完井技术.ppt

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1、完井技术,完井，顾名思义指的是油气井的完成(Well Completion)，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。,合理的完井方法应该力求满足以下要求,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；,应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层措施以及便于人工举升和井下作业等条件；如为稠油油田，则稠油开采能达到热采（主要蒸

2、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。,常规完井方法,1射孔完井方法 2裸眼完井方法 3割缝衬管完井方法 4.砾石充填完井,1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。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。图8-1为直井套管射孔完井示意图。,直井套管射孔完井示意图,射孔完井,尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下

3、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。,图8-2为直井尾管射孔完井示意图。,射孔完井,对于水平井，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。,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

4、储层、碳酸盐岩裂缝性储层。,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。,射孔工艺,一般根据油藏和流体特性、地层损害状况、套管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔工艺。1)电缆输送套管枪射孔工艺 按采用的射孔压差可以分为两种方式。射孔压差指的是射孔液在井底产生的液柱压力与地层压力之差。差值为正则为正压射孔，差值为负则为负压射孔。常规电缆套管枪正压射孔工艺 套管枪负压射孔工艺,2)油管输送射孔,这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪下到油层部位射孔，是目前国内外使用最多的一

5、种射孔工艺。油管下部联有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管内只有部分液柱造成射孔负压。通过地面投棒引爆、压力或压差式引爆或电缆湿式接头引爆等各种方式使射孔弹爆炸而一次全部射完油气层。,3)油管输送射孔联作工艺,油管输送射孔和地层测试联作将油管输送装置的射孔枪、点火头、激发器等部件接到单封隔器测试管柱的底部。管柱下到待射孔和测试井段后，进行射孔校深、座好封隔器并打开测试阀，引爆射孔后转入正常测试程序。这种工艺特别适合于自喷井。油管输送射孔与压裂、酸化联作完井时下一次管柱，能完成射孔、测试、酸化、压裂、试井等工序。非自喷井油管输送射孔与测试联作 工作管柱由射孔枪、封隔器、负压阀、自动压力计工作

6、筒、固定阀以及配有特殊空心套筒的逆流射流泵组成。,4)电缆输送过油管射孔,常规过油管射孔 转轴式（张开式）过油管射孔工艺 过油管深穿透射孔技术,(2)射孔参数优选,要获得理想的射孔效果，必须对射孔参数进行优化设计。进行正确而有效的射孔参数优选，取决于以下几个方面：一是对于各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识程度；二是射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度；三是可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。射孔参数优选是指现有条件下针对特定储层的使井产能达到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参数的工艺要求。产能比是目标函数。,(2)射孔参数优选,1)射孔优化设计资料准备包括收

7、集射孔枪、弹基本数据，射孔弹穿深、孔径校正，钻井损害参数的计算等三方面。,2)射孔参数优化设计方法,建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系数学模型，获得各种条件下射孔产能比定量关系；收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以修正模型和优化设计；调查射孔枪、弹型号和性能测试数据；校正各种弹的井下穿深和孔径；,2)射孔参数优化设计方法,计算各种弹的压实损害参数；计算设计井的钻井损害参数；计算和比较各种可能参数配合下的产率比和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合。预测选择方案下的产量、表皮系数。,(3)射孔负压设计,完井设计要求在既安全又经济的条件下保证完井段压力损失最小、产量最

8、高。负压射孔能改善井的生产能力，目前已在世界范围内获得广泛应用。负压射孔（Underbalanced Perforating）就是指射孔时射孔液在井筒中造成的井底压力低于油藏压力。负压值是负压设计的关键。所设计的负压值一方面要保证孔眼清洁、冲刷出孔眼周围的破碎压实带中的细小颗粒，满足这一要求的负压称为最小负压；另一方面，负压值又不能超过某个值以免造成地层出砂、垮塌、套管挤毁、或封隔器失效和其它方面的问题，对应的这一临界值称为最大负压。合理射孔负压值的选择应当是既高于最小负压又不超过最大负压。,美国Conoco公司射孔负压设计计算方法,若产层有出砂史或含水饱和度高，则：Prec0.8Pmin0.

9、2Pmax(8-10)若产层无出砂史，则：Prec0.2Pmin0.8Pmax(8-11)式中，Prec合理负压，Mpa。Pmax最大负压，MPa；Pmin最小负压，MPa；,2裸眼完井方法,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,先期裸眼完井,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，见图8-4。,后期裸眼完井,另一种工序是不更换钻头，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，见图8-5。水平井裸

10、眼完井见图8-6。,水平井裸眼完井,裸眼完井适用的地质条件,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、岩性基本一致的多储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。,3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而已，在直井、定向井、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,割缝衬管完井（先期固井）,一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深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的

11、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,割缝衬管完井（后期固井）,二是用同一尺寸钻头钻穿油层后，套管柱下端连接衬管下入油层部位，通过管外封隔器和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环形空间,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,割缝衬管的功能,一方面允许一定数量和大小的能被原油携带至地面的“细砂”通过，另一方面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，把小砂粒都带人井内了。砂桥的这种自然分选，使它具有良好的

12、通过能力，同时起到保护井壁的作用。,割缝衬管的技术参数,(1)缝眼的形状 缝眼的剖面应该呈梯形，梯形两斜边的夹角与衬管的承压大小及流通量有关，一般设计为12左右。梯形大的底边应为衬管内表面，小的底边应为衬管外表面。这种缝眼的形状可以避免砂粒卡死在缝眼内而堵塞衬管。,(2)缝口宽度梯形缝眼小底边的宽度称为缝口宽度。缝口宽度为：e2d10 式中e-缝口宽度，mm；d10-产层砂粒度组成累积曲线上，占累积重量为10所对应的砂粒直径，mm。上式表明：占砂样总重量为90的细小砂粒被允许通过割缝缝眼，而占砂样总重量为10的大直径承载骨架砂不能通过缝眼，被阻挡在衬管外面形成具有较高渗透率的“砂桥”。,(3)

13、割缝衬管的尺寸 根据技术套管尺寸，裸眼井段的钻头直径，可确定割缝衬管外径，如表8-1所示。,(4)缝眼的长度,缝眼的长度应根据管径的大小和缝眼的排列形式而定，通常为20300mm。由于垂向割缝衬管的强度低，因此垂向割缝的缝长较短，一般为2050mm。平行向割缝的缝长一般为50300mm。,(6)缝眼的数量,缝眼的数量决定了割缝衬管的流通面积。在确定割缝衬管流通面积时，既要考虑产液量的要求，又要顾及割缝衬管的强度。缝眼的数量可由下式确定：(8-13)式中 n-缝眼的数量，条/m；-缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数，一般取2；F-每米衬管外表面积，mm2/m；e-缝口宽度，mm；l-缝眼长度，m

14、m。,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。,4.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（砾石可以是石英砂、玻璃珠、树脂涂层砂或陶粒）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，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井之目的。,(1)裸眼砾石充填完井,在地质条件允许使用裸眼，而又需要防砂时，就应该采用裸眼砾石充填完井方

15、法。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,裸眼砾石充填完井示意图,(2)套管砾石充填完井,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。要求采用高孔密(30孔/m左右)，大孔径(20mm左右)射孔，以增大充填流通面积，有时还把套管外的油层砂冲掉，以便于向孔眼外的周围油层填入砾石，避免砾石和地层砂混和增大渗流阻力。由于高密度充填(高粘

16、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。,套管砾石充填完井示意图,(3)砾石质量要求,1)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2)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。3)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量含量不超过表8-4所示的数值。4)砾石的球度和圆度 要求砾石的平均圆度和球度应大于0.65)砾石的酸溶度砾石酸溶度的标准是:在标准土酸(3HF12HCl)中砾石的溶解重量百分数不得超过1。6)砾石的结团 要求为：砾石应由单个

17、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。,砾石充填完井适用的地质条件,二、其它完井方法,1.贯眼套管（尾管）完井 贯眼套管（尾管）完井也称地面预钻孔套管（尾管）完井，这是在地面按一定的布孔参数预先在套管（尾管）上钻孔，然后象割缝衬管一样完井。一般的布孔参数为：孔密2024孔/m，孔眼直径10mm，相位角6090度，交错布孔。贯眼套管（尾管）的加工成本要比割缝衬管低得多，适用于不出砂的碳酸盐岩地层及其它裂缝性油藏。贯眼套管（尾管）完井在直井、定向井、水平井中都可使用。,2.预充填砾石绕丝筛管完井,预充填砾石绕丝筛管是在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双层绕丝

18、筛管的环形空间而形成的防砂管。将此种筛管下入裸眼井内或射孔套管内，对准出砂层位进行防砂。该种防砂方法其油井产能略低于井下砾石充填，但工艺简便、成本低，国内外均经常采用。该种完井方法在直井、定向井、水平井中都可使用。,3.其他防砂筛管完井,(1)金属纤维防砂筛管(2)多孔冶金粉末防砂筛管(3)多层充填井下滤砂器,4.化学固砂完井,化学固砂是以各种材料(水泥浆、酚醛树脂等)为胶结剂，以各种硬质颗粒(石英砂、核桃壳等)为支撑剂，按一定比例拌合均匀后，挤入套管外堆集于出砂层位。凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁防止油层出砂。或者不加支撑剂，直接将胶结剂挤入套管外出砂层位，将疏松砂岩胶结牢固防止油

19、层出砂。化学固砂虽然是一种防砂方法，但其在使用上有其局限性，仅适用于单层及薄层，防砂油层一般以5m左右为宜，不宜用在大厚层或长井段防砂。化学固砂完井主要在直井中使用。,5.压裂砾石充填防砂完井,在砾石充填工艺上的突破主要是将砾石充填与水力压裂结合起来，称为压裂砾石充填技术，包括清水压裂充填、端部脱砂压裂充填、胶液压裂充填等三种。其原理就是在射孔井上砾石充填之前，利用水力压裂在地层中造出短裂缝，然后在裂缝中填满砾石，最后再在筛管与套管环空充填砾石。同样，压裂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，因为搞不好易发生砂卡，从而使砾石充填失败，达不到有效防砂的目的。,6.欠平衡打开产

20、层的完井,欠平衡打开产层时，井下钻井液产生的液柱压力小于地层压力，其主要优点是可以避免钻井液对地层产生损害。但由于欠平衡打开产层适应的地质条件有限（主要有裂缝性碳酸盐岩地层、裂缝性变质岩地层、火山喷发岩地层、低渗致密砂岩等），所以目前能采用的完井方法主要有裸眼完井、割缝衬管完井、割缝衬管完井、贯眼套管完井等。,第二节 完井方法的选择,完井方法的选择是一项复杂的系统工程，需要综合考虑的因素很多，这些因素主要有生产过程中井眼是否稳定、生产过程中地层是否出砂、地质和油藏工程特性、完井产能大小、钻井完井的经济效益、采油工程要求等。,一、完井方法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

21、列完井和裸眼系列完井,按照完井方法是否具备防砂的功能来分，则又可分成防砂型完井和非防砂型完井两大类,二、生产过程中井眼的力学稳定性判断,根据Von.Mises剪切破坏理论，计算井壁岩石的剪切强度均方根，即：(8-15)式中-油层岩石的剪切强度均方根，MPa；-岩石材质常数，MPa；-岩石材质常数；,二、生产过程中井眼的力学稳定性判断,若由(8-15)式算出的剪切强度均方根大于由(8-14)式算出的剪切应力均方根，则表明不会发生力学上的不稳定，可以采用裸眼完井方法；反之将会发生井眼的力学不稳定，即有可能发生井眼坍塌，因而不能采用裸眼完井方法，必须采用能支撑井壁的完井方法。,三、生产过程中地层出砂

22、的判断,油气井出砂会造成井下设备、地面设备及工具（如泵、分离器、加热器、管线）的磨蚀和损害，也会造成井眼的堵塞，降低油气井产量或迫使油气井停产。所以，弄清油气井出砂机理及正确地判断地层是否出砂，对于选择合理的防砂完井方法及搞好油气田的开发开采是非常重要的。,1.地层出砂机理,真正要防的是地层骨架砂的产出，因为一旦地层出骨架砂，可能导致地层的坍塌，使油井报废 按岩石力学观点，地层出砂是由于井壁岩石结构被破坏所引起的。而井壁岩石的应力状态和岩石的抗张强度（主要受岩石的胶结强度也就是压实程度的高低、胶结疏松还是致密的影响）是地层出砂与否的内因。开采过程中生产压差的大小及地层孔隙压力的变化是地层出砂与

23、否的外因。如果井壁岩石所受的最大张应力超过岩石的抗张强度，则会发生张性断裂或张性破坏，其具体表现在井壁岩石不坚固，在开发开采过程中将造成地层出骨架砂。,出砂的影响因素,(1)地层岩石强度 一般说来，地层岩石强度越低，地层出砂的可能性就越大。(2)地层孔隙压力的衰减 随着地层孔隙压力的下降，井壁岩石所受的应力就会增大，地层出砂的可能性就会随着增大。(3)生产压差 一般说来，生产压差（或生产速度）越大，地层出砂的可能性就越大。(4)地层是否出水和含水率的大小 生产过程中，随着地层的出水和含水率的上升，地层出砂的可能性增大。(5)地层流体粘度 地层流体粘度越大，地层出砂的可能性就越大。(6)不适当的

24、措施或管理 不适当的增产措施（如酸化或压裂）或不当的管理（如造成井下过大的压力激动）都会引起地层出砂。,2.生产过程中地层出砂的判断,生产过程中地层出砂的判断就是要解决油井是否需要采用防砂完井的问题。其判断方法主要有现场观测法、经验法及力学计算方法等。,(1)现场观测法判断出砂,1)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。2)DST测试如果DST测试期间油气井出砂（甚

25、至严重出砂），说明生产过程中地层易出砂；如果DST测试期间未见出砂，但仔细检查井下钻具和工具，在接箍台阶等处附有砂粒，或在DST测试完毕后，砂面上升，说明生产过程中地层易出砂。3)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。,(2)经验法判断出砂,1)声波时差法 声波时差295s/m时，地层容易出砂。2)G/cb法 当G/cb3.8107Mpa2时，油气井不出砂；当G/cb3.3107Mpa2时，油气井要出砂。3)组合模量法 根据声速及密度测井资料，用下式计算岩石的弹性组合模量EC EC 2.0104Mpa，正常生产时不出砂；1.5104Mpa EC 2.0104Mpa，正

26、常生产时轻微出砂；EC 1.5104Mpa，正常生产时严重出砂。(3)力学计算法判断出砂 根据岩石破坏理论，当岩石的抗压强度小于最大切向应力时，井壁岩石不坚固，将会引起岩石结构的破坏而出砂,四、完井方法选择的地质及采油工程依据,油、气藏类型、油、气层岩性不同，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、气藏工程特点，同时要考虑到采油(采气)工程技术要求，要有预见性。,1.注水,我国的砂岩油田主要是陆相沉积，其特点是层系多、薄互层多，低渗透油层占有不小比例，油层压力普遍偏低。因而油田大多采用早期注水开发，而且是

27、多套层系同井开采，所以常采用分层注水工艺。由于注水贯穿于油田开发的全过程，特别是深井低渗透油层其注水压力较高（注水压力接近油层破裂压力）。因此，在选择完井方法时，不仅要求能分隔层段，而且还应保证注水井在长期承受高压下正常工作。,2.压裂、酸化,我国砂岩地层大多要压裂投产或者注水开发后压裂增产，又因为层系多要采取分层压裂。在从油管注压裂液时，由于排量大摩阻高，因而施工压力高，在选择完井方法时只能选择套管射孔完成。至于碳酸盐岩，不论是裂缝性还是孔隙性地层，大多需常规酸化投产，有时还需进行大型酸化、酸压，因此必须采用套管射孔完成。,3.气顶、底水控制,不论砂岩或碳酸盐岩油气田都存在气顶和底水控制问题

28、，有的油藏可能同时存在气顶、底水，或者仅有气顶或底水，完井时必须充分考虑如何发挥气顶和底水的有利作用，同时又要能有效地控制其不利因素。,4.注蒸汽热采,稠油，特别是特稠油和超稠油，因地下粘度高，油几乎不能流动，用常规方法无法开采，必须热采。当前世界各国主要使用注蒸汽热采。此外，由于稠油层大多为粘土或原油胶结，油层极易出砂，因而需要考虑防砂的问题。大厚稠油层，若无气顶、底水、夹层水，可采用裸眼砾石充填完井。但另一方面，大厚油层裸眼完成难以调整吸汽剖面，采用裸眼完井应慎重考虑。一般来说，多采用套管射孔并在管内砾石充填完井。,5.防砂,根据前段所述，若判定油层生产时会出砂，则应选择防砂型完井方法。一

29、般情况下，厚油层、无气顶、无底水时，可采用裸眼或套管射孔完井防砂。薄层或薄互层则应采用套管射孔完井防砂。根据出砂程度和砂粒直径的大小可选择不同的防砂方法。,6.防腐,硫化氢(H2S)或二氧化碳(CO2)含量较高的天然气井应考虑使用防腐套管和油管，完井时应下永久封隔器，防止腐蚀性气体进入油、套管环形空间。有的油田地层水矿化度很高，如中原油田的地层水高达2030万mg/L，塔里木东河塘砂岩地层水矿化度达2026万mg/L。这些高矿化度地层水对套管腐蚀严重，完井时必须采用防腐套管，同时应下永久封隔器，开采时采取相适应的防腐措施保护套管。,7.地层砂粒度大小及地层砂均质性,如果地层出砂，对粗砂地层，可

30、用割缝衬管完井；对中、细砂粒的地层，可用绕丝筛管完井；而对细砂和粉砂地层，可用井下砾石充填完井、预充填砾石筛管完井及金属纤维防砂筛管完井、多孔冶金粉末防砂筛管完井、多层充填井下滤砂器完井等。,8.层间差异大小,层间差异主要指渗透率差异和压力差异。凡是层间差异不大的多储层，在选择完井方法时，可按一层来处理；否则，需按多层处理。,五、完井方法选择的原则与思路,根据井眼稳定性判据，从大的方面选择是否采用能支撑井壁的完井方法；根据地层出砂判据，从大的方面选择是否采用防砂型的完井方法；根据油气藏类型、油气层特性和工程技术及措施要求等几方面的因素，从流程图初步选择完井方法；选出的完井方法可能有几种。针对初

31、选的几种完井方法，对每一种完井方法的完井产能进行预测；根据每一种完井方法的完井产能预测结果，再进行单井动态分析；根据单井动态分析，结合钻井、完井投入与生产的收益进行经济效益评价，最终优选出经济效益最佳的完井方法。,第三节 完井井口装置及完井管柱,一口井从上往下是由井口装置、完井管柱和井底结构三部分组成。井口装置的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和两层套管之间的环形空间以控制油气井生产，回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。而完井管柱则包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。井底结构则是连接在完井管柱最下端的与完井方法（参见本章前两节）相匹配的

32、工具和管柱的有机组合体。,井口装置包括套管头、油管头和采油（气）树三部分,采油树及油管头,采油树是阀门和配件的组成总成，用于油气井的流体控制，并为生产管柱提供入口。它包括油管头上法兰以上的所有设备。可以对采油树总成进行多种不同的组合以满足任何一种特殊用途的需要。采油树按不同的作用可分为采油（自喷、人工举升）、采气、注水、热采、压裂、酸化等专用装置。并根据使用压力等级的不同而形成系列。油管头安装于采油树和套管头之间，其上法兰平面为计算油补距和井深数据的基准面。,Cyb250S723型采油树及油管头,抽油井采油树及油管头1密封盒；2胶皮阀门；3生产阀门；4油压表；5套管阀门；6套压表；7三通；8油

33、管头上法兰；9油管头；10温度计,套管头,套管头是连接套管和各种井油管头的一种部件。用以支持技术套管和油层套管的重力，密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井沉和注平衡液等作业。套管头由本体、套管悬挂器和密封组件组成。套管头按悬挂套管的层数分为单级套管头、双级套管头、三级套管头。,单级套管头示意图 1油管头；2套管头；3套管悬挂器（卡瓦式）；4悬挂套管；5连接套管（表层套管）,双级套管头示意图1 上部套管头；2下部套管头；3油管头；4上部套管悬挂器（卡瓦式）；5上部悬挂套管；6下部套管悬挂器（卡瓦

34、式）；7下部悬挂套管；8连接套管（表层套管）,几种典型完井管柱,下入完井管柱使生产井或注入井开始正常生产是完井的最后一个环节。井的类型（采油井、采气井、注水井、注蒸汽井、注气井）不一样，完井管柱也不一样。即使都为采油井，采油方式不同，完井管柱也不同。目前的采油方式主要有自喷采油和人工举升（有杆泵、水力活塞泵、潜油电泵、气举）采油。,自喷井完井管柱,全井合采管柱结构简单，就是一根光油管，下接喇叭口，下至油层中部。它适用于单层系的油井或层数不多、层间差异不大的油井。,分层开采管柱结构较复杂，主要由封隔器、配产器和其它配套的井下工具组成。主要用于层间差异大的自喷井，解决层间的干扰和矛盾，充分发挥各层

35、段的潜力，提高采油速度。,有杆泵井完井管柱,有杆泵井完井管柱主要由泵（有杆泵）、杆（抽油杆）、管（油管）和其它井下工具组成为提高泵效，有杆泵深抽管柱的油管需用油管锚锚定，如图8-29所示。,图8-28 有杆泵井标准完井管柱示意图 图8-29 有杆泵深抽井完井管柱示意图,水力活塞泵井完井管柱,潜油电泵井完井管柱,第四节 投产措施,一、投产前的准备 油气井完井后，即要投产。在投产前需要进行必要的措施使其达到预期的生产能力。为此，要做好以下准备工作。1通井 通井的目的是检验井筒是否畅通无阻。通井用的主要工具是通径规、铅模等。2刮管 刮管的目的是把套管内壁上的水泥及炮眼毛刺清除掉，以保证下井工具正常工

36、作及封隔器坐封成功。常用刮削工具有胶筒式套管刮削器和弹簧式套管刮削器。3洗井 洗井的目的在于把井筒内的赃物用洗井液冲洗带出井筒，为以后的施工作好准备。常用的洗井液主要是盐水，有时也加入一些添加剂，对洗井液总的技术要求是对油气层不造成损害,二、排液措施,1替喷排液有的油气井在正压差射孔后，由于液柱压力高于油层压力，油井不能自喷。替喷排液法的实质就是减小井内液体的相对密度，使井内液柱的回压低于油层的压力而达到诱喷的目的。具体施工是用低比重液体替出井中的压井液。,二、排液措施,2抽汲排液抽汲就是用一种专用工具把井内液体抽到地面，以达到压低液面，即降低液柱对油层的回压的一种排液措施。由于抽汲的诱流强度

37、比替喷大些，所以它一般适用于喷势不大的自喷井或有自喷能力但在钻井过程中，由于泥浆漏失，失水严重使油层受到损害的油井。,二、排液措施,3气举排液 气举排液就是采用高压气体压缩机把气体压入井中使井中压井液排出的诱导油流的方法。气举排液最突出的特点是井内液体回压能疾速下降。所以它只能适用于油层岩石胶结牢固的砂岩或碳酸盐岩的油井的排液，对于一些胶结疏松的砂岩，要控制好捞空深度和气举排液速度，以免破坏油层结构而出砂。,二、排液措施,4混气水排液 用气水混合物替出井中的压井液，由于混合物的密度小于压井液的密度，可使井内液柱对油层的回压降低。混气水排液的方法是从套管（有时也可以从油管）用压风机和水泥车同时注

38、气和泵水来替置井内液体。由于混合物的密度可以由控制气量和水量来调节，因而，施工时可使混气水的密度由大到小逐渐变化，从而使井底回压逐渐下降，地层与井底的压差逐渐增大，这样就能较好地克服气举法使井底压力急剧下降的缺点。这种排液的方法适用于那些既不能用替喷排液，也不宜于用气举排液的油井。,5泡沫排液 泡沫流体由于其独特的结构，使它具有静液柱压头低、滤失量小、携砂性能好、摩阻损失小、助排能力强，对油层损害小等特性。因此，泡沫流体已广泛地用作钻井液、完井液、洗井液、压裂液、酸化液等。由于液氮设备的发展与配套，使泡沫流体技术的应用进一步扩大。,三、解堵措施,如果通过上述排液措施处理的井还不能投产的话，则需

39、要进行解堵处理。解堵的目的是要最大限度地沟通地层与井筒之间的流通通道，使井顺利投产并确保油气井获得尽可能高的产能。常见的解堵措施有化学剂解堵、挤油解堵、酸化解堵、水力压裂解堵、高能气体压裂解堵、超声波振荡解堵、水力振荡解堵等。,1化学剂解堵,化学解堵剂主要由有机溶剂、水溶性聚合物溶剂、粘土防膨剂、降粘剂等按一定的比例混合配制而成。地层情况不同，配方也不一样。所以，具体配方一般都根据地层情况由实验而定。化学剂解堵的机理为：有机溶剂对石油中的高分子物质有强烈的溶解能力；对地层岩石中的易膨胀粘土具有较强的防止膨胀作用和稳定粘土作用；对稠油乳液具有较好的降粘作用；对外来的高分子聚合物具有良好的溶解性能

40、。,2挤油解堵,挤油解堵主要用于解除“水锁”损害。将凝析油或轻质油挤入地层，通过挤入地层的油提高水浸带的油相渗透率，从而解除“水锁”损害，恢复地层原貌。常规挤油解堵的用量为2025m3，大型常规挤油解堵的用量可达100m3左右。,3基质酸化解堵,基质酸化解堵是在低于地层破裂压力的条件下，通过向地层中注入酸液，酸溶蚀地层中的胶结物（粘土、碳酸盐矿物、含铁矿物等）和部分砂粒（石英、长石等）或者溶解孔隙中的堵塞物（泥浆、水泥浆、地层微粒、结垢、结蜡、细菌等），经过返排把反应产物排出地层，达到恢复或提高酸化带内地层渗透率的目的。基质酸化解堵一般用于砂岩地层，也可用于碳酸盐岩地层及其他变质岩地层。,4水

41、力压裂解堵,水力压裂解堵包括加砂水力压裂和酸压裂。在砂岩地层，只能进行加砂水力压裂。而在碳酸盐岩地层及其他变质岩地层，既可以进行加砂水力压裂，也可以进行酸压裂。加砂水力压裂解堵是在高于地层破裂压力的条件下，向地层中注入压裂液，形成裂缝，再注入携砂液（携带有支撑剂的压裂液），由于支撑剂的支撑作用闭合后形成具有一定导流能力的裂缝，其特点是必须加支撑剂。而酸压裂解堵则是在高于地层破裂压力的条件下，向地层中注入酸液，形成裂缝，酸液溶蚀裂缝壁面，产生凹凸不平的沟槽，闭合后形成具有一定导流能力的裂缝，其特点是不加支撑剂。,5高能气体压裂解堵,高能气体压裂是利用特定的发射药或推进剂在油井（或注水井）的目的层

42、段高速燃烧，产生高温、高压气体压裂油层形成多条自井眼为中心呈放射状的径向裂缝。由于这些裂缝的自支撑作用，形成了具有一定导流能力的通道，解除了井眼附近的堵塞，达到提高油层产能（或提高注入能力）的目的。由于高能气体压裂属于无支撑剂压裂，因此它不能用于低渗透地层的压裂改造，而更多地是用于近井地带的解堵。,6声波法解堵,声波法解堵包括声音共振法解堵和超声波振荡解堵。声音共振法解堵是在井内下入一种专用声波共振工具，对准产层部位，产生频率为20010000HZ、声强高达200db以上的声波，使井下工具、近井地带的地层发生共振，从而达到解堵的目的。超声波的应用很广泛，如医学上用于粉碎人体内的尿结石等。所以，

43、石油工程中也利用超声波发射装置在井内产生超声波振荡，从而解除近井地带的地层堵塞。,7水力振荡解堵,水力振荡解堵是近年来发展起来的一种解除近井地带地层堵塞的新技术。其核心是振荡器，其结构如图8-33所示。高压水流从地面经油管进入水力振荡器，高压水先从进口喷嘴A射入轴对称腔室B后再从出口喷嘴C射出。从出口喷嘴C射出的高压水就成为高频振荡射流，利用此高频振荡射流即可解除地层的堵塞。,振荡器结构示意图,作业,1目前最常用的完井方法有哪些？2对出砂地层，为什么要防砂？3理想的完井方法要满足哪几个条件？4简述如何优选完井方法？5合理的完井方法应该力求满足哪些要求？,本章小结,掌握完井的定义、合理完井方法应满足的要求，掌握常规完井方法及其适用的地质条件，掌握完井方法的选择。了解完井井口装置及完井管柱，了解完井投产措施。,