完井与砾石充填设计ppt课件

1、完井与砾石充填设计,完井方式及选择 防砂方法 砾石充填设计,1,完井方式,完井方式是指油层与井筒的连通方式，不同的油藏地质和开采条件，其完井方式不同。 目前完井方式有多种类型，以满足各种性质油气层有效开发的需要，但各自都有其适用条件和局限性。不同完井方式的井底结构和井口设备以及完井工艺方面都有所不同。,2,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割缝衬管完井方式 砾石充填完井方式,3,套管射孔完井 套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，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。 套管射孔完井既可选择性射开不同压力、不同物性的油层，

2、以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，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。,4,5,尾管射孔完井 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管和技术套管的重合段一般不小于50m，再对尾管注水泥固井，最后射孔。 尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固，因此可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油气井大多采用此方法完井。,6,7,完井方式

3、,射孔完井方式 裸眼完井方式 割缝衬管完井方式 砾石充填完井方式,8,裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式。 （1）先期裸眼完井：钻头钻至油层顶界附近后，下套管注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。 （2）复合型完井：有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界临近又有水层时，也可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段，此类完井称为复合型完井方式。 （3）后期裸眼完井：不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。,9,裸眼

4、完井的优点 油层完全裸露，不会因井底结构而产生油气流向井底的附加渗流阻力。这种井称为水动力学完善井，其产能较高，完善程度高。,10,裸眼完井的缺点 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 先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌握该生产层的真实资料，以后钻进时如遇到特殊情况，会给钻进和生产造成被动,11,12,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割缝衬管完井方式 砾石充填完井方式,13,割缝衬管完井 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井

5、深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。,14,15,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割缝衬管完井方式 砾石充填完井方式,16,对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填完井方式/它是人为地在衬管和井壁之间充填一定尺寸的砾石，使之起防砂和保护生产层的作用。,砾石充填完井,为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填。,17,18,19,20,完井方式选择需要考虑的因素,21,直井完井方式的选择,相对来讲，直井完

6、井的工艺技术较简单、建井周期短、造价低。油藏类型、渗流特征和原油性质不同，完井方式也会不同。砂岩油气藏的完井方式选择流程、碳酸盐岩袖气藏的完井方式选择流程、火成岩、变质岩等油藏的完井方式选择流程分别如图所示。,22,23,24,25,水平井及定向井的完井方式选择,水平井完井方式选择可分为两类：一是按曲率半径选择完井方式，二是按开采方式及增产措施选择完井方式。 对短曲率半径的水平井，目前基本上是裸眼完井，它主要是在坚硬垂直裂缝的油层中完成，或是在致密裂缝砂岩中完成，因为这些地层不易坍塌；对中、长曲率半径的水平井可根据岩性、原油物性、增产措施等因素选择完井方式。目前水平井技术发展很快，井内水平段不

7、断增长，因而不宜采用裸眼完井，通常采用的是割缝衬管加套管外封隔器完井或套管射孔完井。,26,水平井及定向井的完井方式选择,水平井完井方式选择可分为两类：一是按曲率半径选择完井方式，二是按开采方式及增产措施选择完井方式。 对水平井采用注蒸汽开采稠油，其完井方式大多采用割缝衬管完井，再下金属纤维滤砂管或预充填绕丝筛管防砂，如我国胜利乐安油田采用了割缝衬管和套管射孔完井；对低渗透油层的水平井，需进行压裂措施，因此只能采用套管射孔完井，即使采用割缝衬管加套管外封隔器完井，也只能进行小型酸化措施，而无法进行压裂措施；至于定向井完井方式的选择，因其井料大致在50度左右，其完井方式基本上可以同直井一样进行选

8、择。,27,水平井完井技术,目的常见的水平井完井方式主要有裸眼完井、割缝衬管完井、带管外封隔器(ECP)的割缝衬管完井、射孔完井和砾石充填完井五类，各种完井方式的优缺点见表所示。,28,防 砂,地层出砂原因,地质因素 地质构造力的影响 颗粒胶结性质 流体性质,开采因素 地层压降及生产压差 流速 含水上升及注水 地层伤害 蒸汽吞吐开采 其他,完井因素 射孔孔道充填物 射孔参数,29,防 砂,地层出砂机理,剪切破坏 拉伸破坏 岩石破坏准则,拉伸破坏准则 库仑纳维尔准则 德鲁克普拉格准则,30,防砂方法分类,31,砾石充填设计,基本原则,（1）注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和步骤，

9、达到阻止地层出砂目的 （2）采用先进工艺技术，减少对油井产能影响 （3）注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本,32,砾石充填设计,施工分步设计程序,33,砾石充填设计,1.充填方式选择,根据防砂油层、油井的特点和设计原则等，结合完井类型选择出最合适的砾石充填方式。,2.地层预处理设计,根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。,34,砾石充填设计,砾石设计,砾石设计主要包括砾石尺寸设计、砾石质量控制、砾石用量计算三方面的内容。,砾石尺寸设计,在筛析实验

10、室中取得防砂井油层砂样粒度中值d50后，根据计算公式求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。目前普遍使用的是索西埃(Saucier)公式： D50(56)d50,若地层砂非均质严重，砂粒粒度分布范围广，可扩大砾石尺寸范围，用下式计算： D50(48)d50,35,砾石充填设计,砾石设计,砾石设计主要包括砾石尺寸设计、砾石质量控制、砾石用量计算三方面的内容。,砾石尺寸设计,若地层砂非均质严重，砂粒粒度分布范围广，可扩大砾石尺寸范围，用下式计算： D50(48)d50,具有使用价值的砾石尺寸确定方法是Schwartz方法，适用于高产油井和水井。该方法是考虑地层砂的均匀程度和流体通过筛缝的流速

11、来确定充填砾石的尺寸。,36,砾石充填设计,37,砾石充填设计,从图中可以看出： 当D50/d506时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产； 当6 D50/d50 14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾砂互 混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降； 当D50/d50 14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。,38,砾石充填设计,39,砾石充填设计,砾石设计,砾石设计主要包括砾石尺寸设计、砾石质量控制、砾石用量计算三方面的内容。,砾石质量控制,砾石的质量要求主要有：砾石粒度均匀；圆度、球度好；在标准土酸中的酸溶度小于1；砾石试样水浊度不大于50度；显微镜

12、观察没有发现两个或多个颗粒结晶块；满足抗破碎试验要求。,40,砾石充填设计,砾石设计,砾石设计主要包括砾石尺寸设计、砾石质量控制、砾石用量计算三方面的内容。,砾石用量计算,砾石充填防砂所用的砾石数量要根据充填部位的体积来确定。为了保证施工质量，设计用量时要考虑足够的附加量。一般以多挤入为好，这样可提高防砂效果。,41,砾石充填设计,管柱设计,（1）绕丝筛管与割缝衬管的比较与选择 （2）缝隙尺寸设计 （3）筛管直径设计 （4）筛管长度设计 （5）信号筛管设计 （6）盲管与冲管设计 （7）扶正器设计 （8）充填工具的选用,42,砾石充填设计,携砂液设计,砾石充填用携秒液要求与其它完井和修井液一样，必须对地层无