完井與礫石充填設(shè)計(jì).ppt

1、a,1,完井與礫石充填設(shè)計(jì),完井方式及選擇 防砂方法 礫石充填設(shè)計(jì),a,2,完井方式,完井方式是指油層與井筒的連通方式，不同的油藏地質(zhì)和開(kāi)采條件，其完井方式不同。 目前完井方式有多種類(lèi)型，以滿(mǎn)足各種性質(zhì)油氣層有效開(kāi)發(fā)的需要，但各自都有其適用條件和局限性。不同完井方式的井底結(jié)構(gòu)和井口設(shè)備以及完井工藝方面都有所不同。,a,3,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割縫襯管完井方式 礫石充填完井方式,a,4,套管射孔完井 套管射孔完井是鉆穿油層直至設(shè)計(jì)井深，然后下油層套管至油層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管、水泥環(huán)并穿透油層某一深度，建立起油流的通道。 套管射孔完井既可選擇性射開(kāi)不同壓

2、力、不同物性的油層，以避免層間干擾，還可避開(kāi)夾層水、底水、氣頂和夾層的坍塌，具備實(shí)施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。,a,5,a,6,尾管射孔完井 尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層頂界后，下技術(shù)套管注水泥固井，而后用小一級(jí)的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深，用鉆具將尾管送下并懸掛在技術(shù)套管上，尾管和技術(shù)套管的重合段一般不小于50m，再對(duì)尾管注水泥固井，最后射孔。 尾管射孔完井由于在鉆開(kāi)油層以前上部地層已被技術(shù)套管封固，因此可以采用與油層相配伍的鉆井液以平衡壓力、欠平衡壓力的方法鉆開(kāi)油層，有利于保護(hù)油層。此外這種完井方式可以減少套管重量和油井水泥的用量，從而降低完井成本。目前較深的油氣井大多采用此

3、方法完井。,a,7,a,8,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割縫襯管完井方式 礫石充填完井方式,a,9,裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、復(fù)合型完井方式和后期裸眼完井方式。 （1）先期裸眼完井：鉆頭鉆至油層頂界附近后，下套管注水泥固井。水泥漿上返至預(yù)定的設(shè)計(jì)高度后，再?gòu)奶坠苤邢氯胫睆捷^小的鉆頭，鉆穿水泥塞，鉆開(kāi)油層至設(shè)計(jì)井深完井。 （2）復(fù)合型完井：有的厚油層適合于裸眼完成，但上部有氣頂或頂界臨近又有水層時(shí)，也可以將技術(shù)套管下過(guò)油氣界面，使其封隔油層的上部，然后裸眼完井，必要時(shí)再射開(kāi)其中的含油段，此類(lèi)完井稱(chēng)為復(fù)合型完井方式。 （3）后期裸眼完井：不更換鉆頭，直接鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深，然后下套

4、管至油層頂界附近，注水泥固井。,a,10,裸眼完井的優(yōu)點(diǎn) 油層完全裸露，不會(huì)因井底結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生油氣流向井底的附加滲流阻力。這種井稱(chēng)為水動(dòng)力學(xué)完善井，其產(chǎn)能較高，完善程度高。,a,11,裸眼完井的缺點(diǎn) 不能克服井壁坍塌和油層出砂對(duì)油井生產(chǎn)的影響 不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油、氣、水層的相互干擾 無(wú)法進(jìn)行選擇性酸化或壓裂 先期裸眼完井法在下套管固井時(shí)不能完全掌握該生產(chǎn)層的真實(shí)資料，以后鉆進(jìn)時(shí)如遇到特殊情況，會(huì)給鉆進(jìn)和生產(chǎn)造成被動(dòng),a,12,a,13,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割縫襯管完井方式 礫石充填完井方式,a,14,割縫襯管完井 割縫襯管完井方式是鉆頭鉆至油層頂界后，先下技術(shù)套管

5、注水泥固井，再?gòu)募夹g(shù)套管中下入直徑小一級(jí)的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深。最后在油層部位下入預(yù)先割縫的襯管，依靠襯管頂部的襯管懸掛器（卡瓦封隔器），將襯管懸掛在技術(shù)套管上，并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間，使油氣通過(guò)襯管的割縫流入井筒。,a,15,a,16,完井方式,射孔完井方式 裸眼完井方式 割縫襯管完井方式 礫石充填完井方式,a,17,對(duì)于膠結(jié)疏松出砂嚴(yán)重的地層，一般應(yīng)采用礫石充填完井方式/它是人為地在襯管和井壁之間充填一定尺寸的礫石，使之起防砂和保護(hù)生產(chǎn)層的作用。,礫石充填完井,為了適應(yīng)不同油層特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填礫石，分別稱(chēng)為裸眼礫石充填和套管礫石充填。,a,18,a,19,

6、a,20,a,21,完井方式選擇需要考慮的因素,a,22,直井完井方式的選擇,相對(duì)來(lái)講，直井完井的工藝技術(shù)較簡(jiǎn)單、建井周期短、造價(jià)低。油藏類(lèi)型、滲流特征和原油性質(zhì)不同，完井方式也會(huì)不同。砂巖油氣藏的完井方式選擇流程、碳酸鹽巖袖氣藏的完井方式選擇流程、火成巖、變質(zhì)巖等油藏的完井方式選擇流程分別如圖所示。,a,23,a,24,a,25,a,26,水平井及定向井的完井方式選擇,水平井完井方式選擇可分為兩類(lèi)：一是按曲率半徑選擇完井方式，二是按開(kāi)采方式及增產(chǎn)措施選擇完井方式。 對(duì)短曲率半徑的水平井，目前基本上是裸眼完井，它主要是在堅(jiān)硬垂直裂縫的油層中完成，或是在致密裂縫砂巖中完成，因?yàn)檫@些地層不易坍塌；

7、對(duì)中、長(zhǎng)曲率半徑的水平井可根據(jù)巖性、原油物性、增產(chǎn)措施等因素選擇完井方式。目前水平井技術(shù)發(fā)展很快，井內(nèi)水平段不斷增長(zhǎng)，因而不宜采用裸眼完井，通常采用的是割縫襯管加套管外封隔器完井或套管射孔完井。,a,27,水平井及定向井的完井方式選擇,水平井完井方式選擇可分為兩類(lèi)：一是按曲率半徑選擇完井方式，二是按開(kāi)采方式及增產(chǎn)措施選擇完井方式。 對(duì)水平井采用注蒸汽開(kāi)采稠油，其完井方式大多采用割縫襯管完井，再下金屬纖維濾砂管或預(yù)充填繞絲篩管防砂，如我國(guó)勝利樂(lè)安油田采用了割縫襯管和套管射孔完井；對(duì)低滲透油層的水平井，需進(jìn)行壓裂措施，因此只能采用套管射孔完井，即使采用割縫襯管加套管外封隔器完井，也只能進(jìn)行小型酸化

8、措施，而無(wú)法進(jìn)行壓裂措施；至于定向井完井方式的選擇，因其井料大致在50度左右，其完井方式基本上可以同直井一樣進(jìn)行選擇。,a,28,水平井完井技術(shù),目的常見(jiàn)的水平井完井方式主要有裸眼完井、割縫襯管完井、帶管外封隔器(ECP)的割縫襯管完井、射孔完井和礫石充填完井五類(lèi)，各種完井方式的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表所示。,a,29,防 砂,地層出砂原因,地質(zhì)因素 地質(zhì)構(gòu)造力的影響 顆粒膠結(jié)性質(zhì) 流體性質(zhì),開(kāi)采因素 地層壓降及生產(chǎn)壓差 流速 含水上升及注水 地層傷害 蒸汽吞吐開(kāi)采 其他,完井因素 射孔孔道充填物 射孔參數(shù),a,30,防 砂,地層出砂機(jī)理,剪切破壞 拉伸破壞 巖石破壞準(zhǔn)則,拉伸破壞準(zhǔn)則 庫(kù)侖納維爾準(zhǔn)則 德魯

9、克普拉格準(zhǔn)則,a,31,防砂方法分類(lèi),a,32,礫石充填設(shè)計(jì),基本原則,（1）注重防砂效果，正確選用防砂方法，合理設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和步驟，達(dá)到阻止地層出砂目的 （2）采用先進(jìn)工藝技術(shù)，減少對(duì)油井產(chǎn)能影響 （3）注重綜合經(jīng)濟(jì)效益，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工成功率，降低成本,a,33,礫石充填設(shè)計(jì),施工分步設(shè)計(jì)程序,a,34,礫石充填設(shè)計(jì),1.充填方式選擇,根據(jù)防砂油層、油井的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則等，結(jié)合完井類(lèi)型選擇出最合適的礫石充填方式。,2.地層預(yù)處理設(shè)計(jì),根據(jù)油層砂樣分析化驗(yàn)的結(jié)果和防砂井的具體情況，確定酸化解堵和粘土穩(wěn)定處理等措施，同時(shí)考慮防乳化、防止新生沉淀等問(wèn)題。這一步對(duì)于提高施工成功率、保證油井產(chǎn)能有

10、著重要的意義。,a,35,礫石充填設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì)主要包括礫石尺寸設(shè)計(jì)、礫石質(zhì)量控制、礫石用量計(jì)算三方面的內(nèi)容。,礫石尺寸設(shè)計(jì),在篩析實(shí)驗(yàn)室中取得防砂井油層砂樣粒度中值d50后，根據(jù)計(jì)算公式求得所需用的礫石尺寸，即礫石的粒度中值D50。目前普遍使用的是索西埃(Saucier)公式： D50(56)d50,若地層砂非均質(zhì)嚴(yán)重，砂粒粒度分布范圍廣，可擴(kuò)大礫石尺寸范圍，用下式計(jì)算： D50(48)d50,a,36,礫石充填設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì)主要包括礫石尺寸設(shè)計(jì)、礫石質(zhì)量控制、礫石用量計(jì)算三方面的內(nèi)容。,礫石尺寸設(shè)計(jì),若地層砂非均質(zhì)嚴(yán)重，砂粒粒度分布范圍廣，可擴(kuò)大礫石尺寸范圍，用下式計(jì)算

11、： D50(48)d50,具有使用價(jià)值的礫石尺寸確定方法是Schwartz方法，適用于高產(chǎn)油井和水井。該方法是考慮地層砂的均勻程度和流體通過(guò)篩縫的流速來(lái)確定充填礫石的尺寸。,a,37,礫石充填設(shè)計(jì),a,38,礫石充填設(shè)計(jì),從圖中可以看出： 當(dāng)D50/d506時(shí)，礫石與油層砂界面清楚，礫石擋住了油層砂，油氣井無(wú)砂生產(chǎn)； 當(dāng)6 D50/d50 14時(shí)，油層砂部分侵入礫石充填層，造成礫砂互 混，礫石區(qū)滲透率下降，盡管油氣井不出砂，但產(chǎn)量下降； 當(dāng)D50/d50 14時(shí)，油層砂可以自由通過(guò)礫石充填層，防砂無(wú)效。,a,39,礫石充填設(shè)計(jì),a,40,礫石充填設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì)主要包括礫石尺寸設(shè)計(jì)、礫

12、石質(zhì)量控制、礫石用量計(jì)算三方面的內(nèi)容。,礫石質(zhì)量控制,礫石的質(zhì)量要求主要有：礫石粒度均勻；圓度、球度好；在標(biāo)準(zhǔn)土酸中的酸溶度小于1；礫石試樣水濁度不大于50度；顯微鏡觀(guān)察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)顆粒結(jié)晶塊；滿(mǎn)足抗破碎試驗(yàn)要求。,a,41,礫石充填設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì),礫石設(shè)計(jì)主要包括礫石尺寸設(shè)計(jì)、礫石質(zhì)量控制、礫石用量計(jì)算三方面的內(nèi)容。,礫石用量計(jì)算,礫石充填防砂所用的礫石數(shù)量要根據(jù)充填部位的體積來(lái)確定。為了保證施工質(zhì)量，設(shè)計(jì)用量時(shí)要考慮足夠的附加量。一般以多擠入為好，這樣可提高防砂效果。,a,42,礫石充填設(shè)計(jì),管柱設(shè)計(jì),（1）繞絲篩管與割縫襯管的比較與選擇 （2）縫隙尺寸設(shè)計(jì) （3）篩管直徑設(shè)計(jì) （4）篩管長(zhǎng)度設(shè)計(jì) （5）信號(hào)篩管設(shè)計(jì) （6）盲管與沖管設(shè)計(jì) （7）扶正器設(shè)計(jì) （8）充填工具的選用,a,43,礫石充填設(shè)計(jì),攜砂液設(shè)計(jì),礫石充填用攜秒液要求與其它完井和修井液一樣，