油气井完井方法

1、第三章,一、完井工程内容,1.,2.,3.,4.,油气井完井方法,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,第一节,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。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,1,、钻开后储集层储油性质变

2、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。,第三章,油气井完井方法,第一节,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,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,2,、钻开后储集层岩石力学

3、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。,第三章,油气井完井方法,第一节,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。,二、完井井

4、底结构类型,1,、对完井的要求,（,（,（,（,（,（,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,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,第三章,油气井完井方法,第一节,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

5、,砾石充填，筛管。,第三章,油气井完井方法,第一节,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,第三章,油气井完井方法,第一节,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：

6、,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。,油套鞋距井底,1,3m,阻流环距产层底界,15m,阻流环下水泥塞高度,20m,第三章,油气井完井方法,第一节,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

7、，尾管和技,套重合段一般小于,50m,；,?,尾管注水泥固井，射孔。,悬挂器,孔眼,油层,第三章,油气井完井方法,第一节,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。,第三章,油气井完井方法,第一节,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、

8、封隔器射孔完井等。,?,孔密：,10,20,孔,/m,，最多,36,孔,/m,?,孔径：一般,10,16mm,，最大,25mm,?,孔深：,0.6,1.0m,?,相位：,72,0,180,0,螺旋分布,第三章,油气井完井方法,第一节,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。,。,第三章,油气井完井方法,第一节,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

9、内只有单一储集层，不需分层开采，不含水,含气夹层的井。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,裸眼完井法优点,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）。,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。,缩短储集层在洗井液中浸泡时间，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。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,裸眼完井法缺点,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

10、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。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,3.,防砂完井法,3.1,裸眼砾石充填完井,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。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,3.,防砂完井法,3.2,套管砾石充填完井,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

11、直径,裸眼砾石充填砾层厚,30mm,套管砾石充填砾层厚,15mm,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,3.3,人工井壁完井：,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。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,3.4,预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

12、那样能阻挡,地层砂进入井筒，只能阻挡地,层砂不进入油管。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,3.5,陶瓷防砂滤管完井：,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。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,3.6,金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,。,第三章,油气井完井方法,第一节,完井方法,4.,复合完井法,有的

13、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（,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,

14、well,）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,第二节,特殊工艺井完井方法,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

15、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,第二节,特殊工艺井完井方法,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,2.1,水平井裸眼完井,?,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

16、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。,第三章,2.2,水平井割缝衬管完井,油气井完井方法,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,2.3,水平井管外封隔器完井,油气井完井方法,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,2.4,水平井射孔完井,油气井完井方法,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

17、油均可使用。,第三章,油气井完井方法,第二节,特殊工艺井完井方法,2.5,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。,第三章,油气井完井方法,第二节,特殊工艺井完井方法,2.5,水平井砾石充填完井,水平井裸眼预充填砾石筛管完井示意图,第三章,油气井完井方法,第二节,特殊工艺井完井方法,2.5,水平井砾石充填完井,水平井套管内预充填砾石筛管完井示意图,第三章,油气井完井方法,第二节,特殊工艺井完井方法,三、大位移井,(Extended-reach well)

18、,完井方法,?,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。,第三章,油气井完井方法,第二节,特殊工艺井完井方法,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。,第三章,油气井完井方法,第二

19、节,特殊工艺井完井方法,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。,第三章,油气井完井方法,第二节,特殊工艺井完井方法,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。,第三章,油气井完井方法,第三节,完井方法选择,?,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

20、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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,一、基本思路,第三章,第三节,完井方法选择,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

21、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,第三章,第三节,完井方法选择,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。,第三章,第三节,完井方法选择,3.1,地层稳定性,油气井完井方法,?,采油过程中地层是否稳定、是否需防砂，可分两类：,-,生产过程中需要防砂；,-,生产过程中不需要防砂。,?,地层稳定性影响因素很多，必须先确

22、定生产过程中，,井筒和射孔孔眼是否稳定。分三步：,确定地层应力；,确定岩石的机械特性；,确定生产过程中地层是否稳定、何时出砂。,第三章,第三节,完井方法选择,3.2,油层岩性,3.2.1,砂岩油气藏,油气井完井方法,?,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。,第三章,第三节,完井方法选择,3.2,油层岩性,油气井完井方法,3.2.2,碳酸岩盐油气藏,?,按渗流特征可分为孔隙性、裂缝性、裂缝孔隙

23、,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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.2,油层岩性,3.2.3,火成岩、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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.1,注水,?,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

24、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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.2,压裂、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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和

25、采油工程要求,3.3.3,气顶、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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.4,调整井,?,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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.5,注蒸汽热采,

26、?,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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.6,防砂,?,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

27、管。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.7,防腐、防垢,?,气井天然气或油井伴生气往往含,H,2,S,或,CO,2,，应,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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气井完井方法,3.3,油田开发和采油工程要求,3.3.8,注天然气及其它气体,?,注气主要指凝析气田循环注气或三次采油中注,N,2,、,CO,2,或其他气体。,?,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。,第三章,第三节,完井方法选择,油气