固井与完井培训ppt课件.ppt

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1、固井和完井,主要内容： 井身结构设计 套管柱强度设计 注水泥工艺技术 钻开生产层技术 完井方法及井底结构,第一节 井身结构设计,二、套管柱的类型 1. 表层套管 2. 生产套管（油层套管） 3. 技术套管（中间套管） 4. 尾管（钻井尾管、生产尾管）,一、 井身结构设计内容 （1）套管层次和下入深度 （2）套管和井眼尺寸的配合 （3）水泥返高,三、设计原则,第一节 井身结构设计,1. 有效地保护油气层； 2. 避免漏、喷、塌、卡等井下复杂情况，保证安全、快速钻进； 钻下部高压层采用重钻井液所产生的井内压力，不致压裂上部 裸露地层； 下套管过程中，井内钻井液液柱压力和地层压力间的压差不致于 导致

2、压差卡套管事故； 当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，裸眼井段应具有压井 处理溢流的 能力。,四、设计依据,第一节 井身结构设计,1. 地层剖面及复杂层位 2. 两个压力剖面：地层压力和地层破裂压力 3. 工程数据： 抽吸压力系数 Sb：0.06 0.08 g/cm3 激动压力系数 Sg：0.07 0.10 g/cm3 压裂安全系数 Sf： 0.024 0.048 g/cm3 井 涌 允 量 Sk ：0.06 0.14 g/cm3 压 差 允 值 p ： PN = 1518 MPa ， PA = 2123 MPa,井涌允量发生溢流关井后，允许的井口回压在溢 流井深处的当量钻井液密度。,五、套

3、管层次和下深的设计计算方法,第一节 井身结构设计,1. 基本思路 以“在同一裸眼井段内，井内压力能平衡地层压力，并且不压裂地层”为原则，从全井最大地层压力梯度处开始，由下向上确定套管的层次（技术套管和表层套管）和各层套管的下入深度。,1.0,1.3,1.6,1.8,当量密度，g/cm3,井深,破裂压力,地层压力,油 套,设计井深,五、套管层次和下深的设计计算方法,第一节 井身结构设计,2. 计算方法及步骤（设计举例）,（2）计算井内最大压力梯度， 确定中间套管下入深度初选点D21：, 可能发生溢流：,试算得：D21=3400m,五、套管层次和下深的设计计算方法,2. 计算方法及步骤（设计举例）

4、,第一节 井身结构设计, 不会发生溢流：,D21=2700 m,五、套管层次和下深的设计计算方法,第一节 井身结构设计,2. 计算方法及步骤,（3）较核下套管到D21是否被卡：, 求下中间套管井段内的最大静压差：, 求下中间套管井段（0D21）内最大钻 井液密度：,最大地层压力处,D21,最大地层压力处,D21,五、套管层次和下深的设计计算方法,2. 计算方法及步骤,第一节 井身结构设计,（4）求不卡套管的实际下深 D2：,当 ，取： ； 当 ，再设计一层尾管。 校核是否卡尾管，方法同(3、4)。,五、套管层次和下深的设计计算方法,第一节 井身结构设计,2. 计算方法及步骤,（5）确定钻井尾管

5、下入深度：,（6）按上述步骤逐层设计其它中间套管柱和表层套管，直到井口。,最大地层压力处,D21,D2,1. 原则： （1）套管能顺利下入井眼内，并具有一定的环空间隙柱水泥。固井质量要求最小环空间隙不能小于 9.5 mm（3/8 in），最好为19mm（3/4 in)，且套管直径越大，间隙应越大。 （2）钻头能够顺利通过上一层套管。 2. 经验配合关系 长期实践形成的经验配合关系（P256，图7-3） 国内常用的配合关系： (17 ) 13 3/8(12 ) 9 5/8(8 ) 5 1/2 （26）20 （17 1/2）13 3/8（12 1/4）9 5/8（8 1/2）7 （5 7/8）4

6、1/2 或 5,六、套管与钻头尺寸的配合,第一节 井身结构设计,第二节 套管柱强度设计,1. API尺寸系列 4 1/2”，5”，5 1/2”，6 5/8”，7”，7 5/8”，8 5/8”，9 5/8”， 10 3/4“，11 3/4”，13 3/8“，16”，18 5/8“，20”；共14种 2. API钢级 H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90，C-95，P-110，Q-125。 数字1000为套管的最小屈服强度 kpsi。3. API螺纹类型 短圆（STC）、长圆（LTC）、梯形（BTC）、直连型（XL）,一、套管和套管柱,二、套管柱的受力分析,井下套管

7、柱的受力,轴向拉力：自重、弯曲应力、注水泥附加拉力、 动 载、摩阻等。,外挤压力：管外液柱压力、地应力等,内压力：地层流体压力、压裂及注水等压力。,第二节 套管柱强度设计,二、套管柱的受力分析,1. 轴向拉力的计算, 在常规的套管柱设计中，轴向拉力一般按套管的重力计算。其它一些轴向载荷，如弯曲应力引起的附加拉力、动载荷、注水泥引起的附加拉力、摩阻力等，一般考虑在安全系数之内。 在定向井、大斜度井、水平井的弯曲井段和大斜度井段，要考虑弯曲应力引起的附加拉力和轴向摩擦阻力。,第二节 套管柱强度设计,二、套管柱的受力分析,1. 轴向拉力的计算, 套管自重产生的轴向拉力，自下而上逐渐增大，在井口处达到

8、最大。 国内在套管设计中，轴向拉力一般按套管在空气中的重力计算。但在考虑轴向拉力对套管抗挤强度的影响时，按套管的浮重计算。,第二节 套管柱强度设计,二、套管柱的受力分析,2. 外挤压力的计算,在常规的套管柱设计中，套管所承受的外挤压力一般按套管完全掏空时的管外钻井液液柱压力计算。,.（710）,套管柱所受到的外挤力，在井底最大，在井口处最小。,第二节 套管柱强度设计,二、套管柱的受力分析,3. 内压力的计算,在套管柱设计中，国内外普遍采用以下方法计算套管的内压力： 有效内压力 = 井口压力 + （管内液柱压力-管外液柱压力） 一般地讲，套管内流体（天然气、油或钻井液）的密度小于或等于套管外流体

9、（钻井液）的密度。因此，套管柱的有效内压力在井口处最大，即套管的最大有效内压力为井口压力。 井口压力的确定方式有四种： （1）溢流（气侵）关井情况，井口压力等于地层压力。 （2）以井口防喷装置的额定工作压力作为井口压力。 （3）以套管内完全充满天然气计算井口压力： （4）以套管鞋处的地层破裂压力值确定井口压力：,第二节 套管柱强度设计,三、套管的强度,1. 抗拉强度 套管受拉应力作用时的破坏形式：1）套管本体被拉断； 2）丝扣滑脱。 圆螺纹套管的丝扣滑脱负荷小于管体的屈服拉断负荷； 梯形螺纹套管和直联型套管的丝扣滑脱负荷大于管体的屈服拉断负荷。,2. 抗挤强度 套管受外挤压力作用时的破坏形式主

10、要是丧失稳定性，即失圆、挤扁。 套管开始丧失稳定性时的外挤压力值称为其抗挤强度。,3. 抗内压强度 套管受内压力作用时的破坏形式是爆裂。 使套管爆裂的内压力称为其抗内压强度。,第二节 套管柱强度设计,三、套管的强度,4. 双向应力作用下套管的强度双向应力椭圆 （1）套管的双向应力状态 套管外力：轴向力和径向压力（外挤压力或内压力） 套管内应力：轴向应力 、周向应力 和径向应力 。 对薄壁管， ， 可忽略。则套管受双向应力（ 、 ）的作用。,第二节 套管柱强度设计,三、套管的强度,4. 双相应力作用下套管的强度双向应力椭圆,（2）双向应力椭圆 根据材料力学的第四强度理论，套管在双向应力作用下的

11、强度破坏条件为：,第二节 套管柱强度设计,三、套管的强度,4. 双向应力椭圆双相应力作用下套管的强度,50,50,50,50,100,100,100,100,拉伸,压缩,外挤,内涨,第二节 套管柱强度设计,三、套管的强度,4. 双向应力椭圆双向应力作用下套管的强度,（4）双相应作用下套管强度的变化 象限：轴向拉力和内压力联合作用，轴向拉力使套管抗内压强度升高； 象限：轴向压力和内压力联合作用，轴向压力使套管抗内压强度降低； 象限：轴向压力和外挤力联合作用，轴向压力使套管的抗挤强度升高； 象限：轴向拉力和外挤力联合作用，轴向拉力使套管的抗挤强度降低。 存在轴向拉力时的套管抗挤强度可按下式计算：,

12、.（711）,第二节 套管柱强度设计,（一） 设计原则 1.强度原则: 在套管柱的任何危险截面上都应满足强度要求： 套管强度外载安全系数 安全系数：抗外挤安全系数 Sc=1.0；抗内压安全系数 Si=1.1；套管抗拉（抗滑扣）安全系数 St=1.8。 2.经济原则: 在满足强度条件的前提下，尽可能选用钢级较低 或者壁厚较小的套管，以降低成本。,四、套管柱的强度设计,第二节 套管柱强度设计,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 1. 方法要点 （1）计算最大内压力，筛选符合抗内压要求的套管。 （2）由下而上根据主要作用力分段设计。下部套管 柱根据套管的外挤载荷进行设计，对抗拉强度

13、进行校核；上部套管柱则根据套管的轴向拉力 进行设计，对抗挤强度进行校核。 （3）当按抗挤设计的套管柱超过水泥面时，要考虑 下部套管柱的浮重对抗挤强度的影响，按双向 应力进行设计或校核。 （4）按照“套管强度最大外载安全系数”的原则 选择各段套管。,第二节 套管柱强度设计,（1）计算最大内压力，筛选符合抗内压要求的套管 抗内压强度Pimax Si =38.5 MPa 套管系列：J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90，C-95，P-110 筛选结果：N-80 ，P-110,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,例：某井177.8mm（7英寸）油

14、层套管下至3500m，下套管时的钻井液密度为1.30g/cm3，水泥返至2800m，预计井内最大内压力35MPa，试设计该套管柱（规定最小段长500m）。规定的安全系数： Sc=1.0， Si=1.1， St=1.8。,第二节 套管柱强度设计,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,（2）计算全井最大外挤载荷，选择第一段套管。,查表选套管N-80，t1=10.36 mm，q1=0.4234kN/m，pc1=48.401MPa，Fs1=3007 kN， Fst1= 2611.1 kN。,1,水泥面,2800米,第二节 套管柱强度设计,四、套管柱的强度设计,（二）

15、设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,1,水泥面,2800米,（3）选择强度低一级（减小壁后或钢级）的套管作为第二段套管，确定其可下深度 和第一段套管使用长度 。,D2,L1,查表选第二段套管： N-80，t2=9.19 mm，q2=0.3795kN/m，pc2=37.301MPa， Fs2=2686.7kN，Fst2=2308.6kN 计算第二段套管可下深度 D2 ,确定第一段套管长度 L1：,2,第二节 套管柱强度设计,1,水泥面,2800米,D2,L1,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,（4）考虑轴向拉力对抗挤强度的影响，校核第二段套管在水泥面处

16、的抗挤强度。,2,第二节 套管柱强度设计,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,1,水泥面,2800米,D2,L1800,2,（5）当套管2在水泥面处不满足抗挤强度要求时，则将其下的高一级强度的套管1向上延伸，延伸的高度 由套管2在双向应力下的可下深度D2确定。,计算结果：D2=2700m，L1=800m。,第二节 套管柱强度设计,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,（6）校核第一段套管顶部的抗拉强度和水泥面处的抗挤强度。,1,水泥面,2800米,D2,2,L1800,第二节 套管柱强度设计,四、套管柱的强度设计,（7）选择

17、强度再低一级的套管3，按双向应力下的抗挤强度计算套管3的可下深度 ，确定第二段套管的使用长度 ，并校核套管2顶部的抗拉强度。,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,1,水泥面,2800米,D2,2,3,D3,查表选套管： N-80，t3=8.05 mm，q3=0.3358kN/m，pc3=26407kPa，Fs3=2366.5 kN，Fst3= 1966.1 kN 。,计算结果：D3=1700m，L2=1000m，,L21000,L1800,第二节 套管柱强度设计,（7）转为按抗拉设计上部各段套管 当按抗挤设计的套管(3)顶截面的抗拉安全系数 接近规定值（1.8），则应按抗拉强度设

18、计以上各段套管。,1,水泥面,2800米,D2,2,3,D3,D4,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤, 按抗拉强度确定过渡段套管3的许用长度:,实取：L3=1100m,L31100,L21000,L1800,第二节 套管柱强度设计,1,水泥面,2800米,D2,2,3,D3,D4,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,（8）选择抗拉强度高一级的套管为第四段套管，确定其使用长度L4。查表选择比抗拉强度高一级的套管： N-80，t4=9.19 mm，q4=0.3795kN/m， pc4=37301kPa， Fs4=2686.7

19、kN，Fst4=2308.6kN 计算第四段套管的许用长度： 由于距井口不到500m，故换用强度更高一级的套管。,L4,L31100,L21000,L1800,第二节 套管柱强度设计,1,水泥面,2800米,D2,2,3,D3,D4,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,（8）选择抗拉强度高一级的套管为第四段套管，确定其使用长度L4。 查表选择抗拉强度高一级的套管： N-80，t4=10.36 mm，q4=0.4234kN/m， pc4=48401kPa，Fs4=3007 Kn，Fst4= 2611.1 kN 。 计算第四段套管的许用长度： 实际距井口600m

20、，故取 L4 = 600m 。,L4600,L31100,L21000,L1800,第二节 套管柱强度设计,（9）设计结果列表,四、套管柱的强度设计,（二） 设计方法等安全系数法 2. 设计计算步骤,第二节 套管柱强度设计,第三节 油井水泥及注水泥,一、油井水泥,（一）油井水泥的主要成分,（1）硅酸三钙（3CaOSiO2)，简称 C3S ，4065% （2）硅酸二钙（2CaOSiO2)，简称 C2S ，2430% （3）铝酸三钙（ 3CaOAl2O3)，简称 C3A ，215% （4）铁铝酸四钙（ 4CaOAl2O3 Fe2O3)，简称 C4AF，812%,矿物成分对水泥性能的影响,第三节 油

21、井水泥及注水泥,（二）油井水泥的类型,1. API 标准分类,一、油井水泥,第三节 油井水泥及注水泥,（二）油井水泥的类型,2. 国产油井水泥分类,45水泥：用于表层或浅层，深度小于1500米； 75 水泥：用于井深15003200米。超过3500米，应加入缓凝剂。超过 110 ，应加入不少于28%的硅粉。 95 水泥：用于井深25003500米。超过110 ，加入28%以上的硅粉。 120 水泥：用于井深35005000米。当用于45005000米时，应加入缓 凝剂及降失水剂。,一、油井水泥,第三节 油井水泥及注水泥,（三）油井水泥的水化作用,1. 水泥的水化反应3CaO SiO22H2O2

22、CaO SiO2 H2O十Ca(OH)22CaO SiO2H2O 2CaO SiO2 H2O3CaO Al2O36H2O 3CaO Al2O3 6H2O4CaOAl2O3 Fe2O36H2O 3CaOAl2O36H2O CaOFe2O3H2O,2. 水泥的硬化过程 （1）胶溶期：水泥与水混合成胶体悬浮液，开始发生水化反应，水化产物的浓度开始增加，达到饱和状态时部分水化物以胶态或微晶体析出，形成胶溶体系。此时水泥浆仍有流动性。 （2）凝结期：水化反应由水泥颗粒表面向内部深入，溶胶粒子及微晶体大量增加，晶体开始互相连接，逐渐絮凝成凝胶体系。水泥浆变绸，直到失去流动性。 （3）硬化期：水化物形成晶体

23、状态，互相紧密连接成一个整体，强度增加，硬化成为水泥石（水泥胶微晶 + 氢氧化钙晶体 + 未水化水泥颗粒）。,一、油井水泥,1. 水泥浆性能 （1）水泥浆密度 干灰密度 3.053.20 gcm3； 水泥完全水化需要的水为水泥重量的25左右； 加水量达到水泥重量的4050，水泥浆具有较好的流动性； 水灰比：水与干水泥重量之比。 水泥浆正常密度1.78 1.98 gcm3之间。 水泥浆密度越高，顶替效率越高，水泥石强度越大。但容易压漏地层，污染油气层。 （2）水泥浆的稠化时间 油井水泥在规定的压力和温度下，从开始混拌到水泥浆稠度达到100个稠度单位（BC，伯登，用高温高压稠化仪侧得）所用的时间。

24、 注水泥要求水泥浆稠化时间大于注水泥作业时间。API标准规定在初始的1530min时间内，稠度应当小于30BC。在整个注替过程中，为保持好的流动性，稠度一般控制在50BC以内。,第三节 油井水泥及注水泥,二、水泥浆性能及外加剂,（3）水泥浆的自由水与失水量 1）水泥浆的自由水（游离水、析水） 水泥浆的自由水是指水泥凝固后析出的多余水。 自由水与水灰比有关，水灰比高则自由水大。 国产温度系列水泥标准规定小于1%；API标准规定基本水泥（G、H）的自由水小于3.5%。 2）水泥浆的失水量 水泥浆失水是指水泥浆在压差条件下向渗透层滤失的水。API规定在 6.9MPa压差下30min失水作为标准时水量

25、。 套管注水泥，推荐失水量控制在100 200ml/30min 尾管注水泥及挤水泥，推荐失水量控制在50 150ml/30min 有效控制气窜，推荐失水量控制在20 30ml/30min 50 200ml/30min 失水量一般认为最佳失水控制标准。,第三节 油井水泥及注水泥,1. 水泥浆性能,二、水泥浆性能及外加剂,第三节 油井水泥及注水泥,1. 水泥浆性能,（4）水泥浆的流变性 粘度和切力随流速变化的性质，与流型有关。 宾汉流型： 幂率流型： 流变参数在固井工程中的应用： 1）计算注替过程的循环摩阻，防止压漏薄弱地层； 2）设计注水泥的最佳流态（紊流），提高顶替效率。 （5）水泥候凝时间

26、水泥凝固成具有一定强度的水泥石所需要的时间。 一般地，表套：812小时；技套：1224小时；油套：24小时。,二、水泥浆性能及外加剂,（6）水泥石强度 支撑套管轴向载荷，0.693.45MPa。 承受钻进与射孔等的冲击载荷，13.8MPa 承受酸化、压裂等增产措施作业的压力。 （7）水泥石的抗蚀性 地层水中的硫酸钠、硫酸镁与水泥中的石灰反应生成硫酸钙。硫酸钙与C3A反应生成硫代铝酸钙，其体积是水化铝酸钙的2.5倍，在水泥石内部产生较大的内应力而导致破坏。 抗硫酸盐腐蚀的措施：1）减少C3A含量，高抗硫水泥， C3A3% ； 2）在水泥中加入矿渣、石英砂、粉煤灰等。 （8）高温下水泥石的强度衰减

27、 温度超过110后，温度越高，强度衰减速度越快。加入2530%硅粉，可防止水泥高温强度衰减。,第三节 油井水泥及注水泥,1. 水泥浆性能,二、水泥浆性能及外加剂,（1）加重剂：重晶石、赤铁粉等。可使水泥浆密度达到 2.3 gcm3。（2）减轻剂：硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火山灰等。（3）缓凝剂：丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素磺酸盐、羧甲基羟乙 基纤维素等。（4）促凝剂：氯化钙、硅酸钠、氯化钾等。（5）减阻剂：奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸盐、木质素磺化 钠等。（6）降失水剂：羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等。（7）防漏失剂：沥青粒、纤维材料等。,第三节 油井水泥及注水泥,2

28、. 水泥外加剂,二、水泥浆性能及外加剂,第三节 油井水泥及注水泥,二、水泥浆性能及外加剂,3. 特种水泥,（1）触变性水泥：在水泥中加入粘土或硫酸盐。当水泥浆静止时，形成胶凝状态；但流动时，胶凝状态被破坏，具有良好的流动性。 （2）膨胀水泥：在水泥中加入铝粉或煅烧的氧化镁。水泥浆凝固时，体积略有膨胀。一般用于高压气井。 （3）防冻水泥：在水泥中加入石膏粉或铝酸钙。用于地表温度较低地区的表层套管固井。 （4）抗盐水泥：在水泥中加入盐粉。用于海水配桨或盐岩层固井。 （5）抗高温水泥：在水泥中加入石英砂或铝酸盐。用于高温条件固井。 （6）轻质水泥：低压固井用。,第三节 油井水泥及注水泥,三、注水泥工

29、艺技术,1. 注水泥工艺,2. 注水泥基本要求 （1）水泥返高和套管内水泥塞高度必须符合设计要求。 （2）注水泥井段环空内的钻井液应顶替干净，无窜槽现象存在。 （3）水泥石与套管及井壁岩石胶结良好。 （4）水泥凝固后管外不冒油、气、水，不互窜。 （5）水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀。,第三节 油井水泥及注水泥,三、注水泥工艺技术,3.在固井中常出现的固井质量问题 井口有冒油、气、水的现象。 不能有效地封隔不同压力层位，开采时各种压力互窜。 引起上述质量问题的主要原因： 1）顶替效率不高，存在窜槽现象； 2）水泥浆候凝过程中，油、气、水上窜; 3）交结面存在裂缝,4. 提高顶替效率，防止窜槽

30、顶替效率： 窜槽由于水泥浆没有将环空中的钻井液完全替走， 使环形空间局部出现未被水泥浆封固住的这种现象。 形成窜槽的原因： 1）套管不居中； 2）井眼不规则； 3）水泥浆性能及顶替措施不当。,第三节 油井水泥及注水泥,三、注水泥工艺技术,第三节 油井水泥及注水泥,4. 提高顶替效率，防止窜槽, 提高顶替效率的措施 1）采用套管扶正器，改善套管居中条件； 2）注水泥过程中活动套管； 3）调节注水泥泵速，使水泥浆在环空呈紊流或塞流状态； 4）调整水泥浆性能。加大钻井液与水泥浆的密度差；降低钻井液粘 度和切力； 5）采用优质前置液体系（冲洗液和隔离液）。,三、注水泥工艺技术,（1）引起油气水上窜的原

31、因： 1）水泥浆失重 2）桥堵 3）水体积收缩 4）套管内放压，使套管收缩 5）泥饼的存在,第三节 油井水泥及注水泥,三、注水泥技术,5. 防止在水泥浆凝结过程中油、气、水上窜,（2）防止油气水上窜的措施 采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥； 注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压； 使用膨胀性水泥，防止水泥收缩； 使用刮泥器，清除井壁泥饼。,第四节 完井技术, 完井工程包括的内容： （1）钻开生产层：钻井完井液设计、平衡压力钻井 （2）完井井底结构设计和完井方法选择 （3）安装井底：包括下套管固井或下入筛管、割缝衬管 （4） 连通井眼与产层（射孔、裸眼等） （5）防砂措施 （6）

32、安装井口，完井测试,一、概述, 完井：从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔到试采等一系列生产过程的总称。, 完井工程的原则和要求： （1）有效地保护油气层，尽量减轻或避免对产层的污染。 （2）建立产层与井眼之间的良好通道，使油气流入井阻力最小，提高产能。 （3）有效地封隔油、气、水层和不同压力的地层，防止层间干扰。 （4）有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌，确保油气井长期稳产。 （5）井底结构能够满足开采、注水、井下作业等工艺要求。 （6）工艺简单，成本低。,第四节 完井技术,二、钻开储集层,1. 钻井作业对储集层性质的影响（1）压差的影响 正压差使钻井液中的液相和固相侵入储层孔隙或裂缝，

33、污染储集层。 1）水侵使储集层中的粘土成分膨胀，使孔隙度减小，渗透率降低； 2）水侵破坏孔隙内油流的连续性，增加油流阻力； 3）水侵产生水锁效应，增加油流阻力； 4）泥侵堵塞储集层孔隙通道。,（2）化学物质不配伍的影响 产生化学反应，生成沉淀物堵塞孔隙； 腐蚀岩石，破坏岩石的胶结，使岩石坍塌或膨胀，使岩石渗透率降低。,（3）浓度差的影响 钻井液和地层流体中的化学物质的浓度差，引起化学物质的渗透现象。,2. 对钻开储集层的技术要求 1）有效地控制油气层压力，安全钻开储集层； 2）有效地保护油气层，防止钻井液的污染。,第四节 完井技术,二、钻开储集层,1. 钻井作业对储集层性质的影响 （4）应力状

34、态变化的影响 钻开储集层形成井眼，井壁周围岩石的应力状态发生变化，引起岩石的变形，使岩石的孔隙度和渗透率降低。,3. 钻开储集层时防止污染的方法 （1）选用与储集层配伍的合理钻井液体系； （2）平衡压力钻井或欠平衡压力钻井 （3）采用良好的井身结构，减少储集层浸泡时间 （4）采用屏蔽暂堵等保护油气层技术,第四节 完井技术,三、完井井底结构和完井方法,（一）裸眼完井法,第四节 完井技术,三、完井井底结构和完井方法,1.先期裸眼完井的优点 （1）产层完全裸漏，渗流面积最大，油气流入井阻力最小，产能最高。这种井称为水动力学完善井。 （2）排除了上部地层干扰，可采用与产层配伍的完井液，也可采用平衡压力

35、、欠平衡压力钻井方法打开油气层，产层污染轻。 （3）打开储集层遇到复杂情况，可及时将钻具体到套管内进行处理。 （4）缩短了钻井液的浸泡时间。 （5）消除了高压油气对固井质量的影响。避免了固井作业对产层的污染。,先期裸眼完井,后期裸眼完井,2.先期裸眼完井的缺点 （1）不能防止井壁坍塌和油层出砂。 （2）不能克服不同性质地层的相互干扰。 （3）无法进行选择性酸化、压裂、分层开采、分层注水等作业。 （4）固井时尚未掌握产层的真实资料，容易给下一步的作业造成被动。,3. 适用条件 （1）岩性坚硬、不易坍塌的碳酸盐或砂岩储层，无底水、无气顶的单一厚储层或者压力、性质基本一致的多层储层；不准备实施分层作

36、业。 （2）不能下套固井的特殊井完井（欠平衡井、水平井等）。,（一）裸眼完井法,第四节 完井技术,三、完井井底结构和完井方法,（二）射孔完井法应用最广泛的方法,三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术, 主要优点： （1）能有效地封固疏松易塌的生产层。 （2）能够分隔不同压力和不同特点的油气层，可进行分层开采和作业。 （3）可进行无油管完井和多油管完井。 （4）可避开气顶、底水和夹层。 主要缺点： （1）打开生产层和固井过程中，钻井液和水泥浆对生产层的侵害较严重。 （2）由于射孔数目、孔径、孔深有限，油气层与井眼连通面积小，油气入井阻力较大。 使用条件 适用于各种产层。,（二）射孔完井法,

37、三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术,（二）射孔完井法,三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术, 射孔工艺技术简介,（1）射孔方法,电缆套管枪射孔,电缆输送过油管负压射孔,油管输送负压射孔,（二）射孔完井法,三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术, 射孔工艺技术简介,（2）射孔参数,孔密（DEN）1040孔/m孔径（DP）1025mm孔深（LP）200450mm，最深可达800mm相位角（PHA）0，45，60，90，120，180 0.7Kz/Kr1.0，产率从高低顺序： 9012060451800 0.3Kz/Kr0.7，120相位时产能最高，0最差 Kz/Kr0.2，

38、产率高低依次为：1801209060450,（三）防砂完井法,三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术,1. 砾石充填完井 裸眼砾石充填 套管内砾石充填 砾石直径：砂粒中径的68倍。砂粒中径是指对砂粒进行筛分后，累计重量为50%的砂粒对应的直径。 筛管类型：绕丝、割缝、多孔材料烧结。,（三）防砂完井法,三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术,2. 衬管或筛管完井,（三）防砂完井法,三、完井井底结构和完井方法,第四节 完井技术,3. 渗透性人工井壁完井,渗透性可凝固材料：胶结剂+增孔剂+支撑剂,水 泥 酚醛树脂,石英砂 核桃壳,轻质油,1 油管悬挂器；2 油管头；3 油管；4 套管悬挂器；5 套管头；6 油层套管；7 技术套管；8 密封圈；9 套管悬挂器；10 套管头；11 表层套管。,四、完井井口装置,第四节 完井技术,