第1讲 [第一章]绪论 & 完井工程基础

课程基本说明A、对同学们的一些要求：B、课程考核说明及要求：■本课程考核分为两个部分：一部分是平时成绩（包括作业、考勤等），占总评成绩的20%；一部分是期末考试（原则上采用闭卷考试），占总评成绩的80%。■考试题型：选择、判断、名词解释、简答和应用题。■考试时间：120左右分钟。考试时间暂定在课程结束后一周内进行。完井工程▲学时：32（其中实验2学时）▲参考文献：1、万仁溥《现代完井工程》（第三版），石油工业出版社；2、陈庭根《钻井工程理论与技术》，2000.8，石油大学出版社；3、钻井手册（甲方），1992，石油工业出版社；4、其他专业文献、网络技术论坛、论文等；……绪论（1）第一章完井工程的基础（1）第二章套管柱及注水泥设计（10）第三章完井液和完井方式（6）第四章射孔（4）第五章投产措施（2）第六章完井管柱及井口装置（4）课程总结（2）完井工程课程内容及课时分布绪论完井（WellCompletion）工程的概念随着科学技术的发展在不断充实、完善和更新。勘探井和开发井都需要完井设计，也都涉及完井工程问题。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、注水泥设计（或包括射孔）完井。某井的“钻井进度计划图”绪论◆但近年来，石油工作者在不少领域中应用了新工艺、新技术，为此加深了对油气层层内的微观认识，进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悠悠相关，这就是现代完井工程的新概念，从而拓宽完井范畴。一、完井工程定义完井工程是衔接钻井工程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。参考：万仁溥编著的《现代完井工程》（第三版），石油工业出版社。①岩心分析及敏感性评价②钻开油气层的钻井液③完井方式及方法④生产套管尺寸的选择⑤套管柱设计⑥注水泥设计⑦射孔及完井液选择⑧完井的试井评价⑨完井生产管柱⑩投产措施二、完井工程的内容二、完井工程的内容（一）岩心分析及敏感性评价(基础)根据预探井或评价井所取的岩心，进行系统的岩心分析和敏感性评价。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、增产措施使用的压裂液和酸液，以及井下作业使用的压井液等的基本技术要求。油层二、完井工程的内容（二）钻开油气层的钻井液钻井液的选择，主要是考虑如何防止钻井液的滤液和固相物质浸入油层而造成油层伤害，同时又考虑到安全钻进的问题。如钻遇高压层、低压层、漏失层、岩盐层、石膏层和裂缝发育层时，应根据测井资料、岩心分析、敏感性评价数据和实践经验去选择钻井液类型、配方及外加剂。油层油层二、完井工程的内容（三）完井方式及方法根据油田地质恃点及开发方式和井别，按砂岩、碳酸盐岩、火成岩和变质岩等岩构，选择完井方式。完井方式基上分为两大类：即裸眼完井和套管射孔完井。裸眼完井又有个同的方法，如裸眼、割缝衬管、绕丝筛管砾石充填；射孔完井也有不同的方法，如套管射孔、尾管射孔、套管内绕丝筛管砾石充填等方法。二、完井工程的内容（四）生产套管尺寸的选择根据节点分析（NodalAnalysis）即压力系统分析，进行油层——井筒——地面管线敏感性分析。油管敏感性分析则是根据油层压力、产量、产液量、流体的粘度、增产措施和开采方式等方面的综合分析去选定油管直径，然后根据油管尺寸再选定生产套管尺寸。过去传统的作法是先选定生产套管尺寸，然后再确定油管尺寸。现代完井工程没有沿用过去传统概念和作法，而是建立了用油管尺寸去确定生产套管尺寸的新思路和新方法。油层二、完井工程的内容（五）套管柱设计主要包括套管柱设计和强度校核两个方面的内容。当然，除了生产套管之外，表层套管和中间套管的设计内容也包括在这部分之内。最新标准：SY/5322-2000，套管柱强度设计方法[S]，2001某井的“钻井进度计划图”二、完井工程的内容（六）注水泥设计依据不同类别的井（如油井、气井、注水井、注气井和注蒸汽井）、油气层压力状况（高压区、低压区）、漏失带及裂缝、温度和是否含有腐蚀性气体性H2S、CO2等情况，来选择一次注水泥、分段注水泥或套管外封隔器等注水泥方式，以及选择水泥浆配方。从而搞好注水泥设计。固井质量评价是检查固井质量的一道必不可少程序。二、完井工程的内容（七）射孔及完井液选择（若采用射孔完井方式）根据射孔敏感性分析，确定射孔孔密、孔径、相位。根据油层渗透率、原油物性及油层伤害情况选择射孔枪及射孔弹类型；根据油层压力高低、渗透率高低和油气物性选择射孔方式，如电线射孔、油管传输射孔和负压射孔。选择与油层粘土矿物和油藏流体匹配的射孔液及完井液；二、完井工程的内容（八）完井的试井评价完井投产后，通过试井测试表皮系数，这是当前检查油层伤害的主要方法。通过对表皮系数的分析研究，找出油层伤害的原因，以便解除或减少对油层的伤害。二、完井工程的内容（九）完井生产管柱1）永久型管柱。投产前在油层上部下人永久型封隔器，而从封隔器下面的工作筒中插入各种功能工具，如分注、分采、分层测试等工具，该管柱可以进行冲砂、注水泥塞、小型酸化等作业。2）气举管柱。如果预计该井在不太长的时间内就会出自喷生产转人工举升的方法为气举，则投产时即安气举管柱及配套井下工具（单管或双管）一次下入井内，油井生产：不正常，即能转气举采油；3）防腐、防蜡、防垢、防结盐等管柱。当油层气中或天然气中含H2S或CO2，油层水或边底水的矿化度很高时，—般在油层顶部下入封隔器，将油、套管隔开，在环形空间充填保护液，或向套管环形空间定期注人防腐液，以保护套管不受腐蚀。二、完井工程的内容（十）投产措施根据油层伤害程度及油气层类型，采用不同的投产措施。投产措施往往采用抽汲、气举等来助排，必要时采用盐酸等酸浸或高能气体压裂等方法解堵。有的井则必须采取酸化、压裂措施后才能投产。①钻开油气层的钻井液②完井方式及方法③生产套管尺寸的选择④套管柱设计⑤完井生产管柱⑥投产措施①岩心分析及敏感性评价②钻开油气层的钻井液③完井方式及方法④生产套管尺寸的选择⑤套管柱设计⑥注水泥设计⑦射孔及完井液选择⑧完井的试井评价⑨完井生产管柱⑩投产措施三、完井工程系统设计上述完井工程定义、理论基础、内容和操作程序等，构成了完井工程系统。在高科技时代的今天，各项工程都是互相渗透、共同发展的。①岩心分析及敏感性评价②钻开油气层的钻井液③完井方式及方法④生产套管尺寸的选择⑤套管柱设计⑥注水泥设计⑦射孔及完井液选择⑧完井的试井评价⑨完井生产管柱⑩投产措施三、完井工程系统设计当前提出完井工程概念，并形成完井工程系统。进行完井设计尽可能达到：尽可能的减少对油气层的伤害；提供必要的条件来调节生产的压差，提高单井产量；为采用不同的采油工艺技术措施提供必要的条件；有利于保护套管和油管，减少井下作业工作量，延长油气井的寿命；做到近远期相结合，尽可能的做到最低的投资和最少的操作费用，提高综合经济效益。三、完井工程系统设计完井工程系统设计的程序如下：从油管尺寸确定套管尺寸生产套管设计完井方式的选择固井注水泥设计及质量评价射孔及射孔液的选择完井的试井评价井口装置及完井管柱设计投产措施设计完井投产岩心分析地层敏感性分析节点分析理论基础具体设计内容最终目的绪论（1）第一章完井工程的基础（1）第二章套管柱及注水泥设计（10）第三章完井液和完井方式（6）第四章射孔（4）第五章投产措施（2）第六章完井管柱及井口装置（4）课程总结（2）完井工程第一章完井工程的基础内容包括：（一）油田地质和油藏工程依据（要求学生掌握）①油气藏的类型②地层流体的性质③油层特性（二）油气层敏感性评价（掌握）（三）岩心分析（自学，了解）（参考教材P11）（四）地应力分析（自学，了解）（参考教材P39）（五）采油工程的技术依据（自学，了解）第一章完井工程的基础完井工程是从钻开油层到固井、完井，直至投产的一项系统工程。完井工程基础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。第一章完井工程的基础◆油田地质和油藏工程部分包括油藏类型、渗流特征、岩性和流体性质，这是选择合适的完井方式和防止油层伤害的理论依据。◆采油工程技术部分包括：①不同类别的井，如油井、气井、注水井、注气井、水平井；②不同的开采方式，如多层系同并合采、分层开采、自喷转人工举升开采；③油田开发过程所需进行的不同技术措施，如压裂、酸化、防砂、堵水等；上述诸方面对选择完井方式、选择套管尺寸和强度、固井水泥返高及耐高温等均有特殊的要求。（一）油田地质和油藏工程依据1、油气藏的类型按油气储集空间和流体流动主要通道的不同划分：孔隙型油藏以粒间孔隙为储油空间和渗流通道。如砂岩、砾岩储油层均属于此类。裂缝性油气藏裂缝既是主要的储泊空间又是渗流通道。可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。碳酸盐岩储油层、变质岩、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。裂缝孔隙性油气藏以粒间孔隙为主要储油空间，以裂缝为主要渗流通道，称为双重介质渗流。裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低。孔隙裂缝性油气藏粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道，办称为双重介质渗流，其裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低。洞隙性油气藏这类油藏的溶桐、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。储油层基本上没有原生孔隙，只有次生孔隙。（一）油田地质和油藏工程依据1、油气藏的类型按几何形态不同划分：块状油气藏油藏的油层有效厚度大(10m)，有气顶、底水，油藏具有统——的水动力系统和良好的连通性．底水具有一定的补给能力。层状油气藏这类油藏多属背斜圈闭，构造完整，有统一的油水界面。油层在纵向剖面上分层性好，层数多。各单层的有效厚度小。层问渗透率差异较大。我国大庆萨尔图油田、胜利胜坨油田、长庆马岭油田均属此类油藏。断块油气藏这类油藏断裂十分发育，构造被切割成为许多大小不等的断块。纵向上含油层系多，含油井段长。我国胜利东辛油田、中原文明寨油田均届此类油藏。透镜体油气藏透镜体呈零星分布，大而积为尖灭区。透镜体相互交错叠合时，含油井段纵向上就出现多个油层。（一）油田地质和油藏工程依据2、流体的性质地层流体充填于岩石的孔隙，包括油、气、水三大类。研究流体性质对于制定合理的开发方案、油水井工作制度、完井没计及增产措施等均具有重要意义。研究对象主要包括：（1）原油；（2）天然气；（3）地层水（一）油田地质和油藏工程依据3、油层特性油藏类型并不是选择完井方式的唯一依据，还必须综合考虑油层特性等多方面条件。油层特性主要包括：◆油层岩性：碎屑岩、碳酸盐岩和其它类型的岩石类型；◆油层物性：孔隙度、渗透率；◆层间渗透率的差异：特高渗透率、高渗透率、中渗透率、低渗透率和特低渗透率；◆油层压力及层间压力的差异：高压油层（压力梯度1MPa/100m）、正常压力油层（=1MPa/100m）和低压力油层（1MPa/100m）；◆以及有无气顶，有无边、底水等。这些都是选择完井方式的主要依据。（二）油气层敏感性评价FormationSensitivityEvaluation参考文献：1、中国石油天然气总公司行业标准ＳＹ/Ｔ5358-2002《储层敏感性流动实验评价方法》2、李克向，保护油气层钻井完井技术[Ｍ].北京:石油工业出版社,1993（二）油气层敏感性评价◆在完井作业中，当各种外来流体侵入油气层后，最容易与其所含流体作用，其结果是降低油气天然生产能力或注入能力，即发生油气层伤害，伤害的程度可用油气层渗透率的下降幅度来表示。◆实践证明，在钻井、完井、增产措施、修井作业、注水和采油等过程中，都可能发生不同程度的地层伤害，而且，有些伤害是永久性的和不可逆的。故油气层一旦受到伤害往往难以消除。表1给出了具体的内容。（二）油气层敏感性评价（二）油气层敏感性评价■油气层敏感性评价主要是通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石性质，主要是对渗透率的影响程度。■油