气井完井-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 气井,完井,第二章 气井完井,知识回顾,完井方法,第一节 气井完井设计,第二节 完井过程气层保护,第三节 气井完井工艺,第四节 射孔完井工艺,第五节 油管柱与井下工具,气井完井是指钻开生产层、固井、沟通生产层、直至投产的整个过程。,或者说气井完井是将钻井井眼改造成满足生产要求、长期使用的井眼的过程。,知识回顾完井方法 气井完井是指钻开生产层、固井,知识回顾完井方法,知识回顾完井方法,1. 先 期 裸 眼 完 井,1. 先 期 裸 眼 完 井,2. 后 期 裸 眼 完 井,2. 后 期 裸 眼 完 井,3. 衬管 完 井,1,、衬管的起点在气层上方,2,、衬管不固水泥、射孔,3,、衬管为割缝或带孔筛管,3. 衬管 完 井1、衬管的起点在气层上方,5、套管完井射孔完井,5、套管完井射孔完井,6、尾管射孔完井,6、尾管射孔完井,第一节 气井完井设计,一、井身结构,井眼、套管、水泥环、 储层、油管在剖面图上的相互关系。包括井眼、套管深度和直径等参数。,第一节 气井完井设计一、井身结构,油,管,油层套管,生产套管,技术套管,表层套管,套管的外径,X,深度,油层套管技术套管表层套管套管的外径 X 深度,左边：开孔尺寸,右边：套管尺寸,直径深度,直径深度,油,管,油层,尾,管,生产,尾,管,口袋,左边：开孔尺寸右边：套管尺寸直径深度直径深度油层尾管口袋,磨151井井身结构示意图,套管,井眼,磨151井井身结构示意图 套管,对井身结构的要求,满足采气生产需要（井下工具、长期、高压）,满足钻井工艺,满足强度要求,SY532288,套管柱强度设计推荐方法,对井身结构的要求,41,51,二、套管程序,4151二、套管程序,一、气层损害因素分析,完井液对储层的伤害,1. 固相微粒堵塞,2. 矿物反应物沉积堵塞,3. 地层水反应物沉积堵塞,4. 岩心水敏损害,5. 岩心速敏损害,6. 岩心酸敏损害,第二节,完井过程,气层保护,一、气层损害因素分析第二节 完井过程气层保护,1. 固相微粒堵塞,(1) 在相同压差下,微粒直径越小,对气层损害越严重(图 13),1. 固相微粒堵塞,(2) 微粒直径相同,不同压差对岩心损害不同。压差愈大,造成的不可恢复的损害也就越大。,(2) 微粒直径相同,不同压差对岩心损害不同。压差愈大,(3) 在微粒直径和压差不变的条件下，微粒对裂缝岩心的损害基本上与克氏渗透率相关。,微粒对岩心的损害,随克氏渗透率的增加而迅速增加,但克氏渗透率超过一定值后,随其增加,其损害幅度变化较小,(3) 在微粒直径和压差不变的条件下，微粒对,2. 矿物反应物沉积堵塞,磺甲基酚醛树脂,渗透率降低,渗透率伤害率增高,2. 矿物反应物沉积堵塞磺甲基酚醛树脂渗透率降低渗透率伤害率,磺化褐煤,絮状沉淀,渗透率伤害率增高,磺化褐煤絮状沉淀渗透率伤害率增高,3. 地层水反应物沉积堵塞,石炭系地层水的,CaCl,型，含,K+ Na+ Mg+ CO,3,- ,SO,4,- -,离子，遇,SMC,产生絮状沉淀。,磺甲基酚醛树脂（,SMP）、,羧甲基纤维素（,CMC）,溶液与地层水不发生沉淀。,4. 岩心水敏损害,砂岩,碳酸盐岩,5. 岩心速敏损害,6. 岩心酸敏损害,酸液进入地层后，与地层中的酸敏矿物发生反映，产生沉淀或释放微粒，使地层渗透率下降的现象，叫酸敏。,酸化使渗透率成百倍增加，酸敏使岩心渗透率伤害达4060。,3. 地层水反应物沉积堵塞,二、完井过程中气层的损害及保护措施,1. 完井过程中对气层的损害及保护技术,(1) 近平衡钻井技术,(2) 选择相适应的钻井、完井液,二、完井过程中气层的损害及保护措施1. 完井过程中对气层的,2、 射孔过程对气层的损害和保护技术,(1) 射孔对地层的损害主要有以下因素造成:,a.,射孔过程对气层的损害,b.,射孔压差对气层的损害,c.,射孔液对气层的损害,d.,射孔弹和射孔参数不合理使气层打开程度不完善,2、 射孔过程对气层的损害和保护技术,（2） 保护气层的射孔技术,a.,负压射孔的起爆装置,b.,穿透能力强的射孔弹,c.,有优化组合的符合气层特性的射孔设计,（2） 保护气层的射孔技术,3、,保护气层的,投产措施,（1）,通过室内试验确定合理的工作液(含压井液、射孔液、前置液、压裂液、酸液、顶替液等)配方。,（2）,改善酸基工作液的性能和施工方法，以适应气层的具体特征，不仅达到解堵投产，而且要在此基础上达到增产,（3）,重视排液，这是提高酸化效果的重要环节之一,3、 保护气层的投产措施,第三节 含硫气井完井工艺,第三节 含硫气井完井工艺,一 . 含硫气井的一次性完井管柱及完井工艺,一 . 含硫气井的一次性完井管柱及完井工艺,油层1,油层2,油套分注井下工艺,1.先不装凡尔球 2.下管柱 3投球打压 4.验管柱 5.打压生封 6.打掉滑套落至底部球座 7.注水，通道打开,技术参数,最大外径：,114-110,最小内径：,50mm,或,48,mm,工作温度：120-140,工作压力：35-40,MPa,座封方式：液压,座封压力：20,MPa,节流器开启压力：,3,MPa,以上,Y441-114,注水工艺技术,2、高压分注工艺,油层1油层2油套分注井下工艺1.先不装凡尔球 2.下管柱,一次性完井试油工艺示意图,一次性完井试油工艺示意图,二、含硫气井油管柱的特殊要求,(1)最好采用生产封隔器永久完井管柱,(,2) 井下油套管的材质及井下工具与配件应选择抗硫,化氢腐蚀的材质否则油套管会氢脆裂管,(3) 井口防喷管线与采气井口装置，也采取防硫措施,(4)若含硫气井产地层水,则油管腐蚀更厉害。应加泡,沫助排剂排水，或者换小油管排水,(5) 加液体防腐缓蚀剂，有效减缓电化学腐蚀,(6) 为防止电化学腐蚀，在油管内壁选用内涂层或内,衬玻璃钢油管,二、含硫气井油管柱的特殊要求,一、射孔的方法与工具,1.射孔弹与射孔枪,图 23 聚能射孔弹结构图,第 四 节 射孔完井工艺,一、射孔的方法与工具图 23 聚能射孔弹结构图第 四 节,聚能射孔弹的原理（聚能原理）,这种利用装药一端有空穴来提高装药对周围介质局部破坏作用的效应称为炸药的,聚能效应,。这种现象即为,聚能现象,。,为什么带空穴的装药就能产生聚能效应呢?,装药聚能效应对目标靶的破坏作用是通过聚能射流的,高速,、,高温,、,高压,来实现的。 射流分为,有效射流,和,无效射流,聚能射孔弹的原理（聚能原理） 这种利用装药一,聚能射孔器的种类,有枪身射孔器,无枪身射孔器,按 照 射 孔 器 的 结 构 分 类：,聚能射孔器的作用,是利用射孔弹中炸药爆轰的聚能效应产生的高温、高压、高速的聚能射流完成射孔作业。,特点,是以密封的射孔枪作为射孔弹、雷管、导爆索的承载体，隔离了井内有害气体和液体与之接触。对井内环境有更大的适应性，可以减少对套管的伤害,。,特点,是射孔器在井下作业时，射孔弹、导爆索及雷管等,均浸没在井液中，直接承受井内的温度和压力。,按照联炮直径分为,43型,、,54型,、,63型,、,80型,等,按射孔枪外径分为,89型,、,102型,、,114型,、1,27型,等十余种,聚能射孔器的种类有枪身射孔器无枪身射孔器按 照 射 孔 器,54DP14无枪身射孔器,装 药 量: 14,g,相 位 : 0及45,联炮直径 : 54,mm,混凝土靶穿深: 289,mm,平均穿孔孔径: 9.2,mm,54DP14无枪身射孔器装 药 量:,BH54RDX-2,型射孔弹,-装127射孔枪 孔密40孔/米,孔径20.2,mm,穿深186,mm,枪身外径涨大仅为2.1,mm,127,BH30,型射孔器,BH54RDX-2型射孔弹-装127射孔枪 孔密40孔/米,枪身相位示意图,枪身相位示意图,表 3,SYD,系列射孔弹性能表,2)射孔枪,表 4,SYD,系列射孔枪参数表,表 3 SYD系列射孔弹性能表2)射孔枪表 4 SY,1、电缆传输射孔工艺,自然伽马仪校深定位,2、一次性完井射孔工艺,（1）油管传输射孔,（2）过油管射孔,二、射孔工艺,二、射孔工艺,1) 用完井油管将射孔枪送到射孔位置。,2) 通过自然伽玛测井校正射孔深度，采用油管顶部加油管短节调节，装好井口。,3)采用抽吸或混气水洗井的方法， 降低井筒液面，使液面降到需要的位置(10001500,m)。,4),从采气井口上端投入冲击棒，冲击棒落到射孔枪上部的引爆位置，然后引爆射孔枪。,5)根据需要向管内投球，球到丢手接头处蹩压，将射孔枪以下部分全部蹩掉，落到井底，光油管即可投入生产。若射孔排液后无工业气流，则不投球，压井取出射孔枪检查。,（1）.油管传输射孔,1) 用完井油管将射孔枪送到射孔位置。（1）.油管传输射孔,图 25 油管传输射孔与,MFE,(1) 一次性起下管柱，既可射孔,又可取道测试资料，可降低试油成本,缩短试油周期，加快气田勘探开发步伐。,(2) 该技术能实现负压射孔，减少压井液对地层的损害，取道的测试资料能反映地层本来面目。因此，地层评价资料解释符合率更高。,油管传输射孔与,MFE,联作,图 25 油管传输射孔与MFE油管传输射孔与MFE联作,特殊射孔工艺,3、封隔器完井的射孔工艺,2、一次性完井射孔工艺,（1）油管传输射孔,（2）过油管射孔,（2）、过油管射孔工艺,2、一次性完井射孔工艺 （2）、过油管射孔,三、优化射孔设计,射孔参数对气井产能的影响,软件：优化射孔设计,表 5 射孔因素优先顺序,三、优化射孔设计软件：优化射孔设计表 5 射孔因素,第五节 油管柱与井下工具,第五节 油管柱与井下工具,一、 完井油管柱的选用原则,1、 完井油管柱既要满足完井作业要求，又要满足气井开采的需要,2、完井油管柱要尽量简单适用，可下可不下的井下工具，尽量不下,3、完井油管柱应满足节点分析要求，减少局部过大压力损失,4、油管柱应考率,H,2,S、CO,2,和地层水的影响,5、完井油管柱应考虑套管质量，特别是深井和超深井,一、 完井油管柱的选用原则,6. 气井生产井段的井径与最终井深,套管（筛管、尾管,),内径：（1）渗滤面积，（2）修井及井下工具,深度：人工井底在产层下界3050米,油管深度：人工井底在产层底界以上1015米。,7. 天然气中含硫化氢、二氧化碳问题,井下防硫封隔器、井下安全阀,防腐缓蚀液,抗硫井口及套管头,油管和套管为抗硫钢材，油管接头罗纹为高气密性,8.气井生产过程中的出砂问题,6. 气井生产井段的井径与最终井深,二. 替喷投产油管柱,二. 替喷投产油管柱,三. 压裂酸化油管柱,图 20 压裂酸化油管柱,三. 压裂酸化油管柱图 20 压裂酸化油管柱,四. 分层酸化合采油管柱,水力锚,Y344,封隔器,手动球座,转层器,启动接头,下层,上层,水力锚,Y241,封隔器,图 21 两层酸化合采井下管柱,机械卡瓦式封隔器,水力压缩式封隔器,四. 分层酸化合采油管柱水力锚Y344封隔器手动球座转层器启,五. 生产封隔器完井油管柱,循环阀,液压座封永久封隔器,伸缩器,筛管,上座放短节,磨封隔器的加长管,锁紧密封短节,下座放短节,循环阀,锁紧密封短节,液压座封可取封隔器,磨封隔器的加长管,筛管,上座放短节,下座放短节,油管传输射孔枪,图 22 生产封隔器完井管柱示意图,五. 生产封隔器完井油管柱循环阀液压座封永久封隔器伸缩器筛管,六、完井井下工具,油管传输射孔装置,油管座放接头(又叫油管堵塞座),生产封隔器,伸缩器,循环泵,防水化物生成装置,井下安全阀,图 ？ 射孔枪与丢手节头,射孔枪,启爆总成,丢手接头,定位接头,六、完井井下工具图 ？ 射孔枪与丢手节头射孔枪启爆总成丢,本章结束,本章结束,第六节 水平井完井方式研究,第六节 水平井完井方式研究,二、水平井钻井技术,水平井轨道控制技术比较成熟，但水平井井控技术、水平井井壁稳定技术、水平井完井技术、水平井携带岩屑技术（岩屑床问题）、水平井压裂技术等还有许多工作要做。,另外我国目前所钻水平井基本为单一水平井和双台阶水平井，而分支水平井和多分支水平井尚未广泛应用。,当前的技术使得井身质量、钻速、钻时、钻井成本、综合效益都能令作业者满意,现在水平井的钻井成本甚至可控制到五六年前的常规直井的成本水平。,水平井数也从1985年20口,1989年的500口猛增到2000年的10000多口。尤其值得注意的是水平井技术为数量庞大的老油田提高采收率、重焕青春提供了经济的、可靠的技术手段。,第六节 水平井完井方式研究,二、水平井钻井技术第六节 水平井完井方式研究,就总体而言,水平井钻井技术中的井身结构设计、钻具配置、钻头、井下动力钻具、轨迹控制、随钻测试、泥浆技术、井控技术都有了很大提高,大大降低了水平井的技术风险,美国的水平井已达90%95%技术成功率。,第六节 水平井钻完井方式研究,就总体而言,水平井钻井技术中的井身结构设计、钻具配置,三、裂缝性储层水平井钻井液及储层保护技术,钻井液应满足环保法规要求、改善产层污染、稳定井壁、环空携屑多个方面的要求。为了提高油井产量，特别应注意储层保护。,1、中小裂缝储层地层损害机理,（1）压力敏感性：裂缝储层在外部压力发生变化时,常导致裂缝宽度做相应的变化,从而严重影响裂缝的导流能力。,（2）水锁效应：水锁效应指外来液相在钻井压差下,进入储层中小裂缝或孔隙,在毛细管阻力的作用下,这些外来侵入液体很难在自然地层压力下返排出来,导致储层渗透率的降低。,（3）水敏损害：低渗的气层和高粘土含量的油层,由于粘土的吸水膨胀,会造成较强或很强的水敏损害。,第六节 水平井钻完井方式研究,三、裂缝性储层水平井钻井液及储层保护技术第六节 水平井,2、大裂缝储层的损害机理,储层压力条件下,对裂缝宽度大于100,的储层,在钻井施工中遇到的最大问题是储层漏失,其漏失的原因可能有如下类型:,(1)正压差下的漏失；,（2)重力诱导型漏失；,(3)置换性漏失；,(4)溶洞性漏失；,(5)其它漏失(漏失同层、边喷边漏、地下井喷等)。,这些漏失造成最严重的地层伤害是固相伤害。由于在钻井液中90%的固相颗粒粒径小于50,所以当裂缝的直径大于50,时,几乎所有的固相可进入裂缝中,造成严重的填充堵塞。,第六节 水平井钻完井方式研究,2、大裂缝储层的损害机理第六节 水平井钻完井方式研究,3、保护储层钻井工艺对策,实际的裂缝性储层,其基块中往往存在一定数量的孔隙,是2种渗流系统共存的双重介质储层。在选择有利于储层保护的钻井工艺时，在外部施工条件(如设备、成本及配套设施等)基本具备的情况下,应遵循以下几条原则:,(1)储层保护应以保护裂缝为重点,但基块孔隙对油井后期开发可能有较大的影响,所以也要兼顾基块;,(2)根据两类储层各自特点,分别采用不同的保护储层钻井技术;,(3)在重视应用有利于储层保护的钻井工艺的同时,也要重视完井、后期储层改造等环节中对储层的保护。,第六节 水平井钻完井方式研究,3、保护储层钻井工艺对策第六节 水平井钻完井方式研究,四、水平井完井方式,1、水平井完井方式的要求,确定完井方式的原则是：,(1)保护油层、提高完善系数和油井产量，,(2)可以实施注水、压裂、酸化等特殊井下作业,(3)延长油井的寿命，,(4)完井工艺简便易行，施工时间少，成本低。,最终达到保障油气井长期稳产，取得好的经济效益的目的。,第六节 水平井钻完井方式研究,四、水平井完井方式第六节 水平井钻完井方式研究,2、水平井主要完井方法,目前水平井的完井方法可以分为,（1）裸眼完井、,（2）钻孔/割缝衬管完井、,（3）钻孔/割缝衬管外封隔器完井、,（4）套管固井/射孔完井、,（5）砾石预充填筛管完井五种主要完井方法。对于一些特殊的油藏还研究了,U,型管连通和分支或多层井底的完井方法。由于水平井的造斜率不同，这五种完井方法并不完全适用于各类水平井。短半径水平井由于造斜曲率半径小，只能采用裸眼或钻孔/割缝衬管完井方法。长曲率半径、中曲率半径水平井提供了灵活性，可以采用以上任一种完井方法。五种完井方法的示意图如图7-1。,第六节 水平井钻完井方式研究,2、水平井主要完井方法第六节 水平井钻完井方式研究,这五种主要的完井方法可以分为非选择性完井和选择性完井方式。裸眼、钻孔割缝衬管、砾石预充填完井都属于非选择性完井。当水平井只横穿一个油层，只有一种流体通过，只遇到一种流体压力且地层坚硬、井眼比较规则时，则可以采用非选择性的完井方式。,第六节 水平井钻完井方式研究,第六节 水平井钻完井方式研究,如果水平井开采的目的层具有非均质性，岩性可变且有断层、具有气顶或底水、有天然裂缝或要进行油层改造措施时，就可以采用选择性完井方式。各种完水、有天然裂缝或要进行油层改造措施时，就可以采用选择性完井方式。各种完井方式的优缺点如表7-1所示。,第六节 水平井钻完井方式研究,如果水平井开采的目的层具有非均质性，岩性可变且有断层、具有,3、水平井完井方法筛选应考虑的主要因素,调研了国内外380多口井的资料，对其完井方法加以综合分析，在确定完井方法时主要考虑11个方面68个因素。这11个方面是：(1)地质构造；(2)储层性质；(3)储层厚度；(4)钻井目的；（5）人工举升方法；（6）测井方法和能力；(7)井下作业；(8)油层污染情况；(9)增产效果；（10）水平井的曲率半径；(11)投资灰色量化决策。,完井方法的选择原则主要是最大限度的保护油气层，有利于延长油气井生产寿命，减少油气流入井筒时的流动阻力，最大限度地以保护生产层和获得良好效益。因此，完井方法的选择要与产层性能相匹配，要充分考虑采油工艺技术的需要和为油井生产过程进行井下作业施工提供方便。,从国内外的情况看，对于地层岩石坚硬的裂缝性油藏，一般可采用先期裸眼完井；而对裂缝发育的油藏，则采用先期尾管筛管完井；当岩性疏松时，采用先期尾管固井射孔的方法较好。这些油藏一般不存在出砂问题，故无需采取防砂措施。,第六节 水平井钻完井方式研究,3、水平井完井方法筛选应考虑的主要因素第六节 水平井钻,采用先期裸眼完井方法时，套管已经下至油层顶部并固井，然后钻开水平段的油气层裸眼完井。该法适合于裂缝大而少，油层坚硬不会发生井壁坍塌的油气井。裸眼完井可以保证所有的裂缝充分地与井眼连通，使油流在最小的阻力下进入井筒。,裸眼完井还可以省下套管固井费用，缩短建井周期，降低钻井成本。另外，裸眼完井还能缩短泥浆侵泡时间，避免固井水泥浆堵塞裂缝，增大渗流面积，使油井具有较高的完善系数，是一种较为理想的完井方法。但是，裸眼固井也有其固有缺点，除要求岩性坚硬、井壁稳定外，还要求油层单一，并只含一种流体，否则很难采用分层工艺技术和选择性增产增注等井下作业措施；对具有底水的油层，则难以控制水锥进，防止油层水淹。因此限制了该方法的使用范围。,第六节 水平井钻完井方式研究,采用先期裸眼完井方法时，套管已经下至油层顶部,尾管射孔完井方法，是在裸眼的水平井段内下入并固井，然后用射孔的方法建立于井筒的油气通道。,该方法克服了先期裸眼完井的缺点。尾管射孔完井可以在油层裂缝发育，井壁稳定较差或岩性松散的油层中使用；对多油层油藏的开发可采取分层工艺技术和选择性作业措施；对多流体油层，也便于进行适当控制，有利于油水界面的监测和底水锥进的控制。,与裸眼完井相比，尾管射孔完井具有适用范围广，能满足各类采油工艺技术措施要求的优点。与常规射孔完井相比，则具有完井质量高、油层污染少、钻井成本低、井下复杂情况少的优点。对大多数具有不同压力系统的变质岩潜山油藏来说，仍不失为一种较好的完井方法。,第六节 水平井钻完井方式研究,尾管射孔完井方法，是在裸眼的水平井段内下入并,4、曹台裂缝性变质岩潜山油藏水平井的完井方式的确认,曹台裂缝性变质岩潜山油藏为弱底水，开发能量不足，为获得较好的开发效果，应采用多种方式开采（如注水）。同时，储层裂缝比较发育，裂缝孔隙度61.7%，渗透率25-1800毫达西，渗透性比较好，有较好的渗流通道；但是由于其基岩的孔隙度9.17%，渗透率1-25毫达西，属于低渗，需要采用其他的增产措施。所以，在曹台裂缝性变质岩潜山油藏的完井方法选择上应对后期井下作业给予考虑。,通过对曹台裂缝性变质岩潜山油藏的认识，很明显，在完井方法上，先期完井方法尽管其油气侵泡时间比较短，开采裸露面积大，但是在裸眼中难以进行分层开采工作，特别是难以适应曹台油藏的后期增产开发，并且在后期的开采中难于保证不受新的污染，因此是不应该选用的。,第六节 水平井钻完井方式研究,4、曹台裂缝性变质岩潜山油藏水平井的完井方式的确认第六节,对曹台油藏，提出三种完井方式：,（1）割缝衬管、（2）套管射孔、（3）尾管完井,套管射孔完井虽然在一定程度上可以满足后期开发作业要求，但是由于在钻井过程中使用高密度的钻井液，这对于曹台低压潜山油藏（平均8.75,MPa）,来说，构成了直接的油层损害，不利于钻井和完井工作，使油井的生产能力遭到极大的破坏，致使油井成本增加，油井生产周期缩短，因此，在曹台这样的油藏中，采用这种完井方法也是不合适的。,尾管射孔完井，由于排除了上部井段复杂情况的干扰，可以在水平井段实施平衡压力钻井，提高钻井速度，尾管固井本身时间短，这都使对油气层的侵泡时间大为缩短，而且在油层段可使用与产层配伍的钻井液体系。此外，从国内外的情况来看，尾管射孔完井的生产能力并不明显低于裸眼完井的油井，钻井成本液不显示有大幅度的增加。,因此，从多方面衡量，尾管射孔完井是裂缝性曹台变质岩潜山油藏保护油气层的最佳的完井方法，可采用177.8,mm,技术套管悬挂127,mm,尾管固井射孔完成（曹703 井套管为,N80(8.05)177.81291.62）。,完井示意图如图7-1-2所示，设计长度为25米的避射段，以便在压裂等作业时安装封隔器。,第六节 水平井钻完井方式研究,对曹台油藏，提出三种完井方式：第六节 水平井钻,图7-2 尾管射孔完井方式示意图,第六节 水平井钻完井方式研究,图7-2 尾管射孔完井方式示意图第六节 水平井钻完井,图7-3 设计了避射段的尾管射孔完井示意图,第六节 水平井钻完井方式研究,图7-3 设计了避射段的尾管射孔完井示意图第六节 水,图7-4 曹台水平井压裂改造分割器位置示意图,第六节 水平井钻完井方式研究,图7-4 曹台水平井压裂改造分割器位置示意图 第六节,一、曹台裂缝性变质岩潜山油藏水平井的井筒举升方式,国内外实践证明高凝油油井人工举升工艺技术的关键是必须适合高凝油的特点采用井筒防凝降凝、清蜡及解除蜡堵的工艺技术措施，因此，保持油管和油套环形空间具有较高的温度、从井底到井口原油均高于原油凝固点的温度，就成为开采高凝油的重要环节。这要求采用井筒加热、热量补偿、保温措施和进行化学清蜡，使油井能够正常生产。,第六节 水平井钻完井方式研究,一、曹台裂缝性变质岩潜山油藏水平井的井筒举升方式第六节,1、水平井前期举升方式,曹台油藏水平井初期供液充足，可以将泵挂深度设计在直井段(泵挂在造斜点以上)，普通抽油泵下入井内。其井筒举升的方式类似于直井的开采方式。可供选择的方式包括：空心抽油杆热载体、电热抽油杆采油工艺技术、井筒清防蜡有杆泵抽油工艺技术、水力活塞泵采油工艺技术、电潜泵采油工艺技术等。,电热杆采油工艺技术具有沿井筒加热均匀、热效率高、温度可控、杆柱结构简单、操作方便等优点，目前被认为是开采高凝油较好的方法。从节约成本的方面考虑，建议对曹台油藏使用电热抽油杆采油工艺技术。,水平井生产前期供液充足，可直接采用直井的电热抽油杆采油工艺技术，即按照电热杆加普通抽油泵下入井内，泵挂在造斜点以上，其示意图见图8-2-1。此方法的优点是举升工艺简单，可应用直井举升技术，其缺点是由于水平井曲率半径为90150米（中等曲率半径水平井），故储层中深至泵筒的垂距较大。,第六节 水平井钻完井方式研究,1、水平井前期举升方式第六节 水平井钻完井方式研究,图7-2,第六节 水平井钻完井方式研究,图7-2第六节 水平井钻完井方式研究,2、水平井后期举升方式,生产后期，供液不充足、液面下降，应将泵下入造斜点以下。但有杆泵在大斜度段即稳斜段工作，其系统工况要比直井复杂的多。泵挂在造斜点以下的生产管柱示意图见图8-2-2。,（1）抽油泵：普通抽油泵的球阀靠重力关闭，在斜井段，球阀的受力状态与直井有很大的差异。在斜井中，重力的分力作用于阀罩上，导致球阀关闭滞后，井液漏失，泵效降低。当井斜角小于30度时，球阀对泵效的影响不明显；当井斜角40度左右时，泵效只有20%-30%；当超过45度时，球阀关闭滞后较严重，甚至造成失效。因此，带球阀的抽油泵难以适应大斜度段油井的抽吸。,（2）抽油杆和油管：在斜井段，抽油杆的运行紧贴油管内壁，摩擦阻力很大，不仅加大了光杆的负荷和能耗，还会造成杆、管间的严重磨损和杆管的早期报废。杆柱的受压弯曲，使之产生较大的横向力、扭矩。而导致脱扣事故的发生。,（3）冲程损失大：杆柱的弯曲和摩擦阻力的增大，使泵冲程减少。当杆柱下行力全部用于克服摩擦阻力时，将会出现泵的零冲程，尽管地面抽油机在运行，而井下泵却不工作。,第六节 水平井钻完井方式研究,2、水平井后期举升方式第六节 水平井钻完井方式研究,图7-,第六节 水平井钻完井方式研究,图7-第六节 水平井钻完井方式研究,针对上述问题，生产后期水平井举升工艺应进行相应改进，配套措施包括：,（1）水平井抽油泵：采用机械启闭式游动阀和拉杆带动固定阀及水力自封闭式泵筒等技术，解决了泵阀启闭严重滞后、泵筒承受交变负荷等问题。,（2）抽油杆柱的配套技术：在抽油杆从造斜点至泵上，以适当的间距加装扶正器，在斜井段用杆柱加重的方法。,（3）防脱：需加抽油杆防脱器，以消化杆柱的旋转扭矩。具体施加位置应在泵上、造斜点和井口处为宜。,（4）油管柱：为了减少油管与套管的摩擦损失和蠕动，油管柱也可扶正和锚定。,第六节 水平井钻完井方式研究,针对上述问题，生产后期水平井举升工艺应进行相应改进，,1、水平井可提高产量和采收率,在有气顶、有底水的油藏中可延长井的无水无气开采周期,可开采残余油，提高油藏的采收率,是稠油油藏开发的最有效途径,是开发裂缝性油气藏的最好手段,2、水平井可增加油气藏的可采出量,3、水平井能提高开发经济效益,能降低油气开采的生产成本,可减少开发井的总数,一、水平井的主要特点,1、水平井可提高产量和采收率 一、水平井的主要特点,二、水平井的地质及设计问题,1、水平井的地质问题,水平井在很多油气藏都有好的效果，但并不是所有场合都奏效。只有当水平井钻在适当的油气藏的适当部位，才能发挥优势。,水平井开发适应的油气藏类型有：,裂缝性油气藏,低渗油气藏,稠油层,水锥进层，,接近枯竭油气藏,调整井网,二、水平井的地质及设计问题 1、水平井的地质问题,不同油气藏类型对水平井的要求不同，达到的效果也不同。如在薄层（小于3,m）,不适用，只有大于6,m,的层厚，水平井才具有好的效果。在低渗透油气藏，只有储层具备足够的能量和供液能力，水平井才能达到预期的效果。,不同油气藏类型对水平井的要求不同，达到的效果也不同。如在薄,2、水平井段的长度,水平井段长度是衡量水平井技术最重要的参数之一。一般水平井段长在数百米，个别的井达到数千米。水平井是依赖长的水平段来提高采收率和生产能力。实践证明，水平井水平段越长，开采效果越好。但水平段的长度受到油藏类型、钻井工艺、井眼稳定性和井的综合经济性等多种因素的影响。,2、水平井段的长度,3、水平井井位选择,水平井的井位选择应非常慎重，井位选择的好坏直接影响到井的开发效益。,选择井位的依据：油藏描述、油藏模拟和水平井的经济性分析。,水平井井位选择的注意事项：,油层厚度 应超过6,m ；,在水和气锥进的油气藏，一般要求层厚不少于20,m，,否则容易发生锥进,油藏渗透率大于510,-3,m,2,；,水平段穿越尽可能多的垂直裂缝；,稠油油藏，原油粘度是水平井井位选择的主要因素,3、水平井井位选择,水平井的分类及钻井特点,水平井由直井段、增斜段和水平段组成。见右图,水平段钻进目标靶区后在产层水平前进，目标靶区可以是一个，也可以是多个，水平段基本保持水平，也可以上翘。水平段长从几十米到上千米不等。,一、水平井分类,水平井的分类及钻井特点 水平井由直井段、增斜段和水平段组成。,水平井完井,一、水平井完井方法,水平井的完井和直井的定义是基本相同，都包括连通井眼和油层、安装井底的完井管柱、试采等。,水平井完井除受油藏和地质因素影响，还受井眼的弯曲程度的影响，,水平井完井考虑的问题比直井多，应考虑钻井完井中的最小的产层污染，单井最大产量，最小的修井次数和最简便的修井操作，最低的采油成本和油井的寿命。,水平井完井 一、水平井完井方法,水平井的完井原则：,能获得最高的油气产量而其它流体的排出量小,能防止井壁不稳定,能控制出砂,有利于减少修井次数,井下工具设备长期安全运转,井身条件能进行二次或三次开发,经济性好,水平井的完井原则：能获得最高的油气产量而其它流体的排出量小,水平井完井方式的选择步骤,依据采油工艺技术,由钻井工艺技术决定,油藏模拟,根据流体类型、,岩石稳定性提出,完井方法,初步方案,评价,完井方案,制定具体的,完井施工措施,水平井完井方式的选择步骤依据采油工艺技术由钻井工艺技术决定油,水平井完井方法有多种，常见的有：裸眼完井、套管或尾管固井完井、割缝衬管完井、筛管完井、砾石充填完井、封隔器完井等，见下图,a,裸眼完井；,b,衬管完井；,cf,衬管加封隔器完井；,g,尾管衬管完井；,h,套管完井,水平井完井方法有多种，常见的有：裸眼完井、套管或尾管固井完井,水平井完井方式的特点,（1）裸眼完井是最简单、最早的完井方法，主要用在不破裂和不坍塌的坚硬地层。该完井方式完善系数高，产量大，污染易消除；缺点是在低强度地层井壁容易坍塌。,（2）套管或尾管完井是传统的完井方式，优点是层间封隔好、消除井壁问题，能采取各种增产措施，可选择性的射开地层；缺点是在中短半径水平井中应用受到限制。,水平井完井方式的特点（1）裸眼完井是最简单、最早的完井方法,（3）割缝衬管完井是较简单的完井方式，可用于各类水平井，使用普遍。,（4）筛管完井是防砂完井，筛管不用水泥封固，多半是在筛管外充填砾石，或事先在管外预充填砾石。,（5）封隔器完井是水平井中经常使用的完井方式，在可能出现问题的水平段前后都用裸眼封隔器封隔，该方法一般与割缝衬管或筛管配合使用。,（3）割缝衬管完井是较简单的完井方式，可用于各类水平井，使,国外对水平井的各种完井方式进行了统计，其中,注水泥完成井占 10%,裸眼完井占 10%,砾石充填完井占 17%,割缝衬管完井占 40%,筛管完井占 3%,其它占 20%,国外对水平井的各种完井方式进行了统计，其中,长曲率半径水平井钻进的方法和常规钻直井基本是一样的，完井方法可采用直井的所有方法。,二、长半径水平井的完井,长曲率半径水平井钻进的方法和常规钻直井基本是一样的，完井方法,三、中半径水平井完井,中半径水平井完井方式应考虑套管在弯曲井段的受力情况，如果能够满足套管完井的井筒条件，则采用套管完井；否则，不能够下套管时，可选用裸眼完井、衬管完井、封隔器完井等。,三、中半径水平井完井中半径水平井完井方式应考虑套管在弯曲井段,四、中短半径和短半径水平井完井,中短半径和短半径水平井完井由于井眼曲率很小，难以下套管完井，只能采用裸眼、衬管、封隔器等几种井底结构的完井方法。,四、中短半径和短半径水平井完井中短半径和短半径水平井完井由于,四、中短半径和短半径水平井完井,1、裸眼完井,钻完弯曲井段，套管下入接近水平段的位置，注水泥封固上部地层，然后钻开储层，裸眼完成，,水平井裸眼完井,四、中短半径和短半径水平井完井1、裸眼完井水平井裸眼完井,四、中短半径和短半径水平井完井,水平井衬管完井井底结构见右图,在水平段以前下套管封固，水平段下入衬管,也可以直接钻完水平段，衬管与套管柱一起下入井筒,在套管段用水泥封固；衬管为割缝或绕丝筛管,2、衬管完井,水平井割缝衬管完井,四、中短半径和短半径水平井完井水平井衬管完井井底结构见右图2,四、中短半径和短半径水平井完井,在裸眼水平井段下筛管并在管柱适当部位安放裸眼封隔器，实现井段封隔，以支撑脆弱地层，隔离问题地层，按层段进行生产控制,3、封隔器完井,水平井封隔器完井,a,套管外封隔器及割缝衬管完井示意图；,b,套管外封隔器及滑套完井示意图,四、中短半径和短半径水平井完井在裸眼水平井段下筛管并在管柱适,四、中短半径和短半径水平井完井,在裸眼水平井眼下入筛管，并在环形空间充填砾石，以支撑地层、过滤出砂和保护筛管，主要用在出砂地层，也可以直接下入砾石予充填的筛管，见右图,砾石充填在水平井的使用比较困难，使用也少。,4、砾石充填完井,水平井砾石充填完井,四、中短半径和短半径水平井完井在裸眼水平井眼下入筛管，并在环,五、超短半径水平井,由于该类水平井水平段很短，井眼小，难于下套管，只能裸眼完井。用钢管冲蚀形成井眼后，如必要，可将钢管留在井中，用电化学腐蚀的方法，将喷嘴腐蚀掉，将钢管腐蚀成割缝状，形成衬管完井；也可以砾石充填，但工艺复杂，成本高。,如果在一个油层不同方位钻成多个井眼，各个井筒有干扰，只能裸眼完成。,五、超短半径水平井由于该类水平井水平段很短，井眼小，难于下套,在这一章中，主要介绍了,水平井的主要特点,水平井的地质分析与方案设计,水平井完井方法,水平井固井技术,在这一章中，主要介绍了水平井的主要特点,本章结束,本章结束,四、气井完井方法有关问题的讨论,1 . 先 期 完 井,2 . 套管设计程序与井下管串问题,end,四、气井完井方法有关问题的讨论1 . 先 期 完 井2 .,5、气井完井质量与后评价,影响完井质量的因素,主要有以下几个方面：,（1）钻井液相对密度的确定是否适当，浸泡时间是否过长，完井后首次压力恢复曲线解释的气层损害是否严重，是否影响或降低了产能，有没有进行解堵性措施的必要；,（2）应通过获得的地层压力资料评价本井的钻井液密度是否适当，以供本区今后的设计参考。,（3）固井质量是否良好，要采用声幅、声波等测井方法判定固井质量，如果固井质量问题严重，必须采取相应的补救措施；,（4）气井井口装置在气井关井压力最高的情况下，是否密封良好，不漏不刺，任何漏失都要及时整改，尤其是不可控制的部分的漏失更应及时整改。,5、气井完井质量与后评价 影响完井质量的因素,(1) 复合油管相等剩余压力计算,(1) 复合油管相等剩余压力计算,气井完井-课件,图 11 川东石炭系储集岩基质孔隙中值喉道宽度与克氏渗透率关系图,图 11 川东石炭系储集岩基质孔隙中值喉道宽度与克氏渗透率,四、 应用与实例,1. 保护气层的固井技术的应用,(1) 根据研究表明，直径10,m,以下的颗粒，对川东石炭系气藏损害最严重，所以应严格控制固相颗粒的直径。,(2) 应用公式(1)计算套管下放速度，避免产生激动压力。,(3) 根据四川地区井身结构的要求，水泥浆替注排量一般采用钻井时的排量，虽然没有达到紊流的泵注效果，但不会超压，鳖漏地层。,(4) 应尽量采用多凝注水泥浆工艺，以减少水泥失重时的压力降值。,四、 应用与实例1. 保护气层的固井技术的应用,2. 完井阶段的保护技术应用,(1) 根据产层特性，设计合理的负压进行射孔，既要避免完井液进入产层，又要减少射孔引起的压实、地层破碎而产生的新的损害。,(2) 选用压差式、压力延时、油压、环压及透棒等不同的引爆方式，使射孔满足负压射孔的条件。,2. 完井阶段的保护技术应用,4. 保护产层的增产技术措施,(1) 通过室内研究工作，确定合理的工作液配方，以减少由于工作液选用不当而对地层产生新的损害,(2) 根据四川气田的产层特点，开发出两种增产效果好，对产层损害低的酸工作液。,(3) 开发新型化学助剂，提高工作液性能，减少对产层的损害，增加增产措施效果。,(4) 重视增产作业后液体排返工作。除在工作液中加入助排剂外，还在增产作业中和作业后注入氮气助排，以提高增产作业效果。,4. 保护产层的增产技术措施,图 11 川东石炭系储集岩基质孔隙喉道排驱压力与克氏渗透率关系图,图 11 川东石炭系储集岩基质孔隙喉道排驱压力与克氏渗透率,气井完井-课件,一、完井方法 的主要分类,二、选择气井完井方法应考虑 的因素,一、完井方法 的主要分类二、选择气井完井方法应考虑 的因素,2、投产措施对气层的损害和保护技术,（1）,完井液的性能不符和要求,造成对产层的损害。,（2）,投产措施所用的工作液(包括前置液、酸液、压裂液等)与地层不配伍或配伍不好，都会影响增产效果甚至根本不增产。,（3）,投产措施工作液性能和施工技术不合要求，也会造成地层渗透率下降的结果,（4）,对部分酸敏严重的地层，在酸化作业后，其酸化的改善渗透率作用抵不上由于酸敏影响的损害，也影响了酸化的增产效果。,2、投产措施对气层的损害和保护技术,(4)二级采油技术,目前现场实施20口井,累增液5051,t，,累增油3320,t,提高泵效6%以上，平均动液面下降1087,m。,机采配套工艺技术,3、提高泵效技术,(4)二级采油技术 目前现场实施20口井,累增,三、气层损害的现场检测技术,气层损害的现场评价方法,1) 表皮系数(,S),三、气层损害的现场检测技术,2) 附加压力损失,(P,S,),2) 附加压力损失(PS),气井完井-课件,气井完井-课件,表,1 评价气层损害指标及标准表,2,.,气层损害的评价标准,表 1 评价气层损害指标及标准表2.气层损害的评价标准,表,2 判别气层损害程度标准表,表 2 判别气层损害程度标准表,二、套管允许最大掏空深度计算,套管允许最大掏空深度计算示意图,二、套管允许最大掏空深度计算套管允许最大掏空深度计算示意图,气井完井-课件,(3) 井筒为纯气时，井口最小控制压力,(3) 井筒为纯气时，井口最小控制压力,气井完井-课件,