1第一章完井工程基础

1绪论本课程主要内容：绪论第一章完井的工程地质基础第二章套管设计与固井第三章油气井完井方法第五章射孔第六章出砂机理及防砂第七章油气井测试第八章油气井投产2绪论一、完井的定义完井是指油气井的完成（WellCompletion），是联系钻井和采油生产的一个关键环节；以油气储集层的地质结构、储集层的岩石力学性质和油层物性为基础，根据开发开采的技术要求，研究储集层与井眼的最佳连通方式的技术工艺过程。3绪论完井包括钻开生产层，下套管、注水泥固井、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；合理选择完井方式，可以有效地开发油气田，延长油气井寿命，提高经济效益。4绪论二、完井的目的

针对具体油藏特征及储层物性，在满足钻井工程要求、采油工程要求及现有技术水平的前提下，运用现场经验、理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法，对不同类别的井进行相关参数的分析评价及整体优化，最终实现目标函数（如产能、净现值等）的最大化，同时给出适合具体条件的最佳参数组合，以提高油气田的整体开发经济效益。5绪论岩心分析及敏感性评价钻井液的选择出砂预测及出砂规律生产动态预测不确定性参数的定量分析完井动态的经济评价及风险性分析完井方法优选油管及生产套管尺寸的选定注水泥设计、固井质量评价射孔及完井液设计完井生产管柱设计完井的试井评价投产措施三、完井工程的研究内容6绪论7第一章完井的工程地质基础一、储层岩性特征二、储层物性三、储层流体四、油气藏分类五、地应力的概念与确定8一、储层岩性特征储层就岩性而言，以碎屑岩和碳酸盐岩为主，也有少量岩浆岩和变质岩。1.碎屑岩储层碎屑岩储层的岩石类型包括砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。砂岩中有四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、基质微孔和裂缝。9一、储层岩性特征砂岩中的次生孔隙有以下五种基本成因类型：1）沉积物溶解产生的孔隙。2）胶结物被溶解后形成的孔隙。3）交代作用产物被溶蚀而产生的孔隙。4）收缩孔隙。5）因岩石体积收缩、上部沉积压实或构造应力而产生的裂缝。10一、储层岩性特征

溶蚀孔隙的形成过程11交代作用：是指热液（流体）与围岩发生物质交换的作用。

(a)原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行。(b)在交代过程中岩石始终处于固体状态。(c)交代前后岩石体积基本不变。一、储层岩性特征12一、储层岩性特征长石砂岩13一、储层岩性特征含铁砂岩14一、储层岩性特征硬砂岩15一、储层岩性特征粉砂岩16一、储层岩性特征2.碳酸盐岩储层碳酸盐岩储层的主要岩性为石灰岩、白云岩及其过渡岩石类型。油气主要储集在粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩三种岩类的孔隙中。碳酸盐岩储层孔隙类型有原生孔隙和次生孔隙。碳酸盐岩储层中的次生孔隙空间往往变化很大。17一、储层岩性特征洞穴＞2毫米巨孔1.0—2.0毫米粗孔0.5—1.0毫米中等孔0.25—0.5毫米细孔0.1—0.25毫米很细孔0.01—0.1毫米极细孔＜0.01毫米。18一、储层岩性特征根据储集空间孔隙与裂缝搭配情况，分四种类型储层：1）裂缝—孔隙型2）裂缝—洞穴型3）孔隙型4）裂缝型19一、储层岩性特征石灰石20一、储层岩性特征鲕粒灰岩21一、储层岩性特征平板石灰石22一、储层岩性特征3.岩浆岩和变质岩储层随着研究的深人和勘探的扩大，世界各国在岩浆岩和变质岩中发现了不少油气田。我国已经在东北某拗陷兴隆台地区太古代的花岗岩和中生界的花岗角砾岩、火山喷发岩中获得了工业性油流，在酒西盆地鸭儿峡油田志留系变质岩中找到了裂缝性油藏。该两类储层中还有较多的潜在储量。23一、储层岩性特征花岗岩24一、储层岩性特征黑云母花岗岩25一、储层岩性特征燧石角砾石26一、储层岩性特征火山角烁石27一、储层岩性特征4.页岩储层一般情况下页岩都是盖层或隔层，但在特定条件下也可以形成油气藏。产层的特点是自然伽马值高。对获取新的油气资源很有价值。28一、储层岩性特征粘土页岩29一、储层岩性特征含碳页岩30一、储层岩性特征油页岩31二、储层物性

油层物性是评价储集能力的基本参数，孔隙类型、喉道类型及孔隙一喉道的配合关系与储集能力密切相关，它们是多孔介质岩石的重要组成部分。

1.孔隙度

衡量岩石储集流体能力的参数

决定砂岩孔隙度的主要因素是碎屑颗粒的大小以及分选程度好坏碳酸盐岩的孔隙发育情况与砂岩相似。裂隙（缝）孔隙度一般很低，范围由0.01％至6%，大部分很少超过3％。碳酸盐岩的孔隙仍然是储油气空间，而裂缝则主要形成高渗透带。32二、储层物性2.渗透率岩石允许流体通过能力的大小绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率影响孔隙度的地质因素也影响孔隙系统的绝对渗透率渗透率同孔隙度、粒径、分选、排列方式关系密切。33二、储层物性3.油层渗透率及层间渗透率差异

国外把渗透率为0.01孔隙型油层作为高渗透和低渗透的区分标准，把0.1作为裂缝型油层高渗透和低渗透的区分标准。

34二、储层物性国外对层间渗透率差异的划分原则是，若各分层之间的渗透率变化范围不超过6个等级中的一个(以1、0.5、0.1、0.05、0.01)被认为层间渗透率差异不大，可以同井合采，否则需按两套层系开发布井。我国对层间渗透率差异的处理办法一般是在完井后对渗透层进行改造（压裂或酸化），然后同井合采。35三、储层流体

储层流体充填于岩石的孔隙中，包括油、气、水三大类。原油是由各种烃与少量杂质组成的液态可燃矿物，原油的重要物理性质包括密度、粘度、凝固点等。我国根据粘度将原油划分为常规油和稠油两大类，将油层温度下的脱气原油粘度小50mPa·S常规油，大于50mPa·S称为稠油。36三、储层流体天然气在油田呈几种状态存在，包括伴随原油产出的溶解气、气顶产出的游离气（或气藏、薄夹层）和地层水中的溶解气。天然气在油田呈几种状态存在，包括伴随原油产出的溶解气、气顶产出的游离气（或气藏、薄夹层）和地层水中的溶解气。天然气的成分主要是甲烷，还含少量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和较重的烃类。非烃气体包括N2、CO2、H2S、He等。37三、储层流体地层水是天然出现在岩石中，并且在钻井以前一直存在的水。油田水是指任何与油气藏伴生的水，这些水有某些突出的化学特征。原生水是至少在地质时期的大部分时间中已经同大气失去接触的化石水。38四、油气藏分类按照油气储集空间和流体流动主要通道的不同：1）孔隙型油藏以粒间孔隙为储油空间和渗流通道。砂岩储油层、砾岩储油层、生物碎屑岩储油层均属于此类。

39四、油气藏分类2）裂缝型油藏裂缝既是主要的储油空间又是渗流通道。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。碳酸盐岩储油层、变质岩、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。

40四、油气藏分类3）裂缝孔隙型油藏这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间，以裂缝为主要渗流通道；裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低。41四、油气藏分类4）孔隙裂缝型油藏粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道。裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低。5）洞隙型油藏这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有次生孔隙。42四、油气藏分类

油藏按几何形态可分为块状、层状、透镜体和小断块4类：

1）块状油藏这类油藏的油层有效厚度大（大于10m)，有气顶、底水，油藏具有统一的水动力系统和良好的连通性，底水具有一定的补给能力。43四、油气藏分类2）层状油藏

这类油藏多属背斜圈闭，构造完整，具有统一的油水界面。

3）断块油藏这类油藏断裂十分发育，构造被切割成为许多大小不等的断块。

4）透镜体油藏

砂体几何形态的地质描述一般以长宽比划分。44四、油气藏分类按原油分类:（1）常规油油藏：地层原油粘度小于50mPaS的油藏被划分为常规油藏，常规油藏可采用注水开发。（2）稠油油藏：地层原油粘度大于50mPaS的油藏被划分为稠油油藏。（3）高凝油油藏：高凝油为蜡基原油，原油的流温必须高于凝固点，才能维持正常生产。45五、地应力的概念与确定当物体受到外力作用时，在它的内部同时产生了一个与此外力相对抗以保持平衡的力，这就是内力。单位面积上的内力称为应力。地壳不同部位出现受力不均衡，分别受到挤压、拉伸、旋扭等力的作用，促使地壳中的岩层发生变形。与此同时，岩层也产生一种反抗变形的力，这种内部产生的并作用在地壳单位面积上的力，称为地应力。46五、地应力的概念与确定一般地，假设油田地层处于三轴地应力作用的，其三个主方向的主应力为最大水平主应力、最小水平地应力和垂向应力；垂向应力由岩体自重引起，水平向地应力由岩体自重、地质构造运动、地层流体压力及地层温度变化产生。47五、地应力的概念与确定48五、地应力的概念与确定来源1.岩体自重产生的地应力2.构造应力3.温度升高产生的附加应力49五、地应力的概念与确定目前，油田地应力的研究可分为三大类：1）油田地应力测量；2）油田地应力场的预测；3）油田地应力在石油工业中的应用。50五、地应力的概念与确定地应力测量方法：资料分析法有孔应力测量岩心分析法地应力原点测量51机理:根据井眼的受力状态及其破裂机理来推算地应力。

破裂压力：反映了液压克服地层的抗拉强度使其破裂，形成井漏，造成压力突然下降

延伸压力：压力趋于平缓的点，为裂隙不断向远处扩展所需的压力。

瞬时停泵压力：当裂缝延伸到离开井壁应力集中区，进行瞬时停泵

裂缝重张压力：瞬时停泵后重新开泵向井内加压。使闭合的裂缝重新张开