固井完井與試油

第四章固井與完井主要內(nèi)容第一節(jié)固井第二節(jié)完井

第三節(jié)試油當(dāng)前1頁，總共58頁。上節(jié)回顧一.固井概念

在鉆出的井眼內(nèi)下入套管柱，并在套管柱與井壁之間注入水泥漿，使套管與井壁固結(jié)在一起的工藝過程。主要包括：下套管和注水泥兩個過程。固井目的（1）鞏固井壁，隔離復(fù)雜地層（2）安裝井口裝置，控制高壓油氣水的活動（3）封隔油氣水層，創(chuàng)建油氣通道當(dāng)前2頁，總共58頁。當(dāng)前3頁，總共58頁。二.井身結(jié)構(gòu)定義：

一口井中下入套管的層次、下入深度、井眼尺寸與套管尺寸的配合，以及各層套管外水泥返高等。水泥返高：指固井時套管與井壁之間水泥環(huán)上升的高度。當(dāng)前4頁，總共58頁。各層套管的作用表層套管：封隔上部松軟的易塌、易漏地層，安裝防噴器等井口設(shè)備，以控制鉆開高壓層時可能發(fā)生的井噴現(xiàn)象（水泥漿通常返至地面）。技術(shù)套管（中間套管）：封隔某些難以控制的復(fù)雜地層（易塌、易漏地層等），以便能順利地鉆達預(yù)定的生產(chǎn)目的層（水泥漿通常返至要封隔的復(fù)雜地層頂部100m以上）。生產(chǎn)套管（油層套管）：封隔油、氣、水層，保證油井的正常生產(chǎn)（水泥漿通常返至要封隔的油氣層頂部150m以上）。導(dǎo)管：封隔地表疏松地層，防止鉆井液滲入地基影響井架穩(wěn)定以及在鉆表層井眼時將鉆井液從地表引導(dǎo)到鉆井裝置平面上來形成有控循環(huán)。當(dāng)前5頁，總共58頁。三、注水泥下完套管之后，把水泥漿泵入套管內(nèi)，再用鉆井液把水泥漿頂替到管外環(huán)形空間設(shè)計位置的作業(yè)稱之為注水泥。注水泥質(zhì)量的基本要求：1、依照地質(zhì)及工程設(shè)計要求，套管下入深度、水泥漿返高和管內(nèi)水泥塞高度符合規(guī)定2、注水泥井段環(huán)空內(nèi)的鉆井液全部被水泥漿替走3、水泥環(huán)與套管和井壁巖石之間的連接良好4、水泥石能抵抗油、氣、水的長期腐蝕當(dāng)前6頁，總共58頁。第二節(jié)完井完井（油氣井完成）定義：是使井眼與油氣儲層連通的工序，是鉆井工作的最后環(huán)節(jié)，包括鉆開油氣層、確定完井方法、安裝井底、井口裝置和試油。完井質(zhì)量直接影響到油氣井的生產(chǎn)能力和壽命。當(dāng)前7頁，總共58頁。完井方式：油層與井筒的連通方式完井方式要求：(1)保持最佳的連通條件，油層所受的損害最??；(2)應(yīng)具有盡可能大的滲流面積，入井的阻力最?。?3)有效地封隔油、氣、水層，防止竄槽及層間干擾；(4)有效防止油層出砂和井壁坍塌，確保油井長期生產(chǎn)；(5)應(yīng)具備便于人工舉升和井下作業(yè)等條件；(6)施工工藝簡便，成本低。一、完井方式（完井方法）當(dāng)前8頁，總共58頁。常規(guī)完井方法主要有4種：

套管或尾管射孔完井（perforating）

割縫襯管完井(SlottedLiner)

裸眼完井(Open-hole)

裸眼或套管內(nèi)礫石充填完井(GravelPacked)廣泛采用的完井方法，90%以上當(dāng)前9頁，總共58頁。(一)裸眼完井方法

指完井時井底的儲集層是裸露的，只在儲集層以上用套管封固的完井方法。根據(jù)下油層套管的先后，分為先期裸眼完井和后期裸眼完井兩大類。后期裸眼完井：

先打開儲集層，后將油層套管下入油氣層頂部固井。先期裸眼完井：鉆至油氣層頂部時，先下入油層套管固井，然后換小尺寸的鉆頭，用符合打開油氣層條件的優(yōu)質(zhì)鉆井液打開油氣層裸眼完成的完井方法。當(dāng)前10頁，總共58頁。后期裸眼完井方法先期裸眼完井方法產(chǎn)層全部鉆穿后應(yīng)繼續(xù)鉆進一段，留足口袋停鉆?？诖L度一般在10m以上。作用：作沉砂袋，避免油層出砂造成砂堵，丟射孔搶等。當(dāng)前11頁，總共58頁。裸眼完井的特點：油層完全裸露，暴露面積大，產(chǎn)量高，完井費用低，但適應(yīng)性窄，僅適用于地層穩(wěn)定的單一油氣層，無法進行選擇性酸化或壓裂等。

當(dāng)前12頁，總共58頁。套管下到油氣層底部，固井后射孔打開油氣層。世界各主要產(chǎn)油國廣泛使用的完井方法，70％～90％。射孔(perforating)：射孔槍在油層某一層段套管、水泥環(huán)和地層之間打開孔道，使地層中流體能流出。炮彈射孔的孔眼也稱為炮眼。在射孔完井的油氣井中，射孔孔眼是溝通產(chǎn)層和井筒的唯一通道。

套管射孔完井尾管射孔完井射孔完井方法(二)射孔完井方法當(dāng)前13頁，總共58頁。優(yōu)點可選擇性地射開油層，避免層間干擾；有利于進行分層試油、分層開采、分層酸化壓裂、分層注水等作業(yè)。缺點油氣層受鉆井液和水泥漿的侵害較為嚴(yán)重；由于射孔數(shù)目、深度、孔徑有限，導(dǎo)致油氣層與井底連通面積小，油氣流入井內(nèi)阻力大。套管射孔完井方法孔密：10－20孔/m，最多36孔/m孔徑：16－25mm，孔深：0.6-1.0m當(dāng)前14頁，總共58頁。1.射孔器與射孔工藝射孔器指完成射孔工作的設(shè)備、裝置及其組合。有聚能射孔器、水力射孔器、復(fù)合射孔器等，最常用為聚能射孔器。射孔工藝指選擇射孔完井方式所采用的射孔方法超正壓射孔、正壓射孔、負(fù)壓射孔、復(fù)合射孔等按射孔器材下入井筒的方式還可以分為過油管射孔、電纜傳輸式射孔等。當(dāng)前15頁，總共58頁。將幾十發(fā)甚至幾百發(fā)射孔彈串連在一起，用雷管和導(dǎo)爆索引爆射孔的工具。按結(jié)構(gòu)分兩類：有槍身射孔器—射孔彈裝配在密封的鋼管內(nèi)；無槍身射孔器—單個密封的射孔彈用鋼絲、金屬桿或薄金屬帶連起來，直接下井射孔。射孔器當(dāng)前16頁，總共58頁。聚能式射孔器最常用，是利用炸藥爆轟的聚能效應(yīng)產(chǎn)生的高溫高壓高速聚能射流來射穿套管、水泥環(huán)及地層，完成射孔作業(yè)。

按結(jié)構(gòu)分有槍身射孔器和無槍身射孔器兩類，核心組成部分是聚能射孔彈。當(dāng)前17頁，總共58頁。1）聚能射孔彈根據(jù)火藥爆燃時聚能效應(yīng)原理制造的，不同形狀火藥在爆燃時能量傳遞方式不同。主要由彈殼、主炸藥、引爆藥、藥型罩組成。聚能效應(yīng)聚能射孔彈結(jié)構(gòu)大孔徑射孔彈當(dāng)前18頁，總共58頁。聚能射孔彈、密封鋼管(射孔槍)、彈架、起爆傳爆部件等構(gòu)成有槍身射孔器當(dāng)前19頁，總共58頁。1.槍身；2.導(dǎo)爆索；3.射孔彈；4.彈架；5.固彈卡；6.安裝架；7.旋塞(a)多次使用型有槍身射孔器；(b)一次銷毀型有槍身射孔器當(dāng)前20頁，總共58頁。無槍身射孔器：由無槍身聚能射孔彈、彈架(或非密封的鋼管)、起爆傳爆部件(或裝置)等構(gòu)成的射孔總成。無槍身射孔器按照射孔彈結(jié)構(gòu)和固彈方式:全消毀型(a)和半消毀型(b)當(dāng)前21頁，總共58頁。2、射孔方法電纜傳輸和油管傳輸（輸送入井筒方式）2-1電纜輸送式套管射孔最早方法。在套管內(nèi)，用電纜把射孔器輸送到目的層，定位射孔?？刹捎糜袠屔砩淇灼骰驘o槍身射孔器。當(dāng)前22頁，總共58頁。電纜輸送式套管射孔優(yōu)點：(1)適應(yīng)性強，可選各型射孔器，滿足地質(zhì)需要。(2)施工成功率高，成本低。(3)工藝成熟裝備配套，施工簡單，易于掌握。缺點：(1)高壓油氣井射孔時難以有效控制防噴。(2)不易實現(xiàn)負(fù)壓射孔。(3)采用有槍身射孔時，不能一次進行長井段射孔。當(dāng)前23頁，總共58頁。2-2電纜輸送式過油管射孔保護油層的射孔技術(shù)。油管下入到所要射孔井段上部，電纜輸送小直徑射孔器，穿過油管下到射孔井段，在套管中定位射孔?？刹捎糜袠屔砩淇灼骱蜔o槍身射孔器?？梢越档陀凸軆?nèi)液面，使之達到負(fù)壓射孔，減少儲層傷害適合于生產(chǎn)井不停產(chǎn)補孔和射開新層位，減少壓井和起下油管作業(yè)過油管射孔槍直徑受油管內(nèi)徑限制，無法實現(xiàn)高孔密、深穿透。當(dāng)前24頁，總共58頁。當(dāng)前25頁，總共58頁。2-3油管輸送式射孔?油管柱尾端攜帶射孔器下井射孔方法(簡稱TCP)。?與電纜傳輸射孔器差別不大，上世紀(jì)80年代引進。油管輸送式射孔特點(1)采用射孔效率強、大直徑、高孔密、深穿透射孔器。(2)不回收射孔槍，整個槍串的完全引爆是關(guān)鍵。(3)大井段射孔時，槍與槍現(xiàn)場連接，要求射孔器接頭連接方便、可靠，連接長度要短，以減少射孔盲區(qū)。(4)作業(yè)時間相對增長，要求射孔器有更好耐溫性能當(dāng)前26頁，總共58頁。?引爆方式–重力引爆（投棒引爆）–油管加壓引爆（通過氮氣，但為保證負(fù)壓，氮氣必須在引爆前釋放出井口）–環(huán)空加壓引爆（壓差引爆）–電能引爆?具有高孔密、深穿透的優(yōu)點?負(fù)壓值高，易于解除射孔對儲層的傷害?特別適合于斜井、水平井和稠油井?安全性好，適合高壓油層和氣井作業(yè)?射孔后即可投產(chǎn)，便于測試、壓裂、酸化等和射孔聯(lián)作，減少起下鉆次數(shù)，降低成本和傷害。當(dāng)前27頁，總共58頁。射孔工藝按射孔時井筒壓力與地層壓力差：正壓、負(fù)壓射孔正壓射孔：通常井筒內(nèi)液柱壓力高于或近似等于地層壓力，稱為正壓射孔或平衡射孔。負(fù)壓射孔：?油氣層壓力大于井內(nèi)液柱壓力下射孔。?負(fù)壓差使射孔瞬間地層液體產(chǎn)生負(fù)壓沖擊回流沖洗孔眼附近地層和孔眼內(nèi)爆炸殘余物，暢通油流通道，同時避免井內(nèi)液體進入地層，防止油層內(nèi)發(fā)生土鎖和水鎖。?降低射孔損害、減少孔眼堵塞、提高產(chǎn)能有效方法當(dāng)前28頁，總共58頁。3、尾管射孔完井方法特點除具有套管射孔完井方法的優(yōu)點外，還可以減少套管用量和固井水泥的用量，從而降低完井成本。當(dāng)前29頁，總共58頁。完井方法(Completiom)1、射孔完井oilzoneoilzone2、裸眼完井當(dāng)前30頁，總共58頁。(三)割縫襯管完井方法同先期裸眼完井法一樣，在鉆達油氣層之前即下套管固井，然后鉆開油氣層，再下襯管（即帶割縫眼的套管），使割縫處正對油氣層?？梢圆捎门c油層相配伍的鉆井液或者其他保護油氣層鉆井技術(shù)鉆開油層。

割縫襯管完井方法oilzone當(dāng)前31頁，總共58頁。(四)礫石充填完井方法

對于一些油氣層較疏松，出砂較嚴(yán)重的井，為了更好地支撐井壁，防止形成砂堵，采用礫石充填完井方式。常見的防砂完井方式有：裸眼礫石充填完井套管內(nèi)礫石充填完井礫石充填的空間不同礫石充填完井法一般都下入篩管。當(dāng)前32頁，總共58頁。裸眼礫石充填完井：

程序：在鉆開產(chǎn)層之前下套管固井，然后鉆開產(chǎn)層并在產(chǎn)層段擴眼，增加防砂層的厚度，下入篩管，在井眼與篩管間的環(huán)空中充填礫石。礫石和篩管對地層的出砂起阻擋作用。oilzone尾管：射孔完井（注水泥）；襯管：割縫（不注水泥）；篩管：填充礫石。當(dāng)前33頁，總共58頁。套管內(nèi)礫石充填完井：完井工序：鉆頭鉆穿油層至設(shè)計井深后，下油層套管于油層底部，注水泥固井，然后對油層部位射孔。

在下入套管射孔的井中如有出砂，有時還把套管外的油層砂沖掉，便于充填?？稍诔錾熬蜗潞Y管，在篩管和油層套管之間的環(huán)空中充填礫石。屬于二次完井。oilzone當(dāng)前34頁，總共58頁。水平井多采用裸眼、篩管等方式完井。（套管不易下入)當(dāng)前35頁，總共58頁。水平井多采用裸眼、篩管等方式完井。（套管不易下入)當(dāng)前36頁，總共58頁。二、完井方式選擇

完井方式選擇需考慮的因素油田地質(zhì)及油藏工程條件采油工程技術(shù)措施要求塊狀油層增產(chǎn)措施分層注水薄互油層多套油層古潛山油藏氣頂、底水油層層間滲透率差異層間壓力差異裂縫性地層高陡角地層人工舉升防砂調(diào)整井腐蝕流體定向井水平井當(dāng)前37頁，總共58頁。三、完井井口裝置井口裝置的作用：懸掛井下油管柱、套管柱是密封油管、套管和套管與套管之間的環(huán)形空間以控制油氣井生產(chǎn)、回注（注蒸汽、注氣、注水、酸化、壓裂和注化學(xué)劑等）和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)前38頁，總共58頁。井口裝置包括套管頭、油管頭和采油（氣）樹三部分井口裝置

當(dāng)前39頁，總共58頁。三、完井井口裝置當(dāng)前40頁，總共58頁。第三節(jié)試油試油：根據(jù)地質(zhì)錄井資料和測井資料解釋結(jié)果、鉆井過程中油氣顯示等資料，利用一套專用的設(shè)備和方法，對可能出油的層位的油氣水產(chǎn)量、溫度、壓力及油氣水性質(zhì)進行直接測量，以鑒別和認(rèn)識油氣水層的工作。試油目的：為勘探開發(fā)提供依據(jù)試油時，下入油管。當(dāng)前41頁，總共58頁。一、試油的任務(wù)及工作內(nèi)容主要任務(wù)：(1)了解儲層及流體性質(zhì)，為附近同一地層的其它探井提供重要的地質(zhì)資料；(2)查明油、氣田的含油面積及油水或氣水邊界以及驅(qū)動類型，為初步計算油氣工業(yè)儲量提供必要的資料；(3)了解儲層產(chǎn)油氣能力和驗證測井資料解釋的可靠程度；(4)整理和分析試油資料結(jié)果，確定油井合理工作制度，為制定油田開發(fā)方案時確定單井生產(chǎn)能力提供依據(jù)。主要工作：誘導(dǎo)油流和測試當(dāng)前42頁，總共58頁。2006年世界主要產(chǎn)油國儲量排名，2006年中國各大油田產(chǎn)量排名國家及地區(qū)儲量排名中國各油田2006年產(chǎn)量排名沙特阿拉伯362億噸1大慶油田4341萬噸1加拿大184億噸2勝利油田3000萬噸2伊朗181億噸3長慶油田1700萬噸3伊拉克157億噸4中海油天津1600萬噸4科威特138億噸5塔里木油田1533萬噸5阿聯(lián)酋126億噸6克拉瑪依油田1218萬噸6委內(nèi)瑞拉109億噸7遼河油田1200萬噸7俄羅斯82億噸8吉林油田615萬噸8利比亞54億噸9大港油田500萬噸9中國50億噸10青海油田475萬噸10當(dāng)前43頁，總共58頁。非自噴井常規(guī)試油過程射孔后抽汲氣舉求產(chǎn)量測溫提撈依據(jù)具體情況取樣試油判斷整理資料地層改造酸化壓裂層位條件符合高壓物性取樣完井作業(yè)上交當(dāng)前44頁，總共58頁。生產(chǎn)準(zhǔn)備壓井1、自噴油氣井：“壓穩(wěn)油氣層，壓而不死，活而不噴”

2、、非自噴油氣井:采用清水或其它壓井液壓井。1、平整井場；2、安裝井架。1、替噴法2、抽汲法3、提撈法4、氣舉法5、地層測試試油工序通井、洗井、沖砂、試壓、射孔、誘導(dǎo)油氣流、求產(chǎn)當(dāng)前45頁，總共58頁。

一、通井目的：一是清除套管內(nèi)壁上粘附的固體物質(zhì)，如鋼渣、毛刺、固井殘留的水泥等；二是檢查套管通徑及變形、破損情況；三是檢查固井后形成的人工井底是否符合試油要求；四是調(diào)整井內(nèi)的壓井液，使之符合射孔要求。通井規(guī)大端長度應(yīng)大于0.5m，外徑小于套管內(nèi)徑6～8mm，大于封隔器膠筒外徑2mm，通井過程中遇阻不超過19.6kN，保證起下測試管柱通暢。試油工序當(dāng)前46頁，總共58頁。二、洗井目的：為了井筒干凈，清除套管內(nèi)壁上粘附的固體物質(zhì)或稠油、蠟質(zhì)物質(zhì)，以便于下步施工；同時調(diào)整井內(nèi)壓井液使之符合射孔的要求，防止在地層打開后，污水進入油層造成地層污染。洗井液用量不少于2倍的井筒容積，洗井排量不小于0.5m3／min，洗井期間不能停泵。將井內(nèi)泥漿、污物及泥砂沖洗干凈，達到進出口水質(zhì)一致。機械雜質(zhì)含量小于0.2％。

試油工序當(dāng)前47頁，總共58頁。

三、沖砂對于因井下有沉砂未達到人工井底或未達到要求深度的井，應(yīng)進行沖砂。沖砂時應(yīng)記錄時間、方式、深度、沖砂液性能、泵壓、排量、漏失量、沖砂進尺、沖出砂量、油氣顯示和井底深度。試油工序當(dāng)前48頁，總共58頁。四、試壓目的：一是檢驗固井質(zhì)量；二是檢查套管密封情況；三是檢查升高短節(jié)、井口和環(huán)型鐵板的密封情況。

試油工序當(dāng)前49頁，總共58頁。五、射孔目的：是溝通地層和井筒，產(chǎn)生流體流通通道。試油工序射孔彈槍管套管水泥環(huán)地層穿孔作用原理A、聚能射孔B、水力射孔C、水力割縫射孔D、子彈射孔E、復(fù)合射孔當(dāng)前50頁，總共58頁。

當(dāng)油氣層被鉆穿之后，并非所有的油井都能立刻見到油流，甚至有些高壓油氣層，油氣也很難暢流入井。其主要原因是：井內(nèi)液柱壓力大于油層壓力，或在鉆井和固井（射孔完井法）過程中，油層被鉆井液和水泥漿污染和賭塞，滲透率遭到嚴(yán)重破壞，或油層原始滲透率很低。因此，欲取得試油資料，首先把油氣誘導(dǎo)至井底，這項工作叫做誘導(dǎo)油流。從兩方面入手:(1)降低井內(nèi)液柱壓力替噴法和氣舉法的實質(zhì)是降低井內(nèi)流體比重，從而達到降低井內(nèi)液柱壓力的目的。(2)抽吸法和提撈法是直接降低井內(nèi)液柱高度。六、誘導(dǎo)油流當(dāng)前51頁，總共58頁。誘導(dǎo)油流方法替噴法、抽汲法、氣舉法、提撈法替噴法：