完井与试油.

完井与试油完井的概念美国、前苏联和我国过去的完井工程的概念一般都认为是钻井工程的最后一道工序，即钻完目的层后下套管、注水泥固井(或包括射孔)完井。但近年来，石油工作者在不少领域中应用了新工艺、新技术，为此加深了油气层层内的微观认识，而采取了保护油层的措施。与此同时，采用了不同方式完井，从而提高了油气井完善程度。由于这两个方面的技术进步，其结果是提高了油气井的单井产量。完井工程已经不仅仅是下套管注水泥固井，而是与油气井产能的提高攸攸相关，这是现代完井工程的新概念，从而拓宽了完井范畴。完井的概念完井工程定义完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。完井工程的内容岩心分析及敏感性评价钻开油层的钻井液完井方式及方法油管及生产套管尺寸的选定生产套管设计注水泥设计固井质量评价射孔及完井液选择完井的试井评价完井生产管柱投产措施主要讲授内容第一节完井方法第二节射孔第三节完井液及射孔液第四节试油第一节完井方法一、完井方式•射孔完井方式•裸眼完井方式•割缝筛管完井方式•砾石充填完井方式•其他防砂筛管完井方式•化学固砂完井方式第一节完井方法二、水平井完井方式•裸眼完井方式•割缝筛管完井方式•射孔完井方式•管外封隔器（ECP）完井方式•砾石充填完井方式完井方式目前国内外主要采用的完井方式有套管或尾管射孔完井、割缝衬管完井、裸眼完井、裸眼或套管内砾石充填完井等1、射孔完井方式（最主要的一种）套管射孔完井尾管射孔完井套管射孔完井套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，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。尾管射孔完井尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下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。尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固，因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、低平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外，这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本，目前较深的油、气井大多采用此方法完井。射孔完井对多数油藏都能适用。2、裸眼完井方式裸眼完井方式有两种完井工序。一是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，再从技术套管中下人直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。如图16-3所示。有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，也可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部分然后裸眼完井。必要时再射开其中的含油段，国外称为复合型完井方式，如图16一4所示。2、裸眼完井方式裸眼完井的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。固井时，为防止水泥浆伤害套管鞋以下的油层，通常在油层段垫砂或者替人低失水、高粘度的钻井液，以防水泥浆下沉。或者在套管下部安装套管外封隔器和注水泥接头，以承托环空的水泥浆，防止其下沉，这种完井工序一般情况下不采用。见图16-5所示。2、裸眼完井方式的特点裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油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。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限很大。砂岩油、气层，中、低渗透层大多需要压裂改造，裸眼完成则无法进行。同时，砂岩中大都有泥页岩夹层，遇水多易坍塌而堵塞井筒。3、割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式也有两种完井工序。一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，通过套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。如图16一6所示。由于此种完井方式井下衬管损坏后无法修理或更换，因此一般都采用另一种完井工序。3、割缝衬管完井方式割缝衬管的另一种方式为：钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下大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，依靠衬管顶部的衬管悬挂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。如图16一7所示。割缝衬管完井方式的特点这种完井工序油层不会遭受固井水泥浆的伤害，可以采用与油层相配伍的钻丹浓或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。•割缝衬管完井方式时当前主要的完井方式之一。它既可以起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒，同时在一定程度上起到了防砂的作用。由于这种完井方式的工艺简单，操作方便，成本低，所以在一些出砂不严重的中粗砂粒油层中使用，特别在水平井中使用较为普遍。4、砾石充填完井方式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式。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、防砂人井之目的。4、砾石充填完井方式砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。其原因如下：割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限制，最小为0.5mm。因此，割缝衬管只适用于中、粗砂粒油层。而绕丝筛管的缝隙宽度最小可达0.l2mm，故其适用范围要大得多。绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙，流体通过筛管时几乎没有压力降。绕丝筛管的断面为梯形，外窄内宽，具有一定的“自洁”作用，轻微的堵塞可被产出流体疏通，其流通面积要比割缝衬管大得多。绕丝筛管以不锈钢丝为原料，其耐腐蚀性强，使用寿命长，综合经济效益高。4、砾石充填完井方式为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填。4.1裸眼砾石充填完井方式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式。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，再用小一级的钻头钴穿水泥塞，钻开袖层至设计井深，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1.5一2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。一般砾石层的厚度不小于50mm。4、砾石充填完井方式4.2套管砾石充填完井方式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，然后对袖层部位射孔。要求采用高孔密(30一40孔/m)，大孔径（20-25.4mm)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合增大渗流阻力。由于高密度充填紧实，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。虽然有裸眼砾石充填和套管砾石充填之分，但二者的防砂机理是完全相同的。充填在井底的砾石层起着滤砂器的作用，它只允许流体通过，而不允许地层砂粒通过。5、其他防砂筛管完井方式5.1、金属纤维防砂筛管不锈钢纤维是主要的防砂材料，由断丝、混丝经滚压、梳分、定形而成。它的主要防砂原理是:大量纤维堆集在一起时，纤维之间就会形成若千缝隙，利用这些缝隙阻挡地层砂粒通过，其缝隙的大小与纤维的堆集紧密程度有关。通过控制金属纤维缝隙的大小(控制纤维的压紧程度)达到适应不同油层粒径的防砂。此外，由于金属纤维富有弹性，在一定的驱动力下，小砂粒可以通过缝隙，避免金属纤维被填死。砂粒通过后，纤维又可恢复原状而达到自洁的作用。在注蒸汽开采条件下，要求防砂工具具备耐高温(360℃)、耐高压(18.9MPa)和耐腐蚀(pH值为8一12)等性质，不锈钢纤维材质特性符合以上要求。5、其他防砂筛管完井方式5.2陶瓷防砂滤管陶瓷防砂滤管，其过滤材料为陶土颗粒，其粒径大/以油层砂中值及渗透率高低而定，陶粒与无机胶结剂配成一定比例，经高温烧结而成。形状为圆筒形，装入钢管保护套中与防砂管连结，即可下井防砂。该滤砂管具有较强的抗折抗压强度，并能耐高矿化度水、土酸、盐酸等腐蚀。现已在油田现场推广使用。5、其他防砂筛管完井方式5.3多层冶金粉末防砂滤管陶瓷防砂滤管，其过滤材料为陶土颗粒，其粒径大/以油层砂中值及渗透率高低而定，陶粒与无机胶结剂配成一定比例，经高温烧结而成。形状为圆筒形，装入钢管保护套中与防砂管连结，即可下井防砂。该滤砂管具有较强的抗折抗压强度，并能耐高矿化度水、土酸、盐酸等腐蚀。现已在油田现场推广使用。5、其他防砂筛管完井方式5.4多层充填井下滤砂器多层充填井下滤砂器是由基管、内外泄油金属丝网、3－4层单独缠绕在内外泄油网之间的报尔(Pall）介质过虑层及外罩管所组成。该介质过虑层是主要的滤砂原件，它是由不锈钢丝与不锈钢粉末烧结而成的。因此可根据油层砂粒度中值，选用不同粒径的不锈钢粉末烧结，其控制范围广。6、化学固砂完井方式化学固砂是以各种材料(水泥浆、酚醛树脂等)为胶结剂，以轻质油为增孔剂，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，挤人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中，将疏松砂岩胶结牢固防止油层出砂。还有辽河油田的高温化学固砂剂，主要是在注蒸汽井上使用，可以耐温350℃以上。化学固砂虽然是一种防砂方法，但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。二、水平井完井方式目前常见的水平井完井方式有裸眼完井、割缝衬管完井、带管外封隔器(ECP)的割缝衬管完井、射孔完井和砾石充填完井五类。1、裸眼完井方式这是一种最简单的水平井完井方式。即:技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。裸眼完井主要用于碳酸盐岩等坚硬不坍塌地层，特别是一些垂直裂缝地层，如美国奥斯汀白垩系地层。二、水平井完井方式2、割缝衬管完井方式完井工序是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中，如图16-11所示。目前水平井发展到分支井及多底井，其完井方式也多采用割缝衬管完井。割缝衬管完井主要用于不宜用套管射孔完井，又要防止裸眼完井时地层坍塌的井。因此完井方式简单，既可防止井塌，还可将水平井段分成若干段进行小型措施，当前水平井多采用此方式完井。二、水平井完井方式3、射孔完井方式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、住水泥固井。完井尾管和技术套管宜重合100m左右，最后在水平井段射孔。这种完井方式将层段分隔开，可以进行分层增产及注水作业，可在稀油和稠油层中使用，是一种非常实用的方法。二、水平井完井方式4、管外封隔器(ECP)完井方式这种完井方式是，依靠管外封隔器实施层段的分隔，可以按层段进行和生产控制，这对注水开发的油田尤为重要。管外封隔器的完井方法可以为三种形式，如图16-13、14、15所示。二、水平井完井方式5、砾石充填完井方式在水平井段内，不论是进行裸眼井下砾石充填或是套管内井下砾石充填，其工艺都很复杂：裸眼井下砾石充填时，在砾石完全充填到位之前，井眼有可能已经坍塌；裸眼井下砾石充填时，扶正器有可能被埋置在疏松地层中，因而很难保证长筛管居中；裸眼水平井预充填砾石绕丝筛管完井，其筛管结构及性能同垂直井一样，但使用时应加扶正器，以便便筛管在水平段居中。第二节射孔射孔完井是目前使用最广泛的完井方法，它是在钻井完成、下人油层套管并固井的井中，用射孔器射穿套管、水泥环和产层，形成沟通井筒与袖气产层的流体通道，使油气经过射孔孔眼而流人井底。射孔技术的主要目的是减少钻井过程中对油气层的损害，增加油气井产能和延长油气井寿命。从射孔的效果来看，射孔既是改善井底流通性的过程