第4章固井、完井与试油.ppt
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1、第四章第四章 固井与完井固井与完井主要内容主要内容 第一节第一节 固井固井 第二节第二节 完井完井 第三节第三节 试油试油1精选上节回顾一一.固井概念固井概念 在在钻钻出出的的井井眼眼内内下下入入套套管管柱柱,并并在在套套管管柱柱与与井井壁壁之之间间注注入入水水泥浆泥浆,使套管与井壁固结在一起的工艺过程。,使套管与井壁固结在一起的工艺过程。主要包括:主要包括:下套管下套管和和注水泥注水泥两个过程。两个过程。固井目的固井目的(1 1)巩固井壁,隔离复杂地层)巩固井壁,隔离复杂地层(2 2)安装井口装置,控制高压油气水的活动)安装井口装置,控制高压油气水的活动(3 3)封隔油气水层,创建油气通道)
2、封隔油气水层,创建油气通道2精选3精选二二.井身结构井身结构定义:定义:一口井中下入套管的层次、一口井中下入套管的层次、下入深度、井眼尺寸与套管尺下入深度、井眼尺寸与套管尺寸的配合,以及各层套管外水寸的配合,以及各层套管外水泥返高等。泥返高等。水泥返高:水泥返高:指固井时套管与井指固井时套管与井壁之间水泥环上升的高度。壁之间水泥环上升的高度。4精选各层套管的作用各层套管的作用表层套管:表层套管:封隔上部松软的易塌、易漏地层,安装防喷器等封隔上部松软的易塌、易漏地层,安装防喷器等井口设备,以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象(水泥井口设备,以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象(水泥浆通常返至地面
3、)。浆通常返至地面)。技术套管(中间套管):技术套管(中间套管):封隔某些难以控制的复杂地层(易封隔某些难以控制的复杂地层(易塌、易漏地层等),以便能顺利地钻达预定的生产目的层塌、易漏地层等),以便能顺利地钻达预定的生产目的层(水泥浆通常返至要封隔的复杂地层顶部(水泥浆通常返至要封隔的复杂地层顶部100m100m以上)。以上)。生产套管(油层套管):生产套管(油层套管):封隔油、气、水层,保证油井的封隔油、气、水层,保证油井的正常生产(水泥浆通常返至要封隔的油气层顶部正常生产(水泥浆通常返至要封隔的油气层顶部150m150m以上)以上)。导导 管:管:封隔地表疏松地层,防止钻井液渗入地基影响井
4、架封隔地表疏松地层,防止钻井液渗入地基影响井架稳定以及在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平稳定以及在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来形成有控循环。面上来形成有控循环。5精选三、注水泥三、注水泥下完套管之后,把水泥浆泵入套管内,再用钻井液把下完套管之后,把水泥浆泵入套管内,再用钻井液把水泥浆水泥浆顶替到管外环形空间顶替到管外环形空间设计位置设计位置的作业称之为的作业称之为注水泥。注水泥。注水泥质量的基本要求:注水泥质量的基本要求:1 1、依照地质及工程设计要求,套管下入深度、水泥浆返、依照地质及工程设计要求,套管下入深度、水泥浆返高和管内水泥塞高度符合规定高和管内水泥塞高
5、度符合规定2 2、注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走、注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走3 3、水泥环与套管和井壁岩石之间的连接良好、水泥环与套管和井壁岩石之间的连接良好4 4、水泥石能抵抗油、气、水的长期腐蚀、水泥石能抵抗油、气、水的长期腐蚀6精选第第二二节节 完井完井完井(油气井完成)定义:完井(油气井完成)定义:是使井眼与油气储层连通的工序,是钻井工作的是使井眼与油气储层连通的工序,是钻井工作的最后环节,包括钻开油气层、确定最后环节,包括钻开油气层、确定完井方法完井方法、安装安装井底、井口装置井底、井口装置和和试油试油。完井质量直接影响到油气井的生产能力和寿命。完井质量直接影
6、响到油气井的生产能力和寿命。7精选完井方式:完井方式:油层与井筒的连通方式油层与井筒的连通方式完井方式要求:完井方式要求:(1)(1)保持最佳的连通条件,油层所受的损害最小;保持最佳的连通条件,油层所受的损害最小;(2)(2)应具有尽可能大的渗流面积,入井的阻力最小;应具有尽可能大的渗流面积,入井的阻力最小;(3)(3)有效地封隔油、气、水层,防止窜槽及层间干扰;有效地封隔油、气、水层,防止窜槽及层间干扰;(4)(4)有效防止油层出砂和井壁坍塌,确保油井长期生产;有效防止油层出砂和井壁坍塌,确保油井长期生产;(5)(5)应具备便于人工举升和井下作业等条件;应具备便于人工举升和井下作业等条件;(
7、6)(6)施工工艺简便,成本低。施工工艺简便,成本低。一、完井方式(完井方法)一、完井方式(完井方法)8精选常规完井方法主要有常规完井方法主要有4 4种:种:套管或尾管套管或尾管射孔完井射孔完井(perforating)割缝割缝衬管完井衬管完井(Slotted Liner)裸眼完井裸眼完井(Open-hole)裸眼或套管内裸眼或套管内砾石充填完井砾石充填完井(Gravel Packed)广泛采用的完井广泛采用的完井方法,方法,90%90%以上以上9精选(一一)裸眼完井方法裸眼完井方法 指完井时井底的储集层是裸露的,只在储集层以上用套管封指完井时井底的储集层是裸露的,只在储集层以上用套管封固的完
8、井方法。固的完井方法。根据根据下油层套管下油层套管的先后,分为的先后,分为先期裸眼完井先期裸眼完井和和后期裸眼完井后期裸眼完井两大类。两大类。后期裸眼完井后期裸眼完井:先先打开储集层,后将油层套管下入油气层打开储集层,后将油层套管下入油气层顶部顶部固井。固井。先期裸眼完井先期裸眼完井:钻至油气层钻至油气层顶部顶部时,时,先先下入油层套管固井,然后换下入油层套管固井,然后换小尺寸小尺寸的钻头,的钻头,用符合打开油气层条件的用符合打开油气层条件的优质钻井液优质钻井液打开油气层裸打开油气层裸眼完成的完井方法。眼完成的完井方法。10精选后期裸眼完井方法后期裸眼完井方法先期裸眼完井方法先期裸眼完井方法产
9、层全部钻穿后应继续钻进一段,留足口袋停钻。口袋长度一般在产层全部钻穿后应继续钻进一段,留足口袋停钻。口袋长度一般在10m10m以上。作用:作沉砂袋,避免油层出砂造成砂堵,丢射孔抢等。以上。作用:作沉砂袋,避免油层出砂造成砂堵,丢射孔抢等。11精选裸眼完井的特点:裸眼完井的特点:油层完全裸露,暴露面积大,产量高,完井费用油层完全裸露,暴露面积大,产量高,完井费用低,但适应性窄,仅适用于低,但适应性窄,仅适用于地层稳定地层稳定的的单一单一油气层油气层,无法进行选择性酸化或压裂等。无法进行选择性酸化或压裂等。12精选套管下到油气层套管下到油气层底部底部,固井后射孔打开油气层。,固井后射孔打开油气层。
10、世界各主要产油国广泛使用的完井方法,世界各主要产油国广泛使用的完井方法,7090。射孔射孔(perforating):射孔枪在油层某一层段套管、水泥环射孔枪在油层某一层段套管、水泥环和地层之间打开孔道,使地层中流体能流出。和地层之间打开孔道,使地层中流体能流出。炮弹射孔的孔眼也称为炮弹射孔的孔眼也称为炮眼炮眼。在射孔完井的油气井中,射孔在射孔完井的油气井中,射孔孔眼孔眼是沟通产层和井筒的唯是沟通产层和井筒的唯一通道。一通道。套管射孔完井套管射孔完井尾管射孔完井尾管射孔完井射孔完井方法射孔完井方法(二二)射孔完井方法射孔完井方法13精选优点优点 可选择性地射开油层,避免层可选择性地射开油层,避免
11、层间干扰;有利于进行分层试油、分间干扰;有利于进行分层试油、分层开采、分层酸化压裂、分层注水层开采、分层酸化压裂、分层注水等作业。等作业。缺点缺点 油气层受钻井液和水泥浆的侵油气层受钻井液和水泥浆的侵害较为严重;由于射孔数目、深度、害较为严重;由于射孔数目、深度、孔径有限,导致油气层与井底连通孔径有限,导致油气层与井底连通面积小,油气流入井内阻力大。面积小,油气流入井内阻力大。套管射孔完井方法套管射孔完井方法孔密:孔密:10102020孔孔/m/m,最多,最多3636孔孔/m/m孔径:孔径:161625mm25mm,孔深:孔深:0.6-1.0m0.6-1.0m14精选1.1.射孔器与射孔工艺射
12、孔器与射孔工艺射孔器射孔器指完成射孔工作的设备、装置及其组合。指完成射孔工作的设备、装置及其组合。有聚能射孔器、水力射孔器、复合射孔器等,最有聚能射孔器、水力射孔器、复合射孔器等,最常用为聚能射孔器。常用为聚能射孔器。射孔工艺射孔工艺指选择射孔完井方式所采用的射孔方法指选择射孔完井方式所采用的射孔方法超正压射孔、正压射孔、负压射孔、复合射孔等超正压射孔、正压射孔、负压射孔、复合射孔等 按射孔器材下入井筒的方式还可以分为按射孔器材下入井筒的方式还可以分为过油管射过油管射孔、电缆传输式射孔等。孔、电缆传输式射孔等。15精选 将几十发甚至几百发射孔弹串连在一起,用雷管将几十发甚至几百发射孔弹串连在一
13、起,用雷管和导爆索引爆射孔的工具。和导爆索引爆射孔的工具。按结构分两类:按结构分两类:有枪身射孔器有枪身射孔器射孔弹装配在密封的钢管内;射孔弹装配在密封的钢管内;无枪身射孔器无枪身射孔器单个密封的射孔弹用钢丝、金属杆或单个密封的射孔弹用钢丝、金属杆或薄金属带连起来,直接下井射孔。薄金属带连起来,直接下井射孔。射孔器射孔器16精选聚能式射孔器聚能式射孔器 最常用,是利用炸药爆轰的聚能效应产生的高温最常用,是利用炸药爆轰的聚能效应产生的高温高压高速聚能射流来射穿套管、水泥环及地层,完高压高速聚能射流来射穿套管、水泥环及地层,完成射孔作业。成射孔作业。按结构分按结构分有枪身射孔器和无枪身射孔器两类,
14、有枪身射孔器和无枪身射孔器两类,核心组成部分是聚能射孔弹。核心组成部分是聚能射孔弹。17精选1 1)聚能射孔弹)聚能射孔弹根据火药爆燃时聚能效应原理制造的,不同形状火药根据火药爆燃时聚能效应原理制造的,不同形状火药在爆燃时能量传递方式不同。主要由弹壳、主炸药、在爆燃时能量传递方式不同。主要由弹壳、主炸药、引爆药、药型罩组成。引爆药、药型罩组成。聚能效应聚能效应 聚能射孔弹结构聚能射孔弹结构 大孔径射孔弹大孔径射孔弹18精选聚能射孔弹、密封钢管聚能射孔弹、密封钢管(射孔枪射孔枪)、弹架、起爆传爆部件等构成、弹架、起爆传爆部件等构成有枪身射孔器有枪身射孔器19精选1.1.枪身;枪身;2.2.导爆索
15、;导爆索;3.3.射孔弹;射孔弹;4.4.弹架;弹架;5.5.固弹卡;固弹卡;6.6.安装架;安装架;7.7.旋塞旋塞(a)多次使用型有枪身射孔器;(b)一次销毁型有枪身射孔器20精选无枪身射孔器无枪身射孔器:由无枪身聚能射孔弹、弹架(或非密封的钢管)、起爆传爆部件(或装置)等构成的射孔总成。无枪身射孔器按照射孔弹结构和固弹方式无枪身射孔器按照射孔弹结构和固弹方式:全消毁型全消毁型(a)(a)和半消毁型和半消毁型(b)(b)21精选2 2、射孔方法、射孔方法电缆传输和油管传输(输送入井筒方式)电缆传输和油管传输(输送入井筒方式)2-1 2-1 电缆输送式套管射孔电缆输送式套管射孔最早方法。在套
16、管内,用电缆把射孔器输送到目的最早方法。在套管内,用电缆把射孔器输送到目的层,定位射孔。层,定位射孔。可采用有枪身射孔器或无枪身射孔器。可采用有枪身射孔器或无枪身射孔器。22精选电缆输送式套管射孔优点:电缆输送式套管射孔优点:(1)(1)适应性强,可选各型射孔器,满足地质需要。适应性强,可选各型射孔器,满足地质需要。(2)(2)施工成功率高,成本低。施工成功率高,成本低。(3)(3)工艺成熟装备配套,施工简单,易于掌握。工艺成熟装备配套,施工简单,易于掌握。缺点:缺点:(1)(1)高压油气井射孔时难以有效控制防喷。高压油气井射孔时难以有效控制防喷。(2)(2)不易实现负压射孔。不易实现负压射孔
17、。(3)(3)采用有枪身射孔时,不能一次进行长井段射孔。采用有枪身射孔时,不能一次进行长井段射孔。23精选2-2 2-2 电缆输送式过油管射孔电缆输送式过油管射孔 保护油层的射孔技术。保护油层的射孔技术。油管下入到所要射孔井段上部,电缆输送小直径射孔器,穿过油油管下入到所要射孔井段上部,电缆输送小直径射孔器,穿过油管下到射孔井段,在套管中定位射孔。管下到射孔井段,在套管中定位射孔。可采用有枪身射孔器和无枪身射孔器。可采用有枪身射孔器和无枪身射孔器。可以降低油管内液面,使之达到负压射孔,减少储层伤害可以降低油管内液面,使之达到负压射孔,减少储层伤害适合于生产井不停产补孔和射开新层位,减少压井和起
18、下油管作适合于生产井不停产补孔和射开新层位,减少压井和起下油管作业业过油管射孔枪直径受油管内径限制,无法实现高孔密、深穿透。过油管射孔枪直径受油管内径限制,无法实现高孔密、深穿透。24精选25精选2-3 2-3 油管输送式射孔油管输送式射孔油管柱尾端携带射孔器下井射孔方法油管柱尾端携带射孔器下井射孔方法(简称简称TCP)TCP)。与电缆传输射孔器差别不大,上世纪与电缆传输射孔器差别不大,上世纪8080年代引进。年代引进。油管输送式射孔特点油管输送式射孔特点(1)(1)采用射孔效率强、大直径、高孔密、深穿透射孔器。采用射孔效率强、大直径、高孔密、深穿透射孔器。(2)(2)不回收射孔枪,整个枪串的
19、完全引爆是关键。不回收射孔枪,整个枪串的完全引爆是关键。(3)(3)大井段射孔时,枪与枪现场连接,要求射孔器接头连大井段射孔时,枪与枪现场连接,要求射孔器接头连接方便、可靠,连接长度要短,以减少射孔盲区。接方便、可靠,连接长度要短,以减少射孔盲区。(4)(4)作业时间相对增长,要求射孔器有更好耐温性能作业时间相对增长,要求射孔器有更好耐温性能26精选引爆方式引爆方式重力引爆(投棒引爆)重力引爆(投棒引爆)油管加压引爆(通过氮气,但为保证负压,氮气油管加压引爆(通过氮气,但为保证负压,氮气必须在引爆前释放出井口)必须在引爆前释放出井口)环空加压引爆(压差引爆)环空加压引爆(压差引爆)电能引爆电能
20、引爆具有高孔密、深穿透的优点具有高孔密、深穿透的优点负压值高,易于解除射孔对储层的伤害负压值高,易于解除射孔对储层的伤害特别适合于斜井、水平井和稠油井特别适合于斜井、水平井和稠油井安全性好,适合高压油层和气井作业安全性好,适合高压油层和气井作业射孔后即可投产,便于测试、压裂、酸化等和射孔射孔后即可投产,便于测试、压裂、酸化等和射孔联作,减少起下钻次数,降低成本和伤害。联作,减少起下钻次数,降低成本和伤害。27精选射孔工艺按射孔时井筒压力与地层压力差:射孔工艺按射孔时井筒压力与地层压力差:正压、负压射孔正压、负压射孔正压射孔正压射孔:通常井筒内液柱压力高于或近似等于地层压力,:通常井筒内液柱压力
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