完井过程中保护油气层技术

完井过程中保护油气层技术第1页，共51页，2023年，2月20日，星期六概念完井，顾名思义指的是油气井的完成（WellCompletion），抽象地讲是根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。

第2页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1

完井方式概述第3页，共51页，2023年，2月20日，星期六第4页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.1.1射孔完井射孔完井方式能有效地封隔含水夹层、易塌夹层、气顶和底水；能完全分隔和选择性地射开不同压力、不同物性的油气层避免层间干扰；具备实施分层注、采及选择性增产措施的条件，此外也可防止井壁垮塌。由于我国主要是陆相沉积的层状油气藏，其特点是层系多、薄互层多、层间差异大，加之油层压力普遍偏低，大多采用早期分层注水开发和多套层系同井开采。因此，一般都采用射孔完井方式。第5页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.1.2裸眼完井

裸眼完井最主要的特点是油气层完全裸露，因而具有最大的渗流面积，油气井的产能较高，但这种完井方式不能阻挡油层出砂，不能避免层间干扰、也不能有效地实施分层注水和分层措施等作业。因此，主要是在岩性坚硬、井壁稳定、无气顶或底水、无含水夹层的块状碳酸盐岩或硬质砂岩油藏，以及层间差异不大的层状油藏中使用。

第6页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.1.3砾石充填完井砾石充填完井是最有效的早期防砂完井方式，主要用于胶结硫松、易出砂的砂岩油藏，特别是稠油砂岩油藏。砾石充填完井有裸眼砾石充填完井和套管砾石充填完井之分，它们各自的适用条件除了岩性胶结疏松以外，分别与裸眼完井和射孔完井相同。第7页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.1.4欠平衡打开产层的完井欠平衡打开产层时，井下钻井液产生的液柱压力小于地层压力，其主要优点是可以避免钻井液对地层产生损害。但由于欠平衡打开产层适应的地质条件有限（主要有裂缝性碳酸盐岩地层．裂缝性变质岩地层、火山喷发岩地层、低渗致密砂岩等），所以目前能采用的完井方式主要有裸眼完井、割缝衬管完井、带ECP的割缝衬管完井、贯眼套管完井等。第8页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.2选择完井方式的原则

合理的完井方式应该力求满足以下要求：（1）油、气层和井筒之间应保特最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小；（2）油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油、气入井的阻力最小；（3）应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层同的相互干扰；第9页，共51页，2023年，2月20日，星期六（4）应能有效地控制油层出砂，防止井壁垮塌，确保油井长期生产；（5）应其备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层措施以及便于人工举升和井下作业等条件；（6）稠油开采能达到注蒸汽热采的要求；（7）油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件；（8）施工工艺简便，成本较低。第10页，共51页，2023年，2月20日，星期六选择完井方式时，应考虑的三方面因素。

5.1.2.1油气藏类型应区分块状、层状、断块和透镜体等不同的油藏几何类型。层状油藏和断块油藏通常都存在层间差异，一般都采用分层注水开发，因而多数选择射孔完井方式。块状油藏不存在层间差异的问题，主要考虑是否钻遇气顶及底、边水，从而选择不同的完井方式。区分孔隙型油气藏、裂缝型油气藏等不同的渗流特性。易于发生气、水窜的裂缝型油气藏不宜采用裸眼完井方式。区分稀油油藏、稠油油藏等不同的原油性质。

第11页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.2.2油气层特性

必须综合考虑油气层的特性，包括：油气层是否出砂（储层岩石坚固程度）、油气层的稳定性、油气层渗透率及层间渗透率的差异。油气层压力及层间压力的差异、原油性质及层间原油性质的差异等。这些都是选择完井方试的重要依据，应作出定量判断和定量划分。

第12页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.1.2.3工程技术及措施要求应根据开采方式和油气田开发全过程的工艺技术及措施要求综合确定。包括：是否采用分层注水开发、是否采用压裂等改造油气层措施、是否采用注蒸汽吞吐热力开采方式等。选择完井方式需要考虑地质、开发和工程多方面的因素。综合这些因素才能选择出既能适应油气层地质条件，又能满足在长期生产过程中对油气井的各种工程措施要求的完井方式。第13页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2射孔完井的保护油气层技术第14页，共51页，2023年，2月20日，星期六射孔过程一方面是为油气流建立若干沟通油气层和井筒的流动通道，另一方面又对油气层造成一定的损害。参数选择恰当，射孔对油气层的损害程度减到最小，而且还可以在一定程度上缓解钻井对油气层的损害，从而使油井产量恢复甚至达到天然生产能力。参数选择不当，射孔本身就会对油气层造成极大的损害甚至超过钻井损害，从而使油井产能很低。第15页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2.1射孔对油气层的损害分析5.2.1.1射孔过程对油气层的损害第16页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2.1.2射孔参数不合理或油气层打开程度不完善时油气层的损害射孔参数是指孔密、孔深、孔径、布孔相位角、布孔格式等。

第17页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2.1.3射孔压差不当对油气层的损害

5.2.1.4射孔液对油气层的损害第18页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2.2保护油气层的射孔完井技术5.2.2.1正压差射孔的保护油气层技术

一是应通过筛选实验，采用与油气层相配伍的无固相射孔液；二是应控制正压差值不超过2MPa。

5.2.2.2负压差射孔的保护油气层技术一是和正压差射孔一样，也应通过筛选实验，采用与油气层相配伍的无固相射孔液；二是应科学合理地制定负压差值。第19页，共51页，2023年，2月20日，星期六

5.2.2.3合理射孔负压差值的确定合理负压值可根据室内射孔岩心靶负压试验、经验统计准则或经验公式确定，但目前最流行的是美国Conoco公司的计算方法。

第20页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2.2.4保护油气层的射孔液射孔液是射孔作业的工作液，有时也作为生产测试、下泵等压井液。对射孔液的基本要求：与油气层岩石和流体相配伍，防止射孔作业和射孔后的后继作业对油气层造成损害。同时满足射孔及后续作业的要求。并具有适当的流变性。第21页，共51页，2023年，2月20日，星期六目前国内外使用的射孔液有七种体系1）无固相清洁盐水组成：无机盐类、清洁淡水、缓蚀剂、pH值调节剂和表面活性剂特点：优点：无固相；不会造成水敏损害；氯液粘度低，易返排。缺点：对循环线路清洗要求高；滤失量大；稳定粘土的时间短，不能防止后继施工的水敏损害；粘度低，携屑能力差，清洗效果不好。第22页，共51页，2023年，2月20日，星期六2）阳离子聚合物粘土稳定剂射孔液组成：a.清洁淡水（低矿化度盐水）+阳离子聚合物粘土稳定剂b.清洁盐水射孔液+阳离子聚合物粘土稳定剂特点：具有清洁盐水的优点，克服了清洁盐水稳定粘土时间短的缺点

第23页，共51页，2023年，2月20日，星期六3）无固相聚合物盐水射孔液组成：无固相清洁盐水+高分于聚合物特点：粘度大，滤失速率和滤失量低，炮眼清洗效果好。长链高分子聚合物会被岩石表面吸附，减少孔喉有效直径，造成油气层的损害。一般不宜在低渗透油气层中使用。

第24页，共51页，2023年，2月20日，星期六4）暂堵性聚合物射孔液组成：基液（清水或盐水）+增粘剂（聚合物）+桥堵剂（酸溶、水溶和油溶）特点：滤液和固相侵入量低，对循环线路的清洗要求低适用于取水较难的陆地油田，特别是缺水油田。

第25页，共51页，2023年，2月20日，星期六5）油基射孔液组成：油包水型乳状液原油（柴油）+添加剂特点：可避免水敏、盐敏危害但易发生润湿反转、乳状液及沥青、石蜡的堵塞以及着火等安全问题价格较昂贵，使用少。第26页，共51页，2023年，2月20日，星期六6）酸基射孔液组成：醋酸（稀盐酸）+缓蚀剂等特点：利用盐酸、醋酸本身溶解岩石与杂质的能力，使孔眼堵塞物及孔眼周围压实带得到一定溶解，酸中阳离子防止水敏注意酸与岩石或地层流体反应生成沉淀和堵塞；设备、管线、井下管柱防腐一般不宜于在酸敏性油气层及H2S含量高的油气层使用。第27页，共51页，2023年，2月20日，星期六7）隐型酸完井液组成：过滤海水或过滤盐水＋粘土稳定剂十隐型酸螯合剂+防腐杀菌剂+密度调节剂（无机盐）。原理：利用酸解除无机垢、有机垢沉淀；防止无机垢、有机垢的形成；解除酸溶性暂堵剂、有机处理剂的堵塞和损害；利用螯合剂防止高价金属离子二次沉淀或结垢。

射孔液的最终选择，应根据油气层特性和现场条件确定。然后根据油气层的岩心成分、孔隙特征、油水组成及五敏试验，进行配伍性试验。最后确定出无损害或基本无损害的优质射孔液、压井液。

第28页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.2.2.5射孔参数优化设计第29页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.3防砂完井的保护油气层技术第30页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.3.1出砂对油气层的损害及出砂机理损害第31页，共51页，2023年，2月20日，星期六出砂机理第32页，共51页，2023年，2月20日，星期六油层以接触胶结为主，胶结物数量少，且含有粘土胶结物或胶质沥青胶结的疏松油气层。钻井后，井壁岩石原始应力平衡状态遭到破坏，井壁将承受更大的切向地应力。油层埋藏越深，井璧承受的切向地应力越大。原油粘度高、密度大，对岩石的冲刷力和携砂能力强。生产压差建立压差的方式

内因：外因：第33页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.3.2保护油气层的防砂完井技术5.3.2.1地层是否出砂的判断岩心观察b.DST测试c.邻井状态1）现场观察法第34页，共51页，2023年，2月20日，星期六2）经验法a.声波时差法声波时差大于等于295us/m时，地层容易出砂。b.G/cb法地层岩石剪切模量和体积压缩系数的比值c.组合模量法根据声速及密度测井资料，计算岩石的弹性组合模量Ec>2.068×104MPa时，油气井不出砂；反之，则要出砂。第35页，共51页，2023年，2月20日，星期六3）力学计算法根据井壁岩石所受的最大切向应力计算结果和岩石破坏判断准则进行计算总之：（1）在地层岩石抗压强度和地层压力不变的情况下，生产压差增大，原来不出砂的井可能会出砂。（2）当地层出水后，岩石胶结强度会大大下降，导致岩石抗压强度下降，原来不出砂的井可能会出砂。（3）地层岩石抗压强度，随地层压力的下降，原来不出砂的井也可能会出砂。

第36页，共51页，2023年，2月20日，星期六5.3.2.2几种防砂完井方式的保护油气层技术1）割缝衬管防砂保护油气层技术第37页，共51页，2023年，2月20日，星期六缝眼的形状

梯形两斜边的夹角为120b.缝口宽度缝口宽度不大于砂粒直径的两倍

c.缝眼的数量缝眼开口总面积为衬管外表总面积的2%，缝眼的长度取50-300mm。

参数指标第38页，共51页，2023年，2月20日，星期六2）砾石充填防砂保护油气层技术

a.砾石质量要求（a）砾石粒径的选择砾石粒径是油层砂粒度中值的5-6倍（b）砾石尺寸合格程度大于要求尺寸的不超过0.1%，小于要求尺寸的不超过2%。（c）砾石的强度（d）砾石的圆度和球度砾石的球度大于0.6，圆度大于0.6（e）砾石的酸溶度在标准土酸（3%HF+12%HCl）中溶解不超过1%第39页，共51页，2023年，2月20日，星期六（1）粘度适当（约500-700mPa.s），携砂能力强。（2）悬浮能力强，砾石沉降速度小。（3）可通过添加剂或温度影响自动降粘稀释。（4）无固相颗粒，对油层损害小。（5）与油层岩石相配伍不诱发敏感损害。（6）与油层中流体相配伍，不发生结垢，乳化堵塞。（7）来源广泛，配制方便，可回收重复使用。b.砾石充填液对油气层的影响及其保护技术携砂液要求第40页，共51页，2023年，2月20日，星期六（1）清盐水或过滤海水+粘土稳定剂+其它添加剂，携砂比：50-100kg/m3。（2）低粘度携砂液，清盐水或过滤海水+水基聚合物+粘土稳定剂+其它添加剂。携砂比：200-400kg/m3。（3）中粘度携砂液，同（2）。携砂比为400-500kg/m3。（4）高粘度携砂液，同（2）。携砂比1000-1800kg/m3。（5）泡沫液，用于低压井。含液少，不漏失。携砂能力强，砾石沉降少，筛缝不堵塞，地层损害小。

携砂液类型

第41页，共51页，2023年，2月20日，星期六第42页，共51页，2023年，2月20日，星期六3）压裂砾石充填防砂保护油气层技术清水压裂充填分类：端部脱砂压裂充填胶液压裂充填工艺：将砾石充填与水力压裂相结合第43页，共51页，2023年，2月20日，星期六第44页，共51页，2023年，2月20日，星期六技术要点：（1）压裂充填形成了裂缝，改善了渗流方式，消除了（或部分）钻井、固井、射孔压实带等，增产作用明显。（2）清水压裂充填与端部脱砂压裂充填的增产效果相当；胶液压裂充填增产最明显，但成本最高。（3）在屏蔽暂堵井中，建议用清水压裂充填或端部脱砂压裂充填；在