固井、完井与试油

主要内容完井方式

射孔方案设计

油气层保护

试油第八章固井、完井与试油固井完井工程：衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。完井工程设计的任务：

对油气层潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽可能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；

通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择完井方式、方法和选定套管尺寸。第八章固井、完井与试油完井工程系统设计框图第八章固井、完井与试油第一节固井固井：在钻出的井眼内下入套管柱，并在套管柱与井壁之间注入水泥浆，使套管与井壁固结在一起的工艺过程。主要包括：下套管和注水泥两个过程。一、固井的目的1.安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压油气水层；2.巩固疏松井段，隔离复杂地层；3.封隔地下油气水层，防止上下串通；4.封隔暂不开采的油气层；5.钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层；6.为油气生产建立长期稳定的通道。二、井身结构封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利地钻达预定的生产目的层技术套管巩固上部比较疏松易塌的不稳定岩层；安装防喷器等井口设备，控制钻开高压层时可能发生的井喷现象表层套管保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的洗井液体冲垮导

管封隔油、气、水层，保证油井的正常生产生产套管指井内所下套管层数、尺寸、深度、水泥返高等。1.定义：将按强度要求设计好的套管及其附件组成的套管柱下入井眼内的工艺2.套管性质：油井用套管使用无缝钢管制成的，长度一般为10m左右，要满足钻井和采油的需要，必须要有足够的强度。⑴套管抗拉强度：套管柱是由丝扣连接而成的，因此丝扣是套管柱最薄弱的环节⑵套管抗挤强度：当套管受外挤压力大于本身的抗击强度时就会发生失稳挤扁、破坏⑶套管抗内压强度：套管的切向应力达到钢材平均屈服极限时的内压力3.套管柱设计：尺寸设计、强度和密封性设计三、下套管一般要求水泥环在最上部油层50～100m以上。水泥浆是由干水泥和水配制而成。注水泥：用一套专用设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设计用量注入井内，使其返至套管外设计的位置的工艺。水泥返高指固井时套管与井壁之间水泥环上升的高度，常指水泥环上端到井口方补心的距离。四、注水泥第二节完井方式完井方式：油层与井筒的连通方式。完井方式选择的要求：(1)保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；(2)有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰；(3)有效防止油层出砂和井壁坍塌，确保油井长期生产；(4)应具备便于人工举升和井下作业等条件；(5)施工工艺简便，成本低。一、完井方式

套管或尾管射孔完井

割缝衬管完井

裸眼完井

裸眼或套管内砾石充填完井(一)裸眼完井方式先期裸眼完井方式复合型完井方式后期裸眼完井方式优点：

油层完全裸露，不会产生附加渗流阻力，产能较高，完善程度高。缺点：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；

不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；

无法进行选择性酸化或压裂等。裸眼完井方式的主要特点：(一)裸眼完井方式(二)射孔完井方式套管射孔完井方式优点：可选择性地射开油层，避免层间干扰；具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。缺点：出油面积小、完善程度较差，对井深和射孔深度要求严格，固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。(二)射孔完井方式尾管射孔完井方式特点：有利于保护油层，可以减少套管重量和固井水泥的用量，从而降低完井成本。(三)割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式改进后的割缝衬管完井方式(四)砾石充填完井方式直接充填：先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，形成砾石充填层，阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。预制充填：在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管，将筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。(四)砾石充填完井方式二、完井方式选择第三节射孔方案设计一、射孔参数设计主要考虑的问题：参数组合的产能比、套管损害情况和孔眼的力学稳定性1.资料准备①收集射孔枪、弹的基本数据②进行射孔弹穿深、孔径校正③计算钻井损害参数2.射孔参数优选过程①建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系数学模型,获得各种条件下射孔产能比定量关系；②收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以修正模型和优化设计；③调配射孔枪、弹型号和性能测试数据；④校正各种弹的井下穿深和孔径；⑤计算各种弹的压实损害系数；⑥计算设计井的钻井损害参数；⑦计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、表皮系数和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合。影响油井射孔产能的因素分析孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等孔深、孔密与油井产能比关系曲线相位角和各向异性与油井产能比关系曲线孔径与油井产能比关系曲线油井射孔压实程度与产能比关系曲线二、射孔工艺设计射孔方式、射孔枪、弹和射孔液选择。（一）射孔方式选择

电缆输送套管枪射孔

油管输送射孔(TCP)

油管输送射孔联作

电缆输送过油管射孔(TTP)

超高压正压射孔

高压喷射和喷砂射孔（二）射孔枪、弹选择有枪身射孔和无枪身射孔（三）射孔液选择二、射孔工艺设计①密度可调节②腐蚀性小③高温下性能稳定④无固相⑤低滤失⑥成本低、配制方便射孔液性能要求射孔液体系①无固体清洁盐水射孔液②聚合物射孔液③油基射孔液④酸基射孔液第四节油气层保护一、油气层损害作业施工引起的地层平衡状态的破坏、入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。损害机理：①外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害；②外来流体与储层流体不配伍造成的损害；③毛细现象造成的损害；④固相颗粒堵塞引起的损害。⑤微生物及其代谢产物引起的损害。二、储层敏感性指储层对可能造成损害的各种因素的敏感程度.储层敏感性评价通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的物理化学作用对岩石性质（主要是对渗透率）的影响及其影响程度。油气层敏感性评价实验速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏第四节油气层保护五敏实验第四节油气层保护第四节油气层保护应力敏感性是考察在施加一定的有效应力时，岩样的物性参数随应力变化而改变的性质。它反映了岩石孔隙几何学及裂缝壁面形态对应力变化的响应。实验时，在CMS—300全自动岩心测试装置上，测量出不同应力值下的渗透率和孔隙度，观察和分析应力对渗透率和孔隙度的影响。应力敏第四节油气层保护第四节油气层保护为了判别岩石对应力的敏感程度，正常采用无因次渗透率的立方根，即(Ki/K1000)1/3与应力的对数建立关系曲线。式中：Ki—不同应力i下的岩心渗透率，10-3μm2；

K1000—应力为1000Psi下的渗透率。第五节试油试油：根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井过程中油气显示等资料，利用一套专用的设备和方法，对可能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性质进行直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。试油目的：为勘探开发提供依据。一、试油的任务及工作内容主要任务：(1)了解储层及流体性质，为附近同一地层的其它探井提供重要的地质资料；(2)查明油、气田的含油面积及油水或气水边界以及驱动类型，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；(3)了解储层产油气能力和验证测井资料解释的可靠程度；(4)整理和分析试油资料结果，确定油井合理工作制度，