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1、第二章 完井与试油,第二章,第一节 油气井完井,教学目的 理解完井的重要性，掌握几种常规完井方法的特点、适用的地质条件 教学重点 射孔完井、裸眼完井、割缝衬管完井和砾石充填完井的定义及其适用范围,第二章第一节,第一节 油气井完井,完井的定义 完井(Well Completion)，油气井的完成方式，即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。 一口井钻成之后，主要的工作就是在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是完井。 在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。,第二章第一节,第一节 油气
2、井完井,合理的完井方法应该满足的要求 油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小； 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； 应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜,，防止层间的相互干扰； 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；,第二章第一节,第一节 油气井完井,合理的完井方法应该满足的要求 应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件； 对于稠油油藏，则稠油开采能达到热采（主要蒸汽吞吐和蒸汽驱）的要求； 油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件； 施工工艺尽可能简便，成本尽可能低。,
3、第二章第一节,第一节 油气井完井,常规完井方法 常规完井方法主要有4种： 裸眼完井方法 (Open-hole) 射孔完井方法（perforating） 割缝衬管完井方法(Slotted Liner) 砾石充填完井 (Gravel Packed) 非常规：贯眼完井,第二章第一节,一、裸眼完井,裸眼完井定义与适用条件 裸眼完井就是井眼完全裸露，井内不下任何管柱。分先期裸眼完井和后期裸眼完井。,第二章第一节,一、裸眼完井,先期裸眼完井 是钻头钻至油层顶界附近后，下技术套管注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从技术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。此为先期裸眼完井。
4、,第二章第一节,一、裸眼完井,后期裸眼完井 不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下技术套管至油层顶界附近，注水泥固井。此为后期裸眼完井。,第二章第一节,一、裸眼完井,水平裸眼完井,第二章第一节,一、裸眼完井,裸眼完井优点与缺点 优点：油层全部裸露，没有任何遮挡地直接与井底相通，因而油层不仅具有最大的渗滤面积，而且流线平直，油、气流入井内的阻力最小 缺点：井底容易坍塌，油层出砂，不宜进行分层作业，油、气、水层易互相干扰,第二章第一节,一、裸眼完井,适用地质条件 岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。 无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的
5、多储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。,第二章第一节,二、射孔完井,射孔完井方法 射孔完井是国内外使用最为广泛的一种完井方法，在直井、定向井、水平井中都可采用。射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。 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。,第二章第一节,二、射孔完井,套管射孔完井 套管射孔完井是用同一尺寸的钻头钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部并注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层一定深度，从而建立起油（气）流的通道。,第二章第一节,二
6、、射孔完井,尾管射孔完井 在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，然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，然后射孔。,第二章第一节,二、射孔完井,水平井射孔完井 一般是技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和技术套管宜重合100m左右。最后在水平井段射孔。,第二章第一节,二、射孔完井,射孔完井剖面,第二章第一节,二、射孔完井,射孔枪,第二章第一节,二、射孔完井,射孔关键技术 射孔是完井工程的一个关键性环节。为此，采用先进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情
7、况，优选射孔工艺和优化射孔设计，是搞好射孔完井必不可少的基本条件。 采用恰当的射孔工艺和正确的射孔设计，就可以获得较为理想的产能。需要对射孔工艺、射孔枪弹与仪器、射孔损害机理及评价方法、射孔优化设计以及射孔负压和射孔液等问题进行理论、实验和矿场试验研究。,第二章第一节,二、射孔完井,射孔完井优点与缺点 优点：能比较有效地封隔和支持疏松易塌的生产层，便于分层测试，分层开采和增产，可确定是否下入油层套管，比较经济 缺点：在钻井和固井过程中生产层受洗井液和水泥的侵害较为严重，由于射孔数目和射孔深度有限，油气层与井底的连通面积小，而且流线弯曲向射孔孔眼集中，导致油气流入井内的阻力较大，不易防砂等,第七
8、章第一节,二、射孔完井,射孔完井适用的地质条件 有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层 各分层之间存在压力、岩性等差异，因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层。 要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层。 砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。,第二章第一节,三、衬管完井,衬管完井方法 当油层是胶结差的疏松砂岩组成时，若采用裸眼完井，油层就容易坍塌，井底被砂堵，使油气渗滤面积减少 根据孔眼形式可分为圆型和割缝衬管，后者防砂效果好,第二章第一节,三、衬管完井,割缝衬管完井方法 割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上，在裸眼井内下入割缝衬管。在直井、定
9、向井、水平井中都可采用。与裸眼完井相对应，割缝衬管完井方法也有两种完井工序：先期固井和后期固井。,第二章第一节,三、衬管完井,割缝衬管完井方法先期固井 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,第二章第一节,三、衬管完井,割缝衬管示意图 割缝衬管就是在衬管壁上沿着轴线的平行方向或垂直方向割成多条缝眼,第二章第一节,梯形，大边在内,三、衬管完井,割缝衬管缝眼的功能 允许一定数量和大小
10、的能被原 油携带至地面的“细砂”通过。 能把较大颗粒的砂于阻挡在衬 管外面。这样，大砂粒就在衬 管外形成“砂桥”或“砂拱”。砂桥中没有小砂粒，因 为生产时此处流速很高，把小砂粒都带入井内了。砂桥 的这种自然分选，使它具有良好的通过能力，同时起到 保护井壁的作用。,第二章第一节,三、衬管完井,割缝衬管完井的优缺点 优点：对油、气流有较好的通过能力，此外对油层也有着良好的支撑作用 缺点：利用油层中的砂层自然成拱防砂，故不易人工控制。在裸眼井中无法封隔油、气、水层,第二章第一节,三、衬管完井,割缝衬管完井适用的地质条件 无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的
11、多储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。 岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。 割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一。它 既起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁坍塌堵 塞井筒的作用，同时在一定程度上起到防砂的作 用。,第二章第一节,四、砾石充填完井,砾石充填完井 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法。它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，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。 砾石充填完井在直井、定向井中都可使用。但在水平井中应慎重，因为易发生砂卡，从而使砾石充填失败，达不到有效防砂的目的。,第二章第一节,四、砾石充填完井
12、,砾石充填完井 是人为地在衬管和井壁之间充填一定尺寸的砾石，使它起防砂和保护生产层的作用。有两种充填方法： 裸眼内砾石充填 套管内砾石充填,第二章第一节,四、砾石充填完井,裸眼砾石充填完井 其工序是：钻头钻达油层顶界以上约3m后，下技术套管注水泥固井。再用小一级的钻头钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深。然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的1.5至2倍，以确保充填砾石时有较大的环形空间，增加防砂层的厚度，提高防砂效果。,第二章第一节,四、砾石充填完井,裸眼砾石充填完井示意图,第二章第一节,四、砾石充填完井,裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表,第二章第一节,四、砾石充填完井,套管砾石充填完井
13、 套管砾石充填的完井工序是：钻头钻穿油层至设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥固井，然后对油层部位射孔。由于高密度充填(高粘充填液)紧实，充填效率高，防砂效果好，有效期长，故当前大多采用高密度充填。,第二章第一节,四、砾石充填完井,套管砾石充填筛管匹配表,第二章第一节,四、砾石充填完井,砾石质量要求 砾石粒径 国内外推荐的砾石粒径是油层砂粒度中值d50的56倍。 砾石尺寸合格程度 砾石尺寸合格程度的标准是大于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样的0.1%，小于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样的2。,第二章第一节,四、砾石充填完井,砾石质量要求 砾石的强度 砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂重
14、量含量不超过下表所示的数值。,第二章第一节,砾石抗破碎推荐标准,四、砾石充填完井,砾石质量要求 砾石的球度和圆度 要求砾石的平均圆度应大于0.6。,第二章第一节,四、砾石充填完井,砾石质量要求 砾石的酸溶度 砾石酸溶度的标准是:在标准土酸(3HF12 HCl)中砾石的溶解重量百分数不得超过1。 砾石的结团 要求为：砾石应由单个石英砂粒所组成，如果 砂样中含有1或更多个砂粒结团，该砂样不能 使用。,第二章第一节,四、砾石充填完井,砾石充填完井的优缺点 优点：通过油气流的渗流面积大，阻力小，可防止油井坍塌、出砂和堵死油井，因而油井寿命较长 缺点：完井工艺复杂，适用油层简单的情况下，不宜选择性压裂、
15、酸化、分采分注,第二章第一节,四、砾石充填完井,砾石充填完井适用的地质条件,第二章第一节,第二节 试油和试气,试油（气）是利用一套专用的设备和方法，对井下油、气、水层进行直接测试，并取得有关地下油、气、水层产能、压力、温度和油、气、水样物性资料的工艺过程,第二章第一节,第二节 试油和试气,诱导油流 油气层钻井、完井之后，通常井内充满泥浆或其他液体。显然只有将井内液柱降低，造成油、气层压力大于井内液柱压力，油气才能从油、气层流入井内，这一过程成为诱导油流,第二章第二节,第二节 试油和试气,诱导油流的方法 要降低井底压力，可以通过改变井内液柱高度或液柱相对密度来实现。 诱导油流的方法有很多： 替喷法 抽汲法 提捞法 气举法 混气水排液法,第二章第二节,第二节 试油和试气,试油资料的取得及其应用 油井在诱导油流之后，就开始出油。这时候油井就转入试油取资料阶段 包括以下几个资料：产量、压力、温度和原油及水特性数据 可用于判断油、气田是否达到油气流标准,第二章第二节,