完井過程中保護(hù)油氣層技術(shù)

完井過程中保護(hù)油氣層技術(shù)第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六概念完井，顧名思義指的是油氣井的完成（WellCompletion），抽象地講是根據(jù)油氣層的地質(zhì)特性和開發(fā)開采的技術(shù)要求，在井底建立油氣層與油氣井井筒之間的合理連通渠道或連通方式。

第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1

完井方式概述第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.1.1射孔完井射孔完井方式能有效地封隔含水夾層、易塌夾層、氣頂和底水；能完全分隔和選擇性地射開不同壓力、不同物性的油氣層避免層間干擾；具備實施分層注、采及選擇性增產(chǎn)措施的條件，此外也可防止井壁垮塌。由于我國主要是陸相沉積的層狀油氣藏，其特點是層系多、薄互層多、層間差異大，加之油層壓力普遍偏低，大多采用早期分層注水開發(fā)和多套層系同井開采。因此，一般都采用射孔完井方式。第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.1.2裸眼完井

裸眼完井最主要的特點是油氣層完全裸露，因而具有最大的滲流面積，油氣井的產(chǎn)能較高，但這種完井方式不能阻擋油層出砂，不能避免層間干擾、也不能有效地實施分層注水和分層措施等作業(yè)。因此，主要是在巖性堅硬、井壁穩(wěn)定、無氣頂或底水、無含水夾層的塊狀碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖油藏，以及層間差異不大的層狀油藏中使用。

第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.1.3礫石充填完井礫石充填完井是最有效的早期防砂完井方式，主要用于膠結(jié)硫松、易出砂的砂巖油藏，特別是稠油砂巖油藏。礫石充填完井有裸眼礫石充填完井和套管礫石充填完井之分，它們各自的適用條件除了巖性膠結(jié)疏松以外，分別與裸眼完井和射孔完井相同。第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.1.4欠平衡打開產(chǎn)層的完井欠平衡打開產(chǎn)層時，井下鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力小于地層壓力，其主要優(yōu)點是可以避免鉆井液對地層產(chǎn)生損害。但由于欠平衡打開產(chǎn)層適應(yīng)的地質(zhì)條件有限（主要有裂縫性碳酸鹽巖地層．裂縫性變質(zhì)巖地層、火山噴發(fā)巖地層、低滲致密砂巖等），所以目前能采用的完井方式主要有裸眼完井、割縫襯管完井、帶ECP的割縫襯管完井、貫眼套管完井等。第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.2選擇完井方式的原則

合理的完井方式應(yīng)該力求滿足以下要求：（1）油、氣層和井筒之間應(yīng)保特最佳的連通條件，油、氣層所受的損害最?。唬?）油、氣層和井筒之間應(yīng)具有盡可能大的滲流面積，油、氣入井的阻力最?。唬?）應(yīng)能有效地封隔油、氣、水層，防止氣竄或水竄，防止層同的相互干擾；第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六（4）應(yīng)能有效地控制油層出砂，防止井壁垮塌，確保油井長期生產(chǎn)；（5）應(yīng)其備進(jìn)行分層注水、注氣、分層壓裂、酸化等分層措施以及便于人工舉升和井下作業(yè)等條件；（6）稠油開采能達(dá)到注蒸汽熱采的要求；（7）油田開發(fā)后期具備側(cè)鉆定向井及水平井的條件；（8）施工工藝簡便，成本較低。第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六選擇完井方式時，應(yīng)考慮的三方面因素。

5.1.2.1油氣藏類型應(yīng)區(qū)分塊狀、層狀、斷塊和透鏡體等不同的油藏幾何類型。層狀油藏和斷塊油藏通常都存在層間差異，一般都采用分層注水開發(fā)，因而多數(shù)選擇射孔完井方式。塊狀油藏不存在層間差異的問題，主要考慮是否鉆遇氣頂及底、邊水，從而選擇不同的完井方式。區(qū)分孔隙型油氣藏、裂縫型油氣藏等不同的滲流特性。易于發(fā)生氣、水竄的裂縫型油氣藏不宜采用裸眼完井方式。區(qū)分稀油油藏、稠油油藏等不同的原油性質(zhì)。

第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.2.2油氣層特性

必須綜合考慮油氣層的特性，包括：油氣層是否出砂（儲層巖石堅固程度）、油氣層的穩(wěn)定性、油氣層滲透率及層間滲透率的差異。油氣層壓力及層間壓力的差異、原油性質(zhì)及層間原油性質(zhì)的差異等。這些都是選擇完井方試的重要依據(jù)，應(yīng)作出定量判斷和定量劃分。

第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.1.2.3工程技術(shù)及措施要求應(yīng)根據(jù)開采方式和油氣田開發(fā)全過程的工藝技術(shù)及措施要求綜合確定。包括：是否采用分層注水開發(fā)、是否采用壓裂等改造油氣層措施、是否采用注蒸汽吞吐熱力開采方式等。選擇完井方式需要考慮地質(zhì)、開發(fā)和工程多方面的因素。綜合這些因素才能選擇出既能適應(yīng)油氣層地質(zhì)條件，又能滿足在長期生產(chǎn)過程中對油氣井的各種工程措施要求的完井方式。第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2射孔完井的保護(hù)油氣層技術(shù)第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六射孔過程一方面是為油氣流建立若干溝通油氣層和井筒的流動通道，另一方面又對油氣層造成一定的損害。參數(shù)選擇恰當(dāng)，射孔對油氣層的損害程度減到最小，而且還可以在一定程度上緩解鉆井對油氣層的損害，從而使油井產(chǎn)量恢復(fù)甚至達(dá)到天然生產(chǎn)能力。參數(shù)選擇不當(dāng)，射孔本身就會對油氣層造成極大的損害甚至超過鉆井損害，從而使油井產(chǎn)能很低。第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2.1射孔對油氣層的損害分析5.2.1.1射孔過程對油氣層的損害第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2.1.2射孔參數(shù)不合理或油氣層打開程度不完善時油氣層的損害射孔參數(shù)是指孔密、孔深、孔徑、布孔相位角、布孔格式等。

第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2.1.3射孔壓差不當(dāng)對油氣層的損害

5.2.1.4射孔液對油氣層的損害第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2.2保護(hù)油氣層的射孔完井技術(shù)5.2.2.1正壓差射孔的保護(hù)油氣層技術(shù)

一是應(yīng)通過篩選實驗，采用與油氣層相配伍的無固相射孔液；二是應(yīng)控制正壓差值不超過2MPa。

5.2.2.2負(fù)壓差射孔的保護(hù)油氣層技術(shù)一是和正壓差射孔一樣，也應(yīng)通過篩選實驗，采用與油氣層相配伍的無固相射孔液；二是應(yīng)科學(xué)合理地制定負(fù)壓差值。第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六

5.2.2.3合理射孔負(fù)壓差值的確定合理負(fù)壓值可根據(jù)室內(nèi)射孔巖心靶負(fù)壓試驗、經(jīng)驗統(tǒng)計準(zhǔn)則或經(jīng)驗公式確定，但目前最流行的是美國Conoco公司的計算方法。

第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2.2.4保護(hù)油氣層的射孔液射孔液是射孔作業(yè)的工作液，有時也作為生產(chǎn)測試、下泵等壓井液。對射孔液的基本要求：與油氣層巖石和流體相配伍，防止射孔作業(yè)和射孔后的后繼作業(yè)對油氣層造成損害。同時滿足射孔及后續(xù)作業(yè)的要求。并具有適當(dāng)?shù)牧髯冃浴５?1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六目前國內(nèi)外使用的射孔液有七種體系1）無固相清潔鹽水組成：無機鹽類、清潔淡水、緩蝕劑、pH值調(diào)節(jié)劑和表面活性劑特點：優(yōu)點：無固相；不會造成水敏損害；氯液粘度低，易返排。缺點：對循環(huán)線路清洗要求高；濾失量大；穩(wěn)定粘土的時間短，不能防止后繼施工的水敏損害；粘度低，攜屑能力差，清洗效果不好。第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六2）陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑射孔液組成：a.清潔淡水（低礦化度鹽水）+陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑b.清潔鹽水射孔液+陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑特點：具有清潔鹽水的優(yōu)點，克服了清潔鹽水穩(wěn)定粘土?xí)r間短的缺點

第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六3）無固相聚合物鹽水射孔液組成：無固相清潔鹽水+高分于聚合物特點：粘度大，濾失速率和濾失量低，炮眼清洗效果好。長鏈高分子聚合物會被巖石表面吸附，減少孔喉有效直徑，造成油氣層的損害。一般不宜在低滲透油氣層中使用。

第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六4）暫堵性聚合物射孔液組成：基液（清水或鹽水）+增粘劑（聚合物）+橋堵劑（酸溶、水溶和油溶）特點：濾液和固相侵入量低，對循環(huán)線路的清洗要求低適用于取水較難的陸地油田，特別是缺水油田。

第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5）油基射孔液組成：油包水型乳狀液原油（柴油）+添加劑特點：可避免水敏、鹽敏危害但易發(fā)生潤濕反轉(zhuǎn)、乳狀液及瀝青、石蠟的堵塞以及著火等安全問題價格較昂貴，使用少。第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六6）酸基射孔液組成：醋酸（稀鹽酸）+緩蝕劑等特點：利用鹽酸、醋酸本身溶解巖石與雜質(zhì)的能力，使孔眼堵塞物及孔眼周圍壓實帶得到一定溶解，酸中陽離子防止水敏注意酸與巖石或地層流體反應(yīng)生成沉淀和堵塞；設(shè)備、管線、井下管柱防腐一般不宜于在酸敏性油氣層及H2S含量高的油氣層使用。第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六7）隱型酸完井液組成：過濾海水或過濾鹽水＋粘土穩(wěn)定劑十隱型酸螯合劑+防腐殺菌劑+密度調(diào)節(jié)劑（無機鹽）。原理：利用酸解除無機垢、有機垢沉淀；防止無機垢、有機垢的形成；解除酸溶性暫堵劑、有機處理劑的堵塞和損害；利用螯合劑防止高價金屬離子二次沉淀或結(jié)垢。

射孔液的最終選擇，應(yīng)根據(jù)油氣層特性和現(xiàn)場條件確定。然后根據(jù)油氣層的巖心成分、孔隙特征、油水組成及五敏試驗，進(jìn)行配伍性試驗。最后確定出無損害或基本無損害的優(yōu)質(zhì)射孔液、壓井液。

第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.2.2.5射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.3防砂完井的保護(hù)油氣層技術(shù)第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.3.1出砂對油氣層的損害及出砂機理損害第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六出砂機理第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六油層以接觸膠結(jié)為主，膠結(jié)物數(shù)量少，且含有粘土膠結(jié)物或膠質(zhì)瀝青膠結(jié)的疏松油氣層。鉆井后，井壁巖石原始應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，井壁將承受更大的切向地應(yīng)力。油層埋藏越深，井璧承受的切向地應(yīng)力越大。原油粘度高、密度大，對巖石的沖刷力和攜砂能力強。生產(chǎn)壓差建立壓差的方式

內(nèi)因：外因：第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.3.2保護(hù)油氣層的防砂完井技術(shù)5.3.2.1地層是否出砂的判斷巖心觀察b.DST測試c.鄰井狀態(tài)1）現(xiàn)場觀察法第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六2）經(jīng)驗法a.聲波時差法聲波時差大于等于295us/m時，地層容易出砂。b.G/cb法地層巖石剪切模量和體積壓縮系數(shù)的比值c.組合模量法根據(jù)聲速及密度測井資料，計算巖石的彈性組合模量Ec>2.068×104MPa時，油氣井不出砂；反之，則要出砂。第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六3）力學(xué)計算法根據(jù)井壁巖石所受的最大切向應(yīng)力計算結(jié)果和巖石破壞判斷準(zhǔn)則進(jìn)行計算總之：（1）在地層巖石抗壓強度和地層壓力不變的情況下，生產(chǎn)壓差增大，原來不出砂的井可能會出砂。（2）當(dāng)?shù)貙映鏊?，巖石膠結(jié)強度會大大下降，導(dǎo)致巖石抗壓強度下降，原來不出砂的井可能會出砂。（3）地層巖石抗壓強度，隨地層壓力的下降，原來不出砂的井也可能會出砂。

第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六5.3.2.2幾種防砂完井方式的保護(hù)油氣層技術(shù)1）割縫襯管防砂保護(hù)油氣層技術(shù)第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六縫眼的形狀

梯形兩斜邊的夾角為120b.縫口寬度縫口寬度不大于砂粒直徑的兩倍

c.縫眼的數(shù)量縫眼開口總面積為襯管外表總面積的2%，縫眼的長度取50-300mm。

參數(shù)指標(biāo)第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六2）礫石充填防砂保護(hù)油氣層技術(shù)

a.礫石質(zhì)量要求（a）礫石粒徑的選擇礫石粒徑是油層砂粒度中值的5-6倍（b）礫石尺寸合格程度大于要求尺寸的不超過0.1%，小于要求尺寸的不超過2%。（c）礫石的強度（d）礫石的圓度和球度礫石的球度大于0.6，圓度大于0.6（e）礫石的酸溶度在標(biāo)準(zhǔn)土酸（3%HF+12%HCl）中溶解不超過1%第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六（1）粘度適當(dāng)（約500-700mPa.s），攜砂能力強。（2）懸浮能力強，礫石沉降速度小。（3）可通過添加劑或溫度影響自動降粘稀釋。（4）無固相顆粒，對油層損害小。（5）與油層巖石相配伍不誘發(fā)敏感損害。（6）與油層中流體相配伍，不發(fā)生結(jié)垢，乳化堵塞。（7）來源廣泛，配制方便，可回收重復(fù)使用。b.礫石充填液對油氣層的影響及其保護(hù)技術(shù)攜砂液要求第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六（1）清鹽水或過濾海水+粘土穩(wěn)定劑+其它添加劑，攜砂比：50-100kg/m3。（2）低粘度攜砂液，清鹽水或過濾海水+水基聚合物+粘土穩(wěn)定劑+其它添加劑。攜砂比：200-400kg/m3。（3）中粘度攜砂液，同（2）。攜砂比為400-500kg/m3。（4）高粘度攜砂液，同（2）。攜砂比1000-1800kg/m3。（5）泡沫液，用于低壓井。含液少，不漏失。攜砂能力強，礫石沉降少，篩縫不堵塞，地層損害小。

攜砂液類型

第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六3）壓裂礫石充填防砂保護(hù)油氣層技術(shù)清水壓裂充填分類：端部脫砂壓裂充填膠液壓裂充填工藝：將礫石充填與水力壓裂相結(jié)合第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期六技術(shù)要點：（1）壓裂充填形成了裂縫，改善了滲流方式，消除了（或部分）鉆井、固井、射孔壓實帶等，增產(chǎn)作用明顯。（2）清水壓裂充填與端部脫砂壓裂充填的增產(chǎn)效果相當(dāng)；膠液壓裂充填增產(chǎn)最明顯，但成本最高。（3）在屏蔽暫堵井中，建議用清水壓裂充填或端部脫砂壓裂充填；在