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1.1完井讲稿采02重庆科技学院

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1.1 讲稿 02 重庆 科技学院
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1《 完井技术 》吴国云重庆石油高等专科学校采 2002级2第一章 完井与试油完井概述 :一 、完井工程定义:是指衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程,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。二、层 产套管设计 井的试井评价 身结构图 1- 1 井身结构示意图1-方补心; 2-套管头; 3-导管; 4-表层套管; 5-表层套管水泥环; 6-技术套管; 7-技术套管水泥环; 8-油层套管; 9-油层套管水泥环; 10-油层上线; 11-油层下线; 12-人工井底; 13-胶木塞; 14-承托环; 15-套管鞋; 16-完钻井底一 、 井身结构是指油井钻完后 , 所下入套管的层次 、 直径 、 下入深度及相应的钻头直径和各层套管外和水泥的上返高度等 , 如图 1— 1所示。 ( 即井身结构的三要素 )(1) 导管导管使钻井一开始就建立起泥浆循环 , 保护井口附近的地层 , 引导钻头正常钻进 。4• (2) 表层套管• 表层套管又叫地面套管、隔水层套管,它的作用是用来封隔地下水层,加固上部疏松岩层的井壁,保护井眼和安装封隔器。• (3) 技术套管• 技术套管又叫中间套管,用来保护和封隔油层上部。难以控制的复杂地层。• (4) 油层套管• 油层套管其作用是保护井壁,形成油气通道,隔绝油、气、水层,下入深度是根据目的层的位置和不同完井方法来决定的。5第二节 钻开油气层一、出现的问题:1、侵入:水侵、泥侵2、井喷:二、钻开油气层的定性原则压而不死、活而不喷1、保护油气层:不漏(压而不死)2、控制油气层:不喷(活而不喷)6第三节 直斜井完井方式完井方式 —— 是指油、气层与井底的连通方式、井底结构及完井工艺。一 、射孔完井方式1、套管射孔完井套管射孔完井是钻至油层直至设计井深,然后下油层套管直油层底部注水泥固井,最后射孔,射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿至油层某一深度,建立起油流通道,如图1- 3所示。7• 2、尾管射孔完井• 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后,下技术套管注水泥固井,然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深,用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上,再对尾管注水泥固井,然后射孔,如图 1— 4所示。8优点:* 能有效防止层间干扰,便于分层开采、分层改造和管理;* 有效封隔和支撑疏松地层,加固了井壁,防止生产层坍塌;* 可根据录井资料确定是否下入油层套管,减少了盲目性和浪费;* 适于多油层及开发过程 (特别是中、高含水期 )井网层系的调整;* 可进行无油管或多油管完井。9• 缺点 :• * 油气层裸露面积少,油气流入井内的阻力较大;• * 油气层受洗井液和水泥浆的侵害较为严重,井壁附近的渗透率降低。• 尾管射孔完井可以采用平衡钻井、欠平衡钻井的方法钻开油层,有利于保护油层。此外,可以减少套管重量和油井水泥的重量,从而降低完井成本,目前较深的油井大多采用此方法完井。10二、裸眼完井 —— 指在钻开的生产层位不下入套管的完井方式。先期裸眼完井: 先下套管,后钻开油层。后期裸眼完井: 先钻开油层,再将套管下至油层顶部。复合型完井方式:在产层段既有射孔完成,又有裸眼完成的井。优 点: 油层完全裸露,渗流面积最大;属于水动力学完善井,油流阻力小,产能高。缺点 :*不能解决井壁坍塌和油井出砂问题,不适于疏松地层;*不能克服产层内干扰,不能实现分采、分注、分层改造;11*先期裸眼完井,不能完全掌握该层的真实资料,易造成以后生产的被动性;*后期裸眼完井不能消除洗井液和固井泥浆对产层的影响。适用范围: 岩层非常坚固稳定的单 一油层 或油层性质相同的多油层井。复合完井适用:即是气顶或储层顶界附近有高压水层,但无底水的储层。其它同上。121314三、割缝补管完井方式 :优点:工艺简单,操作方便,成本低。适用于:出砂不严重的中、粗砂油层及水平井。用同尺寸钻头钻穿油层套管柱下端连接衬管下入油层部套管外下封隔器和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环行空间钻至油层顶部下技术套管注水泥固井钻穿油层下割缝衬管 (悬挂在技术套管上 )15• 改进后的割缝衬管 :• (即尾管衬管法)后者较经济,便于更换衬管。16• 四、砾石充填完井方式• 1、概念:是指将分选的砾石泵入(或其他方式)筛管与油层之间,以阻止油层砂流入井筒,达到保护井壁、防止砂入井之目的。• 2、使用的原因:• 1)缝隙宽度比割缝衬管小,适应范围大• 割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限制,最小为 缝衬管只适用于中、粗沙砾油层。而绕丝筛管的缝隙宽度最小可达 0. 12其适用范围要大得多。17• 2) 流体通过筛管时压力降小;具有一定的 “ 自洁 ” 作用• 绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙 , 见图 2— 11( a) ,流体通过筛管时几乎没有压力降 。 绕丝筛管的断面为梯形 ,外窄内宽 。 具有一定的 “ 自洁 ”作用 , 轻微的堵塞可被产出流体疏通 , 见图 2— 11( b、 c) 。而图 2— l (9)是无自洁作用的绕丝筛管 。 它们的流通面积要比割缝衬管大得多 , 见图 2——12。• 3) 绕丝筛管以不锈钢丝为原料 , 其耐腐蚀性强 , 使用寿命长 , 综合经济效益高 。 图 2—— 12 筛管与村管流通能力对比图1819• 1、裸眼砾石充填充井方式• 在地质条件允许使用裸眼而又需要防砂时 , 就应该采用裸眼砾石充填完井方式 。• 其工序是钻头钻达油层顶界以上约 3 下技术套管注水泥固井 , 再用小一级的钻头钻穿水泥塞 , 钻开油层至设计井深 , 然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的 2倍 , 以确保充填砾石时有较大的环形空间 , 增加防砂层的厚度 , 提高防砂效果 。一般砾石层的厚度不小于 50 注意:其方式的施工作业程序:在油层顶界附近固井后-改用小一级的钻头钻穿油层-再更换扩张式钻头将油层扩大 , 便于充填砾石 。20• 2. 套管砾石充填完井方式• 套管砾石充填的完井工序是:钻头钻穿油层至设计井深后,下油层套管于油层底部,注水泥固井,然后对油层部位射孔。要求采用高孔密( 30~ 40孔/ m),大孔径( 20~ 25. 4孔,以增大充填流通面积,有时还把套管外的油层砂冲掉,以便于向孔眼外的周围油层填人砾石,避免砾石和地层砂混合增大渗流阻力。• 砾石充填方式选择的定性原则:是既要能阻挡油层出砂,又要使砾石充填层具有较高的渗透性能。• 砾石充填完井防砂成功的技术关键:• 绕丝筛管和砾石的尺寸 、 砾石的质量 、 充填液的性能 、 高砂比充填及施工质量 。21砾石充填完井方式 :裸眼完井+砾石充填=裸眼砾石充填射孔完井+砾石充填=套管砾石充填22• 3. 砾石质量要求• 充填砾石的质量直接影响防砂效果及完井产能 。• 因此 , 砾石的质量控制十分重要 。 砾石质量包括:砾石粒径的选择 、 砾石尺寸合格程度 、 砾石的球度和圆度 、 砾石的酸溶度 、 砾石的强度等 。• 1) 砾石粒径的选择:国内外推荐的砾石粒径是油层砂粒度中值 ~ 6倍 。• 2) 砾石尺寸合格程度: . 1% , 小于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样的 2% 。• 3) 砾石的强度: - 4所示的数值 。23• 4) 砾石的球度和圆度: . 6, 平均圆度也应大于 0. 6。 图 2— 15是评估球度和圆度的目测图 。图 2—— 15 圆度和球度目测图24• 5) 砾石的酸溶度:其 3% 12% 中砾石的溶解质量百分数不得超过 1% 。• 6) 砾石的结团: 如果砂样中含有 1% 或更多个砂粒结团 , 该砂样不能使用 。• 4. 绕丝筛管缝隙尺寸的选择• 绕丝筛管应能保证砾石充填层的完整 。 故其缝隙应小于砾石充填层中最小的砾石尺寸 , 一般取为最小砾石尺寸的 1/2~ 2/ 3。• 例如根据油层砂粒度中值 , 确定砾石粒径为 16~ 30目 , 其砾石尺寸的范围是 0. 58~ 1. 19所选的绕丝缝隙应为 0. 3~0. 38 或查砾石与绕丝缝隙之匹配表 2—— 5。25表 2— 5 砾石与筛管配合尺寸推荐表26• ( 以下内容可根据时间选择讲述或简述;然后讲水平井完井 )• 5. 多层砾石充填工艺• 对于一个多层且需要防砂的油井 , 应按照油藏开发的要求 , 将油层划分为几个层段分段防砂 。 这样作的优点是在油井生产过程中 , 通过钢丝作业和井下作业对各层可以分层控制和分层采取措施 。 有利于控制含水上升和提高油井产量 , 从而提高油田采收率 。• ( 插入例子 63)27• 6. 水力压裂砾石充填技术• 近来 , 贝壳休斯公司推出两项水力压裂砾石充填技术:高排量水砾石充填 ( 和端部脱砂预充填 ( 。• 这两项技术都是用海水或盐水将油层压裂开形成短裂缝进行砾石充填 , 可根据不同类型油层采用其中一项技术 。• 其共同特点是通过压裂穿过油层伤害带 , ( 压开裂缝长度较短 ) 在近井地区充填砾石 , 形成高导流能力区 。• 防止聚合物高粘度携砂液在将砾石输送到长裂缝过程中形成空穴 , 也避免了聚合物携砂液破胶不彻底而降低裂缝导流能力 , 同时节约了作业成本 。28• ( l) 高排量水砾石充填• 特点: “ 自行分流 ’” 压裂• 适用于层状油层需要防砂的油井 。• 施工前 , 预先对地层进行试压 , 证明海水或盐水可将地层压裂开 , 然后高排量注水 ,排量为 1. 59 先将第一层压裂开 , 裂缝长度控制在 1. 5~3m;紧接着泵人稀砂浆 , 浓度为 120~ 240 直至端部脱砂:压力上升 , 则 “ 自行分流 ’” 压裂开第二层 。 再允填第二层 ,直至全部射孔井段都充填完 。如图所示 。图 2- 21 高排量水砾石充填过程示意图29• ( 2) 端部脱砂预充填 ( 适应性:用于油层伤害严重而又漏油的油井 ,对这类井不宜采用高排量水砾石填充 。• 特点:先控制虑失-压裂-低携砂比充填-端部脱砂 , 形成砾石支撑裂缝• 端部脱砂预填充是采用冲洗炮眼的前置液 ,该前置液中加人与地层孔隙尺寸匹配的碳酸钙颗粒和聚合物桥堵剂 。 它能控制滤失 , 可迅速地在裂缝面上形成滤饼 , 将裂缝面上以及压开地层的漏失减少到最底程度 , 待前置液建立压力场后 , 再将地层压裂开 , 紧接着以低排量0 . 8 水 , 采 用 低 携 砂 比( 填 , 最后端部脱砂 , 形成3~ 6 充填厚度应小于 30m。30• 上下隔层厚度不小于 3m。 水力压裂端部脱砂还可在尾砂中加人树脂包砂 , 以防止压后吐砂 , 有时还可以与酸化联作 。 此工艺主要用作预处理 , 即预处理后再在套管内进行砾石充填 , 也可在端部脱砂后即投产 , 如图 2— 22所示 。 图 2—— 22 端部脱砂门 o) 预充填示意图31• 五 、 其他防砂筛管完井• 1. 预充填砾石绕丝筛管• 预充填砾石绕丝筛管是在地面预先将符合油层特性要求的砾石填人具有内外双层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管 。 将此种筛管下人井内 ,对准出砂层位进行防砂 。• 比较:使用该防砂方法的油井产能低于井下砾石充填的油井产能,防砂有效期不如砾石充填长,因其不象砾石充填能防止油层砂进入井筒,只能防止油层砂进人井筒后不再进人油管。 特点:其工艺简便、成本低,在一些不具备砾石充填的防砂井,仍是一种有效方法。 图 2-- 23 预充填绕丝筛管 2一压盖; 3一内绕丝筛管; 4一砾石; 5一外绕丝筛管; 6一中心管其物理32• 2. 金属纤维防砂筛管• 金属纤维防砂筛管的基本结构如图 2— 24所示 。• 不锈钢纤维是主要的防砂材料,由断丝、混丝经滚压、梳分、定形而成。它的主要防砂原理是:大量纤维堆集在一起时,纤维之间就会形成若干缝隙,利用这些缝隙阻挡地层砂粒通过,其缝隙的大小与纤维的堆集紧密程度有关。通过控制金属纤维缝隙的大小(控制纤维的压紧程度)达到适应不同油层粒径的防砂。图 2— 24 金属纤维防砂筛管结构1一基管; 2一堵头; 3一保护管;4一金属纤维; 5一金属网33• 3. 陶瓷防砂滤管• 胜利油田研制的陶瓷防砂滤管,其过滤材料为陶土颗粒,其粒径大小以油层砂中值及渗透率高低而定,陶粒与无机胶结剂配成一定比例,经高温烧结而成。形状为圆筒形,装人钢管保护套中与防砂管连结,即可下井防砂。陶瓷滤管结构示意图见图 2- 25。图 2- 5 陶瓷防砂滤管结构示意图2一密封圈; 3一外管; 4一陶瓷管; 5一悬挂封隔器; 6一陶瓷滤管; 7一油层34• 4. 多孔冶金粉末防砂滤管• 这种防砂滤管是用铁 、 青铜 、 锌白铜 、 镍 、 蒙乃尔合金等金属粉末作为多孔材料加工而成的 。 它具有以下特点:• l) 可根据油层砂粒度中值的大小 , 选用不同的球形金属粉末粒径 (20~ 300烧结 , 从而形成孔隙大小不同的多孔材料 , 因而其控砂范围大 , 适用广 。• 2) 一般渗透率在 10 孔隙度在 30% 左右 。 不仅砂控能力强 , 而且对油井产能影响较小 。• 3) 一般采用铁粉烧结 , 因而成本低 。• 4) 用铁粉烧结的防砂管 , 其耐腐蚀性较差 , 应采取防腐处理 。35• 5、外导向罩虑砂筛管贝克休斯公司今期推出的外导向罩滤砂筛管,是绕丝管与滤砂管结合于一体的新产品。即具有绕丝预充填筛管,又具有滤砂管的性能,而且优于其各自的性能。该滤砂管由 4各部分组成,一是带空的基管,其外面是饶丝筛管,但钢丝是由原来的梯形改为圆形的断面。筛管外面包以由细钢丝编制饶结的网套,代替原先的预填砂粒,再外面是一外导向罩,用于保护滤砂筛管。这一结构提供了最优的生产能力,并延长了筛管的寿命。可用于垂直井、水平井的套管射孔或裸眼完成井。外导向罩滤砂管示意图 2— 27。图 2- 27 外导向罩滤砂筛管示意图36• ( 1) 外导向罩外导向罩起着保护筛管和导向的作用 。在筛管下井时可防止井眼碎屑 、 套管毛刺损害筛管 , 一旦油井投产 , 导向罩流人结构可使地层产出携带砂的液体改变流向 ,以减弱对筛管冲刺 ,因而延长了筛管的寿命 , 外导向罩结构示意图见图 2一 28。图 2一 28 外导向罩结构示意图37• ( 2) 钢丝编织滤砂网套钢丝编织滤砂网套 , 它比预充填筛管的流入面积 10倍 ,提供了最大的流人面积和均匀的孔喉 , 有助于形成一个可渗透的滤饼 , 此外 , 携带砂的液体再一次改变流向 , 而减少对筛管冲刺 。 更重要的是此滤砂网套可以反冲洗 , 可清除吸附在滤砂网套上的细砂泥饼 。 钢丝编织滤砂网套及绕丝筛管示意图见图 2— 29。图 2—— 29 钢丝编织滤砂网套及绕丝筛管示意图38• ( 3) 绕丝筛管携砂的液体先进入外导向罩 , 再通过钢丝编织滤砂网套 , 最后通过绕丝筛管 , 将油层出砂防在整套滤砂筛管外 , 而让流体进入筛管中心管的孔眼 , 再进入油管产出地面 。 此绕丝筛管与原来绕丝筛管一样 , 都是焊接在骨架上 , 其不同之处是绕丝的断面由梯形改为圆形 , 可充分利用圆形的全部表面积 , 改变液体转向 , 从而减弱冲蚀 , 提高了使用寿命 。39• 六 、 化学固砂完井• 化学固砂是以各种材料 ( 水泥浆 、 酚醛树脂等 )为胶结剂 , 以轻质油为增孔剂 , 以各种硬质颗粒( 石英砂 、核桃壳等 ) 为支撑剂 , 按一定比例拌合均匀后 , 挤入套管外堆集于出砂层位 。 凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁防止油层出砂 。 或者不加支撑剂 , 直接将胶结剂挤人套管外出砂层中 , 将疏松砂岩胶结牢固防止油层出砂 。• 如辽河油田的高温化学固砂剂 , 主要是在注蒸汽井上使用 , 可以耐温 350℃ 以上 。• 化学固砂虽然是一种防砂方法 , 但在使用上有其局限性 , 仅适用于单层及薄层 , 防砂油层一般以5 不宜用在大厚层或长井段防砂 。 化学防砂的适用的范围及优缺间点见表 2- 7。 各种完井方式适用的条件见表 2— 8。40表 2—— 7 化学固砂选用参考表41完井方法优点 缺点 适应范围射孔易于分层开采、防塌阻力大不易防砂多产层及有夹层水底水的油气井裸眼 阻力小易出砂、垮塌,不能分层开采固结好的单一产层的油气井衬管阻力小防砂、防塌不能分层开采固结差 (疏松)的单一产层的油气井砾石 防砂、防塌 能分层开采固结差 (疏松)的油气井各种完井方式比较:42• 第二节 水平井完井方式• 目前常见的水平井完井方式有裸眼完井 、 割缝衬管完井 、 带管外封隔器 ( 的割缝衬管完井 、 射孔完井和砾石充填完井五类 。 水平井按其造斜和曲率半径可分为短 、 中 、 长三类 。如表 2—— 9所示 。4344• 一 、 裸眼完井方式• 这是一种最简单的水平井完井方式 。 即:技术套管下至预计的水平段顶部 , ( 下至水平拐点上部注水泥固井 , 再钻裸眼水平段 , 生产井管柱尾管只下在套管内进行生产 。 ) 注水泥固井封隔 。 然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井 。 如图 2—— 30所示 。• 裸眼完井主要用于碳酸盐岩等坚硬不坍塌地层 , 特别是一些垂直裂缝地层 , 如美国奥斯汀白垩系地层 ,可参见表 2—— 10和表 2—— 11。45完井方式 优点 缺点裸眼完井1) 成本最低2) 储层不受水泥的损害3) 使用可膨胀式双封隔器 , 可实施生产控制和分隔层段的增产作业4) 使用转子流量计可实施生产检测1) 疏松储层 , 井眼可能坍塌2) 难以避免层段之间的窜通3) 可选择的增产作业有限 , 如不能进行水力压裂作业4) 生产检测资料不可靠割缝衬管完井1) 成本相对较低2) 储层不受水泥的损害3) 可防止井眼坍塌1) 不能实施层段的分隔 , 因而不可避免层段之间的窜通2) 无法进行选择性的增产增注作业3) 无法进行生产控制 , 不能获得可靠的生产测试资料带 相对中等强度的完井成本2) 储层不受水泥浆的损害3) 依靠管外封隔器实施层段分离 , 以在一定程度上避免层段之间的窜通4) 可以进行生产控制 、 生产检测和选择性的增产增注作业管外封隔器分隔层段的有效厚度 , 取决于水平井眼的规则程度 , 封隔器的坐封和密封件的耐压 、 耐温等因素射孔完井1) 最有效的层段封隔 , 可以完全避免层段之间的窜通2) 可以进行有效的生产控制 、 生产检测和包括水力压裂在内的任何选择性的增产增注作业1) 相对较高的完井成本2) 储层受水泥浆的损害3) 水平井的固井质量目前尚难保证4) 要求较高的射孔操作技术裸眼预充填砾石完井1) 储层不受水泥浆的损害2) 可防止疏松储层出砂及井眼坍塌3) 特别适宜于热采稠油油藏1) 不能实施层段分离 , 因而不可避免层段之间的窜通2) 无法进行选择性的增产增注作业3) 无法进行生产控制等套管内预充填砾石完井1) 可防止疏松储层出砂及井眼坍塌2) 特别适宜于热采稠油油藏3) 可以实施选择性的射开层段1) 储层受水泥浆的损害2) 必须起出井下预充填砾石筛管后 , 才能实施选择性的增产增注作业表 2— 10 各种水平井完井方式的优缺点46表 2—— 11 各种水平宪井方式适用的地质条件47• 二 、 割缝衬管完井方式• 完井工序是将割缝村管悬挂在技术套管上 ,依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间 。 割缝衬管要加扶正器 , 以保证村管在水平井眼中居中 , 如图 2— 31所示 。 目前水平井发展到分支井及多底井 , 其完井方式也多采用割缝衬管完井 , 如图 2— 32所示 。• 割缝衬管完井主要用于不宜用套管射孔完井 , 又要防止裸眼完井时地层坍塌的井 。 因此完井方式简单 , 既可防止井塌 , 还可将水平井段分成若干段进行小型措施 , 当前水平井多采用此方式完井 。 其适用条件见表 2— 10和表 2— 11。48图 2—— 32 水平分支井示意图4950• 三 、 射孔完井方式• 技术套管下过直井段注水泥固井后 , 在水平井段内下人完井尾管 、注水泥固井 。 完井尾管和技术套管宜重合 100 最后在水平井段射孔 , 如图 2— 33所示 。• 这种完井方式将层段分隔开 , 可以进行分层增产及注水作业 , 可在稀油和稠油层中使用 ,是一种非常实用的方法 。适用条件见表 2— 9和表2— 10。51• 四 、 管外封隔器 ( 完井方式• 这种完井方式是 , 依靠管外封隔器实施层段的分隔 , 可以按层段进行作业和生产控制 , 这对于注水开发的油田尤为重要 。 其适用条件见表 2— 10和表 2— 11。 管外封隔器的完井方法 ,可以分两种形式 。 见图 2— 34、 图 2— 35。•图 2—— 34 套管外封隔器及割缝衬管完井示意图52图 2- 35 套管外封隔器及滑套完井示意图53• 五 、 砾石充填完井方式• 国内外的实践表明 , 在水平井段内 , 不论是进行裸眼井下砾石充填或是套管内井下砾石充填 , 其工艺都很复杂 , 目前正处在矿场试验阶段 。• 裸眼井下砾石充填时,在砾石完全充填到位之前,井眼有可能已经坍塌。• 裸眼井下砾石充填时,扶正器有可能被埋置在疏松地层中,因而很难保证长筛管居中。• 裸眼水平井预充填砾石绕丝筛管完井,其筛管结构及性能同垂直井一样,但使用时应加扶正器,以便使筛管在水平段居中,如图 2— 36所示。54图 2-- 36 水平井裸眼预充填砾石筛管完井示意图55• 套管射孔水平井预充填砾石绕丝筛管完井如图 2— 37所示 。• 预充填砾石完并方式的优缺点及其适用条件见表 2— 10和表 2— 11。图 2—— 37 水平井套管内预充填砾石筛管完井示意图56• 水平井裸眼及套管完井井下砾石充填时,因井段太长,充填液的滤失量过大,充填过程中不仅易造成脱砂,造成砂堵而充填失败,而且会造成油层伤害,因而长井段水平并砾石充填一直处于试验阶段。• 虽然水平井砾石充填的技术问题可以解决,但工艺较复杂,成本高,因而,水平井的防砂完井目前仍多采用预充填砾石筛管,金属纤维筛管或割缝村管等方法完成。57第三节 完井方式选择• 完井方式的 选择主要是针对单井而言。虽单井属于同一油藏类型,但其所处构造位置不同,所选定完井方式也不尽相同,如油藏有气顶、底水,若采用裸眼完成,技术套管则应将气顶封隔住,再钻开油层,而不钻开底水层。若采用套管射孔完成,则应避射气顶和底水。• 完井方式选择需要考虑的主要因素见图2— 40。58图 2—— 40 完井方式选择需要考虑的因素59一 、 直井完井方式选择直井完井方式是国内外自石油开发至今的完井基本方式 , 今后也将会如此 , 直井完并适应范围广 、 工艺技术简单 、 建井周期短 、 造价低 。 按油 、 气井地层岩性可分为砂岩 、 碳酸盐岩和其他岩性 3大类 , 这3大类型岩性均可以采用直井完井 。本节的选择方法已综合了油藏类型 、 渗流特征和原油性质进行了完井方式选择 , 现就不同岩性特点阐述选择完井方式 。1. 砂岩油气藏砂岩油气藏完井方式选择流程 , 如图 2- 460图 2—— 41 砂岩油气藏完井方式选择流程图611) 砂岩油藏分为层状 、 块状和岩性油藏 。 在陆相沉积地层中 , 层状油藏所占比例大 。 块状或岩性油藏中其物性 、 原油性质和压力系统大致是一致的 , 因而完井方式无须作特殊考虑 。 但层状油藏 , 特别是多套层系同并合采时 , 就应认真考虑其完井方式 。 首先应考虑的是各层系间压力 、 产量差异 , 若差异不大 , 则可同并合采;若差异大 ,特别是层间压力差异大 , 因层间干扰大 , 高压层的油将向低压层灌 , 多套层系开采的产量反而低于单套层系的产量 , 在这种情况下 , 即应按单套层系开采;但有时单套层系的储量丰度又不足以单独开采 , 此时只能采用同井双管采油 , 每根油管柱开采一套层系 , 以消除层间干扰 , 保证两套层系都能正常生产 。622)砂岩油藏从原油粘度来分,可分稀油、稠油油藏。陆相沉积地层的特点是层系多,渗透率偏低,而且地层能量低。稀油油藏大多需要注水,补充地层能量开发,而且多套层系都要进行压裂增产措施。这类砂岩油藏只宜采用套管射孔完成,不应采用裸眼或割缝衬管等方式完井,因为裸眼或割缝村管完井都无法分层注水或分层压裂。63• 至于砂岩气藏 , 大多为致密砂岩 , 渗透率低 , 都必须进行压裂增产措施 , 特别是一些底水气藏 , 要防止底水锥进 ,所以应采用套管射孔完成 , 不宜采用裸眼完成 。• 2. 碳酸盐岩油气藏碳酸盐岩油气藏完并选择流程如图2- 43所示64图 2— 43 碳酸盐岩油气藏完井方式选择流程图65• 碳酸盐岩油藏按渗流特征可分孔隙性和裂缝性或裂缝和孔隙双重介质油藏。如胜利纯化油田的假蠕状石灰岩即为孔隙性油层,华北任丘油田雾迷山油层则为裂缝为主和基质孔隙双重介质油藏。孔隙性油层完全可以按砂岩油层一样完井,因为此类油层需要进行酸化或压裂酸化增产措施,因而多采用套管射孔完井。裂缝性或裂缝和孔隙双重介质油藏,如华北任丘油田古潜山油藏有气顶和底水,开发初期采用裸眼完井,发展了一套裸眼封隔器进行堵水和酸化措施,但不如在套管中进行井下作业措施可靠。后来又采用了套管射孔完成,这样对控制气窜和底水锥进和进行酸化措施就有效多了。但是这类油藏若无气顶和底水,仍可采用课眼完井。66• 碳酸盐岩气藏与油藏一样有两种类型,如四川磨溪气田即属孔隙性气藏,靖边气田也属 此类型,而四川其他气田则大多属于裂缝性气藏。这两种气藏大多有底水,孔隙性气藏完全可以按孔隙性油藏完井一样对待。其增产措施与油层一样,要进行酸化或压裂酸化,因而多采用套管射孔完井。底水裂缝性气藏,也同样需要酸化和控制底水措施,因而宜采用套管射孔完井,有时也可选择裸眼完井。67• 3. 火成岩 、 变质岩等油藏• 这类油藏是指火山岩 、 安山岩 、 喷发岩 、 花岗岩 、片麻岩等油藏 。 这些类型油藏都属次生古潜山油藏 ,是由生油层的原油运移至上述岩石的裂缝或孔穴中而形成的油藏 , 这种类型油藏都为坚硬的岩石 , 可按裂缝性碳酸盐岩油藏完井 。 火成岩 、 变质岩油藏完井方式选择流程图如图 2— 44所示 。图 2—— 44 火成岩 、 变质岩油气藏完井方式选择流程图68二 、 水平井及定向井完井方式选择水平井完井方式选择大致可分为两类 。1. 按曲率半径选择完井方式短曲率半径的水平井 , 当前基本上采用裸眼完成 。 主要在坚硬垂直裂缝的油层中裸眼完成 。( 如美国澳斯汀白垩系地层 , 或者是致密裂缝砂岩 , 因为这些地层都不易坍塌 , 虽然是裸眼 , 仍能保持正常生产 。 )至于砂岩油层水平井不宜采用短曲率半径完井 , 此完井方式无法下套管射孔或下割缝筛管完井 , 因为砂岩油层在生产过程易坍塌而堵塞井筒 , 而在短曲率半径的井中进行井下作业困难 。 同时短曲率半径的水平段短 , 目前的水平在 100 增产倍数有限 , 故在砂岩油层选择此完井方式应慎重 。69• 中、长曲率半径的水平井国内外普遍采用的完井方式可以根据岩性、原油物性、增产措施等因素选择完井方式。• 当今水平井技术发展很快,水平井水平段也不断增长。在这些长水平井段,特别是砂岩生产过程中地层难免不坍塌,因而不宜采用裸眼完井, 通常采用的是割缝衬管加套管外封隔器( 井或套管射孔完井。702. 按开采方式及增产措施选择完井方式对 于 稠 油 开 采 , 加拿大在 其完井 方式大多采用割缝衬管完成 , 再下金属纤维滤砂管或预充填绕丝筛管防砂 。 我国胜利乐安油田采用了割缝衬管和套管射孔完井 , 下金属纤维或陶瓷滤砂管或其他方法防砂 。 本节前面已谈到稠油层胶结疏松 , 地层易坍塌 , 不能用裸眼完井 。71• 对于一些低渗透油层的水平井 , 需要进行压裂措施 , 因而只能用套管射孔完成 。 即使采用割缝衬管加套管外封隔器完井 , 因为分隔层段太长 ( 长度 100— 200 , 只能进行小型酸化措施 , 而无法进行压裂措施 。 另一方面 ,高速携砂压裂液会将割缝管的缝隙刺大或破坏 。• 至于定向井的完井方式选择 , 因定向井井斜大致在 500左右 。 其完井方式基本同直井一样选择 。• 水平井完井方式选择流程图如图 2— 45所示 。72图 2- 45 水平井完井方式选择流程图73• 思考题:• 1. 钻开油气层的定性原则是活而不喷 , 压而不死 。( )• 2. 井身结构的三要素是指套管的层数 ( 包括直径 、 下入深度 ) 、 钻 头 直 径 、 油 管 直 径 。( )• 3. 绕丝筛管裸眼砾石充填油气层部位的直径 ( 即井筒直径 ) 应 比 其 顶 部 以 上 的 钻 头 直 径 小 。( )4.完井方式的选择主要考虑的是地质和钻井因素。()5.在饶丝筛管防砂设计中,一般要求筛缝尺寸应等于最小充填砾石尺寸的 1/3~ 2/3。( )74• 1、对低渗透油层的水平井,需进行压裂措施,一般只能采用 完井。• 2.在绕丝筛管砾石充填设计中,所选砾石粒度中值( 为地层砂粒度中值( 倍。• 1、 井身结构的三要素是指什么 ?• 2、 油井完成方法有哪几种 ?• 3. 简述你实习的油气田主要采用了哪些完井方式;就其中一种完井方式说明采用它的主要原因 。( 依据影响选择完井方法的因素来说明 )• 4、简述砾石充填完井为什么一般采用不锈钢绕丝筛管,而不使用割缝衬管。• 5、请回答合理的完井方式应主要满足哪些要求。
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