第2章气井完井.

采气工程－气井完井1第二章气井完井第一节完井方法第二节油气层保护技术第三节气井完井测试采气工程－气井完井2完井工程的研究范围：衔接钻井工程和采气(油)工程而又相对独立的工程，是从钻开生产层到固井、完井方式选择与实施、下生产管柱、排液、油气井测试，直至投产的一项系统工程。引言完井工程设计水平的高低和完井施工质量的好坏对油气井生产能否达到预期指标和油气田开发的经济效益有决定性影响。采气工程－气井完井3引言完井工程研究内容：（1）在油气藏地质研究的基础上，根据油气田开发与采油、采气工程要求选择完井方式，并提出钻开油层的要求。（2）考虑油气田开发全过程油气井产能的变化及所要采取的采油、采气工艺，应用节点分析方法，确定油管尺寸和生产方式并进行生产套管尺寸选择及强度设计。（3）从钻井和采油、采气工程出发确定套管程序及井身结构，并提出固井要求。（4）选择完井方式、设计完井工艺方案（如射孔完井的射孔参数优选、射孔方式及工艺设计、砾石充填完井的充填方式、砾石直径选择及工艺参数设计等）。采气工程－气井完井4第一节完井方法完井方法：一口井完成后生产层与井眼的连通方式及井身结构形式。常见的完井方式：裸眼完井、射孔完井、衬管完井、砾石充填完井等。不同的完井方式有各自的适用条件和局限性，只有根据油气藏类型、储层特性和油气田不同开发时期的工艺技术要求，选择合理的完井方式，才能有效地开发油气田。延长油气井寿命发挥油气层潜力满足工艺技术措施要求为井下作业创造良好的条件采气工程－气井完井5（1）油气层和井筒之间保持最佳的连通条件，油气层所受伤害最小；（2）油气层和井筒之间具有尽可能大的渗流面积，油气入井阻力最小；（3）能够有效地封隔油气水层，防止油气窜流或水窜，防止层间干扰；（4）能够有效地控制油气层出砂，防止井壁坍塌及盐岩层挤毁套管，确保油井长期生产；一、完井方式选择原则第一节完井方法（5）能够适应油气田开发全过程中采油、采气工艺要求，具备进行分层注采、压裂、酸化以及堵水、调剖等井下作业措施的条件；（6）综合经济效益好。采气工程－气井完井6二、完井方式选择应考虑的因素第一节完井方法（1）油气藏地质和工程条件：如产层结构，压力、温度条件，流体的组成与性质，油气层层内、层间性质及其差异等等。（2）采油、采气工程技术措施要求：如油气田开发全过程中的生产方式，分层注采与增产、增注措施，各项流体的产量指标，砂、蜡、水、腐蚀等控制措施等。采气工程－气井完井7三、完井方式第一节完井方法先期裸眼完井示意图1.裸眼完井方式后期裸眼完井示意图（2）气井完井多采用先期裸眼完井（3）裸眼完井方式优点油气层完全裸露，因而油气层具有最大的渗流面积，这种井称为水动力学完善井，其产能较高，完善程度高。（1）钻井、完井过程采气工程－气井完井8（4）裸眼完井方式缺点①不能克服井壁坍塌和油气层出砂对油气井生产的影响；②不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；③无法进行选择性酸化或压裂；④先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌握该生产层的真实资料，以后钻进时如遇到特殊情况，会给钻进和生产造成被动。三、完井方式第一节完井方法1.裸眼完井方式采气工程－气井完井9三、完井方式第一节完井方法1.裸眼完井方式（5）裸眼完井方式适用地质条件岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩储层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、岩性基本一致的多层储层不准备实施分隔层段，选择性处理的储层采气工程－气井完井10三、完井方式第一节完井方法2.衬管完井方式井下衬管损坏后无法修理或更换油气层不会遭受固井水泥浆的损害；可采用与油气层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术打开油气层；当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。采气工程－气井完井11三、完井方式第一节完井方法2.衬管完井方式割缝衬管完井既具有裸眼完井渗流面积大的优点，又能防止井壁坍塌，同时起到防砂作用。其它方面与裸眼完井方式类似。衬管外所形成的砂桥采气工程－气井完井12三、完井方式第一节完井方法2.衬管完井方式研究表明：砂粒在缝眼外形成砂桥的条件是缝口宽度不大于砂粒直径的两倍。缝眼数量应在保证衬管强度的前提下，有足够的流通面积。一般取缝眼开口总面积为衬管外表总面积的2%，缝眼的长度取50～300mm。采气工程－气井完井13①套管射孔完井优点：a.可选择性地射开不同压力、不同物性的油气层，以避免层间干扰；b.可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌；c.具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。c.对固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。缺点：a.流动面积小、完善程度较差；b.对井深和射孔深度要求严格；三、完井方式第一节完井方法3.射孔完井方式采气工程－气井完井143.射孔完井方式b.减少套管重量和固井水泥的用量，从而降低完井成本。优点：a.可以采用与油气层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法打开油气层，有利于保护油气层；②尾管射孔完井三、完井方式第一节完井方法采气工程－气井完井15射孔完井方式适用地质条件：（1）有气顶或有底水、或有含水夹层、易坍塌夹层等复杂地质条件，要求实施分隔层段的储层（2）各分层之间存在压力、岩性等差异，要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层（3）要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层（4）砂岩储层、碳酸盐裂缝性储层3.射孔完井方式三、完井方式第一节完井方法采气工程－气井完井16四、完井工程设计的内容第一节完井方法1.完井方式选择在针对性地分析油气藏地质特征和油气藏工程设计要求的基础上，遵循4项原则：符合油气藏地质特点，满足油气田开发的总体需要；有利于油气层保护，尽可能减小对油气层的损害；从油气田开发的全过程出发、满足采油采气工艺的要求；经济上可行。采气工程－气井完井17四、完井工程设计的内容第一节完井方法2.打开油气层及固井要求根据选定的完井方式和油气藏压力及储层特性，提出对钻开油气层、完井液(密度、失水量等)以及固井水泥返高和固井质量等要求。3.生产管柱尺寸确定考虑油气田开发全过程中油气水井产能的要求，应用节点系统分析方法，对管柱尺寸进行产量、粘度和摩阻敏感性分析，以确定出油气水井生产管柱尺寸。采气工程－气井完井18四、完井工程设计的内容第一节完井方法4.生产套管设计生产套管设计的内容主要包括生产套管尺寸确定、套管强度及不同壁厚套管下入程序要求和保护措施以及套管密封性要求等。生产套管尺寸是根据已确定的生产管柱接箍外径和井下设备的最大外径，在保证留有一定间隙的条件下确定的。间隙大小要考虑到采油和采气工艺、井下测试和作业的需要。套管强度和密封性要求应根据采油和采气工艺、注水和井下作业时可能达到的井筒压力以及地应力和地层岩性，按有关行业标准的规定来确定。采气工程－气井完井19四、完井工程设计的内容第一节完井方法5.完井工艺方案设计如射孔完井的射孔参数优化、射孔方式选择及射孔工艺设计等；砾石充填完井的充填方式选择、砾石选择及工艺参数设计等。采气工程－气井完井20四、完井工程设计的内容第一节完井方法6.投产措施投产方式：根据油气藏压力、油气井产能及自喷能力确定油气井能否自喷；需要诱喷才能投入自喷生产的井，确定诱喷方式；非自喷井则需要结合采油和采气方式选择结果，确定以什么人工举升方式投入生产。投产前的井底处理方案：对于油气层受伤害较严重的油井，确定消除伤害恢复油气井产能的措施，并预测产能及能否自喷；对于基本上都要采用压裂投产的低渗透油气藏，则需要进行低渗透油田整体压裂改造方案设计。采气工程－气井完井21完井方法的选择、钻井液的密度、产层在钻井液中的浸泡时间、固井时水泥浆的性能、水泥浆的顶替效率、井口装置及井下管柱的质量等。五、完井质量与评价第一节完井方法1.影响完井质量的因素采气工程－气井完井222.完井质量评价方法（1）测压力恢复曲线，可判断钻井液对气层的损害程度；（2）通过声波幅度测井、变密度测井、胶结强度的水力测试等来确定固井质量的好坏；（3）井口装置在关井测压时必须保证密封良好；（4）井下管柱能抵御井底高温、高压及酸性气体的腐蚀。四、完井质量与评价第一节完井方法采气工程－气井完井23一、油气层的损害与保护第二节油气层保护技术1．油气层损害的定义在钻开油气层、注水泥、完井、试油、酸化、压裂、开采、修井等作业过程中都会不同程度地破坏油气层原有的平衡状态，入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油气层渗透率下降的现象。2．油气层损害的后果●影响新区的勘探和新油气层的发现。●影响油气水井的生产（产量和注入量）。●影响油气田勘探开发的经济效益。采气工程－气井完井243．油气层保护的目的保证油气水井在各项工程技术措施中储层内流体渗流阻力不增加。一、油气层的损害与保护第二节油气层保护技术４．油气层保护的范围油气田开发的全过程油气田开发所采取的各项工程技术措施采气工程－气井完井255．油气层保护的研究一、油气层的损害与保护第二节油气层保护技术所有的保护油层措施都建立在储层岩性特征分析、岩心分析、入井流体敏感性试验以及对可能造成油层损害的主要因素分析的基础上，其关键是优选入井介质和优化作业工艺，提出适用、有效、可操作且经济可行的保护油层要求及措施。伤害因素分析（因素及其伤害程度、深度）入井液配方的优选措施的优化，工艺的优化采气工程－气井完井26二、油气层损害因素分析第二节油气层保护技术油气井作业过程中可能导致油气层损害的原因及因素序号作业过程导致油气层损害的原因及因素1钻开油气层1．钻井液与储层不配伍2．压差控制不当3．浸泡时间过长4．钻井液流速梯度过大5．快速起下钻6．钻具刮削井壁1．滤液可引起粘土膨胀，水锁，乳化，固相引起堵塞等2．促使钻井液及固相易于进入地层3．增大滤液浸入量4．冲蚀井壁破坏滤饼，不仅促使滤液进入产层，而且易造成井眼扩大，影响固井质量5．快速起钻的抽汲效应，可破坏滤饼，快速下钻的冲击可增大压差，从而促使钻井液浸入储层量的增加6．一方面可破坏滤饼，使钻井液易于进入储层，另一方面泥抹作用，使固相嵌入渗流通道采气工程－气井完井27二、油气层损害因素分析第二节油气层保护技术2注水泥1．水泥浆滤液进入储层2．固井质量不好1．(1)造成粘土膨胀分散；(2)水泥的水化作用使氢氧化物过饱和重结晶沉淀在孔隙中；(3)滤液中氢氧化物与地层硅起反应生成硅质熟石灰成为粘结性化合物2．后继工作液会沿水泥环渗漏入地层造成损害3修井修井液与储层不配伍(1)滤液与岩心不配伍引起粘土膨胀、分散、结垢、岩石润湿性反转、原油乳化等(2)残留的钻井液污物、氧化物、沥青、管子涂料、铁锈、沉淀有机物、细菌分散物等均可堵塞渗流通道采气工程－气井完井28二、油气层损害因素分析第二节油气层保护技术4射孔试油1．压实带的形成2．射孔液与储层不配伍3．固相堵塞4．射孔压差过大1．射孔工艺固有的特征，压实带厚度约为6.5~13mm，压实带内岩石力学性质及渗流性能受到破坏，其渗透率仅有原始值的7％~12％2．射孔液化学性质与储层不配伍可引起粘土膨胀与水锁等3．射孔液(压井液)中有害固相含量高，管线中钻井液絮块、聚能射孔产生的碎片等，可在正压差射射孔时压入地层，产生损害4．射孔正压差比负压差易产生损害5试油试气高压差高排量试油试气(1)引起储层内微粒运移；(2)在井眼周围地带形成压力亏空带，再次压井可引起大量渗漏；(3)若地下原油气油比高或含蜡量高，则在井眼周围区域压力很快下降，使原油脱气，结蜡堵塞渗流通道；(4)对一些物性差、埋藏深的储层，易产生压实作用，产生压力敏感采气工程－气井完井29二、油气层损害因素分析第二节油气层保护技术6酸化1．酸反应物产生再次沉淀2．外来固相堵塞3．增加地层微粒4．酸与原油不配伍1．主要是一些酸敏矿物存在时，用不配伍的酸处理地层可产生絮状或胶状沉淀物2．作业管线不干净，则酸可将铁锈、污染物等外来固相溶解后带入地层3．酸溶解了部分岩石骨架及胶结物后，会释放出许多不溶于酸的固体颗粒，使地层微粒运移现象严重4．原油中的沥青质与酸接触形成胶状沉淀7