完井与试油

完井与试油主要内容●试油●油井完井引言最新观点认为石油工程=钻井工程+完井工程+油气开发开采工程。所以，完井工程就是要搭好钻井采油之间的桥，为科学地进行油气田开发提供技术和物质基础。1.完井的定义：完井，顾名思义，指的就是油气井的完成(WellCompletion)。科学地讲是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。完井工程定义完井：是油井和油层以一定结构连通起来的工艺。钻井的工序首先用大钻头钻一小段井眼然后钢制的套管被下入井中，并用水泥固定套管的外侧，防止井眼塌陷。0’200’第一节油井完成下一步，一个小一些的钻头在第一个套管内部开钻。这个钻头从上一个套管的底部钻出一个新的井眼。200’0’500’然后在这个新的井眼中也下套管，并用水泥固定。如前，再钻一个更小的井眼，再下相应的套管，防止塌陷。井身结构的内容包括：下入套管的层次、直径、深度；各层套管所对应的钻头尺寸；各层套管的水泥返高。合理的井身结构应既能满足钻井和采油工艺的要求，又要符合节约钢材和水泥、降低钻井成本的原则。一、井身结构的概念（一）导管井身结构中靠近裸眼井壁的第一层套管称为导管。导管的作用是：钻井开始时保护井口附近的地表层不被冲垮，建立起泥浆循环，引导钻具的钻进，保证井眼钻凿的垂直等。下入导管的深度一般取决于地表层的深度。通常导管下入的深度为2~40m。下导管的方法较简单，是把导管对准井位的中心铅垂直方向下入，导管与井壁中间填满石子，然后用水泥浆封固牢。（二）表层套管井身结构中的第二层套管叫做表层套管。表层套管的下入深度一般为30~400m,其管外用水泥浆封固牢，水泥上返至地面。表层套管的作用是加固上部疏松岩层的井壁，供井口安装封井器用。（三）技术套管在表层套管里面下入的一层套管（即表层套管和油层套管之间）叫做技术套管。下入目的主要是为了处理钻进过程中遇到的复杂情况，如隔绝上部高压油（气、水）层、漏失层或坍塌层，以保证钻进的顺利进行。一般为了加速钻进和节省费用，钻进过程中可以通过采取调整泥浆性能的办法控制复杂层的喷、坍塌和卡钻等，尽可能不下或少下技术套管。（四）油层套管油井内最后下入的一层套管称为油层套管，亦叫完井套管简称套管。作用是封隔住油、气、水层，建立一条封固严密的永久性通道，保证石油井能够进行长时期的生产。油层套管下入深度必须满足封固住所有油、气、水层。同时，在最下一个油层底部要有一个足够的沉砂口袋（即由油层底部未射孔井段套管和井底所组成的筒状结构），以保证油井能进行长时期的安全生产。因此，油层套管的下入深度一般应超过油层底界30m以上。井身结构中各层套管直径的大小主要取决于油层套管直径和井眼与套管的间隙。油层套管的直径大时，相应的技术套管、表层套管及导管的直径就增大，各次开钻时的钻头直径也要增大。下入井内的油层套管的直径大小，一般应以油气井的产量和常用井下修井工具的尺寸确定。目前，各油田普遍采用的油层套管直径有114mm、127mm、140mm、168mm、178mm等1in=25.4mm1in包含8份。常见的井身结构除导管外还包括两层套管，即直径为273mm的表层套管和直径为140mm的油层套管。通常利用加深表层套管等措施来简化井身结构。oilzone中间套管(技术套管)表层套管生产套管(油层套管)二开三开二、完井方法（一）概念：所谓完井，主要包括依据选定的完成方法，做好人工井底，装好井口装置，建立起油、气从油、气层流至地面的通道，为油、气井的正式投产做好准备。完井工作质量的好坏直接影响到油、气井的生产状况及其寿命，关系到整个油（气）田的合理开发和利用，以至油田的最终采收率。（二）要求：对于不同地层性质、不同类型的井所采取的完井方式是不同的。不论采用那种方法，都需要满足以下几个方面的要求：(1)油层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油层所受的损害小；(2)油层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油气流入井筒阻力最小；(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)能有效地防止油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；(5)应具备便于人工举升和井下作业等条件；(6)工艺简便、先进、安全可靠，成本低。（三）类型：油井完成方法依据钻开油、气层和下入油层套管的先后次序，分为先期完井法和后期完井法两种类型。完井方法先期完井法先期裸眼完井法衬管完井法后期完井法射孔完井法尾管射孔完井法后期裸眼完井法贯眼完井法先下入油层套管再钻开油、气层先钻开油、气层再下入油层套管（四）几种常见完井方法：1、裸眼完成法分为先期裸眼完井法和后期裸眼完井法。裸眼完井法先期裸眼完井油层套管水泥环表层套管后期裸眼完井裸眼完井法不能防止出砂及井壁坍塌，也不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰，更不能实现分层开采和分层作业。因而，裸眼完井法的使用范围较小，只能使用于那些岩性坚固且无油气水夹层的单一油气层或一些地层及流体性质相近的多油气层的井。我国的延长油矿以及四川的石灰岩地层中均有效的使用了裸眼完井法。随着高效能、大威力油井射孔技术的出现，裸眼完井油层的优点已不如过去那么突出。目前，裸眼完井法已很少采用。2、射孔完井法射孔完井是国内外最为广泛和最主要使用的一种完井方式，包括套管射孔完井和尾管射孔完井。1）套管射孔完井是钻至油层直至设计井深，然后下套管到油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿套管、水泥环并穿至油层某一深度，建立起油流通道。套管射孔完井方式示意图1-表层套管；2-油层套管；3-水泥环；4-射孔孔眼；5-油层优点：既可以选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可以避开夹层水、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。缺点：出油面积小、完善程度深度要求严格，固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。2）尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下套管注水泥固井，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套管上，再对尾管注水泥固井，然后射孔。尾管射孔完井示意图1-表层套管；2-技术套管；3-尾管；4-射孔孔眼；5-油层；6-水泥环；7-悬挂器3、衬管完井法当钻井钻至油层顶部时，下入油层套管，注入水泥浆固井。固井合格后，改换小尺寸钻头钻开油、气层。最后，下入适宜的衬管完井。衬管完成法示意图直接座承;采油卡瓦封隔器1-油层套管；2-衬管；3-衬管;4-卡瓦封隔器；5-衬管衬管上所开孔眼的形式很多，最简单的是圆形孔眼，园孔直径可以从几毫米到十几毫米，园孔数可以每米管子上几十个到成千个。这种圆形孔眼让油气通过的能力较强，但防砂能力较差。可采用剖面为梯形的割缝衬管，缝的大底边在管子的内表面上以避免砂子卡在缝眼内。这样，当地层液体流向井底时，起初液流中一定数量的小砂粒可通过缝眼流入井中，而较大的砂粒被阻止在衬管外面形成“砂桥”或“砂拱”，随后较小的砂粒被阻止，接着更小的砂粒又被阻止，这样经过自然选择，在井壁处可形成粗粒到细粒的自然滤砂器，能阻止油层大量出砂，起到良好的防砂效果，同时，这种自然滤砂器本身具有良好的通过能力。井筒液流油层衬管外形的砂桥示意图砾石充填完井先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液把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，构成一个砾石填充层。以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂的目的。适用于油层胶结疏松，出砂严重的油层。裸眼砾石充填套管内砾石充填(四)砾石充填完井方式砾石充填完井法GravelPackingCompletions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。直接充填先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，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，形成砾石充填层，阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。预制充填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制成的防砂管，将筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。4、贯眼完井法此种方法是用同一尺寸的钻头钻穿油、气层后下入油层套管，油层部分的套管是特制的，带有圆孔或割缝。在油、气层顶部装有钢片做筋的帆布水泥伞，以防止环形空间的水泥浆往下流入油、气层。在水泥伞上部的套管处接有带眼的注水泥短节，其下装有堵头或单流阀，防止水泥浆往下流入油、气层。当固井完毕，经检验质量合格后，将水泥塞与单流阀钻掉，即可沟通油，气层与井底通道而完井。贯眼完井法示意图（a）贯眼完成法;（b）带割缝眼的套管1—注水泥短节;2—水泥伞;3—带眼套管ab优点:油、气层裸露面积大，油流阻力小，利于开采；油、气层部位的井径与上部地层的井径相同，井身结构较为简单，有利于修井和实施采油工艺技术措施；防砂效果较好。缺点:注水泥时容易损坏水泥伞而污染油、气层；下套管时若遇阻不能通过循环法解除;采油过程中遇有油、气层出水不容易进行封堵等。水平井完井介绍•裸眼完井方式•射孔完井方式•割缝衬管完井方式•管外封隔器(ECP)完井方式•砾石充填完井方式–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水平井割缝衬管完井HorizontalWellSlottedLinerCompletion封隔器悬挂器扶正器95/8套管51/2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：将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外环形空间。管外封隔器完井悬挂器管外封隔器95/8套管51/2套管割缝衬管特点：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三、完井方式选择选择完井方式是完井工程的核心，目前虽然有多种类型的完井方式，但它们都有其各自的适用条件和局限性。只有根据油气层的地质条件选择最适宜的完井方式，才能有效地开发油气田。达到使油气井寿命长、经济效益高的目的。优选完井方式时，应考虑油气藏类型、油气层特性和工程技术及措施要求三方面的因素。完井方式选择需考虑的因素油田地质及油藏工程条件采油工程技术措施要求块状油层增产措施分层注水薄互油层多套油层古潜山油藏气顶、底水油层层间渗透率差异层间压力差异裂缝性地层高陡角地层人工举升防砂调整井腐蚀流体定向井水平井单一油气层多油气层层间差异小层间差异大原油性质套管射孔砾石充填完井，热采稠油稀油套管射孔完井，分层开采或双管完井。也可按不同层系开发，每套层系按单一油气层的流程选择最合适的完井方式原油性质稀油稠油有底水时，采用7”套管射孔砾石充填完成（或管内下金属纤维筛管、多孔金属粉末防砂筛管、绕丝筛管）。无底水时，采用裸眼砾石充填完成或金属纤维筛管、多孔金属粉末防砂筛管、绕丝筛管、热采无气顶、底水时，选择裸眼砾石完井或衬管完井、绕丝筛管、金属纤维筛管完井。其它情况选择套管砾石充填（或套管内下绕丝筛管、金属纤维筛管、多孔金属粉末防砂筛管）完井，或管外化学固砂。胶结疏松胶结牢固低压高渗或高压高渗低压低渗或高压低渗有气顶无气顶有气顶无气顶有底水无底水有底水无底水有底水无底水有底水无底水射开产层中部1/3的射孔完井射开产层下部2/3的射孔完井射开产层上部2/3的射孔完井射开产层全段的射孔完井套管下过气顶钻至油水界面之上的衬管完井或射开产层中部的射孔完井套管下过气顶的衬管完井或射开产层下部的射孔完井钻至