完井工程总结.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,完 井 工 程 总 结,Summary of Well Completion Engineering,李 根 生,石油工程学院,2010,年,12,月,20,日,石油工程,2007,级创新班,2,目 录,本课程主要内容：,第一章 完井工程基础,第二章 井身结构设计与固井,第三章 油气井完井方法,第四章 完井液,第五章 射孔,第六章 出砂机理及防砂,第七章 油气井测试,第八章 油气井投产,3,钻开储集层（生产层）；下套管、注水泥固井，射孔、生产管柱、完井测试、防砂排液；确定完井井底结构，使井眼与产层连通；,安装井底和井口装置，投产措施等；,完井工程内容,:,使井眼与油气储集层（产层、生产层）连通的工序（,Well Completion,），是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程，包括从钻开油气层开始，到下生产套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的系统工程。,完井概念：,第一章 完井工程基础,4,主要碎屑岩和碳酸岩,少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩,孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性,油、气、水,孔隙、裂缝、裂缝孔隙、孔隙裂缝、洞隙块状、层状、断块、透镜体油藏常规油、稠油、高凝油藏,一、储层岩性特征：,二、储层物性：,三、储层流体：,四、油气藏分类：,五、地应力概念与确定：,岩层内部产生反抗变形、并作用在地壳单位面积上的力,第一章 完井工程基础,5,oil zone,中间套管,(,技术套管,),表层套管,生产套管,(,油层套管,),主要内容,:,井身结构设计,套管柱设计,注水泥技术,套管损坏与防护,一开,二开,三开,第二章 井深结构设计与固井,6,第一节 井身结构设计,内容：,套管层次；,每层套管下深；,套管和井眼尺寸配合。,一、套管的分类及作用,二、井身结构设计原则,三、井身结构设计基础数据,四、裸眼井段应满足力学平衡,五、井身结构设计方法（举例）,六、套管尺寸和井眼尺寸选择,第二章 井深结构设计与固井,9,四、裸眼井段应满足的力学平衡,（,1,）防井涌,（,2,）防压差卡井,（,3,）防井漏,（,4,）防关井井漏,第二章 井深结构设计与固井,10,五、井身结构设计方法,生产套管下深取决于油气层位置和完井方法。,1,、求中间套管下入深度初选点,D,21,依据：钻下部井段预计,P,max,P,f2,（,1,）不考虑发生井涌,由,计算出,f,，在破裂压力曲线 查出,f,所在的井深,D,21,，即为中间套管下入井深初选点。,第二章 井深结构设计与固井,11,（,2,）考虑可能发生井涌,由,试算法求,f,先试取一个,D,21,，计算,f,，,将计算,f,与查图,f,比较，,f,f,，,D,21,为中间套管初选点,否则，重新试算。,一般情况下，在新探区，取以上,两种条件下较大值。,第二章 井深结构设计与固井,12,2,、验证中间套管下到 深度,D,21,是否被卡,（,1,）首先求裸眼可能存在的最大静压差：,pmax,：钻进至,D,21,遇到的 最大地层压力当量泥浆密度。,D,min,：最小地层孔隙压力所处的井深，,m,若 ，不卡，,D,21,为中间套管下入深度,D,2,。,若 ，会卡，中间套管应小于初选点深度，需根据压差卡钻条件确定中间套管的下深。,第二章 井深结构设计与固井,13,在地层压力曲线上找出,深度即为中间套管的下深,D,2,。,（,2,）求压差 条件下允许,的最大地层压力,第二章 井深结构设计与固井,14,3,、求钻井尾管下入深度初选点,D,31,根据,D,2,处地层破裂压力 ，,求出继续向下钻进时,裸眼段允许最大地层压力,试算法：,先试取一个,D,31,，计算 ，,若计算 与实际值接近且略大，,则,D,31,为尾管初选点，否则重试。,第二章 井深结构设计与固井,15,4,、校核尾管下到,D,31,是否被卡,校核方法同,2,，,P,N,换成,P,A,5,、计算表层套管下入深度,D,1,根据,D,2,处地层压力 ，,计算若钻进到,D,2,发生井涌关井，,表层套管鞋处承受压力当量密度：,试算：试取,D,1,，,计算,查得,fE,确定,D,1,否则重试。,第二章 井深结构设计与固井,16,六、套管尺寸和井眼尺寸选择,目前我国使用最多的套管,/,钻头系列是：,套管和井眼尺寸确定一般是由内到外进行,根据采油要求 油层套管尺寸 匹配钻头,套管与井眼间间隙与井身质量、固井水泥环强度要求、下套管时井内波动压力、套管尺寸等因素有关。间隙最小：,9.5mm,12.7mm,，,最好：,19.0mm,。,目前，根据套管层次不同，已基本形成了较稳定的系列。,第二章 井深结构设计与固井,17,第二节 套管柱设计,一、套管和套管柱,套管：,优质无缝钢管，一端为公扣，直接车在管体上；一端为带母扣的套管接箍。,套管尺寸：,API,标准，共,14,种尺寸；壁厚：,5.21-16.13 mm,套管钢级：,API,标准，,(H-Q)8,种，,(40-125)10,级,;,（数字,1000,为套管的最小屈服强度,kpsi,）。,螺纹类型：,API,标准：短圆（,STC,）、长圆（,LTC,）、梯形（,BTC,）、直连形（,XL,）。,套管柱：,由同一外径、不同钢级和壁厚的套管用接箍连接组成的管柱，特殊情况下也使用无接箍套管柱。,第二章 井深结构设计与固井,18,二、套管柱受力分析及套管强度,套管柱在井内所受外载复杂，不同时期（下套管、注水泥、后期开采等）套管柱受力也不同。,分析和设计中主要考虑基本载荷：,套管柱设计时按最危险情况考虑。,1,、轴向拉力及抗拉强度,2,、外挤压力及抗挤强度,轴向拉力,外挤压力,内压力,自重产生的拉力,弯曲产生附加拉力,注水泥产生附加拉力,动载、摩阻等,管外液柱压力,地层中流体压力,高塑性岩石侧向挤压力等,第二章 井深结构设计与固井,F,m,轴向拉力，,KN,；,Fs,管体屈服强度，,KN,；,第二章 井深结构设计与固井,3,、双向应力下套管强度,4,、内压力及抗内压强度,考虑管外平衡压力，一般井口内压最大。考虑三种最危险情况：,套管内完全充满天然气并关井,时的内压力；,以井口装置承压能力,作为套管在井口所受的内压力；,以套管鞋处的地层破裂压力值,确定井口内压力。,内压载荷下的主要破坏形式：,爆裂、丝扣密封失效,20,三、套管柱强度设计,目的：确定合理套管钢级、壁厚以及每种套管井深区间。,1,、设计原则,满足强度要求，在任何危险截面上都应满足下式：,套管强度,外载,安全系数,应满足钻井作业、油气开发和产层改造需要,承受外载时应有一定储备能力,经济性要好,安全系数,抗外挤安全系数,Sc=1.0,抗内压安全系数,Si=1.1,套管抗拉强度（抗滑扣）安全系数,St=1.8,第二章 井深结构设计与固井,21,2,、常用套管柱设计方法,（,1,）等安全系数法,各危险截面最小安全系数等于或大于规定的安全系数。,下部抗挤设计，水泥面上按双向应力，上部满足抗拉和抗内压,（,2,）边界载荷法（拉力余量法）,在抗拉设计时，套管柱上下考虑同一个拉力余量。,另最大载荷法、,AMOCO,法、西德,BEB,法及前苏联方法等。,3,、各层套管柱的设计特点,表层套管：,主要考虑内压载荷；,技术套管：,既要高抗内压强度，又要抗钻具冲击磨损。,油层套管：,上部抗内压和抗拉，下部抗外挤。,第二章 井深结构设计与固井,22,第三节 注水泥技术,注水泥：,从井口经套管柱将水泥浆注入井壁与套管柱环空，,将套管柱和地层岩石固结起来的过程,注水泥目的：,固定套管，封隔井内的油气水层,注水泥基本要求：,（,1,）返高和水泥塞高符合要求,（,2,）注水泥段环空钻井液全被水泥浆替换，不残留,（,3,）水泥石与套管及井壁胶结强度足够，耐酸化压裂及冲击。,（,4,）凝固后管外不冒油、气、水，环空内各压力体系不互窜。,（,5,）水泥石能经受油、气、水长期侵蚀。,第二章 井深结构设计与固井,23,一、油井水泥,油井水泥是波特兰水泥（硅酸盐水泥）的一种。,对油井水泥的基本要求：,（,1,）配浆性好，在规定时间内保持流动性。,（,2,）在井下温度及压力下性能稳定。,（,3,）在规定时间内凝固并达到一定强度。,（,4,）能和外加剂相配合，调节各种性能。,（,5,）水泥石具有很低的渗透性。,第二章 井深结构设计与固井,24,1.1,油井水泥的主要成分,（,1,）硅酸三钙,：,主要成分，一般含量为,40%-65%,，,对水泥强度，尤其是,早期,强度有较大影响,（,2,）硅酸二钙：,一般在,24%-30%,之间；水化反应慢，强度增长慢；对水泥的,最终,强度有影响。,（,3,）铝酸三钙：,促进水泥,快速水化,，其含量是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素；对水泥浆的流变性及早期的强度有较大的影响，对硫酸盐极为敏感,（,4,）铁铝酸四钙：,对强度影响较小，早期强度增加较快，含量为,8%-12%,。,除了以上四种成分外，还有石膏、碱金属的氧化物等。,第二章 井深结构设计与固井,25,1.2,水泥的水化,水泥与水混成水泥浆后，发生化学反应，生成各种水化物，,逐渐由液态变为固态，使水泥硬化和凝结，形成水泥石。,溶胶期：,开始水化反应，形成胶溶体系，此时仍,有流动性,。,凝结期：,水化反应深入，水泥浆变稠，,失去流动性,。,硬化期：,形成晶体状态，紧密整体，,硬化成为水泥石,。,水泥石主要由三部分组成：,无定性物质,(,水泥胶,),，晶体结构，互连成整体；氢氧化钙晶体，是水化产物；未水化的水泥颗粒,1.3,油井水泥分类：,API,水泥分类，,A-J,九级,第二章 井深结构设计与固井,水泥浆密度,干水泥密度,3.053.20,水泥浆密度,1.80 1.90,水灰比,：水与干水泥重量之比。,水泥浆稠化时间,:,配制开始到其稠度达到其规定值所用的时间。,API,标准：开始混拌到稠度达,100 BC,所用时间。,水泥浆的失水：,一般用,30 min,失水量表示。,水泥浆凝结时间：,从液态转变为固态的时间。,水泥石强度,:,能支撑和加强套管,能承受钻柱的冲击载荷,能承受射孔、酸化压裂等增产措施作业压力,水泥石的抗蚀性,:,主要应能抗硫酸盐腐蚀,26,二、水泥浆性能与固井工程的关系,2.1,水泥浆性能,第二章 井深结构设计与固井,27,2.,水泥外加剂：,加重、减轻、缓凝、促凝、减阻、降失水、防漏失剂,3.,特种水泥：,触变性、膨胀、防冻、抗盐、抗高温和轻质水泥,4.,前置液：,将水泥浆与钻井液隔开，起隔离、缓冲、冲洗作用，可提高固井质量。,冲洗液,和,隔离液,三、注水泥设备与工艺,1,、注水泥浆主要设备,水泥车、水泥罐车、供液车、管汇车、压塞车等,2,、主要工具,水泥头、浮箍、浮鞋、承托环、回压凡尔、扶正器、碰压塞等,3,、注水泥工艺：,注水泥，破膜，碰压，侯凝,第二章 井深结构设计与固井,四、注水泥设计与计算,1.,水泥浆密度,2.,水泥量的计算,:,水泥浆总量,干水泥量,配浆用水量,3.,顶替设计,:,顶替量计算和顶替时间计算,顶替,就是有效驱替环空钻井液，使水泥浆达到预定位置并充满环空的过程。,第二章 井深结构设计与固井,4.,顶替钻井液压力计算,环空静液柱压力,;,流动阻力,;,顶替钻井液最高施工压力,5.,水泥浆完全“失重”时静液柱压力,水泥浆发生物理、化学变化时不能对地层传递有效压力。,由于水泥浆,胶凝成水泥浆网状结构,和水泥,浆体积收缩,引起。,29,五、提高注水泥质量的措施,（,1,）提高顶替效率，防止窜槽,采用套管扶正器，改善套管居中条件,注水泥过程中活动套管,调节注水泥速度，使水泥浆在环空呈紊流状态,调整性能，加大钻井液与水泥浆密度差，降低钻井液粘度和切力。,（,2,）防止油气水上窜,采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥,注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压,使用膨胀性水泥，防止水泥收缩,使用刮泥器，清除井壁泥饼。,第二章 井深结构设计与固井,30,第四节 生产套管损坏与防护,4.1,套管损坏原因和类型,地质因素,泥岩吸水 油层出砂,岩层滑动 断层活动,地震活动 油层压实,盐岩蠕变和塑性流动,工程因素,套管材质 固井质量,射孔伤害 井位部署,注水损害 大型增产措施,腐蚀：,电化学腐蚀，化学腐蚀，细菌腐蚀，氢脆，结垢腐蚀,损坏类型：变形，破裂，错断，腐蚀穿孔，密封性破坏,4.2,套管损坏井检测技术,4.3,套管损坏预防措施,4.4,套管损坏井修复和利用,第二章 井深结构设计与固井,一、完井工程内容,钻开储集层（生产层）；,下套管、注水泥、射孔、下生产管柱、排液；,确定完井井底结构，使井眼与产层连通；,安装井底和井口等环节，直至投产。,二、本章内容,直井完井方法,特殊工艺井完井方法,完井方法优选,第三章 油气井完井方法,一、钻开储集层,1.,储集层两突出特点：,储集有一定压力的油气水；地层孔隙和裂缝较发育，较好的原始渗透率,2.,钻开储集层技术要求：,保护油气层,，防止钻井液完井液污染；,控制油气层,，防止不必要井喷，安全钻开,3.,钻开后储集层储油性质变化：,井内液柱压力大于地层压力。毛细管力和正压差作用下，钻井液液相和固相进入储层孔隙和裂缝，造成孔道堵塞,-,污染。,水侵：,粘土膨胀；水锁；生成沉淀物；破坏油流连续性,泥侵：,进入孔隙，堵塞通道；形成泥饼。,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,4.,钻开后储集层岩石力学性质变化,储集层钻开后，打破原力学平衡，岩石发生侧向变形，从而对储集层结构造成影响。,孔隙较多、较大的砂岩储集层，影响不明显。,渗透率降低：,裂缝性储层；侧向变形后，微裂缝张开程度减小。,出砂：,长期开采，储层压力降低，骨架受力增加，砂岩被压碎而出砂。,5.,钻开储集层方法,合理钻井液,体系,，避免水侵和泥侵损害,合理钻井液,密度,，采用平衡或欠平衡钻井,良好的,井身结构,，减小储集层浸泡时间,在其他环节，使用低失水、低密度水泥奖；减小作业中关压井次数。,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,最大限度保护储层，防止储层伤害,减小油气流入井筒内的流动阻力,有效封隔油气水层，防止层间干扰,克服井塌或出砂，保障长期稳产，延长寿命,可实施注水、压裂、酸化、热采等增产措施,工艺简单、成本低,二、完井井底结构类型,1.,对完井的要求,2.,完井井底结构,（,1,）封闭式井底,钻开后下油套或尾管固井，射孔；,（,2,）敞开式井底,钻开后产层裸露，或下筛管不固井；,（,3,）混合式井底,产层下部裸露，上部套管固井射孔；,（,4,）防砂完井,砾石充填，筛管完井。,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,三、常用完井方法,四类完井井底结构，细分为,11,种完井方法：,（,1,）射孔完井法,（,2,）裸眼完井法,（,3,）贯眼完井法,（,4,）衬管完井法,（,5,）半封闭裸眼完井法,（,6,）半封闭衬管完井法,（,7,）筛管防砂完井法,（,8,）裸眼砾石充填完井法,（,9,）渗透性材料固井射孔完井法,（,10,）渗透性材料衬管完井法,（,11,）渗透性人工井壁完井法,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,1.,射孔完井法,国内外最为广泛和最重要实用的一种完井方法。包括,套管射孔完井和尾管射孔完井,。,1.1,套管射孔完井,工艺步骤,钻穿油层至设计井深,下生产套管至油层底部固井，射孔,射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立油流的通道,优点,选择性射开不同压力、物性油层，避免层间干扰；,避开夹层水、底水和气顶,避开夹层坍塌；,具备分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业条件。,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,1.2,尾管射孔完井,工艺步骤：,钻至油层顶界后，下中间套管注水泥完井；,小一级钻头钻穿油层至设计井深，钻具将尾管送下并悬挂技套上，尾管和技套重合段一般小于,50m,；,尾管注水泥固井，射孔。,优点：,有利于保护油层：,钻开油层前上部地层已被中间套管封固，可采用与油层配伍的钻井液以平衡压力、低平衡压力的方法钻开油层。,降低完井成本：,减少套管重量和油井水泥用量,目前较深的油、气井大多采用此法完井。,第三章 油气井完井方法,2.,裸眼完井法,储集层裸露，储集层以上，用套管封固的完井方法。,2.1,先期裸眼完井,先下套管固井，后打开储集层。一般结构距产层,20m,左右。,2.2,后期裸眼完井,先打开储集层，后下套管至产层以上固井。,裸眼完井适用范围：,孔隙型、裂缝型、裂缝,-,孔隙型或孔隙,-,裂缝型坚固的均质储集层使用。,井内只有单一储集层，不需分层开采，不含水气夹层的井。,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,排除上部地层干扰，可在污染最小情况下打开储层（先期裸眼完井）,打开储集层阶段若遇复杂情况，可及时提钻具到套管内进行处理，避免事故进一步复杂化。,缩短储集层浸泡时间，减小储集层受伤害程度。,由于在产层上固井，消除了高压油气对封固地层影响，提高固井质量，储集层段无固井中的污染。,缺,点,适应面窄,，不适应非均质、弱胶结产层，不能克服井壁坍塌、产层出砂对油井生产的影响。,不能克服,产层间干扰,；油井投产后难以实施,酸化、压裂,等增产措施。,先期裸眼完井在打开产层前封固地层，此时,产层真实情况未知,，如出现特殊情况，后步生产被动。,后期裸眼完井没有避免洗井液和水泥浆,对产层的伤害,和不利影响。,优点,第三章 油气井完井方法,3.,防砂完井法,3.1,裸眼砾石充填完井,3.2,套管砾石充填完井,3.3,人工井壁完井,3.4,预充填砾石绕丝筛管完井,3.5,陶瓷防砂滤管完井,3.6,金属纤维防砂筛管完井,第一节 完井方法,第三章 油气井完井方法,4.,复合完井法,有的厚油层适于裸眼完成，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，可将技术套管下过油气界面，封隔油层上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段。,油藏类型多：高压、高渗,低压、低渗,稠油、裂缝，断块,底水油藏和注水开发油藏等。,已开发老油田中，死油区，厚油层未全部动用。,发展了水平井、侧钻井、大位移井（,Extended reach well,）、侧钻水平井、小井眼井、重钻井（,Reentry well,）、自动旋转导向钻井（,Auto Rotary steeralle drilling system,）和多分枝井（,Muti-branch well,）等。,第二节 特殊工艺井完井方法,第三章 油气井完井方法,级别,1:,裸眼,/,无支撑连接,主井眼和水平井眼都是裸眼段或在两个井眼中用悬挂器悬挂割缝衬管。,级别,2:,主井眼下套管并固井,水平井眼或裸眼或以悬挂方式下割缝衬管。,级别,3:,主井眼下套管并固井,水平井眼下套管但不固井。用悬挂器将水平尾管锚定在主井眼上,但不固井。,级别,4:,主井眼和水平井眼都下套管并注水泥。主井眼和水平井眼在联接处都注水泥。,级别,5:,在连接处进行压力密封。在不能固井的情况下,用完井方法达到密封。,级别,6:,在连接处进行压力密封。在不能固井的情况下,用套管进行密封。,一、多分枝井完井方法,:,国际上分,6,级,第二节 特殊工艺井完井方法,第三章 油气井完井方法,二、水平井完井,敞开和封闭,两大类：,2.1,裸眼完井,2.2,筛管或割缝衬管完井,2.3,筛管或衬管外带封隔器完井,2.4,衬管或套管射孔完井,2.5,砾石充填完井,第二节 特殊工艺井完井方法,第三章 油气井完井方法,三、大位移井,(Extended-reach well),完井方法,大位移井：水平位移,/,垂深,2,；,长斜度稳斜段，大斜度稳斜角大于,60,。,完井方法与水平井相似，可参照水平井,。,四、海洋特殊完井,4.1,保留井口和生产完井,4.2,海上保温完井,第二节 特殊工艺井完井方法,第三章 油气井完井方法,五、裂缝储集层完井,普遍采用裸眼完井，井眼尽量多穿过储层裂缝,储层强度稍差时，可筛管、衬管完井,一、完井方法选择条件,第三节 完井方法选择,1.,最大限度保护储层，防止储层伤害,2.,减小油气流入井筒内的流动阻力,3.,有效封隔油气水层，防止层间干扰,4.,克服井塌或出砂，保障长期稳产，延长寿命,5.,可实施注水、压裂、酸化、热采等增产措施,6.,工艺简单、成本低,1.,地层稳定性,:,井眼是否稳定，地层是否出砂,2.,油层岩性及流体物性,3.,油田开发和采油工程要求,二、完井方法选择应考虑的因素,注水、压裂、酸化、注蒸汽热采,调整井；气顶、底水和边水控制,垂直或复合式裂缝及高倾角层状油层、层状油层、块状油层、古潜山油藏、层间压力差大的同井合采,防砂、防腐、防垢,注天然气及其它气体,第三章 油气井完井方法,46,第一节 射孔器与射孔工艺,第二节 射孔参数与设计,第三节 射孔质量检测与评价,第四节 特殊射孔技术,第五章 射 孔（,Perforation,）,47,世界各主要产油国广泛使用的完井方法，,70,90,。,射孔：,射孔器在油层某一层段射穿套管、水泥环并穿透至地层一定深度，形成油气通道。,炮弹射孔的孔眼也称为,炮眼,。,射孔完井方式下，孔眼是联系油层和井筒唯一通道。,射孔器,指完成射孔工作的设备、装置及其组合。,聚能射孔器、复合射孔器、水力射孔器等。,射孔工艺,指选择射孔完井方式所采用的射孔方法,超正压射孔、正压射孔、负压射孔、复合射孔等,按射孔器材下入井筒的方式可分为,油管射孔（,TCP,）、电缆传输式射孔,(WCP),、过油管式射孔,(TTP),等。,第五章 射 孔（,Perforation,）,48,一、常用射孔器材,1,聚能式射孔器,最常用，是利用炸药爆轰的聚能效应产生的高温高压高速聚能射流来射穿套管、水泥环及地层，完成射孔作业。,聚能射孔弹：,核心组成部分，,根据火药爆燃时聚能效应原理制造的，不同形状火药在爆燃时能量传递方式不同。,射孔器,：将几十发甚至几百发射孔弹串连在一起，用雷管和导爆索引爆射孔的工具。,按结构分两类：,有枪身射孔器和无枪身射孔器,第一节 射孔器与射孔工艺,第五章 射 孔（,Perforation,）,49,有枪身射孔器特点：,1.,火品与井内液体无接触，只受井内温度影响，,深井和高压井,。,2.,爆轰冲击能量大部分被枪身吸收，弹壳、弹架等留在枪内。,3.,易实现刚性输送，,大斜度井、水平井以及射孔测试联作,。,4.,减小套管和水泥环损坏，,地层伤害严、低渗和低孔地层。,第一节 射孔器与射孔工艺,无枪身射孔器基本特点：,1.,非钢管枪身，射孔后无枪体膨胀，易从井中取出。,2.,无枪身限制，装药量大，穿透性能好,3.,弹架有挠性，有良好通过性能，一次可射,30m,或更厚油气层。,4.,重量轻、操作方便，提高施工效率、降低劳动强度和射孔费用。,第五章 射 孔（,Perforation,）,利用,高压磨料射流,射入地层约,1,米，穿透近井污染带，,大幅度提高射孔深度和质量，,在产层创造出清洁的油气通道，避免二次污染。,3.,水力喷砂射孔器,第一节 射孔器与射孔工艺,高压水射流定向射孔,深度,2-3,米，穿透近井污染带，创造清洁通道；选择性定向喷射；喷射液保护产层。高效开发低渗油藏。,4.,水力深穿透射孔器,5.,激光射孔器,2.,复合射孔器,正在发展中新型射孔器。,两种射孔方法的复合，射孔和燃气压裂复合,(,常用,),。,第五章 射 孔（,Perforation,）,51,二,.,射孔器输送方式,电缆输送式射孔,:,用电缆把射孔器从套管或油管中输送到目的层，定位射孔。可采用有枪身射孔器或无枪身射孔器。,第一节 射孔器与射孔工艺,优点：,(1),适应性强，可选各型射孔器，满足地质需要。,(2),施工成功率高，成本低。,(3),工艺成熟装备配套，施工简单，易于掌握。,缺点：,(1),高压油气井射孔时难以有效控制防喷。,(2),不易实现负压射孔。,(3),采用有枪身射孔时，不能一次进行长井段射孔。,第五章 射 孔（,Perforation,）,52,二,.,射孔器输送方式,油管输送式射孔,:,将射孔器接在油管底端下入井中，定位射孔。可用多种方式引爆，可实现负压、正压等特殊射孔,。,第一节 射孔器与射孔工艺,优点：,（,1,）可用各种有枪身射孔器，实现高孔密、深穿透、大孔径、多相位射孔需要，获最佳油气井产能状态；,（,2,）可实现较高的负压值射孔，保护油气层提高产能；,（,3,）一次下井可同时射开较长的井段或多个层段的地层；,（,4,）可实现大斜度井、水平井、稠油井等复杂井的射孔作业；,（,5,）对高压油气井射孔，安全可靠，可防止井喷；,（,6,）,油管输送式射孔与测试、投产、防砂、增产联作，,一次作业，完成射孔与相关作业，安全经济。,第五章 射 孔（,Perforation,）,53,三、射孔工艺,3-1,正压射孔：,井筒内液柱压力高于或近似等于地层压力，称为正压射孔或平衡射孔。,3-2,负压射孔：,油气层压力大于井内液柱压力；,反向回流,，最大限度降低射孔损害、减少孔眼堵塞、提高产能有效方法；但,过大负压差,会造成地层垮塌、套管变形破裂、封隔器失效以及储层出砂等。,3-3,水平井射孔技术,：,当水平井的油层胶结很差或油层需压裂改造的情况下，在套管低侧射孔，使孔眼在油层水平面下方。,第一节 射孔器与射孔工艺,第五章 射 孔（,Perforation,）,54,主要包括,射孔压差,、,孔深,、,孔密,、,孔径,和,相位,、,格式,、,压实厚度,、,压实程度,等。决定射孔完井效率。,参数设计不仅取决于射孔弹型号、地层性质，也取决于射孔工艺方式、完井管柱类型等各个方面。,对油井产能影响主要原因：,炮眼堵塞,、,非均质地层影响,、,射孔参数变化,。,射孔格式指孔眼排列方式（交错、螺旋、平面）。,第二节 射孔参数与设计,第五章 射 孔（,Perforation,）,55,现场评价和实验评价。,现场评价：,射孔弹引爆比例和产能分析,地面实验：,射孔弹性能标定,实验参数,主要参数：,射孔穿深和孔眼直径,深入实验还包括射孔压实带厚度、污染带厚度和射孔孔眼周围渗透率变化等。,第三节 射孔质量检测和评价,混凝土靶实验,贝雷砂岩靶实验,钢靶实验。,第五章 射 孔（,Perforation,）,56,第四节 特殊射孔技术,一、射孔,压裂复合射孔,聚能射孔和继后高能气体压裂两种作业合二为一，利用炸药和火药燃速差先射孔后压裂。,聚能射孔弹射孔后，压裂弹随着燃烧，燃气脉冲加载碎解被压实孔壁，消除孔眼近井地层污染；,压开致密岩层，孔道周围产生辐射状多裂缝，提高地层渗透性能，实现油井增产增注。,1,）下挂式复合射孔工艺技术,2,）一体式复合射孔工艺技术,3,）外套式复合射孔工艺技术,4,）二次增效复合射孔工艺技术,第五章 射 孔（,Perforation,）,57,流体包括气体、液体和气液混合流体,气体,(N,2,或,CO,2,),返排，不留残液，无污染,第四节 特殊射孔技术,二、超正压射孔,井筒内充满了高压流体的正压射孔，射孔同时向地层施加超过破裂压力的流体压力，地层产生裂缝，改善射孔完井效果。,1.,传统超正压射孔,2.,燃气式超正压射孔,第五章 射 孔（,Perforation,）,58,三、全通径射孔,第四节 特殊射孔技术,利用射孔弹爆炸的能量，使射孔枪串内部的弹体、弹架、固弹体等构件破碎或燃烧，实现枪串内部的全通。,弹架是射孔后能否形成通径的关键。,燃烧式弹架（含能弹架）以复合火药为原材料加工而成，通过调整燃烧速度，实现在射孔的同时引燃、销毁，几乎没有残留物,并且燃烧产生的气体可以起到改造地层的作用。,第五章 射 孔（,Perforation,）,6.1,概述,6.2,出砂机理与预测,6.3,防砂方法与技术,第六章 出砂机理及防砂,由于,油气井开采和作业等综合因素,造成,井底附近地层破坏,，导致剥落的地层砂随地层流体进入井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。,骨架砂和填隙物,一、定义,1,、砂堵：,砂粒可能在井内沉积并形成砂堵，产量降低；,2,、磨损：,砂粒将磨损井内和地表设备，卡抽油泵凡尔等；,3,、井壁坍塌停产：,严重可引起井壁坍塌,损坏套管和衬管、砂埋油层导致油气井停产。,4,、污染环境，尤其是海洋油气田。,二、危害,第六章 出砂机理及防砂,三、影响因素,1,、地质因素,2,、开采因素,3,、完井因素,人为或工程因素,自然因素,构造应力,颗粒胶结性质,地层流体性质,地层压降及生产压差,流速,含水上升或注水,地层伤害,射孔孔道填充物,射孔参数,第六章 出砂机理及防砂,1.,流砂地层,：无胶结，连续稳定出砂，不会出现空穴,2.,部分胶结地层,：弱胶结，易堵塞炮管，出砂量变化大,3.,脆性砂地层,：中等胶结，波动出砂，地层易坍塌，套管变形,四、出砂地层类型及特征,-,依胶结强度分三类,1.,拉伸破坏机理,：随压差、流速增大，岩石受拖曳力增大，超过抗拉强度时，引起拉伸破坏出砂。,2.,剪切破坏,：随着开采进行，油藏压力降低，骨架应力增大，当超过抗剪切强度，引起剪切破坏出砂。,3.,精细颗粒出砂,：粘土等精细颗粒，随产出液运移，造成井壁周围渗透率降低，流体的拖曳力增加，导致出砂。,五、出砂机理,第六章 出砂机理及防砂,六、出砂预测方法,1,、现场观测法,2,、经验分析法,3,、应力分析法,岩心观察,DST,测试,邻井状态,岩石胶结物,声波时差法,地层孔隙度法,组合模量法,出砂指数法,第六章 出砂机理及防砂,七、油井防砂方法,1,、机械防砂法,2,、化学防砂法,3,、焦化防砂法,4,、复合防砂法,5,、其他防砂法,仅下机械防砂管柱,降低流速形成,砂桥,防砂管柱砾石充填,人工胶结地层法,人工井壁法,投产与管理,向地层挤入树脂砂浆液、乳化水泥、预涂层砾石、水带干灰砂等,物理法固砂、低温氧化固砂、沥青石油固砂,增加射孔段长度、射孔密度；控制产量。,及时排液，合理工作制度及压差,常规机械,-,化学复合防砂法，高渗压裂充填防砂,绕丝筛管、割缝衬管、双层预充填砾石绕丝筛管、金属棉滤砂管、陶瓷滤砂管、树脂石英砂滤砂管,第六章 出砂机理及防砂,1,、防砂方法选择原则,八、防砂方法优选,（,1,）立足于先期和早期防砂,（,2,）综合技术现状、工艺条件和经济成本，合理选用防砂方法,（,3,）立足油层保护，减少伤害，保持油气井最大产能为目标。,2,、防砂方法优选基本思路,建立综合,防砂方法技术适应性和经济效果,的优选模型。,（,1,）现有防砂方法适应性归纳分析，建立适应条件数据库,（,2,）根据专家和实践经验，建立各因素权重系数数据库，表达各因素权重,（,3,）应用模糊数学原理建立防砂综合模糊评判模型（技术评价）,（,4,）不同防砂方法下油井产能预测,第六章 出砂机理及防砂,九、防砂效果影响因素,（,1,）地层砂侵入,（,2,）地层胶结程度与地层砂粒径,（,3,）粘土与细粉砂泥质的含量,（,4,）油藏流体物性,（,5,）地层垂向非均质性,（,6,）地层温度,（,7,）井段长度,（,8,）多油层防砂,（,9,）射孔参数,（,10,）井身状况,（,11,）砾石尺寸选择不当,（,12,）砾石破碎影响,（,13,）入井液影响,（,14,）油井产能影响,（,15,）含水率影响,第六章 出砂机理及防砂,分类,防砂法,优点,缺点,备注,机,械,防,砂,绕丝筛管,砾石充填,（,1,）成功率高达,90%,以上,（,2,）有效期长,（,3,）适应性强，应用普遍,（,4,）裸眼充填产能为射孔完井,1.2-1.3,倍,（,1,）井内有防砂管柱，后期处理复杂，费用高,（,2,）不适用于粉细砂岩,（,3,）管内充填产能损失大,按工艺条件和充,填方式再细分,滤砂管,（,1,）施工简单，陈本低,（,2,）适合多油层完井，粗砂地层,（,1,）不适用粉细砂岩,（,2,）滤砂管易堵塞使产能降低,（,3,）滤砂管易受冲蚀，寿命短,按材料形成多种滤砂管,割缝衬管,（,1,）成本低，施工简单,（,2,）适用于出砂不严重的中、粗砂岩，水平井常用,（,1,）不宜用于粉细砂岩,（,2,）砂桥易堵塞，影响产能,化,学,防,砂,胶固地层,（,1,）井内无留物，易进行后期补救作业,（,2,）对地层砂粒度适应范围广,（,3,）施工简单,（,1,）渗透率下降，成本高,（,2,）不宜多层长井段和严重出砂井,（,3,）化学剂有毒，易造成污染,树脂液、树脂砂,浆、溶液地下合,成、化学固砂剂,人工井壁,（,1,）化学剂用量少，成本可下降,20-30%,（,2,）井内无留物，补救作业方便,（,3,）可用于出砂严重的老井,（,4,）成功率高达,85%,以上,（,1,）不宜用于多油层、长井段,（,2,）不能用于裸眼井,预涂层砾石、树脂砂浆、,水带干灰砂、乳化水泥,砂,拱,防,砂,套管外封,隔器,(1),施工简单，费用较低,（,2,）可用于多层完井施工,（,3,）产能损失小，后期不久处理较容易,（,1,）不宜用于粉细砂岩及疏松砂地层,（,2,）砂共稳定性不好,（,3,）控制流速影响产能,其,他,水力压裂,砾石充填,（,1,）既防砂又高产,（,2,）消除油层伤害,（,3,）有效期长,（,1,）不宜用于多油层和粉细砂岩,（,2,）后期处理难,原油焦化,固砂,（,1,）特别适用于超稠油疏松砂岩,(2),井内无留物,（,1,）不宜用于多油层和长井段作业,（,2,）施工复杂，难度大，费用高,一、地层测试技术,在钻进中对油气显示层不进行完井或下套管完井之后用地层测试器（工具），通过地层测试检测目的层是否含有油气，抽取液体样品测取压力等特性资料，以便及时准确地对产层进行经济和技术评价。,油气井测试方法,钻杆地层测试（,DST,）,电缆地层测试（,WFT,）,地层测试技术是核实油气储集层是否有产能的唯一方法,第七章 油气井测试,1.1,钻杆地层测试,在钻井过程中或完井之后，用钻杆或油管将地层测试器送入井内，操作测试器开关井，对目的层进行的测试过程，以取得井下压力,时间关系曲线以及地层流体样品。,验证油、气层的存在；,查明含油面积及油水或气水边界，驱动类型和产能；,计算储层和流体特性，为估计储量和制定方案提供依据。,根据井况,:,裸眼井测试和套管井测试,按作业方式,:,单封隔器测试、双封隔器测试和联合作业测试,按工具操作方式,:,提放式和压控式,第七章 油气井测试,1.2,电缆地层测试技术（,WFT,）,测量地层压力，采集地层流体，估算地层渗透率，预测产能，预测油气、气水、油水界面，判断储集层之间的连通性等能力，可为设计完井方案和开发方案提供重要资料。,录取的资料是储层的纵向压力分布和储层流体样品,资料解释分析属于压力动态分析范畴,一种微型测试设备,能够快速与经济地采集到地层流体，评价地层产能,第七章 油气井测试,二、油气井测试分析基本参数,1.,表皮效应与表皮系数,当井底附近地层渗透率由于污染堵塞、作业措施，使地层原有渗透率有所改变，从而附加或减少了流动阻力的现象统称表皮效应，其值以无因次量表皮系数,S,表示；,S0,值越大,污染越重；,S=0,未受污染；,S0,值越大,增产效果越好,2.,井筒储集效应与井筒储集系数,在井筒储满单相原油的情况下，井筒靠其中原油的压缩性能储存在原油，或靠释放其中压缩原油的弹性能量排出原油的能力。,第七章 油气井测试,本章主要内容：,8.1,投产措施,8.2,排液,8.3,完井管柱,8.4,油气井井口装置,第八章 油气井投产,一、通井,目的：检验井筒是否畅通无阻。,1,通径规通井,通径规是检查套管、油管内通径的简单而常用的工具,检查套管、油管内通径是否符合标准。,外径：一般应小于套管最小内径,4,6mm,。,第一节 投产措施,通井、刮管、洗井，低渗储层投产措施,2,铅模通井,铅模通井打印，,下速不宜过快,，以免顿碰使铅模变形，影响结果。,打印钻压,一般,15,30KN,，最大不超过,50KN,，,不得冲撞,。,加压打印一次后即行起钻，不二次打印,。起出后做技术描述并拍照存档。,第八章 油气井投产,二、刮管,目的：,清除套管内壁水泥及炮眼毛刺，保证下井工具正常工作及封隔器坐封成功。,常用套管刮削工具有两种：,胶筒式、弹簧式,三、洗井,