外径，当座封球从井口投入下落到达接球座后，管内实现密封。从管内注入液体，管内压力升高，当升高到裸眼封隔器启封压力时，裸眼封隔器启动密封，继续注入液体，压力也继续升高，当达到压差滑套开启压力时，压差滑套打开。
本发明压差滑套的工作原理为：当投入座封球后，座封球到达接球座，从管内注入液体，压力升高，当达到一定压力值时，剪切销钉剪断，压差滑套打开，管柱管内和压差滑套管外环型空间连通，即与井底最下部一段储层连通。
本发明投球滑套的工作原理为：当座封球从井口投入管柱内，下落到接球座时，因座封球的外径大于接球座内径，实现密封，当压力升到一定值时，也就是管内外压力差达到设计值时，剪切销钉剪断，座封球和接球座下行，窗口打开，实现管内外连通。
本发明裸眼封隔器的工作原理为：当内外压差达到设计值时，剪切销钉剪断，液缸推动促使胶筒受纵向挤压，外径增大10％-30％，实现密封；所有裸眼封隔器尺寸均一样，工作时当压力达到启封压力，一口井下入的所有裸眼封隔器均同时启封。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深700-800米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2800—2900米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆1.5周以上；S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.4-1.5kg/m3的水泥浆领浆；S6、经过1分钟后，注入17-25m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.85-1.92kg/m3；S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；S8、经过1分钟后，依次注入25-30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为3-5％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器；S9、继续注入50-60m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器全部一次启动，实现密封；S10、候凝48小时，打开压差滑套，电测固井质量；S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套锁紧销钉剪断，压差滑套窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。通过上述S1-S11步骤形成的二开水平井水平段最长可达1083米；二开水平井钻井周期为37.6天，比现有三开水平井平均53天减少15天，钻井施工费用减少100万元以上；二开水平井单井开发成本下降25％。对比三开结构，单井可节约套管30吨，节约套管费用20万元以上；全井平均机械钻速9.15米/小时，有效提高了钻进速度，当储层倾角、储层物性发生较大变化时，能进行幅度较大的轨迹调整，灵活性强，固井施工难度低，固井效果好。
二、本发明，采用二开水平井固完井一体化管柱装置，包括浮箍和自封球座，裸眼封隔器至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器之间设置有一个投球滑套，管柱从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋、浮箍、自封球座、压差滑套、裸眼封隔器和投球滑套，其中，浮鞋起引导作用；浮箍在下管柱过程中，管外的钻井液不能进入套管内，处于常密封状态，但管内灌注的钻井液液柱压力高于环型空间液柱压力时，管内钻井液则可通过浮箍进入环型空间；自封球座，既具有单流阀作用，同时承接座封球，协助实现裸眼封隔器密封和协助实现压差滑套开启；压差滑套，当管柱内压力高于管外压力设定值时，压差滑套打开，储层改造时，压裂液就能够通过此通道进入地层；投球滑套，用于对储层分段打开管柱形成窗口，储层改造时，压裂液通过此窗口进入地层；裸眼封隔器，用于封隔套管外部上下环型空间，将水平分段隔开，实现储层压裂改造本段时，压力不能传递到其它段内，上下其它水平段不受影响；套管，用于将钻出的裸眼井眼封隔，形成油气流动通道；当管柱下入到预定井深后直接注水泥固井，待水泥浆凝固后，直接进行储层改造，极大的提高了安全性；管柱装置总费用下降了40％，压裂施工排量可达10立方米/分钟，实现了对储层的深度改造，大幅缩短了储层改造施工时间；改造效果提升20％以上；大幅减少了改造储层施工压裂液量，节约储层改造施工费用10％以上；有效的提高了钻井速度，缩短了钻完井周期，降低了开发成本，提高了采收率。
三、本发明，沿管柱从下到上依次设置的投球滑套的外径相同，内径逐渐增大，当座封球从井口投入管柱内，下落到接球座时，因座封球的外径大于接球座内径，实现密封，当压力升到一定值时，也就是管内外压力差达到设计值时，剪切销钉剪断，座封球和接球座下行，窗口打开，实现管内外连通；通过沿管柱从下到上依次增大投球滑套的内径，既能够实现良好的密封，也能够保障管内外连通顺畅性。
四、本发明，自封球座包括连接在一起的单流阀和接球座，接球座位于单流阀的上方，当座封球从井口投入下落到达接球座后，管内能够实现良好的密封；从管内注入液体，管内压力升高，当升高到裸眼封隔器启封压力时，裸眼封隔器启动密封，继续注入液体，压力也继续升高，当达到压差滑套开启压力时，压差滑套打开，采用这种特定结构的自封球座，既具有单流阀作用，同时能够承接座封球，能够有效协助实现裸眼封隔器密封和协助实现压差滑套开启。
五、本发明，裸眼封隔器的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa，当内外压差达到设计值时，剪切销钉剪断，外径增大10％-30％，能够实现良好的密封，密封稳定性强；所有裸眼封隔器尺寸均一样，工作时当压力达到启封压力，一口井下入的所有裸眼封隔器均同时启封，步调一致。
六、本发明，压差滑套的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa，当投入座封球后，座封球到达接球座，从管内注入液体，压力升高，当达到一定压力值时，剪切销钉剪断，压差滑套打开，管柱管内和压差滑套管外环型空间连通，即与井底最下部一段储层连通，压差滑套使用稳定性强。
七、本发明，步骤S4中，循环泥浆1.5周以上是指钻井液从井口套管内用泥浆泵注入，钻井液经过套管、裸眼封隔器到达井底，再从井底套管外上返到达井口，这一过程为一个循环周，能够将气层受气浸泥浆循环出井，同时将下完井管柱过程中刮脱的井壁泥饼、井底沉砂循环携带出井。
八、本发明，与二开固井后采用连续油管带底封工具压裂的方式相比，单井节约试气周期8.5天，单井节约试气成本10万元以上。
九、本发明，对比连续油管带底封工具压裂，在加砂量一致情况下，平均单井可减少压裂液用量340m3，节约压裂液费用17万元。
十、本发明，对比连续油管带底封工具压裂方式，在分段数相同条件下，平均单井可节约工具、酸液、吊车费用100万元以上；大幅提升了储层改造效果，压裂施工排量可达10立方米/分钟，较现有技术4.8立方米/分钟而言，实现了对储层的深度改造，改造效果提升20％以上。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明二开水平井固完井一体化管柱装置的结构示意图；
图2为本发明自封球座的结构示意图；
图中标记：1、套管，2、管柱，3、竖直段，4、倾斜段，5、水平段，6、投球滑套，7、压差滑套，8、裸眼封隔器，9、浮鞋，10、浮箍，11、自封球座，12、单流阀，13、接球座。
具体实施方式
实施例1
一种二开水平井施工方法，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深700米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2800米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆1.5周；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.4kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入17m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.85kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入25m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为3％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器8；
S9、继续注入50m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器8全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套7，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套7锁紧销钉剪断，压差滑套7窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
通过上述S1-S11步骤形成的二开水平井水平段最长可达1083米；二开水平井钻井周期为37.6天，比现有三开水平井平均53天减少15天，钻井施工费用减少100万元以上；二开水平井单井开发成本下降25％。对比三开结构，单井可节约套管30吨，节约套管费用20万元以上；全井平均机械钻速9.15米/小时，有效提高了钻进速度，当储层倾角、储层物性发生较大变化时，能进行幅度较大的轨迹调整，灵活性强，固井施工难度低，固井效果好。
实施例2
一种二开水平井施工方法，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深750米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2850米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆2周；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.45kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入20m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.9kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入28m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为4％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器8；
S9、继续注入55m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器8全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套7，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套7锁紧销钉剪断，压差滑套7窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
所述二开水平井固完井一体化管柱装置，包括套管1、位于套管1内的管柱2、管柱2从上到下由竖直段3、倾斜段4和水平段5构成、设置在水平段5上的投球滑套6、压差滑套7、裸眼封隔器8和浮鞋9，还包括浮箍10和自封球座11，所述裸眼封隔器8至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器8之间设置有一个投球滑套6，所述管柱2从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋9、浮箍10、自封球座11、压差滑套7、裸眼封隔器8和投球滑套6。
沿管柱2从下到上依次设置的投球滑套6的外径相同，内径逐渐增大。
所述自封球座11包括连接在一起的单流阀12和接球座13，接球座13位于单流阀12的上方。
所述裸眼封隔器8的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述压差滑套7的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
采用二开水平井固完井一体化管柱装置，包括浮箍和自封球座，裸眼封隔器至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器之间设置有一个投球滑套，管柱从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋、浮箍、自封球座、压差滑套、裸眼封隔器和投球滑套，其中，浮鞋起引导作用；浮箍在下管柱过程中，管外的钻井液不能进入套管内，处于常密封状态，但管内灌注的钻井液液柱压力高于环型空间液柱压力时，管内钻井液则可通过浮箍进入环型空间；自封球座，既具有单流阀作用，同时承接座封球，协助实现裸眼封隔器密封和协助实现压差滑套开启；压差滑套，当管柱内压力高于管外压力设定值时，压差滑套打开，储层改造时，压裂液就能够通过此通道进入地层；投球滑套，用于对储层分段打开管柱形成窗口，储层改造时，压裂液通过此窗口进入地层；裸眼封隔器，用于封隔套管外部上下环型空间，将水平分段隔开，实现储层压裂改造本段时，压力不能传递到其它段内，上下其它水平段不受影响；套管，用于将钻出的裸眼井眼封隔，形成油气流动通道；当管柱下入到预定井深后直接注水泥固井，待水泥浆凝固后，直接进行储层改造，极大的提高了安全性；管柱装置总费用下降了40％，压裂施工排量可达10立方米/分钟，实现了对储层的深度改造，大幅缩短了储层改造施工时间；改造效果提升20％以上；大幅减少了改造储层施工压裂液量，节约储层改造施工费用10％以上；有效的提高了钻井速度，缩短了钻完井周期，降低了开发成本，提高了采收率。
沿管柱从下到上依次设置的投球滑套的外径相同，内径逐渐增大，当座封球从井口投入管柱内，下落到接球座时，因座封球的外径大于接球座内径，实现密封，当压力升到一定值时，也就是管内外压力差达到设计值时，剪切销钉剪断，座封球和接球座下行，窗口打开，实现管内外连通；通过沿管柱从下到上依次增大投球滑套的内径，既能够实现良好的密封，也能够保障管内外连通顺畅性。
自封球座包括连接在一起的单流阀和接球座，接球座位于单流阀的上方，当座封球从井口投入下落到达接球座后，管内能够实现良好的密封；从管内注入液体，管内压力升高，当升高到裸眼封隔器启封压力时，裸眼封隔器启动密封，继续注入液体，压力也继续升高，当达到压差滑套开启压力时，压差滑套打开，采用这种特定结构的自封球座，既具有单流阀作用，同时能够承接座封球，能够有效协助实现裸眼封隔器密封和协助实现压差滑套开启。
裸眼封隔器的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa，当内外压差达到设计值时，剪切销钉剪断，外径增大10％-30％，能够实现良好的密封，密封稳定性强；所有裸眼封隔器尺寸均一样，工作时当压力达到启封压力，一口井下入的所有裸眼封隔器均同时启封，步调一致。
压差滑套的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa，当投入座封球后，座封球到达接球座，从管内注入液体，压力升高，当达到一定压力值时，剪切销钉剪断，压差滑套打开，管柱管内和压差滑套管外环型空间连通，即与井底最下部一段储层连通，压差滑套使用稳定性强。
实施例3
一种二开水平井施工方法，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深800米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2900米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆2.5周；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.5kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入25m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.92kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为5％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器8；
S9、继续注入60m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器8全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套7，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套7锁紧销钉剪断，压差滑套7窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
所述二开水平井固完井一体化管柱装置，包括套管1、位于套管1内的管柱2、管柱2从上到下由竖直段3、倾斜段4和水平段5构成、设置在水平段5上的投球滑套6、压差滑套7、裸眼封隔器8和浮鞋9，还包括浮箍10和自封球座11，所述裸眼封隔器8至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器8之间设置有一个投球滑套6，所述管柱2从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋9、浮箍10、自封球座11、压差滑套7、裸眼封隔器8和投球滑套6。
沿管柱2从下到上依次设置的投球滑套6的外径相同，内径逐渐增大。
所述自封球座11包括连接在一起的单流阀12和接球座13，接球座13位于单流阀12的上方。
所述裸眼封隔器8的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述压差滑套7的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述步骤S4中，通井正常是指钻具上提不卡，下放无阻力。
所述步骤S4中，循环泥浆2.5周是指钻井液从井口套管内用泥浆泵注入，钻井液经过套管1、裸眼封隔器8到达井底，再从井底套管外上返到达井口，这一过程为一个循环周，循环泥浆2.5周。
所述步骤S8中，t为1分钟。
所述步骤S9中，注入压力为38MPa。
能够将气层受气浸泥浆循环出井，同时将下完井管柱过程中刮脱的井壁泥饼、井底沉砂循环携带出井。
实施例4
一种二开水平井施工方法，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深800米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2900米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆2.5周；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.5kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入25m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.92kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为5％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器8；
S9、继续注入60m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器8全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套7，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套7锁紧销钉剪断，压差滑套7窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
所述二开水平井固完井一体化管柱装置，包括套管1、位于套管1内的管柱2、管柱2从上到下由竖直段3、倾斜段4和水平段5构成、设置在水平段5上的投球滑套6、压差滑套7、裸眼封隔器8和浮鞋9，还包括浮箍10和自封球座11，所述裸眼封隔器8至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器8之间设置有一个投球滑套6，所述管柱2从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋9、浮箍10、自封球座11、压差滑套7、裸眼封隔器8和投球滑套6。
沿管柱2从下到上依次设置的投球滑套6的外径相同，内径逐渐增大。
所述自封球座11包括连接在一起的单流阀12和接球座13，接球座13位于单流阀12的上方。
所述裸眼封隔器8的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述压差滑套7的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述步骤S4中，通井正常是指钻具上提不卡，下放无阻力。
所述步骤S4中，循环泥浆2.5周是指钻井液从井口套管内用泥浆泵注入，钻井液经过套管1、裸眼封隔器8到达井底，再从井底套管外上返到达井口，这一过程为一个循环周，循环泥浆2.5周。
所述步骤S8中，t为1分钟。
所述步骤S9中，注入压力为40MPa。
与二开固井后采用连续油管带底封工具压裂的方式相比，单井节约试气周期8.5天，单井节约试气成本10万元以上。
对比连续油管带底封工具压裂，在加砂量一致情况下，平均单井可减少压裂液用量340m3，节约压裂液费用17万元。
实施例5
一种二开水平井施工方法，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深800米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2900米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆2.5周；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.5kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入25m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.92kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为5％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器8；
S9、继续注入60m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器8全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套7，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套7锁紧销钉剪断，压差滑套7窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
所述二开水平井固完井一体化管柱装置，包括套管1、位于套管1内的管柱2、管柱2从上到下由竖直段3、倾斜段4和水平段5构成、设置在水平段5上的投球滑套6、压差滑套7、裸眼封隔器8和浮鞋9，还包括浮箍10和自封球座11，所述裸眼封隔器8至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器8之间设置有一个投球滑套6，所述管柱2从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋9、浮箍10、自封球座11、压差滑套7、裸眼封隔器8和投球滑套6。
沿管柱2从下到上依次设置的投球滑套6的外径相同，内径逐渐增大。
所述自封球座11包括连接在一起的单流阀12和接球座13，接球座13位于单流阀12的上方。
所述裸眼封隔器8的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述压差滑套7的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
所述步骤S4中，通井正常是指钻具上提不卡，下放无阻力。
所述步骤S4中，循环泥浆2.5周是指钻井液从井口套管内用泥浆泵注入，钻井液经过套管1、裸眼封隔器8到达井底，再从井底套管外上返到达井口，这一过程为一个循环周，循环泥浆2.5周。
所述步骤S8中，t为1分钟。
所述步骤S9中，注入压力为42MPa。
对比连续油管带底封工具压裂方式，在分段数相同条件下，平均单井可节约工具、酸液、吊车费用100万元以上；大幅提升了储层改造效果，压裂施工排量可达10立方米/分钟，较现有技术4.8立方米/分钟而言，实现了对储层的深度改造，改造效果提升20％以上。
本方法应用于内蒙古鄂尔多斯市境内的苏里格气田，参见表1。
表1为：采用二开水平井钻井方法对苏里格气田进行施工；
表1
从表1可以看出：2013年完成3口井，2014年完成5口井，水平段长度均超过600米，最长达1400米。
苏里格二开水平井钻完井周期缩短到39天以内，全井机械钻速提高5％以上；2014年二开水平井钻完井周期37.6天，全井平均机械钻速9.15米/小时，比2013年的7.9米/小时提高15.8％，二开水平井单井成本下降15％以上；二开水平井水平段若按600米计算，单井开发成本下降25％。
采用二开水平钻井，较三开钻井而言，完井后水平段为裸眼，压裂改造前储层未受水泥浆污染；水平段以上固井可靠；完井管柱内径大，可真正实现大规模体积压裂改造；水平段经改造后，储层全部能够有效动用；喷砂滑套为易钻滑套，钻开后为套管全通径，为后续修井、堵水等重入工艺施工创造了良好条件；钻井、固井、完井、试气、投产全过程衔接紧密，施工周期大幅缩短，开发成本降幅明显，储层改造效果显著提升。
获得的直接经济效益：
1、钻井周期大幅缩短，苏5-14-26H井钻井周期：26.92天，创造了苏里格气田二开水平井最快记录。2014年二开水平井钻井周期平均37.625天，比三开水平井平均53天减少15天，钻井施工费用减少100万元以上。
2、与二开固井后采用连续油管带底封工具压裂，单井节约试气周期8.5天，试气单位单井节约成本10万元以上。
3、对比连续油管带底封工具压裂，在加砂量一致情况下，平均单井可减少压裂液用量340方，节约压裂液费用17万元。
4、对比连续油管带底封工具压裂，在分段数相同条件下，平均单井可节约工具、酸液、吊车费用100万元以上。
5、对比三开结构，单井可节约套管30吨，节约套管费用20万元以上。
获得的间接经济效益：
1、储层改造效果大幅度提升，单井产量、产出量得以提高；
2、可开展二次重入修井、堵水工作。

Claims (10)

1.一种二开水平井施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、一开采用外径为346mm的钻头，钻至井深700-800米，然后下入外径为273mm的长圆扣套管固井；
S2、二开直井段采用外径为222mm的钻头，钻至井深2800—2900米，二开斜井段和水平段采用外径为215.9mm的钻头打到全井完钻；
S3、在钻具上接单铣柱和双铣柱模拟二开水平井固完井一体化管柱装置进行通井，将钻出的井眼井壁修整光滑，将井眼直径小的地方扩大；
S4、通井正常后，起出钻具，下入二开水平井固完井一体化管柱装置，循环泥浆1.5周以上；
S5、冲洗地面固井管线，试压45MPa合格；依次注入4m3的清水，注入密度为1.4-1.5kg/m3的水泥浆领浆；
S6、经过1分钟后，注入17-25m3的水泥浆，所述水泥浆的密度为1.85-1.92kg/m3；
S7、经过1分钟后，依次注入5m3的清水，注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，再注入3m3的清水；
S8、经过1分钟后，依次注入25-30m3的氯化钾溶液顶替泥浆，所述氯化钾溶液浓度为3-5％；注入2m3的羧甲基纤维素钠隔离液，经过时间t后，投直径为41.3mm的座封球一个，座封裸眼封隔器(8)；
S9、继续注入50-60m3的氯化钾溶液，观察泵压变化，泵压突然升高，判断座封球到位，此时水泥浆底部已到达水平段的起始端以上；继续注入氯化钾溶液，所有裸眼封隔器(8)全部一次启动，实现密封；
S10、候凝48小时，打开压差滑套(7)，电测固井质量；
S11、压裂施工检验，采用压裂车注入清水，当泵压升高到45MPa左右，压力突然下降，说明压差滑套(7)锁紧销钉剪断，压差滑套(7)窗口打开，实现井筒与水平井最后一段地层连通，转入压裂改造施工，二开水平井固完井完成。
2.根据权利要求1所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述二开水平井固完井一体化管柱装置，包括套管(1)、位于套管(1)内的管柱(2)、管柱(2)从上到下由竖直段(3)、倾斜段(4)和水平段(5)构成、设置在水平段(5)上的投球滑套(6)、压差滑套(7)、裸眼封隔器(8)和浮鞋(9)，还包括浮箍(10)和自封球座(11)，所述裸眼封隔器(8)至少为三个，任意两个相邻裸眼封隔器(8)之间设置有一个投球滑套(6)，所述管柱(2)从下到上依次通过丝扣连接所述浮鞋(9)、浮箍(10)、自封球座(11)、压差滑套(7)、裸眼封隔器(8)和投球滑套(6)。
3.根据权利要求2所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：沿管柱(2)从下到上依次设置的投球滑套(6)的外径相同，内径逐渐增大。
4.根据权利要求2所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述自封球座(11)包括连接在一起的单流阀(12)和接球座(13)，接球座(13)位于单流阀(12)的上方。
5.根据权利要求2所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述裸眼封隔器(8)的尺寸为8.5英寸，长度为1.12米，外径为203.2毫米，内径为120.65毫米，开启压力和座封压力为19.3MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
6.根据权利要求2所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述压差滑套(7)的尺寸为8.5英寸，长度为0.94米，外径为177.8毫米，开启压力和座封压力为38MPa，耐温149℃，承受压差为70MPa。
7.根据权利要求1所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，通井正常是指钻具上提不卡，下放无阻力。
8.根据权利要求2所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，循环泥浆1.5周以上是指钻井液从井口套管内用泥浆泵注入，钻井液经过套管(1)、裸眼封隔器(8)到达井底，再从井底套管外上返到达井口，这一过程为一个循环周。
9.根据权利要求1所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述步骤S8中，t为1分钟。
10.根据权利要求1所述的一种二开水平井施工方法，其特征在于：所述步骤S9中，注入压力为38-42MPa。
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