完井方式选择ppt课件.ppt
长江大学石油工程学院钻井工程研究所,第3节 完井方式的选择,一、完井方式的分类二、完井方式需要考虑的主要因素三、完井方法选择依据四、完井方法选择的原则与思路五、直（定向）井完井方式选择 （一）砂岩油气藏 （二）碳酸岩油气藏 （三）火成岩、变质岩等油气藏六、水平井完井方式的选择七、实例分析,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,第3节 完井方式的选择,第一章已阐述完井方式选择必须依据油田地质和油藏工程的特点。上一节给出具体各类完井方式及其特点。本节从另一个角度，从直井（定向井）及水平井两大类型的完井类型出发，结合油田地质和油藏工程的特点，就某些问题论述完井方式选择。下面简要回顾一下完井方式的分类。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,一、完井方式的分类,按照钻井后井眼是否裸露，可将完井方法分为两大类：射孔系列完井和裸眼系列完井 .,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,二、完井方式需要考虑的主要因素,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,三、完井方法选择依据,完井方法的选择是一项复杂的系统工程，需要综合考虑各方面的因素。如油、气藏类型、岩性不同，所选的完井方法就不同。即使在同一油、气藏中，井所处的地理位置不同，所选完井方法也可能有差别。完井方法选择必须依据油、气田地质和油藏工程特点，同时要考虑到采油（采气）工程技术要求，要有预见性。下面我们就从：1、生产过程中井眼是否稳定、2、生产过程中地层是否出砂、3、油田地质特性及油藏工程条件和4、采油工程措施等几个方面进行讲解。油田地质的主要研究内容是：构造特征、储层特征、储集空间、流体分布、流体性质、渗流特性、压力和温度、驱动能量和驱动类型、油藏类型、储量计算和地质建模。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,1、井眼力学的稳定性,井眼的稳定性受化学和力学稳定性的综合影响。1）化学稳定性指油、气层是否含有膨胀性强、容易坍塌的粘土夹层、石膏层和盐岩层。这些夹层在开采过程中遇水后极易膨胀和发生塑性蠕动，从而导致油、气层失去支撑而垮塌；2）井眼的力学稳定性问题，通过研究在生产过程中井壁岩石所受的剪切应力与岩石抗剪切强度的关系，选择是否采用支撑井壁的完井方式。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,1、井眼力学的稳定性,力学稳定性判别方法有两种，一种是忽略中间主应力的Mohr-Coulumb剪切破坏理论，另一种是考虑中间主应力的Von.Mises剪切破坏理论。按着这两种剪切破坏理论，计算井壁岩石的最大剪应力，如果最大剪应力大于井壁的岩石强度，表明井眼不稳定，可能发生坍塌，不能采用裸眼的完井方式。反之，则可以采用裸眼完井方式。一般情况下两种理论判断出的结果是一致的，当发生矛盾时，建议采用Von. Mises剪切破坏理论来判断井眼的稳定性。注意：具体的计算过程，岩石力学里面有详细的论述，这里不展开讲。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、生产过程中地层出砂的判断,油气井出砂会造成井下设备、地面设备和工具的磨蚀和损害，也会造成井眼的堵塞，降低油气井产量或者被迫停产。因此弄清油气井出砂机理及正确的判断地层是否出砂，对于选择合理的防砂完井方式及搞好油气田开发开采是非常重要的。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、生产过程中地层出砂的判断,1）出砂机理及其影响因素分析地层出砂可分为两种，一种是地层中的游离砂，一种是地层中的骨架砂。以前一些防砂的理论主要针对地层中的游离砂，防砂设计也是为了阻挡地层中的游离砂产出来。近年来随着技术的进步和认识的深化，人们的看法有了较大的转变，认为地层产出游离砂并不可怕，反而能疏通地层孔隙喉道，对于提高油气井产量有利。真正要防的地层的骨架出砂，因为一旦地层骨架出砂，可能导致地层的坍塌，使油气井报废。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、生产过程中地层出砂的判断,而影响地层出砂的因素归纳起来主要有以下六个方面：,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、生产过程中地层出砂的判断,2）生产过程中地层出砂的判别方法生产过程中地层出砂的判断 就是 判断完井时是否要采用防砂完井。其判断方法主要有现场观测法、经验法及力学计算法等。值得一提的是，西南石油学院03级硕士研究生曾文广同学，他提出了一种对各种判断方法进行综合加权判别的方法，进一步保证了出砂判断结果的准确性和可靠度。参考文献：曾文广，西南石油学院硕士论文，2005.6,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2）生产过程中地层出砂的判别方法,（1）观察法岩心观察 疏松岩石用常规取心工具收获率低，很容易将岩心从取心筒中拿出或岩心易从取心筒中脱落；用肉眼观察、手触等方法判断时，疏松岩石或低强度岩石往往一触即碎、或停放数日自行破碎、或在岩心上用指甲能刻痕；对岩心浸水或盐水，岩心易破碎。如有上述现象，则说明生产过程中地层易出砂。邻井状态 同一油气藏中，临井生产过程中出砂，本井出砂的可能性大。 DST测试 如果DST测试期间油气井出砂（甚至严重出砂），说明生产过程中地层易出砂；如果未见出砂，但应该仔细检查井下钻具和工具，看看在接箍台阶等处是否附有砂粒等，说明生产过程中地层易出砂。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2）生产过程中地层出砂的判别方法,（2）经验方法声波时差法 一般的，声波时差295s/m时，地层容易出砂。 G/Cb法 根据力学性质测井所求得的地层岩石剪切模量G和岩石体积压缩系数Cb，可以计算G/Cb值。 当G/Cb3.8107MPa2时，油气井不出砂；当G/Cb3.3107MPa2时，油气井要出砂。（3）其他方法力学计算方法、综合加权系数法等，这些内容同学们可以参考相关文献。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、油藏工程条件和采油工程技术要求,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、油藏工程条件和采油工程技术要求,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、油藏工程条件和采油工程技术要求,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,四、完井方法选择的原则与思路,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,五、直（定向）井完井方式选择,直井完井方式是国内外完井基本方式，今后也将会如此。由于直井完井适应范围广、工艺技术简单、建井周期短、造价低，所以这井完井得到广泛的应用。按地层岩性可分为砂岩、碳酸盐岩和其他岩性3大类不同油气藏类型，由于他们各自的地层特点，决定了其完井方式的选择有着不同的依据。下面我们就分别对这三种不同类型的油气藏类型进行阐述：,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（一）砂岩油气藏,1、油藏类型形状（从形状来分析）砂岩油藏分为层状、块状和岩性油藏。在陆相沉积地层中，层状油藏所占比例大。 块状或岩性油藏，原油性质和压力系统等大致一致，因而完井方式无须作特殊考虑。 层状油藏，特别是多套层系同井合采时，就应认真考虑（各层系间压力、产量差异），在此基础上选择合适的完井方式。 若产层之间压力差异不大，则可同并合采； 若产层之间压力差异大，高压层的油将向低压层灌，多套层系合采的产量反而低于单套层系的产量，在这种情况下，即应按单套层系开采；但有时单套层系的储量丰度又不足以单独开采，此时只能采用同井双管采油，每根油管柱开采一套层系，以消除层间干扰，保证两套层系都能正常生产。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（一）砂岩油气藏,2、油藏类型原油的粘度（从粘度来分析）砂岩油藏从原油粘度来分，可分常规（稀）油藏、稠油油藏。陆相沉积地层的特点是层系多，渗透率偏低，而且地层能量低。 砂岩稀油油藏，宜采用套管射孔完成这类油藏一方面大多需要注水，补充地层能量开发，而且多套层系都要进行压裂增产措施；这是因为裸眼或割缝衬管完井都无法分层注水或分层压裂。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（一）砂岩油气藏, 砂岩稠油油藏，宜采用具有防砂措施的射孔完井 砂岩稠油油藏油层大多胶结疏松，生产过程大多出砂，因而必须采取防砂措施。 砂岩普通稠油大多采用注水开发（如胜利孤岛、孤东）。采用套管射孔完井即能分层控制。此外必须强调的是稠油井应采用大直径套管，套管直径不小于7in。因为稠油粘度大，流动阻力大，采用大直径套管才能下大直径油管。 特、超稠油藏，宜采用射孔完井这类油藏都是采用注蒸汽开采。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（一）砂岩油气藏, 小结,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（一）砂岩油气藏,砂岩油气藏完井方式选择综合图,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（二）碳酸岩油气藏,参考文献：熊友明 潘迎德，碳酸盐岩及特殊岩性地层完井方式的选择，石油钻探技术1、碳酸盐岩层主要完井方式目前，碳酸盐岩层已成为我国油气的主要产层之一，其完井方式的选择也日益受到重视，调查表明，国内外在碳酸盐岩油气层中主要采用如下四种完井方式： 套管射孔完井； 裸眼完井； 割缝衬管（或割缝套管、贯眼套管）完井； 尾管射孔完井。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、碳酸盐岩层完井方式的选择依据,1）目的层 如果是孔隙型碳酸盐岩油气层，由于渗透率低，碳酸岩油藏不论有无气顶、底水，都要选择能采用压裂酸化增产措施的套管或尾管射孔完井。 如果是裂缝型碳酸盐岩油气层，可以根据有无气顶、底水情况，选择套管或尾管射孔完井及裸眼完井，有时也可选择衬管完井。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、碳酸盐岩层完井方式的选择依据,2）油气产量 对高产气井，可采用裸眼或衬管完井； 如果采用射孔完井， 则必须是在大直径的套管（177.8mm）内射孔。 对高产油井也同样考虑，否则将会给今后采油工作带来诸多不便。例如，在127mm套管（尾管）内射孔完井后，一般只能下57mm（泵筒外径89.5mm）管式泵抽油，而下70mm（泵筒外径107mm）管式泵抽油就比较勉强。在采用57mm的管式泵抽油时，由于泵的理论排量仅42-212t/d，再考虑到泵效不高，将不能满足高产的需要。在油田开发的后期，由于含水率较高，其限产作用会更为强烈。 对低产油气井，原则上采用射孔完成，主要是考虑到今后要采用增产措施。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、碳酸盐岩层完井方式的选择依据,3）地层压力和渗透率 高压高渗地层的流动性好、供液能力强，选择完井方式余地较大； 而低压低渗地层的流动性差、供液能力弱。要考虑到今后是否采用增产措施而选择合理的完井方式。4）目的层上下气顶和底水对于有气顶、底水的油层，在选择完井方式时要考虑避开气顶、底水。对有底水的气层，也要考虑避开底水。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、碳酸盐岩层完井方式的选择依据,5）泥岩、页岩夹层对具有泥岩、页岩夹层的目的层，一般应采用射孔完成。在钻开油层和固井、完井时，必须考虑抑制泥岩、页岩夹层的水化膨胀问题。否则，将易引起井塌，或者在泥岩、页岩夹层水化膨胀后裂缝型产层受到压缩作用从而使裂缝闭合，最终限制产量（实际上，这也是一种严重的地层损害，必须引起高度重视）。6）深井或高破裂压力井对深井或高破裂压力井，一般应采用射孔完井，而且还应加大生产套管的直径，以便下入较大直径的油管。这样有利于减少水力压裂时井筒的摩阻，有利于在压裂时压开产层。某些深井或高破裂压力井，在压裂时往往压不开产层，其原因之一就是套管尺寸太小、井筒摩阻太大。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、碳酸盐岩层完井方式的选择方法,1）各种完井方式适用的条件,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、碳酸盐岩层完井方式的选择方法,2）完井方式选择推荐程序通过理论研究和现场实践，提出碳酸盐岩油气层完井方式选择流程。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、碳酸盐岩层完井方式的选择方法,碳酸盐岩油气层完井方式选择的推荐做法： 碳酸盐岩油气层大多不存在出砂问题，并且多为稀油和天然气藏，可以不考虑防砂和热采问题。可按渗流特征分孔隙性地层和裂缝性地层来选择完井方式。特别的，对孔隙性地层，在开采过程中一般要采取增产措施，所以原则上都要选择套管（或尾管）射孔完井。 在油井完井时应根据有无气顶和底水考虑控制和利用气顶和底水的问题。天然气井应考虑底水问题。对裂缝性碳酸盐岩地层，既可选择套管射孔完井也可选择裸眼完井或衬管完井，可视具体情况取舍。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,（三）火成岩、变质岩等油气藏,变质岩（如片麻岩）、喷发岩（如火山岩）、花岗岩等特殊岩性地层与碳酸盐岩地层类似，其常用完井方式仍然是套管射孔和裸眼完井两类。根据有无气顶、底水情况及离开气顶、底水的距离，选择合适的避射高度。其完井方式可按图2所示的推荐程序进行选择。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,六、水平井完井方式的选择,水平井有增加泄油面积，降低生产压差，提高单井产量和提高最终采收率的作用。在控制油层出砂和底水锥进方面优于其它类型井，对低渗、稠油开采和热采热注都有明显效果。完井可分为裸眼、衬管、套管固井、防砂、管外封隔器等几种不同类型的完井。不同油气田应依据其特点选择最佳完井方法满足生产需要。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,1、水平井完井方式选择的基本原则,由于油气田的构造形态和层位分布不同，采用哪种完井方法应视总体开发方案和经济评价确定。水平井段长短、穿越层位的岩性差异程度、穿越单一厚度与穿越多组油气层进行开采，完井技术则不相同。水平井生产完井方案要与钻井方案紧密结合，完井时要充分考虑油气田生产特点，结合开发方案要求，预先做好生产完井设计。水平井完井方式选择的基本原则为： 水平段完井应能最大限度发挥产能，达到高效开采目的； 有效防止井壁垮塌，对胶结疏松的砂岩油层需进行有效防砂； 有利于分层开采。对穿越复杂带层段的油井，完井时应实施有效分隔，有利于今后控制； 分采或封堵； 便于修井作业时管柱或连续油管重新进入施工； 永久性完井工具应能满足长期生产的要求。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,2、水平井完井方式分类,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,3、水平井完井方式选择的流程图,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,七、实例分析,南海某油田A13 水平井采用预制填充砾石防砂管完井。水平井段上部用244.5mm 套管固井，裸眼井径215.9mm，水平段在13m 油层中部穿越长度428.6m。滤管选用127mm油管做基管， 每米钻孔直径为12.7mm，钻孔数量为475 孔。基管外部点焊缠绕梯形不锈钢丝。外保护层为177.8mm 套管，每米钻孔直径、数量与基管相同。环空填充2040 目(粒径0.420.84mm)砾石，环氧树脂固结。每节长4m，上下配有连接螺纹。裸眼段完井管串配置顶部悬挂套管封隔器，防砂管、盲管、滑套，分4 组用管外封隔器将428.6m 井段分隔为独立的4 小段。底部还备有工作筒和浮阀作清洗防砂管及井壁的通道。图8-1-4 是A13 井完井结构示意图。下井后上提专用管串，送入工具从底部开始清洗防砂管，关闭滑套和逐层坐封管外封隔器，达到防砂和分隔目的。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,七、实例分析,(1)井筒准备完井液要有防塌，润滑，保护油层及携砂能力，重复循环清洗出水平井段所有岩屑。为确保预制防砂管能下到井底，A13 井连接2 根外径与防砂管直径177.8mm 相同的套管做模拟管柱通井到井底循环两周清除岩屑。模拟管柱起到244.5mm 套管内，用HEC（羟乙基纤维素）与海水配制成的胶液替出套管内钻井液，保持井筒干净，减少下防砂管时受污染和堵塞。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,七、实例分析,(2)送入管柱设计和施工砾石填充防砂管重量大，绕性差，为便于下井，每12m 防砂管中间加入1 根长6m、外径为127mm 的盲管，盲管上加一个弹簧扶正器达到减少重量增加绕性，降低摩擦力的目的。筛管进入水平段自身重量全部加在井壁上，向前推进阻力很大，上部钻柱要有足够重量才能把筛管推向井底。筛管管串与专用送入工具组装好后，在悬挂封隔器顶部接入如下送入钻具：6 柱127mm 钻杆+14 柱127mm 加重钻杆+13 柱158mm 钻铤+127mm 钻杆。,长江大学石油工程学院钻井工程研究所,思考题,1、简述完井方法选择依据是什么？2、简述完井方法选择的原则与思路 ？3、小结“直（定向）井完井方式选择”内容。,
