完井工程基础.ppt

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1、完 井 工 程,绪 论,把埋藏在地下的油气开采到地面，一般需三个过程：1.建立地面至地下储层之间的连接通道，有效保护油气层，保证最大开采效益和开采寿命-钻完井工程2.使储藏在地层孔隙、裂缝中油气，沿复杂的油气层孔隙网或裂缝网，有效地流入井底-油藏开发工程3.流入井底油气沿井筒有效地流到地面-采油工程三个过程相互联系、相互影响、不可分割的统一体。,绪 论,美国、前苏联和我国过去，一般都认为完井工程是钻井工程最后一道工序，包括：,完井内容,钻开储集层（生产层）；,下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液；,确定完井井底结构，使井眼与产层连通；,安装井底和井口等环节，直至投产。,合理选择完井方式，

2、可以有效地开发油气田，延长油气井寿命，提高经济效益。,绪 论,现代完井工程内容,岩心分析及敏感性评价钻井液的选择 出砂预测及出砂规律 生产动态预测 不确定性参数定量分析 完井动态经济评价及风 险性分析,完井方法优选油管及生产套管尺寸 注水泥设计、固井质量射孔及完井液设计 完井生产管柱设计 完井的试井评价 投产措施,完井工程基础,1,钻开储集层,2,油气井压力控制,3,完井原则及完井方式选择,4,套管柱设计,5,完井液和射孔液,6,射孔,7,完井管柱,8,主要内容,第一章 完井工程基础,完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程.是从钻油层开始,到下套管,注水泥固井,射孔,下生产管柱,直至投

3、产的一项系统工程.,概念:完井是使井眼与油气储集层（产层、生产层）连通的工序,是联系钻井和采油生产的一个关键环节,包括:,1.钻开生产层2.确定完井的井底结构3.安装井底(下套管固井或下入筛管)4.使井眼与产层连通5.安装井口装置等工序,完井关系到井的稳产与高产,完井工程基础主要是指与完井有关的油田地质和油藏工程以及采油工程技术.,第一章 完井工程基础,油田地质和油藏工程,油气藏分类,储层流体,储层岩性特征,第一章 完井工程基础,油藏流体性质对完井的影响,流体的组分与性质,1、石油和天然气的组分,天然气的组分：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等，包含H2S、CO、CO2，碳原子一般在14。,原油的

4、组分：烷烃、环烷烃和芳香烃等，碳原子在640。,碳原子超过6一般呈液态。,第一章 完井工程基础,第一章 完井工程基础,2、流体相态及变化,油藏流体性质对完井的影响,流体的组分与性质,物质在一定条件下所处的状态称为相态。,相态是随油气所处的压力和温度环境的变化而变化的。,在开采过程中，温度压力等环境的变化会引起流体相态的变化，对开采有较大影响。如含有溶解气的原油在压力变化时会发生相态的变化，某些溶解气会析出，占据井筒较多体积，是井筒的流体流态发生变化而影响生产。重质油流动比较困难，需要加热。,第一章 完井工程基础,3、流体的密度、粘度和凝固点,油藏流体性质对完井的影响,流体的组分与性质,第一章

5、完井工程基础,4、地层水,油藏流体性质对完井的影响,流体的组分与性质,第一章 完井工程基础,油藏流体性质对完井的影响,油藏流体对完井的影响,1、气体的影响,第一章 完井工程基础,油藏流体性质对完井的影响,油藏流体对完井的影响,2、原油的影响,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,储层的岩石类型,储层岩性：碎屑岩和碳酸盐岩为主，少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩。1.碎屑岩储层岩石类型：砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。砂岩中四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、基质微孔和裂缝。,岩砂石长,岩砂铁含,第一章 完井工程基础,岩砂硬,岩砂粉,第一章 完井工程基础,2.碳酸盐岩储层,第一章

6、 完井工程基础,主要由碳酸盐矿物方解石、白云石组成，岩石的主要类型是石灰岩和白云岩，它们都是重要的储集层。碳酸盐岩比砂岩脆的多，裂缝较发育，裂缝的储渗作用也较重要。,第一章 完井工程基础,石灰岩,石灰岩,白云岩,白云岩,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,油气储藏类型,1.按照油气储集空间和流体流动主要通道的不同：1）孔隙型油藏 以粒间孔隙为储油空间和渗流通道。砂岩、砾岩、生物碎屑岩储油层。2）裂缝型油藏 裂缝既是主要储油空间又是渗流通道。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。碳酸盐岩、变质岩、泥页岩储油层都可形成。,第一章 完井工程基础,3）裂缝孔隙型油藏 以粒间孔隙为主要

7、储油空间，以裂缝为主要渗流通道。裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低。,4）孔隙裂缝型油藏 粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道。裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低。5）洞隙型油藏 溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有次生孔隙。,2.油藏按几何形态分类：1）块状油藏 油层有效厚度大（大于10m），有气顶、底水，统一水动力系统和良好连通性，底水有补给能力。2）层状油藏多属背斜圈闭，构造完整，具有统一的油水界面。3）断块油藏 断裂十分发育，构造被切割成许多大小不等断块。4）透镜体油藏 砂体几何形态的地质描述一般以长宽比划分。,第

8、一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,油气储藏类型,第一章 完井工程基础,背斜构造中的层状油气藏,断块油气藏,透镜体油气藏,石油,不渗透地层,第一章 完井工程基础,岩性尖灭油气藏,不整合油气藏,3.按原油分类:1）常规油藏：地层原油粘度小于50mPa S，可采用注水开发。2）稠油油藏：地层原油粘度大于50mPa S，热采 3）高凝油藏：蜡基原油，原油流温必须高于凝固 点，才能维持正常生产。,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,油气储藏类型,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,储层岩石物性,储层物性是评价储集能力基本参数，包括：孔隙度 渗透率 孔隙结构 润湿性,1

9、、孔隙度,定义:岩石孔隙体积与岩石视体积之比.,第一章 完井工程基础,衡量岩石储集流体能力的参数,油藏岩石性质对完井的影响,储层岩石物性,第一章 完井工程基础,岩石的孔隙结构,岩石的孔隙度大小与岩 石基质颗粒的粗细、胶 结物类型、孔隙内的流 体、岩石的压实程度有 关。,2.渗透率岩石允许流体通过能力的大小,第一章 完井工程基础,渗透率同孔隙度、粒径、分选、排列方式关系密切国外：0.01m2为孔隙型油层高渗和低渗区分标准 0.1m2 为裂缝型油层高渗和低渗区分标准,定义:在一定压差作用下，孔隙岩石允许流体通过的能力大小度量。,油藏岩石性质对完井的影响,储层岩石物性,第一章 完井工程基础,第一章

10、完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,储层岩石物性,3.润湿性液体在表面分子力的作用下在固体表面 上的流散现象。,固体表面对液体的润湿性好坏用接触角来表示，越小，润湿性越好，反之，润湿性越差。,第一章 完井工程基础,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,根据勘探预探井或评价井所取的岩芯，进行系统的岩芯分析和敏感性评价。并根据实验分析的结果，提出对钻开油气层的钻井液、射孔液，增产措施的压裂液、酸液以及井下作业的压井液等的基本技术要求。,岩心分析：常规分析、薄片鉴定、X射线衍射、电镜扫描,敏感性评价：速敏、水敏、酸敏、碱敏、盐敏,第一章 完井工程基础,速敏实验的目

11、的：确定其它几种敏感性实验（水敏，盐敏，酸敏，碱敏）的实验流速。确定油井不发生速敏损害的临界流量。确定注水井不发生速敏损害的临界注入速率，如果临界注入速太小，不能满足配注要求，应考虑增注措施。,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,速敏损害机理示意图,Q,作用在岩石孔隙表面颗粒上的冲击力和剪切力，随孔隙中流速而增加。当流速达到一定值时，作用在颗粒上的冲击力和剪切力达到其抗剪切强度（胶结强度），颗粒就会脱落，然后随流体一起运移，并在孔喉处堆积，使流道缩小或部分流道堵塞，从而导致渗透率下降。,速敏损害机理,第一章 完井

12、工程基础,通过测定不同注入速度下岩心的渗透率，判断储层岩心对流速的敏感性。对临界流速的判定标准为：若流量Qi-1对应的渗透率Ki-1与流量Qi对应的渗透率Ki之间满足下式,则表明发生速敏。,流量Qi-1为临界流量，由临界流量即可求得临界流速Vc。,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,水敏损害机理：,储层中的粘土矿物在原始的地层条件下处在一定矿化度的环境中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物就会发生膨胀、分散、运移，从而减小或堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率的降低的现象，称为水敏。,水敏实验目的：找出水敏损害程度；为盐敏

13、实验提供实验盐度范围。,第一章 完井工程基础,水敏评价方法,测定时，用地层水或模拟地层水测得岩心的渗透率Ki，然后用次地层水（有地层水与蒸馏水按1:1的比例相混合而得到）测得岩心的渗透率Kt，最后用蒸馏水测出岩心的渗透率Kw，通常用Kw/Kt来评价水敏程度。,水敏程度评价指标,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,盐敏损害机理：,当高于地层水矿化度的工作液滤液进入储层后，将可能引起粘土的收缩、失稳、脱落，当低于地层水矿化度的工作液滤液进入储层后，则可能引起粘土的膨胀和分散。这些都将导致储层孔隙空间和喉道的缩小及堵塞

14、，引起渗透率的下降从而损害储层。,盐敏评价实验的目的：找出盐敏发生的条件，以及由盐敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,碱敏损害机理：,当高pH值流体进入储层后，造成储层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏（主要是粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒），且大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，造成储层的堵塞损害现象。,碱敏实验目的：找出碱敏发生的条件，主要是临界pH值，以及由碱敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。,第一章 完井工程基础,油藏岩石性质对完井的影响,岩芯分析及敏感性评价,酸敏损害机理：

15、,酸化酸液进入储层后，一方面可改善储层的渗透率，另一方面又与储层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞储层的孔喉。指储层与酸作用后引起渗透率降低的现象。,酸敏实验目的：是研究各种酸液的酸敏程度，其本质是研究酸液与储层的配伍性，为储层基质酸化和酸化解堵设计提供依据。,储油特性对完井的影响,储层流体流动,第一章 完井工程基础,1、井筒周围的压力变化,第一章 完井工程基础,储油特性对完井的影响,储层流体流动,2、采油工程对储层流体流动的影响,第一章 完井工程基础,储油特性对完井的影响,储集层分类,第一类：储集层是孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型 或孔隙-裂缝型，岩石坚固的均质储集层，在储层 上下没有高压水

16、、气层，储层无底水。,第二类：储集层是孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型 或孔隙-裂缝型，岩石坚固的均质储集层，顶部有 气顶或附近有高压层，有底水。,第一章 完井工程基础,第三类储集层是孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型 或孔隙-裂缝型非均质的储集层，其特点是稳定 性岩层和非稳定岩层相互交错，不同压力体系 相互交错，有含水的夹层。,第四类储集层是高孔隙度、高渗透率、弱胶结 的孔隙砂岩储集层，具有正常或较低的地层压 力，开采时砂岩易受到破坏，油井会出砂。,储油特性对完井的影响,储集层分类,第一章 完井工程基础,完井的基本要求和完井设计,第一章 完井工程基础,完井的基本要求和完井设计,第一章 完井工程基础,完井的基本要求和完井设计,完井的基本要求,第一章 完井工程基础,完井的基本要求和完井设计,完井的基本要求,第一章 完井工程基础,完井的基本要求和完井设计,完井设计,第一章 完井工程基础,完井的基本要求和完井设计,完井设计,完井的定义、目的、内容各类储层的岩性特征储层物性油藏分类敏感性分析,课堂小节,作业,1、完井工程的定义式什么？简述其内容和目的。2、油气藏分为哪几类？特征是什么？3、储层岩石分哪几类？简述储层特性对完井的影响。4、油气层敏感性评价主要有哪些？解释其具体含义。,