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第三章-油气井完井方法

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第三 油气 井完井 方法
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第三章 油气井完井方法一、完井工程内容1. 钻开储集层(生产层);2. 下套管、注水泥、射孔、下生产管柱、排液;3. 确定完井井底结构,使井眼与产层连通;4. 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。钻开储集层技术要求:• 保护油气层,防止钻井液污染• 控制油气层,防止不必要井喷,安全钻开。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法1、钻开后储集层储油性质变化一般,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岩石孔隙和裂缝之中,造成孔道堵塞,使储集层受到污染。水侵: 钻井液中自由水侵入储层的现象。泥侵: 钻井液中固相物质侵入储层的现象。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法( 1)水侵对油气层损害 储层粘土膨胀,油流通道缩小 破坏油流连续性,单相变多相,增加油流阻力 水锁效应,增加油流阻力 地层孔隙中生成沉淀物( 2)泥侵对油气层损害 钻井液直接进入较大的地层孔隙,形成堵塞 形成内泥饼,造成永久性损害第一节 完井方法第三章 油气井完井方法2、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。• 对孔隙较多、较大的砂岩储集层,影响不明显。• 裂缝性储层,影响明显,侧向变形后,有些微小裂缝张开程度明显减小,使储集层的渗透率降低。• 长期采油生产,使储层压力降低,砂岩骨架受力增加,砂岩会被压碎而造成出砂。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法3、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 良好井身结构,减小储集层浸泡时间在其他生产环节中也尽量防止污染— 使用低失水、低密度水泥奖— 减小试油或其它作业中关井、压井次数。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法二、完井井底结构类型1、对完井的要求( 1)最大限度保护储集层,防止对储层伤害( 2)减小油气流入井筒内的流动阻力( 3)有效封隔油气水层,防止各层间干扰( 4)克服井塌或出砂,保障长期稳产,延长寿命( 5)可以实施注水、压裂、酸化等增产措施( 6)工艺简单、成本低第一节 完井方法第三章 油气井完井方法2、完井井底结构根据储层条件,完井的井底结构可分为四类: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。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。管射孔完井工艺步骤:钻穿油层至设计井深,下油层套管至油层底部注水泥固井,射孔,射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度,建立起油流的通道。第一节 完井方法油套鞋距井底 1~ 31520气井完井方法套管射孔完井优点 :•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 管射孔完井工艺步骤:• 钻至油层顶界后,下技术套管注水泥完井;• 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。孔眼油层悬挂器第三章 油气井完井方法尾管射孔完井优点 : 有利于保护油层钻开油层前上部地层已被技术套管封固,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。主要不足: 打开产层和固井中,钻井液和水泥浆对产层侵害较严重。 油气流入井内阻力较大。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法射孔完井多数油藏都能适用,占 90%。• 分为单管射孔完井、多管射孔完井、尾管射孔完井、封隔器射孔完井等。• 孔密: 10- 20孔 /m,最多 36孔 /m• 孔径:一般 10 - 16大 25孔深: 相位: 720 - 1800 螺旋分布第一节 完井方法第三章 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。期裸眼完井先下套管固井,后打开储集层 。一般结构距产层 20期裸眼完井先打开储集层,后下套管至产层以上固井。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法裸眼完井适用范围: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,不含水含气夹层的井。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法裸眼完井法优点① 排除上部地层干扰,可在受污染最小的情况下打开储集层(先期裸眼完井)。② 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。③ 缩短储集层在洗井液中浸泡时间,减小储集层受伤害程度。④ 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。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法裸眼完井法缺点① 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。② 不能克服产层间干扰。③ 油井投产后难以实施酸化、压裂等增产措施。④ 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 。⑤ 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。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法3. 眼砾石充填完井钻开产层之前下套管固井,钻开产层并在产层段扩眼,下筛管,井眼与筛管间环空充填砾石。砾石和筛管对地层的出砂起阻挡作用。第一节 完井方法第三章 管砾石充填完井3. 防砂完井法第一节 完井方法在套管射孔完井的出砂井段下筛管,筛管和油层套管之间环空中充填砾石。砾石直径: 6~ 8倍砂粒中径砾层厚度: ≥8倍砾石直径裸眼 砾石充填砾层厚 ≥30石充填砾层厚 ≥15工井壁完井:渗透性可凝固材料注入出砂层,人工井壁阻挡沙砾 渗透性固井射孔完井法:渗透性良好材料注入套管和地层之间,小功率射孔弹射开套管但不破坏注入的渗透层。 渗透性衬管完井法:在衬管与裸眼之间注入渗透性材料 渗透性人工井壁完井法:裸眼井段注入渗透性材料形成人工井壁。第一节 完井方法第三章 充填砾石绕丝筛管完井在地面将符合油层性质的砾石充填在内外双层绕丝筛管的环形空间内制成防砂管,下入井中油层部位防砂。它不能像砾石充填那样能阻挡地层砂进入井筒,只能阻挡地层砂不进入油管。第一节 完井方法第三章 瓷防砂滤管完井:陶粒作过滤材料 , 粒径与油层砂匹配 , 陶粒与无机胶结剂按比例配 ,高温烧结成圆筒形 , 装在钢管保护套内 , 和防砂管相接 , 下入井内防砂 。第一节 完井方法第三章 属纤维防砂筛管完井金属纤维防砂筛管也称为金属预充填筛管 。不锈钢纤维是主要防砂材料 , 由断丝 、 混丝经滚压 、 梳分 、 定形而成 。防砂原理 :大量纤维堆集在一起 , 纤维间会形成若干缝隙 , 利用这些缝隙阻挡地层砂粒通过 。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 。第一节 完井方法第三章 油气井完井方法第二节 特殊工艺井完井方法油藏类型多: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 ( 、 侧钻水平井 、 小井眼井 、 重钻井 ( 、 自动旋转导向钻井 ( 和多分枝井 ( 等 。第三章 油气井完井方法第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法一、 多分枝井完井方法• 多分枝井国际上按难度和功能分为 6级,完井方法各不相同。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 。第三章 油气井完井方法二、 水平井完井敞开和封闭两大类八种:裸眼、筛管或衬管、筛管或衬管带封隔器、衬管或套管固井完井等。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法第二节 特殊工艺井完井方法第三章 平井裸眼完井技术套管下至预计水平段顶部 , 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 。主要用于碳酸盐岩等坚硬不坍塌地层 , 特别是有一些垂直裂缝的地层 。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 平井割缝衬管完井割缝衬管悬挂在技术套管上,靠悬挂封隔器封隔管外环形空间,扶正器保证割缝衬管居中。有助于裸眼完井防塌,方法简单。第三章 平井管外封隔器完井管外封隔器层间封隔,按层作业。可管外封隔器与割缝衬管完井,也可管外封隔器与滑套完井。第三章 平井射孔完井 技术套管下过直井段,注水泥封固;水平段下尾管,注水泥封固,尾管靠悬挂器挂技术套管内,然后尾管水平段射孔。可分层酸化、压裂及分层注水,稀油、稠油均可使用。第三章 水平井砾石充填完井水平井防砂多采用预充填砾石筛管、金属纤维完井。裸眼水平井预充填绕丝筛管完井,结构同直井,使用时要加扶正器;套管射孔水平井预充填砾石绕丝筛管完井。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法水平井裸眼预充填砾石筛管完井示意图第二节 水平井砾石充填完井第三章 油气井完井方法水平井套管内预充填砾石筛管完井示意图第二节 水平井砾石充填完井第三章 油气井完井方法三、大位移井 (井方法大位移井是指井的水平位移与垂深之比等于或大于 2的定向井 。 大位移井具有很长斜度稳斜段 ,大斜度稳斜角大于 60° 。大位移井完井方法与水平井相似,可参照水平井。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法四、海洋保留井口和生产完井海洋石油勘探初探井仅作为发现和录取地层参数用,一般用桥塞或水泥封堵已测试层,清除海床以上的井口和套管,不准备再利用。利用水下泥线悬挂系统将导管、套管全部悬挂在海底泥线。测试完毕后封堵好已测试层,从泥线卸开起出各层套管,灌注防腐液戴好防护帽保护井口,撤离钻井平台,等生产时再回接生产。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法五 . 海上保温完井海上高含腊 、 高凝固点原油井完井 。 生产管柱选用双层带保温绝热材料充填的油管 。下井时为提高保温效率 , 连接螺纹时加有衬管以提高保温能力 。为减少原油上升过程中温度散失 ,井下所有工具应尽量深下 , 使停产后能顺利操作恢复生产 。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法六 、 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。第二节 特殊工艺井完井方法第三章 油气井完井方法随着科学技术的发展与提高,完井方法和完井工艺越来越多,但是都有其各自的适用条件和局限性。完井方法选择也是完井工程的重要环节之一,是提高油气井产量的关键步骤。针对具体油藏特征和储层特性选择合理的完井方法对提高油田整体开发经济效益至关重要。第三节 完井方法选择第三章 油气井完井方法第三节 完井方法选择一、基本思路第三章 油气井完井方法二、 完井方法选择条件( 10条)1、有效封隔油、气、水层,防止层间干扰2、具备分层注水、注气、分层压裂、酸化等措施3、稠油开采能达到注蒸汽热采要求4、满足采油和井下作业要求5、油田开发后期应具备侧钻条件6、保持井筒稳定,确保油井具有一定寿命7、油、气层与井筒保持最佳连通,储层损害最小8、油、气层与井筒尽最大渗流面积,入井阻力最小9、应能有效控砂和防砂,确保油井长期正常生产10、施工尽可能简便,经济效益达到最大化第三节 完井方法选择第三章 油气井完井方法三、完井方法选择应考虑的因素复杂系统工程,需综合考虑各方因素生产过程中井眼是否稳定生产过程中地层是否出砂储层藏特征及流体物性油气井产能大小钻井和完井成本总体经济效益采油工程要求等。第三节 完井方法选择第三章 层稳定性采油过程中地层是否稳定、是否需防砂,可分两类:产过程中需要防砂;产过程中不需要防砂。地层稳定性影响因素很多,必须先确定生产过程中,井筒和射孔孔眼是否稳定。分三步:① 确定地层应力;② 确定岩石的机械特性;③ 确定生产过程中地层是否稳定、何时出砂。第三节 完井方法选择第三章 岩油气藏大多为钙质、泥质或原油胶结。一些层状油层中间夹有泥岩隔层,若水浸,会引起泥岩膨胀坍塌。还可能有气顶、边水、底水。一般采用套管射孔完井或带管外封隔器完井。只射开油层,不射开泥岩隔层,还可以避射气顶、底水和油水过渡带。第三节 完井方法选择第三章 酸岩盐油气藏按渗流特征可分为孔隙性、裂缝性、裂缝孔隙双重介质油藏。孔隙性油层多采用套管射孔完井。裂缝孔隙双重介质油藏采用套管射孔完成,这样对控制气窜、底水锥进、进行酸化措施比较方便。若无气顶和底水,可采用裸眼完井。第三节 层岩性第三章 成岩、变质岩等油藏指火山岩、安山岩、喷发岩、花岗岩、片麻岩等油藏,为坚硬岩石,可按裂缝性碳酸盐岩油藏完井。第三节 层岩性第三章 水我国油田大多采用早期注水开发,且多套层系同井开采,所以多采用分层注水。低渗高压层注水压力接近油层破裂压力,只能套管射孔完井,而且必须有良好的固井质量。各油层之间,以及油层与隔层之间封隔好,同时应考虑油层套管强度和螺纹密封性,以保证注水井在长期承受高压下正常工作。第三节 完井方法选择第三章 裂、酸化低渗砂岩地层大多压裂投产或注水开发后压裂增产,须采用套管射孔完井,若施工压力高,要加大油管尺寸,应考虑油、套管尺寸匹配。碳酸盐岩地层(裂缝性或孔隙性),大多常规酸化投产,可采用裸眼完井,若油层段太长,或有气顶、底水,或要进行酸压措施,则套管射孔完井。第三节 田开发和采油工程要求第三章 顶、底水和边水控制不宜裸眼完井,应采用套管射孔完井或带管外封隔器衬管完井系列,以便控制气顶、底水或边水侵入油井中。第三节 田开发和采油工程要求第三章 整井油田开发中后期,为调整井网,或油水井损坏不能利用,为完善井网重钻的油、水井。与原来钻开发井有很大的不同,固井困难。固井时,周围注水井应停注,或油井关井,或套管柱带套管外封隔器,将高压流动层卡掉。一般为射孔系列完井方法。第三节 田开发和采油工程要求第三章 蒸汽热采 稠油必须采用热采,主要注蒸汽。 注入压力和温度视油层深度而定。 稠油粘度高,流阻大,宜大套管 (≥7″) 和大油管 (≥3″)。 套管高温伸长,应采用预应力套管完井,并考虑套管螺纹密封性。 用耐高温水泥固井并返至地面。 一般射孔完井,必要时水平井重力泄油方式开采。第三节 田开发和采油工程要求第三章 砂 根据油层井壁岩石坚固程度及试油资料,若判定油层生产时会出砂,应选防砂完井方式。厚油层、无气顶、无底水时,可采用裸眼或套管射孔完井防砂。薄层或薄互层则应采用套管射孔完井防砂。防砂井最好下 7″以上套管。第三节 田开发和采油工程要求第三章 腐、防垢气井天然气或油井伴生气往往含 采用抗腐蚀钢材套管、油管及井下工具完井。油气层顶部以上下入永久性封隔器及配套管柱,防止腐蚀性气体进入油套管环形空间。高矿化度地层需从环形空间向油管中注人防垢剂等化学药剂。第三节 田开发和采油工程要求第三章 天然气及其它气体注气主要指凝析气田循环注气或三次采油中注套管长期高压工作 , 只能选用套管射孔完井 ,还必须考虑套管强度 、 套管螺纹的气密性 。注气井固井水泥要加防气窜剂还要返至地面 ,并下永久封隔器至气层顶部以保护套管 。第三节 田开发和采油工程要求第三章 直或复合式裂缝及高倾角层状油层技术套管下至油层顶固井后 , 再钻开油层 , 下割缝衬管完井 。 或套管外封隔器将油层分隔成若干层段 。裂缝性油层大多采用水平井完井 , 水平井段穿越裂缝 , 水平段长度将大大长于压裂裂缝长度 。高倾角层状油藏宜用高倾角水平井完井 , 效果明显高于定向井和直井 。第三节 田开发和采油工程要求第三章 状油层一般都应直井完井或水平井套管射孔完井。套管射孔完井,仅射开油层,可同井多层合采或分层开采,并在注水开发油田中分层注水。第三节 田开发和采油工程要求第三章 状油层指大面积厚油层,油层中几乎没有泥岩隔层。既有砂岩,又有碳酸盐岩,既有稀油,也有稠油。可直井完井,若有气顶、底水应套管射孔完成。也可水平完井,并根据油藏情况,选择套管射孔、裸眼割缝衬管完井、割缝衬管加管外封隔器完井。第三节 田开发和采油工程要求第三章 潜山油藏大都为裂缝性或裂缝及孔隙性双重介质 , 有时也有底水和气顶 。层状油藏 , 应钻穿油层 , 采用套管射孔完成 。块状油藏 , 可将技术套管下至油层顶部 , 再钻开风化壳后裸眼完井 。裸眼完井控制底水 、 气顶和进行酸化及堵水等措施困难 , 多数块状油层也多采用套管射孔完井 。第三节 田开发和采油工程要求第三章 间压力差大的同井合采第三节 田开发和采油工程要求第三章 平井完井• 根据油藏具体条件及油田开发的要求,选择裸眼、裸眼割缝衬管、套管射孔完井等。• 目前,主要采用尾管完井,如尾管割缝衬管、尾管射孔完井或防砂筛管完井。第三节 田开发和采油工程要求第三章 油气井完井方法完井井底结构类型直井完井方法,特别是常用完井方法特殊工艺井完井方法完井方法优选本章小结
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