完井基础知识

完井基础知识目录（三）射孔工艺技术（二）完井液介绍（四）防砂工艺技术（一）完井定义及完井方式（五）生产管柱（六）井口装置（七）完井作业程序3前期研究阶段油田开发阶段生产阶段勘探阶段预可行性研究可行性研究ODP研究和编制储量报告可研审查ODP审查投产准备废弃基本设计和单井钻完井设计钻采设计探井设计海上油气田开发流程4海上油气田开发各主要设计阶段的要点：1、预可研（机会研究）阶段——机会分析2、可行性研究阶段——方案比选3、总体开发方案研究——方案细化4、基本设计阶段——优化方案5、详细（单井，施工）设计——能力校核6、实施阶段——作业实施7、废弃阶段——油田归零海上油气田开发阶段完井工程的概念完井(WellCompletion)，油气井的完成方式，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。一口井钻成之后，主要的工作就是在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是完井。在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。（衔接钻井工程与采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始到下套管注水泥、固井、射孔、防砂、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。）开发井分类1、根据作用分：生产井、注水（注气、注聚）井、水源井2、根据举升方式分类：自喷井和人工举升井（电潜泵、气举、射流泵等）3、根据井斜分类：直井、常规定向井、大斜度定向井、水平井4、根据完井方式分类：裸眼井和套管井合理的完井方法应该满足的要求①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；②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；③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；④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；⑤应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件；⑥对于稠油油藏，则稠油开采能达到热采（主要蒸汽吞吐和蒸汽驱）的要求；⑦油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件⑧施工工艺尽可能简便，成本尽可能低。射孔完井方式（perforating）套管射孔完井尾管射孔完井裸眼完井方式(Open-hole)先期裸眼完井后期裸眼完井优质筛管完井方式(SlottedLiner)砾石充填完井方式(GravelPacked)裸眼砾石充填完井套管砾石充填完井预充填砾石饶丝筛管常规完井方式射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。射孔是完井工艺的重要组成部分，它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。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。在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。射孔过程一方面是为油气流建立若干沟通油气层和井筒的流动通道，另一方面又对油气层造成一定的损害。（1）射孔完井套管射孔完井：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。尾管射孔完井：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。水平井射孔完井：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。（1）射孔完井（1）射孔完井套管射孔完井示意图尾管射孔完井示意图（1）射孔完井水平井射孔完井示意图①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②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。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、碳酸盐岩裂缝性储层。射孔完井适用的地质条件（1）射孔完井裸眼完井油层套管水泥环表层套管优点：施工方便，成本低，流通面积大。缺点；产层易坍塌，无法分层开采适用：无需分层开采的井，岩层坚硬致密。Openholecompletions（2）裸眼完井裸眼完井适用的地质条件：①岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。②无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。③单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。④不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。（2）裸眼完井工序1：先钻至产层顶部油层套管水泥环表层套管优质筛管衬管悬挂器工序2：直接钻开产层套管外封隔器优质筛管目的：用于油气井防砂的完井方式；优点：施工较方便，易维修(仅对工序1)；缺点：无法分层开采。可防砂和保护井壁（3）优质筛管完井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筛管外面。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，使它具有良好的通过能力，同时起到保护井壁的作用。（3）优质筛管完井优质筛管完井适用的地质条件：①无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。②单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。③不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。④岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。（3）优质筛管完井裸眼砾石充填OpenholeGravelPacking油层套管水泥环表层套管衬管悬挂器割缝筛管砾石充填层管内砾石充填Inside-CasingGravelPacking目的：主要用于疏松地层防砂(效果最好)；优点：裸眼砾石充填流动面积大,两种完井方法都有保护井壁和防砂的作用；缺点：施工工序复杂,对裸眼砾石充填无法分层开采，但对管内砾石充填可以。绕丝筛管的优点1.缝隙宽度最小可达0.12mm,适应范围大2.流通面积大,流动阻力小3.一般用不锈钢为原料,耐腐蚀强,寿命长,综合经济效益高..（2）砾石充填完井砾石充填完井适用的地质条件裸眼砾石充填完井①无气顶、无底水、无含水夹层的储层。②单一厚储层，或压力、物性基本一致的多储层。③不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。④岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。套管砾石充填完井①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。②各分层之间存在压力、岩性差异，因而要求实施选择性处理的储层。③岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。（2）砾石充填完井裸眼完井方式射孔完井方式优质筛管完井方式管外封隔器(ECP)完井方式砾石充填完井方式水平井完井方法（1）水平井裸眼完井Openholecompletion封隔器优点：施工方便，成本低，流通面积大。缺点；产层易坍塌，无法避免层间互窜。适用：无需分层开采的井，岩层坚硬致密。工序：技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井，然后用小钻头钻完水平段（2）水平井优质筛管完井封隔器悬挂器扶正器95/8套管7套管优点：施工较方便，成本相对较低，是目前水平井采用的最普遍的完井方法。缺点：分层注采和分层酸化压裂措施困难。适用：不宜采用套管射孔完成的井，可防塌。工序：将优质筛管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外环形空间。悬挂器管外封隔器95/8套管7套管优质筛管特点：依靠管外封隔器实施层段的分隔，可以按层段进行作业和注采控制（3）管外封隔器完井其它完井方法（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2024孔/m，孔眼直径10mm，相位角6090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。其它完井方法（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。其它完井方法（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。其它完井方法各种类型完井表皮系数完井方法表皮系数裸眼完井-6到+5压裂充填-2到+5射孔完井-0.5到+10砾石充填+8到+33预充填防砂+15到+40由于钻井、完井及井下作业对地层的污染或改善，近井地层的渗透率将发生变化，因此产生附加阻力。设想井壁贴一层表皮，流体流过它时所产生的阻力正好等于因近井地层渗透率变化所产生的附加阻力。油井产能与表皮系数的关系0%25%50%75%100%125%150%175%200%225%250%-5051015202530354045505560表皮系数产能高速水充填等完井方式裸眼完井、压裂充填等完井方式31SrrBpkhQweO75.0ln2.14124公式说明：Q=产量（bph）K=地层渗透率（md）⊿P=生产压差（psi）μ=地层流体粘度（cp）S=表皮系数h=油层厚度（ft）BO=原油体积可压缩系数假定ln(re/rw)=8，其它条件相同的情况下裸眼筛管井：S=5；高速水充填：S=10裸眼筛管井的产量是高速水充填的1.41倍完井方式对产能的影响完井方式产能的影响目录（三）射孔工艺技术（二）完井液介绍（四）防砂工艺技术（一）完井定义及完井方式（五）生产管柱（六）井口装置（七）完井作业程序平衡地层压力、保证作业安全。具有优良的储层保护能力、减少对储层的损害。维持井眼和套管平衡地层压力的稳定。携带、悬浮固相颗粒，维护井下清洁。具有良好的防腐能力、减轻对套管和井下工具的腐蚀。与储层具有相容性，不改变储层岩石的表面特性。完井液的功能水基完井液：它是一种以水为分散介质的分散体系。（1）无固相清洁盐水（2）有固相无粘土相的聚合物水溶液（3）改性的钻井液油基完井液：它是一种以油为分散介质的分散体系。（1）油基完井液（2）油包水完井液气基完井液：用气体来使完井液密度达到小于1.0g/cm3的技术要求。（1）气体（空气）；（2）泡沫完井液；（3）充气钻井液