采油工程第9章完井方案设计与试油.

1第九章完井方案设计与试油主要内容●完井方式●射孔方案设计●油气层保护●试油2完井工程：衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。完井工程设计的任务：★对油气层潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽可能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；★通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择完井方式、方法和选定套管尺寸。第九章完井方案设计与试油3完井工程系统设计框图预探井及评价井测井取心D.S.T试油油藏工程方案岩性分析敏感性分析节点系统分析油敏管感尺性寸射敏感孔性碱敏盐敏速敏酸敏水敏电镜扫描X射线衍射薄片分析常规分析从油管尺寸去确定生产套管尺寸生产套管强度与校核设计完井方式及方法选择固井设计及其评估射孔及射孔液设计井口及完井管柱设计投产措施设计完井试井评价完井投产第九章完井方案设计与试油4第一节完井方式完井方式：油层与井筒的连通方式。完井方式选择的要求：(1)保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；(2)应具有尽可能大的渗流面积，入井的阻力最小；(3)有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰；(4)有效防止油层出砂和井壁坍塌，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)施工工艺简便，成本低。5一、井身结构保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的洗井液体冲垮巩固上部比较疏松易塌的不稳定岩层；安装防喷器等井口设备，控制钻开高压层时可能发生的井喷现象封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利地钻达预定的生产目的层封隔油、气、水层，保证油井的正常生产技术套管表层套管导管生产套管6二、完井方式●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7(一)裸眼完井方式先期裸眼完井方式复合型完井方式后期裸眼完井方式8优点：◆油层完全裸露，不会产生附加渗流阻力，产能较高，完善程度高。缺点：◆不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；◆不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；◆无法进行选择性酸化或压裂等。裸眼完井方式的主要特点：(一)裸眼完井方式9(二)射孔完井方式套管射孔完井方式优点：可选择性地射开油层，避免层间干扰；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、完善程度较差，对井深和射孔深度要求严格，固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。10(二)射孔完井方式尾管射孔完井方式特点：有利于保护油层，可以减少套管重量和固井水泥的用量，从而降低完井成本。11(三)割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式改进后的割缝衬管完井方式12(四)砾石充填完井方式直接充填：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。在“防砂与清砂”中有详细介绍。13三、完井方式选择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14第二节射孔方案设计一、射孔参数设计主要考虑的问题：参数组合的产能比、套管损害情况和孔眼的力学稳定性1.资料准备①收集射孔枪、弹的基本数据②进行射孔弹穿深、孔径校正③计算钻井损害参数152.射孔参数优选过程①建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系数学模型,获得各种条件下射孔产能比定量关系；②收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以修正模型和优化设计；③调配射孔枪、弹型号和性能测试数据；④校正各种弹的井下穿深和孔径；⑤计算各种弹的压实损害系数；⑥计算设计井的钻井损害参数；⑦计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、表皮系数和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合。16影响油井射孔产能的因素分析孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等孔深、孔密与油井产能比关系曲线相位角和各向异性与油井产能比关系曲线孔径与油井产能比关系曲线油井射孔压实程度与产能比关系曲线17二、射孔工艺设计射孔方式、射孔枪、弹和射孔液选择。（一）射孔方式选择★电缆输送套管枪射孔★油管输送射孔(TCP)★油管输送射孔联作★电缆输送过油管射孔(TTP)★超高压正压射孔★高压喷射和喷砂射孔18（二）射孔枪、弹选择有枪身射孔和无枪身射孔（三）射孔液选择①密度可调节②腐蚀性小③高温下性能稳定④无固相⑤低滤失⑥成本低、配制方便射孔液性能要求二、射孔工艺设计射孔液体系①无固体清洁盐水射孔液②聚合物射孔液③油基射孔液④酸基射孔液19第三节油气层保护一、油气层损害作业施工引起的地层平衡状态的破坏、入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。损害机理：①外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害；②外来流体与储层流体不配伍造成的损害；③毛细现象造成的损害；④固相颗粒堵塞引起的损害。⑤微生物及其代谢产物引起的损害。20二、储层敏感性(自学)指储层对可能造成损害的各种因素的敏感程度.储层敏感性评价通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的物理化学作用对岩石性质（主要是对渗透率）的影响及其影响程度。油气层敏感性评价实验速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏第三节油气层保护21第三节油气层保护速敏性评价水敏性评价盐敏性评价碱敏性评价酸敏性评价应力敏感性评价油田名称临界流速速敏指数速敏程度水敏指数水敏程度临界矿化度盐敏程度临界pH值碱敏程度酸敏指数酸敏程度应力感程度Ss自学要求：基本概念、实验的步骤、目的与作用等。22第三节油气层保护应力敏感性是考察在施加一定的有效应力时，岩样的物性参数随应力变化而改变的性质。它反映了岩石孔隙几何学及裂缝壁面形态对应力变化的响应。实验时，在CMS—300全自动岩心测试装置上，测量出不同应力值下的渗透率和孔隙度，观察和分析应力对渗透率和孔隙度的影响。应力敏23第三节油气层保护24第三节油气层保护为了判别岩石对应力的敏感程度，正常采用无因次渗透率的立方根，即(Ki/K1000)1/3与应力的对数建立关系曲线。310001000lg1isiSKK1000lg)(1311000isKKS式中：Ki—不同应力i下的岩心渗透率，10-3μm2；K1000—应力为1000Psi下的渗透率。Ss＜0.300.30≤Ss≤0.700.70＜Ss≤1.0＞1.0应力敏感程度弱中等强极强25第四节试油试油：根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井过程中油气显示等资料，利用一套专用的设备和方法，对可能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性质进行直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。试油目的：为勘探开发提供依据26一、试油的任务及工作内容主要任务：(1)了解储层及流体性质，为附近同一地层的其它探井提供重要的地质资料；(2)查明油、气田的含油面积及油水或气水边界以及驱动类型，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；(3)了解储层产油气能力和验证测井资料解释的可靠程度；(4)整理和分析试油资料结果，确定油井合理工作制度，为制定油田开发方案时确定单井生产能力提供依据。主要工作内容：诱导油流和测试第四节试油27二、诱导油流方法替喷法抽汲法气举法三、试油工艺（分层试油）注水泥塞试油用封隔器分层试油中途测试工具试油(钻井过程中进行)四、试油资料(1)产量数据(3)压力数据(2)原油及水的特性资料(4)温度数据第四节试油(END)28一、采油生产中油层保护技术采油生产中的油层损害与钻井、完井、作业等过程的油层损害有显著的不同。油气田开发生产中的油层保护技术主要因素是外来流体引起的油层损害近井地带流体、岩石状况如（温度、压力）的变化油层孔喉堵塞、出砂、油井产能降低、设备腐（磨）蚀等。29生产压差过大采油生产中油藏压力、温度等自然下降1.油层损害因素分析（1）生产压差不合理：速敏性地层内部微粒运移弱胶结地层出砂造成砂堵、砂埋油气田开发生产中的油层保护技术30（2）结垢堵塞无机物堵塞有机物堵塞：石蜡和沥青质钙的硫酸盐（石膏等）钙的碳酸盐（方解石）钠的硫酸盐（重晶石）锶的硫酸盐（无青石）钠的氯化物等来源于采油伴生水影响因素：温度、压力、pH值、CO2含量等影响因素：温度、压力、脱气等油气田开发生产中的油层保护技术31（3）脱气：原油中溶解气逸出并参与流动，降低油相渗透率，增加原油粘度（4）出砂：地层堵塞、阻塞井筒、腐（磨）蚀设备等流体向井流动，拖曳力的大小与流体的流速和粘度成正比地质因素：胶结强度（胶结类型、胶结物类型及数量等）油气田开发生产中的油层保护技术32生产速度：当生产速度大于临界流速时，随生产速度的增加，油井受力发生变化，出现剪切破坏。粘土、碳酸盐、硅质接触胶结、孔隙胶结、基底胶结多相流动：产出水溶解部分胶结物SW变化引起毛管力降低使得粒间内聚力减弱，水湿性砂粒随水相运移油气田开发生产中的油层保护技术胶结物类型与胶结方式：332.油层保护技术（1）合理确定采油工作制度：结垢预测出砂预测生产设备合理配置抽汲参数优化设计在不（少）出砂、不结垢等前提下，优化油井生产系统油气田开发生产中的油层保护技术（2）保持地层压力开采：同一产量条件下维持较高的井低流压、减少原油中溶解气的逸出，抑制结垢和析蜡，减轻油层出砂趋势。（3）油层损害的防治：防砂、防垢等341.注水中油层损害因素分析二、注水过程中的油层保护技术注水与油气层的岩石和流体接触所发出的各种物理、化学等变化。地层遭受损害（1）地层岩石物性敏感性矿物含量水敏性矿物：蒙脱石、绿泥石、伊利石等速敏性矿物：高岭石、微晶石英等酸敏性矿物：石膏、硫铁矿、石灰石等油气田开发生产中的油层保护技术35岩石储渗空间物性：孔隙度、渗透率、孔喉大小分布、孔喉弯曲程度等岩石表面性质：比表面、润湿性、毛细现象等（2）地层流体性质地层水性质：矿化度、阳离子成分、阴离子成分等天然气性质非烃气体含量：H2S、CO2无机盐沉淀压力温度变化、气体分离、贾敏效应油气田开发生产中的油层保护技术原油性质：粘度、凝固点、含胶质量、含沥青量、含蜡量。36（3）注入水水质水敏损害机杂堵塞注入水中的各种处理剂造成岩石表面润湿反转气体及其腐蚀物堵塞细菌及其腐蚀物堵塞速敏乳化油吸附与液锁结垢堵塞注入水与油中的环烷酸、脂肪酸形成乳化液污水回注中的含油量无机垢有机垢油气田开发生产中的油层保护技术37（4）不合理的工作制度速敏措施不当未按规定洗井波动等油气田开发生产中的油层保护技术382.注水中的油层保护技术（1）水质保证体系水源选择、水质标准、注水管理体制（2）合理工作制度的确定注水强度、注水压力、注水温度、处理剂选用等油气田开发生产中的油层保护技术39三、酸化措施中的油层保护技术解堵、恢复油水井生产能力，但措施不当也会引起油层损害。1.酸化措施中油层损害因素（1）酸液与油层流体的配伍性酸液与原油不配伍，引起微乳液堵塞和重质组分沉积。酸液与地层水不配伍：、、、沉淀物KNa2Ca2Mg油气田开发生产中的油层保护技术40（2）酸液与油层岩石的配伍性反应的二次沉淀物酸液的冲刷及溶解作用造成的微粒运移酸化产生水锁酸液中表面活性剂改变岩石润湿性（3）添加剂不当油气田开发生产中的油层保护技术41不清洁的容器酸液中的固体颗粒等杂质管柱中的污物和锈垢等配好的酸液不及时用，溶解氧增加，易产生Fe(OH)3沉淀酸浓度、酸液用量施工排量、施工泵压关井时间等（4）酸化设计、施工不当酸化施工参数不当腐蚀物、过量溶蚀施工过程中油层损害油气田开发生产中的油层保护技术不压裂油层时间