第1章 完井工程基础PPT课件

1、油气井完井，2、参考书：1.教材李根生耀应虎. 完井工程 .第1版.山东东营：中国石油大学出版社，2009.9。 推荐参考书刘瑞文. 现代完井技术 (第1版).北京：石油工业出版社. 2010.8。 汪志明. 复杂结构井完井优化理论及应用 (第1版).北京：石油工业出版社. 2010.4。 万仁溥. 现代完井工程 (第1版).北京：石油工业出版社. 2005。 3、教学内容：油气藏类型与储层流体特性、岩石类型与物性、核心分析与敏感性评价、地应力概述、完善设计内容。 基本要求：了解油气藏类型和储层流体特性、岩石类型和物性等概念，了解岩心分析和敏感性评价方法，了解地应力概念，了解完井设计内容。 重点：储层流体特性、岩石类型和物性、完井设计内容。 难点：核心分析和敏感性评价。 第1章完井工程地质基础，4、1，完井工程和完井设计2，储层岩性特征3，储层物性4，储层流体5，油气藏分类6，地应力概念和确定7，岩心分析8，储层敏感性评价，第1章完井工程地质基础，5、多年前，完井工程处于两个无关的地位。 a、石油大学分为钻井、采油两个专家b、油田分为钻井、采油两个阵营c、开发方案没有完井工程方案(至多数话)。 1 )在钻井说明中，这应该通过采油来进行；2 )在采油的情况下，这应该通过钻井来进行。 共同的理解认为，完整的井只有钻井套、固井、洞。 这是一个简单的理解。 当时的完井方法简单单，主要以钻孔为主。 一、完井工程和完井设计，六、地下埋藏的油气开采地面一般需要三个过程。 一.建立地面至地下储层之间的连接通道，有效保护油气层，保证最大开采效益和开采寿命钻井工程二.使储藏在地层空隙、裂缝中的油气沿复杂油气层空隙网或裂缝网有效流入井底油藏开发工程三.流入井底的油气流入井筒从地面到地下储层=地面到产层之间产层段连通储层开挖工程的完全井工程，1、完全井工程和完全井设计，7、1、完全井的定义完全井(WellCompletion )是使井眼和油气储层(产层/生产层)连通的工序， 作为钻井与采油生产相关的重要环节，完井工程是根据油气储层的地质结构、岩石力学性质和油层物性，按照开发开采的技术要求，研究储层与井眼最佳连通方式的技术过程。 一、完井工程和完井设计，八、二、完井内容美国，前苏联和中国过去认为完井工程是钻井工程的最后一道工序，包括钻井储层(生产层)在内的下套管，注水泥固井，射孔，下生产柱，排液； 确定井底的构造，设置使井眼和生产层连通的井底和井口等，直到生产开始。 合理选择完井方式，可以有效开发油气田，延长油气井寿命，提高经济效益。 一、完井工程和完井设计，九、岩心分析和敏感性评价钻井液选砂预测和出砂规律生产动态预测不确定性参数定量分析完井动态经济评价和风险性分析，完井方法为油管和生产管尺寸注浆水泥设计，固井质量孔和完井液设计完井试井评价生产措施，三、现代完井工程内容，一， 完井工程与完井设计，十四、完井工程设计，完井设计的核心： 1、完井方法： 2、井筒尺寸(生产套管尺寸)合理设计完井设计原则： 1、保护油气层2、节点系统分析：通过节点系统分析，充分利用油气层能量，优化油层、井筒、井口至地面的整个压力系统。完井工程设计的最终目的是根据油气藏工程和油气田开发特点和开发过程各项措施，科学合理地提高油气井产量，实现科学开发油气田的目的。 一、完井工程和完井设计，十一、四、完井工程设计、完井设计所需资料：油藏地质资料油藏开发资料采油技术资料试油和井资料钻井工程资料油层保护技术资料符合完善设计的各种标准。 完井设计主要内容：完井方式的选择完井段井底结构参数完井设计完井参数设计防砂技术设计完井测试方案设计油气层保护方案与完井液设计完井装置设计。 一、完井工程和完井设计，十二、储层岩性：碎屑岩和碳酸盐岩为主，少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩。 1碎屑岩储层岩石类型：砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩是我国最重要的储层岩石类型。 碎屑岩主要由颗粒、基质和胶结物组成。 砂岩是最主要的碎屑岩，一般不是生油层，而是储层。 泥页岩是主要的生油层。 我国砂岩油藏层状，压力低，以中低渗透为主。 二、储层岩性特征，13，岩砂石长度，含岩砂铁，二、储层岩性特征，岩砂硬，岩砂粉，14，2 .碳酸盐岩储层碳酸盐岩储层主要岩性：石灰岩，白云岩及其过渡岩类型。 是生油层，也是储油层。 油气主要聚集在粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩三种岩类孔隙中。 坚硬，致密，裂缝发达，裂缝主要是渗透空间。 我国碳酸盐岩大部分是储气岩。 二、储层岩性特征，15、洞穴2mm巨孔1.02.0mm粗孔0.51.0mm中孔0.250.5mm细孔0.10.25mm细孔0.010.1mm细孔0.01 . 碳酸盐岩也有细孔，在储藏层中二次细孔空间变化很大。 根据孔径的大小，二、储层岩性特征，十六，一)裂孔-孔型二)裂孔-孔型三)孔型四)裂孔型二、储层岩性特征，储层空间孔和裂孔的组合，四种储层：石灰石，鲕粒灰岩，平板石灰石，十七，三.岩浆岩和变质岩储层随着研究深度和勘探的扩大， 世界各国从岩浆岩和变质岩中国东北兴隆台地区的太古代花岗岩和中生界花岗角砾岩、火山喷发岩中得到了工业油流。 酒西盆地鸭儿峡油田志留系变质岩中发现裂缝性油藏。 这两种储层还有很多潜在储量。 二、储层岩性特征，18，花岗岩，黑云母花岗岩，二，储层岩性特征，燧石角砾，火山角闪石，19，4页气，页油，油石？ 获得新的油气资源是值得的。 二、储层岩性特征、二十、粘土页岩、二、储层岩性特征、碳页岩、油页岩、二十一、油层物性是评价储能的基本参数，孔隙率(Porosity )渗透率(Permeability )孔隙结构(PoreStructure )润湿性(Wettability ) 22，1 .测定孔隙率岩石储能流体能力的参数孔隙率：包括岩石中孔隙体积与岩石总体积之比。 绝对空隙率、有效空隙率一般分为高中的后3类。 三、储层物性，二十三，砂岩孔隙率一般较高，泥页岩、碳酸岩等一般较低。 砂岩孔隙率主要决定碎屑粒子的大小和筛选程度的好坏。 颗粒碳酸盐岩的孔隙发育状况与砂岩相似。 裂隙(缝隙)的空隙率一般较低，为0.01%6%，大部分少超过3%，但渗透性好。 碳酸盐岩孔隙仍然是油气成藏空间，裂缝主要形成高渗流带。三、储层物性，24，3，储层物性2 .渗透率岩石对流体通过能力大小的绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率影响孔隙率的地质因素也可以通过孔隙系绝对渗透率和孔隙率、粒径、筛选， 排列方式关系密切的地层渗透率可分为高中低三种类型： 0.01m2为孔隙型油层的高渗透率和低渗透率划分标准0.1m2为裂缝型油层的高渗透率和低渗透率划分标准地层渗透率一般存在各向异性，25，3为储层物性， 3 .层间差渗透率和压力如果各层渗透率在一个范围内，则层间差不大k 1m2k=0.5 1m2k=0.10. 5m2k=0. 050.1m2k=0. 010.05m2k0. 13 MPa/10 mg=0. 110.13 MPa/10 mg=0. 090.09 26、储层流体填充有岩石的空隙、油、气、水三种。 四、储层流体，一.原油密度： 20oC时密度为石油和液体石油产品标准密度规定的粘度：我国按粘度将原油分为常规油和重油两类：油层温度下脱气原油粘度低于50 pas为常规油，油层温度下脱气原油粘度为50 pas以上为重油(重油)，沥青粘度和密度更大。 凝固点：在一定的试验条件下原油被冷却至某个最高温度，倾斜45度的方流面1分钟也不流动，该最高温度点为凝固点(凝固点)。 凝固点越低越好吗？ 二十七、四、储层流体、国内重油分类，我国重油资源丰富，但油层多为胶结，易出砂，一般热采，完井应考虑防砂。 28、2 .天然气天然气的存在状态：伴随原油生产的从溶解气顶产出的游离气体(或气藏、薄夹层)地层水中的溶解气体。 天然气的主要成分：甲烷为主，少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和重烃； 非烃气体含有N2、CO2、H2S、He等. 干燥的空气、湿气、贫穷的空气、丰富的空气。 成分： CO2的存在导致CaCO3垢的形成，H2S的存在对油管的防腐设计、井口装置、天然气的处理和输送有特殊要求。 4、储层流体，29，应用：4，储层流体，3 .地层水，水的化学组成分析，通过测定有助于判别出水源的地层的水电阻率，从可以求出储层的含水饱和度的溶解水中的有机质和无机盐的分析，判断含油气性的水垢的种类和钻井液、压力液等的配合性。 组成和性质：组成：主要元素为纳、钙、镁、氯、碳酸氢根和硫酸根。 性质： pH值、总矿化度的pH值越高，结垢倾向越大，pH值越低，结垢倾向越小，但腐蚀性越大，pH值多在48之间，高矿化度的水腐蚀性强，套管损伤严重，生产过程中油管常被盐堵塞。 30、5、油气储藏的分类，1、油气储藏空间和流体流动主要通道的不同： (1)孔型油藏以粒间孔为油藏空间和渗透通道的砂岩、砾岩、生物屑岩储藏油层； (2)裂缝型油藏裂缝是主要油藏空间，不存在作为渗透流路的原始空隙或空隙，不能形成可能不连通、不渗透的碳酸盐岩、变质岩、泥页岩储油层31，(3)裂缝空隙型油藏以粒间空隙为主要油藏空间，以裂缝为主要渗透流路的裂缝延伸到较远处(4)孔隙型油藏颗粒间的孔隙和裂孔为油藏空间，作为渗透流路的裂缝发达不远，油层孔隙率低的(5)孔隙型油藏溶洞、孔、孔和裂缝为油藏空间，作为渗透流路的储油层为可溶性盐类堆积层，几乎没有生气孔，只有二次气孔。五、油气藏分类，32、2 .油藏按几何形态分类： (1)块状油藏油层有效厚度大(10m以上)，有气顶、底水，与水力系统良好连接性统一，底水有补给能力；(2)层状油藏多属背斜圆，结构完整，具有统一的油水界面；(3) 断块油藏断裂发育极大，结构被切成许多大小不均匀断块(4)透镜体油藏砂体几何形态的地质描述一般按长宽比分开。 五、油气藏分类，33，3 .不同储层流体分类：(1)常规油藏：地层原油粘度低于50mPa.S，可注水开发(2)重油油藏：地层原油粘度大于50mPa.S，热采(3)高凝油藏：蜡基原油，凝固点在40以上。 原油流动温度必须高于凝固点，不能维持正常生产。 (4)天然气储藏：越来越重要。 存在高压、高产、腐蚀、毒性气体，对完井有很高的要求。 五、油气藏分类、34、6、地应力概念与确定、内力：物体受外力作用，其内部同时产生抵抗该外力保持平衡的力。 应力：单位面积的内力称为应力。 地壳的不同部位出现力的不均衡，分别受到压迫、拉伸、扭转等力，促进地壳中岩层的变形。 地应力：岩层产生抵抗变形的力，在其内部产生的作用于地壳单位面积的力称为地应力。 地应力概念，35，假设油田地层具有三轴地应力作用，其三个方向的主应力为最大水平主应力、最小水平地应力和垂直应力。 资料来源：1.岩体自重2 .结构应力3 .温度上升引起的附加应力岩体自重引起的垂直应力。 水平地应力由岩体的自重、地质构造运动、地层流体压力及地层温度变化产生。 六、地应力概念和确定，36、地应力测量，根据技术原理，直接测量：通过测量岩石破裂直接确定。 间接测量：通过测量岩石变形和物性变化反演。 具体确定方法为：1.矿场应力测量2 .地质地震资料分析3 .核心测量4 .地应力计算6 .地应力概念和确定37 .机理：根据井眼受力状态及其破裂机理推断地应力。 地层破坏试验曲线，6，地应力概念与确定，38，地应力与完井工程的关系：1.最重要：确定生产过程中井壁是否稳定，是否出砂，是否需要防砂2 .岩石蠕变，塑性流动影响套管设计，应尽量使井眼方向与最小主应力方向相同3 六、地应力概念与确定，39、核心分析技术是利用揭示岩石本质的各种仪器设备观测和分析油气层所有特性的技术总称。 核代表地下岩石，因此核分析是获取地下岩石信息的非常重要的手段。 完井工程核心分析主要包括：常规物性分析、岩矿分析、孔隙结构分析、敏感性分析及配伍性评价。 七、岩心分析、40、6、岩心分析、41、铸坯分析：测定骨架颗粒、基质、胶结物及其他敏感矿物成分和分布，描述孔隙类型和原因，校正测井资料。 直观、费用低，对核心有很高的要求。 x线衍射分析：确定岩样中粘土矿物的种类和含量，不能确定敏感矿物在孔隙中的产状和分布. 扫描电镜(SEM )分析：确定孔隙内填充物的种类、生产状态、含量、岩石孔隙形状、咆哮道路大小等。 油层保护的重要基础手段。 电子探针分析：用于微矿物鉴定、晶体结构分析和成岩演化、成岩环境、地层伤害类型和程度研究。 七、岩心分析、一、岩矿分析、二、孔隙结构分析：上述方法结合汞压力曲线，研究孔隙相关规律。 42、粘土矿物的生产状态：分散质点式(空隙填充式)、薄膜式和交联式。 蒙脱石：薄膜或交联式的存在，强亲水性和水敏感性，膨胀堵塞。高岭石：存在书页状和蠕虫状，敏感，流动容易堵塞。 艾莉：薄膜、桥等形成堵塞或降低渗透性。 绿泥石：柳叶状或绒毛球存在，酸敏感性，沉淀堵塞。 完井作业要结合油层中粘土矿物的特点，设计完井方式、完井液和完井生产措施。 七、岩心分析、三、粘土矿物的生产状况与危害、四十三、油气层敏感性评价通常包括快敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等五感实验。 随着技术的发展，应力敏感实验和温度敏感实验不断增加，油气层敏感性评价包括快速、水敏、盐敏、