海上油气井完井设计

海上油气井完井设计,中海石油研究中心开发设计部王平双2007年4月6日,海洋石油钻完井技术,姓名：王平双；1982年7月毕业于石油大学（华东）的钻井工程专业；专业经历：在海上一线从事钻井、完井工作10年，从事技术服务工作4年，从事研究和设计工作11年；现工作单位：中海石油研究中心开发设计部工作；职务：钻完井研发总监；办公地点：北京东直门海洋石油大厦电话：84522196,海洋石油钻完井技术,主要内容一、油气田生命历程二、前期研究中各阶段的要点三、实施中各阶段设计要点四、完井设计,油田生命历程,前期研究阶段,油田开发阶段,生产阶段,勘探阶段,预可行性研究,可行性研究,ODP研究和编制,储量报告,可研审查,ODP审查,投产准备,废弃,基本设计和单井钻完井设计,钻采设计,探井设计,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点1、预可行性（机会）研究2、可行性研究3、总体开发方案（ODP）设计,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点1、预可行性（机会）研究该阶段的工作重点是根据已经掌握该油气田的基本数据，结合环境特点和周边可以用的设施和资源，包括市场分析，初步判断该油气田是否有经济开发的可能性；通常情况下不作细致的工作，而是对项目的基本走向做出概念安排；,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点1、预可行性（机会）研究就钻完井来说，更多的是在此环境下能否钻开发井？其成本和难点在哪里？此环境下有无特殊要求？一般情况下我们根据对钻井机具的选择和特殊要求来初步判断钻完井的投资估算，参与项目的整体经济性评价；这一阶段通常我们在专业上很少做更深一步的工作；,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点2、可行性研究可行性研究阶段通常钻完井从技术去研究影响油田整体投资和效益的方法，从而推荐出油气田开发不同方案中适宜的钻完井技术，这就是可行性研究中钻完井部分的工作要点；,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点2、可行性研究在油气田开发可行性研究阶段，对钻完井来说，主要是针对不同的方案有不同的钻完井方式，这个阶段中，任何的方式都要服从于整体方案的评价结果，而油气田开发可行性研究的结果就是要推荐一种技术上可行，效益上好的方案，从而走进ODP阶段。,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点3、总体开发方案（ODP）设计总体开发方案（ODP）设计是根据可行性研究结果中推荐的方案一行细化，使之成为一个技术上可行，投资估算基本上正确；对于企业来说ODP方案是一个决策点，不仅因为它的投入、产出和效益基本上是落实的，还在于这是一份报给政府批准和备案的完整文件，其中就包括了环境保护和评价，职业卫生评价等；,海洋石油钻完井技术,主要内容二、前期研究中各阶段的要点3、总体开发方案（ODP）设计因此我们说，这是油气田开发的大纲，纲就纲在了不仅对企业的效益影响的纲，还是因为它是在政府部门备案的纲，一旦有本质上的变化就可能要得到国家相关部门的审核和批准，这是非常之困难的，因此，这就是我们常说的：ODP方案不能变的原因；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、实施中各阶段设计要点1、基本设计2、详细（单井、施工）设计,海洋石油钻完井技术,主要内容三、实施中各阶段设计要点1、基本设计基本设计的技术要点是服务于器材的采办和服务合同的签订，只所以把这个设计阶段归结为实施，是因为这个阶段是真的要对外“花钱”了；也正是在这个阶段，油气田的设计中开始了正式分专业的操作，也就是说，不应该再出现影响方案的设计；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、实施中各阶段设计要点1、基本设计知道了基本设计是以器材的采办和服务合同的签订外目标，就基本上知道了我们在基本设计中应该做什么工作了，应该怎么做工作了；就完井工作来说，重要的工作是细化管柱结构，从尺寸到功能，从材质到附件，从而得到器材采办需要的料单；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、实施中各阶段设计要点1、基本设计在管柱结构没有发生重大变化的条件下，依据尺寸、材质等基本情况，了解当时的市场行情和服务价格，供货条件等于实施完井作业有关的情况，提出费用预算依据结果；在投入和产出没有重大改变的前提下，中心核算投资回报情况，如果发生重大改变应重新上报相关批准单位批复；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、实施中各阶段设计要点2、详细（单井、施工）设计在工程设计方面，一般都有详细设计，施工设计等更加细节的设计，我们在钻完井上一般将这两个设计阶段合并成一个阶段，即单井施工设计；在这个阶段的设计要点是将已经按照基本设计料单采办的各种井下工具及已签订服务合同的相关设施，按照相关设计要求进行单井的设计，其目标就是要让现场的监督读着这样的单井设计能够真正地实施现场的完井作业；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、实施中各阶段设计要点2、详细（单井、施工）设计在详细设计中，最关键的是依据采办及服务合同设备的性能来编写设计，特别是各个施工要点的参数选择和验收指标要明确；单井的数据是要一一对应的，对于成组的井，井况虽然类似，但是细节会有所不同，如不注意也会影响施工质量；,海洋石油钻完井技术,主要内容一、完井的界面划分二、海上完井的技术特点三、完井设计要点四、完井管柱设计,海洋石油钻完井技术,主要内容一、完井的界面划分从文字上讲是进入井筒到采油树的油嘴间的全部工作，实际上还包括近井地带。,海洋石油钻完井技术,主要内容二、海上完井的技术特点1、满足海上油气田开发安全设计规范的要求和后期油气井废弃的要求；2、一般是管柱的设计要尽可能满足油田全省产期的要求或在改变不是很大的条件下满足要求；3、尽可能满足油气田不同阶段的开发要求，特别是取资料，分层及强化措施的要求；,海洋石油钻完井技术,主要内容二、海上完井的技术特点4、在满足要求的条件下，力求管柱的简单化和利于操作；5、减少油气井修井频率，提高油井工作时效；6、减少对平台公用设施的依赖性；7、操作简单化；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点1、基本参数和依据2、环境参数3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点4、射孔技术5、防砂技术,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点1、基本参数和依据基本参数包括井下的环境参数，油气井的生产参数，周边环境参数以及整个油气井生产期内这些参数的变化和取值特点；以上这些基本参数就是我们完井管柱的设计依据的基础，除此之外，还有国家法规和各种工具的使用范围也是我们的设计依据；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点1、基本参数和依据基本参数主要是指油品参数，产能参数，生产情况指标预测，油气田各开发阶段的功能需求等；如油品性质中的粘-温曲线，油水混合比黏度曲线（转向点），各种影响设计的组分含量，如：Co2，H2S，含蜡量，胶质沥青含量等；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点1、基本参数和依据基本参数中产能及生产情况指标预测，油气田各开发阶段的功能需求等参数主要包括单井不同阶段和年限的产液量，各阶段含水情况下的流体黏度情况，各阶段的主要生产技术措施的安排等；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数环境参数一般包括油气田所在位置的水深条件，气候环境条件，周边设施的影响等；如井下环境的：井底温度，压力，流体性质等；外部环境的：水深，水温，气温，冰情等；周边设施的影响主要是已有设施对油品温度，压力及其它进入设施参数的要求,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数环境参数对完井方案及管柱设计的影响是很大的，下面我们就逐一分析，以利于我们后期的设计；（1）完井管柱尺寸完井管柱尺寸的设计是非常重要的参数，它不仅决定着各种井下工具的尺寸，对井眼尺寸的大小也有着直接的影响。,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（1）完井管柱尺寸完井管柱尺寸的确定与多种因素有关，产能应该是影响最重大的影响参数，在完井设计中，首先要确定完井管柱的尺寸，因此，产能，或者用单井产液量（多年份的）是我们最关心的参数之一；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（1）完井管柱尺寸除了单井产液量，流体的粘温曲线也是重要的影响因素，不同的油水比例，不同的温度环境条件，在不同尺寸的管柱中的流动阻力（压降）是不同的，这对生产管柱尺寸的确定也起着重要的作用；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（1）完井管柱尺寸我们知道了流体的粘温曲线的影响，这与井下的温度环境条件有直接的关系，因此我们还要知道油气井的温-压剖面，这就要求我们不仅要知道井下温度和压力，还要知道地面环境的温度和压力，在一些特殊场合不仅要知道地层不同的传导系数，还要知道海水的散热状态和温场，要有一套相对准确的计算办法；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（2）完井压力等级完井压力等级的决定并不是严格按照井筒的温-压曲线的结果来确定的，为了保证安全，我们规定了方法：在API规范中是这样规定的，用井口的最大压力作为选择井口及管柱压力等级的确定依据；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（2）完井压力等级在压力等级的确定中需要做如下说明：由于我们国内的石油是逐步向API规范靠拢的，有一个过程和时间，因此，在以前的行标上曾经有这样的选择规定：在气井中，压力等级以地层孔隙压力的1.5倍作为选择井口压力等级的依据；在油井中，压力等级以地层孔隙压力作为选择井口压力等级的依据；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（3）材质的确定按说整个完井的设计系统的材质选择应该是采用“一致性”行为，但是很多时候其实是存在一些差别的，在这里我们还是要强调一致性的；我们通常是遵循欧洲腐蚀协会的图板选材制，但是很多时候还是要用模拟井下的环境条件来研究腐蚀速率和对材质性能的影响；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（3）材质的确定首先介绍分压得计算，这是使用欧洲腐蚀协会的图板选材的基础参数；对于气井来说，就是使用腐蚀性气体所占的百分比与井下的最高压力的乘积，即。A%xP=分压,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（3）材质的确定对于油井来说，分压值的公式没有变化，仍然是：A%xP=分压但是，A和P的取值确是发生了变化；首先是由气体逸出的点的压力（通常是泡点压力）确定为P，取腐蚀性气体含量的百分比，即：A%,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（3）材质的确定在没有气体逸出的条件下，取井下最大压力P，取腐蚀性气体的摩尔含量的百分比为A%，从而用A%xP=分压得到分压；需要说明的是，水和其它离子对腐蚀的几国石油很大影响的，要特别给与考虑；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（4）油管强度设计管柱的压力等级，尺寸等主要参数确定后，强度或者叫钢级和壁厚的选择，我们在各种手册中都很容易地查到，在管柱的强度计算中：抗拉安全系数：1.6抗压（外挤）：1.1抗爆（内压）：1.1,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（4）油管强度设计这3个安全系数很容易得到，应该说有了数据计算起来也很容易，但是在确定完井管柱的受力上确是要经过一番分析的：首先我们说，设计上是要满足管柱在最大受力状态下的安全，这最大的受力状态如何来在设计上体现呢？考虑哪些因素呢？我们先来看抗拉安全系数：1.6,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（4）油管强度设计在直井中，管柱的自重(掏空状态)，上提时克服必要的摩擦阻力，以及在完井管柱中考虑封隔器的解封力是我们最需要考虑的轴向受力方面，同时再适当考虑一定的事故处理余量就可以得到管柱的轴向受力了；用管柱中薄弱点的强度与管柱的轴向受力的比值1.6就满足设计要求了;,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（4）油管强度设计在斜井中，管柱的轴向受力在计算上有了变化，主要的变化方面如下：a.受井眼轨迹的影响，管柱的自重沿轴向发生了变化；b.受井眼轨迹的影响，管柱与井壁间的摩擦力发生了变化；c.封隔器的解封力及其它事故的处理外力发生了变化；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点2、环境参数（4）油管强度设计在油管柱强度的设计中，还有两个重要的安全系数需要设计，一个是抗外挤，一个是抗内压；考虑极端情况，都是以完全掏空的最大受力为条件的，即：用井口最大压力的条件下环空为掏空状态的受力作为抗内压的设计依据；用环空为最大压力时，管柱内为完全掏空计算抗外挤；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点本来确定了生产管柱的尺寸，压力等级和材质后，将不同的各种井下工具象摆积木一样组合下去，实现不同的井下功能，这样生产管柱的设计就OK了，可是我们还没有介绍各种井下工具的主要功能和选择原则，因此，下面我们重点介绍完井工具；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口我们在这里所讲的井口是完井部分，主要包括油管四通，采油树和地面安全阀等；井口的设计除了压力等级，还有一个重要的选择就是材质，也就是满足工作环境的基本要求；另外就是通径，要大于油管的通径要求；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口油管四通：与钻井最后一层的套管四通相连接，内有油管悬挂器；采油树：由多个阀件和四通组成，通常为双翼结构，也有时根据需要使用单翼，（见图）地面安全阀等：采油树上的一个组件，通常为液压或气控，为常闭阀；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口油管四通：它的基本形式与套管四通类似，但是它的设计一般是要考虑与采油树等级及服务环境相当，同时，在结构形式上还要关照套管四通和油管挂的结构与密封形式，特别是还要满足采油和井下的其它需求（如注化学药剂，通过各种控制管线和电缆等）；还应特别注意的是在油管挂处可以安装背压阀；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口讲采油树就要讲到结构形式和阀件，下面先接受采油树的结构形式和设计选型依据；现在使用的阀门基本上都是闸阀了，密封形式略有不同，只要是工作压力等级和服务环境满足要求，在设计选型上应该是没有什么特别的地方；不同的阀门在操作上要特别应其注意；,常规地面井口和采油树,中浅水深水下井口和采油树,海洋石油钻采技术,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口采油树的结构形式如图所示：一般包括两个翼阀，其中两翼各一个（如果是单翼结构就是一个手动翼阀），一个主阀，一个清蜡阀和一个油嘴；一般为十字结构，对高产量井，特别是气井，两翼方向上翘，以减少冲蚀作用；,卧式采油树与常规采油树的不同对比,常规地面井口和采油树,中浅水深水下井口和采油树,海洋石油钻采技术,海洋石油钻采技术,井槽的布置在涠洲6-1油田的开发中，油藏要求初期钻2口井，预留1个井槽，经过采用单筒三井技术后，将常规的三个井槽布置在一个大的井槽（桩腿）内，工程方案可以简化为独腿井口平台。采用单腿三裙桩导管架形式，在平台的独腿内钻下入三根13-3/8in套管柱，在两根套管柱内钻两口井，利用第三根套管柱钻后期的调整井。虽然这样增加了钻完井作业的难度和风险，钻完井作业费用也比常规井槽费用稍高，但是通过平台结构的简化，大大降低油田开发成本，成为海上边际油田开发的一个典型范例。,单筒三井示意图,涠洲6-1油田井口平台图,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口首先我们介绍一下地面安全阀作用和使用规范；就工作压力和服务环境方面的选择来看，它与采油树上的其它闸阀没有什么大的区别；主要区别是需要安装的位置和功能区别，另外就是驱动形式与地面控制的逻辑关断关系；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口首先是地面安全阀的使用规范；在海上油气田的开发中，采油树上必须要安装至少一个常闭式安全阀，其工作压力应不小于系统的工作压力，其服务环境应不低于系统的服务环境；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口首先是地面安全阀的使用规范；在气井或高气油比的油井中使用，安全阀必须安装于主阀位置且具有剪切功能，在其下方应至少保证有一个手动主阀，以利于关键时刻对安全阀的维修和更换；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口首先是地面安全阀的使用规范；我们通常的设计选用规则是：在气井或高气油比的油井中，选用两个地面安全阀，一个安装于主阀，另一个安装于翼阀；对于一般低压低产低气油比的井，可以知考虑选用一个地面安全阀，且安装于翼阀外侧的位置上；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口地面安全阀的驱动形式；一般说来，地面安全阀主要有两个驱动形式，一个是液压驱动，一个是气动驱动；气动驱动一般是用平台的公用仪表风，因此设施简单；但是如果需要的操作力大，这样就需要有较大尺寸的驱动器，带来操作上的不便，因此，我们一般只在翼阀的安全阀上考虑使用气动驱动形式；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口在井口装置中，还有一个重要的部件就是油嘴阀，之所以称之为阀是因为它不仅具有控制流量的作用，还是一个能够实现精确控制流量的部件；可以分为两大类，一是固定油嘴，多用于要求精确控制的油井中，另一类是可调油嘴阀，多用于调整的工作量比较大，且要求不太精确的场合中,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）井口常规的油嘴要求耐冲蚀，因此多是在流体高速经过处选用高硬度的材料制做；可调油嘴阀的结构类似于我们常用的针型阀，但是因为要求开启度的控制，一般要求有相对开启量的刻度标尺；另一种是固定油嘴阀，开口精确度高，但是调整开口尺寸的工作相对麻烦；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点完井涉及到的井下工具繁多，工艺也复杂，在这里我想分类介绍主要的井下工具的作用，性能和选择技术要点：（1）生产管柱类（2）射孔类（3）防砂类（4）其它,完井管柱,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类井下安全阀：这个设备恐怕是海上和陆地在完井管柱的设计上的最大区别了；作为一种通道常闭设备，一旦失去控制就会将井置于一种关闭状态，断绝“水深火热”的可能！在使用规定上有这样的规定：对海上油气井，只要有自喷、自缢能力的就必须安装使用井下安全阀！,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类井下安全阀：对于井下安全阀的安装位置，规定要求是在泥面一下不浅于30米的地方，且必须保证油井环控也处于安全密封的状态；在确定井下安全阀的实际需要下深时，为了保证在任何时候井下安全阀的功能都能够起到相应的作用，必须避开必要的干扰环境，如结腊、结垢问题；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类井下安全阀的控制系统一般采用液压控制，地面控制装置一般与采油树的安全阀控制共用一套系统，并在紧急关断时能够实现必要的逻辑关断；在关闭时间上也有相应的规定，由于大家是使用者，而不是做工具设计的，在这里就不作介绍了；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类在井下安全阀的选型和使用中，还有几个重要参数是要引起重视的，首先是两种主要结构形式的选择，一种是球形密封，一种是蝶阀式密封；由于蝶阀式井下安全阀具有单向可应急“操作”的特点，且使用和操作中没有明显的不足之处，目前我们多采用这种形式的井下安全阀。其它的选择条件和参数的确定与管柱中其它部件相同，如压力等级、环境服务等；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类井下封隔器：这个设备在海上完井管柱的使用中是最关键的工具之一，也是我们要重点介绍的部分；在使用规定上是这样的：对海上油气井，只要有自喷、自缢能力并有可能在事故后造成环境污染的开发井，就必须安装使用井下封隔器！,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类井下封隔器：在压力等级以及服务环境上都应满足整个完井管柱的技术要求；除此之外，根据井下封隔器的设计和使用特点，还要选择适合的封隔器类型，如单卡瓦的，无卡瓦的，自膨胀的还有不同的坐封形式，电缆的，管柱的，压力的，旋转的我们会一一涉及到。,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类在确定封隔器的选型时，首先是要确定封隔器的坐封位置，尺寸，工作压力等级以及工作环境，这几个参数是很容易确定的；坐封位置：一般确定原则：射孔段顶部+尾管+50米余量尺寸：以要坐封封隔器的位置的套管尺寸为依据工作压力等级：一般与生产管柱的压力等级相同（叫不低于原则）；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类在确定封隔器的选型时，还有一些其它的影响因素，如井斜，位置和环境的特殊要求，这里介绍几个重点影响方面：井斜：一般确定原则是在封隔器坐封井段，当井斜小于55度时，可以选择电缆等软送入方式，当井斜大于65度时，建议考虑辅助输送装置，如使用钻柱送入等，相应的辅助工艺也要一并考虑，如使用钢丝作业及球座的形式等；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类对于封隔器坐封位置在尾管内且可能多次插入、回接的情况，不仅要考虑工作管柱的刚性，还要考虑生产管柱刚性，综合确定利于工作的位置；对于需要旋转坐封，加压坐封的封隔器类型的选择也应充分考虑井斜和工作管柱的手里状况可能带来的影响；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类滑套：在海上的完井管柱的使用中，滑套是重要的分层开发工具之一，也是我们要重点介绍的工具之一；在设计使用上一般是这样的：为了便于循环压井，在顶部封隔器上部12个单根上部使用一个；对于分层开采的井，在各产层射孔段上部适当的位置（有条件的话一般在射孔段上部10米以上部位）安置滑套；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类滑套：在滑套的选型上一般有如下方面可供参考：首先是滑套的尺寸，如果可能的话尽可能选用与管柱的尺寸相匹配，即在滑套的上部各种井下工具的通径应不小于所选滑套的操作通径要求；其次是考虑操作方面：井斜的影响：上下击开关的方向；层数的影响：是否为选择性操作；,多层系完井技术,多层系完井技术,油气井控制,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类伸缩短节：主要用于吸收由于井筒的温度变化而应起的关注的应力变化；在选择上首先要计算井筒在整个的生产期内不同工况条件下的精通温度剖面，再根据相应的计算公式或软件进行不同工况条件下管柱的应力变化情况，根据结果选择满足要求的洗后应力解决办法。还应考虑“三种效应”的影响；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类坐落短节：多用于做堵塞器和测压等工作项目；在选择上没有什么特殊的要求，就是要特别注意通径问题，特别是与管柱的其它工具配合方面要特别注意；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类在吸收井筒管柱的应力变化方面，确定的主要因素有应力的大小（对应的是应变的大小），可以选择的方法比较多，如预应力法，插入密封，以及这里提到的伸缩短节；为了保证管柱在极端条件下的安全性，应保证在选择伸缩短节或其它类似工具的能力在2倍以上，其工作压力等级和环境服务条件不低于管柱的整体要求；,海洋石油钻完井技术,主要内容3、各种完井工具的主要作用和使用技术要点（1）生产管柱类其它工具：一些在管柱上经常使用的工具，可能没有很多操作上的特殊功能，但是在选择和使用上有选择条件可参考：厚壁短节：也叫流动短节，其实就是一段壁厚大于油管，内径小于通径的短节，它主要是用在产量比较高的油气井中；其主要工作原理就是当井下油气流在经过管柱上某些重要工具段时，会因为内径的变化而产生涡流，从而加快对重要工具的冲蚀作用，流动短节得使用就是要起到保护这些重要工具的作用，如井下安全法，滑涛等；,海洋石油钻完井技术,主要内容（1）生产管柱类其它工具：一些在管柱上经常使用的工具，可能没有很多操作上的特殊功能，但是在选择和使用上有选择条件可参考：插入密封：在海上完井管柱的设计中，封隔器几乎是最重要的完井工具之一，在封隔器的选型，下入和坐封过程中，我们会根据井况和工艺要求选用不同的工艺技术，插入密封是在完井工具中常间的与封隔器配合形式。向前面已经提到的，插入密封在一定的长度内是可以起到伸缩短节早已用的（一般小于10英尺），选用中可以根据需要选用；插入密封还有多种形式，由滑动式，锚定式，外套筒式，J型槽式,海洋石油钻完井技术,主要内容（1）生产管柱类其它工具：一些在管柱上经常使用的工具，可能没有很多操作上的特殊功能，但是在选择和使用上有选择条件可参考：插入密封：在插入密封的选择中还应注意境况，如井斜的影响，气井的要求，落物的影响等等。通常情况下根据使用的位置，分析可能的受力状态来选择车入密封的形式；插入密封的密封件组合也使值得关注的问题；,海洋石油钻完井技术,主要内容（1）生产管柱类其它工具：一些在管柱上经常使用的工具，可能没有很多操作上的特殊功能，但是在选择和使用上有选择条件可参考：在其它工具中，还有很多的完井井下工具可供选择，也都有它们存在的意义，如引鞋，偏心阀，Y接头等，在这里就不一一列举了；记住一个意义，就是压力等级和服务环境，整个管柱的要求应该是一致的，对于不是很关键的工具，因为没有特殊的规范要求，有的时候在学择上是会放松要求的；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点4、射孔技术下面我们介绍完井设计中的一个影响产能和油气井完善方面非常重要的一个方案设计射孔；在套管完井中，射孔是井筒与地层连通的主要通道，要使得从储层到井筒间的通道尽量完善，射孔方式和参数的选择就非常的重要，下面就一一进行介绍；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点4、射孔技术（1）射孔方式选择射孔方式可以分为两大类，一类是电缆射孔（包括钢丝），另一类是油管输送射孔（TCP）；电缆射孔的主要操作特点是电缆下入射孔器材，到位后电缆或其它方式将其引爆，实现射孔；它的技术特点是：由于受到电缆负荷能力的限制，一般一次携带的重量有限，特别适合于薄储层；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点4、射孔技术（1）射孔方式选择射孔方式可以分为两大类，一类是电缆射孔（包括钢丝），另一类是油管输送射孔（TCP）；电缆射孔技术由于受到电缆负荷及井口设施能力的限制，一般所携带射孔强的尺寸较小，可装弹的密度也较小，这都大大地影响了油气井的完善系数，但是，电缆射孔的操作简单，下方速度快，定位的准且行高，在选择射孔方式上要特别注意这些特点；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点4、射孔技术（1）射孔方式选择电缆射孔，一般的分类上包括包括钢丝下入式射孔，可以在套管内实施作业，也可以实现过油管的射孔作业，这样就给很多的在生产油气井的补射孔和调整作业提供了很多的便利之处，因此，电缆射孔多用于探井和在生产油气井的调整作业中。在用钢丝下入式射孔中，多使用延时点火引爆方式；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点4、射孔技术（1）射孔方式选择由于电缆射孔方式在枪的下入过程中是没有辅助的推压方式，因此，这样的工艺技术的选择上也遵守55及65规则，即，在井斜小于55度的井中使用一般下入是比较安全的，而当井斜大于65后，一般不建议选择这样的下入工艺；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（1）射孔方式选择油管输送射孔（TCP）油管输送射孔是目前的海上开发井中大量使用的一种射孔方式；虽然名字叫做油管输送射孔，但实际上它是可以用一般钻具将射孔枪和相关的辅助设施一次（一般是）送达到需要射孔的深度，正式因为主要的输送装置是钻具，它的负荷能力大，因此才有条件实现所谓的一次作业。也正是因为是钻具送入的方式，在作业效率，定位方式上都应给与足够的重视；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择枪的尺寸在介绍枪的尺寸选择时，先要介绍一个名词炸高；所谓炸高是弹面和被炸面之间的距离，说得直白一点就是射孔枪的外面之套管内壁面的距离；设计规范建议，炸高为3/41英寸效果最好；按照枪管居中，套管的内径与枪管的外镜之差为1-1/22英寸最好；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择孔密的选择在一般教材和资料中都有这样一张图表，随着孔密选择的增加，油气井的产能随之现行增加，当孔密达到一个值后，产能的变化将不再明显，这一点就是我们的参考点；当然这是实验室的研究成果，对于指导我们选择射孔密度有一定的指导意义，但是，也有人做过这样的研究：在实际被射开的油气井中观察个井眼的实际贡献状况，发现70%的炮眼没有“贡献力量”。,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择孔密的选择基于上述结论，近年来也有这样一个趋势：在有条件的条件下，尽量选择高密度的射孔孔密，无论曲线如何，高孔密总是对高产能有一定的好处的，在现在高油价的条件下，这样的建议就更加有市场了。,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择排列的选择弹的排列方式对产能使有些影响的，特别是初曾存在着较大的非均质性和渗透率各向异性的情况下，就需要选择更合理的射孔方向和排列；射孔弹的排列方式不仅对油气井的产能有影响，对枪体的强度也有很大的影响，也别是在高孔密的条件下，因此，在设计中也应适当加以考虑；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择排列的选择还有一点需要特别说明的，就是海上的开发井多是定向井，且随着钻井技术的不断进步，平台的空置面积越来越大，井斜也就越来越大，在渗透率各向异性的出处环境下，射孔德方向还是要考虑的；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择药灶的选择药灶的选择要主义两个方面的影响因素，也就是平衡需求关系；首先是孔径与穿深的关系，在药量一定的情况下，要早得形状不同，射孔形成的孔径和弹道形状也不同，孔径越大，穿深越浅；根据需求的不同来选择是需要大孔径还是需要深穿透；一般清楚近井地带的污染和增加近井地带的沟通能力选择深穿透；防砂需要砾石充填的一般推荐选择大孔径；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择装药量的选择装药量的大小就是能量的大小，因此在可能的条件下要尽量选择大药量的弹实用，但是，选择弹药量的大小还受到多方条件的限制，环境（套管尺寸）限制了用枪的尺寸，射孔密度和枪身的强度限制了射孔弹的大小，因此，我们在选择弹药量的时候实际上只是在一定的条件下尽量选择较大的弹，但是，在特殊情况下，如果真的不需要大药量的弹，选择低等级的倒是一种不错的成本控制途径。,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择药品的选择射孔弹药品德确定主要取决于境下的环境，特别是在井下高温环境下的工作时间，根据境下的温度和作业时间，查找相关的表格就可以了；如井下温度是120度，我们预计下管柱的时间是72个小时，附加一定的作业安全时间余量，如附加50%，查表*中药品在这样的环境条件下可以满足作业时间的要求；（附图片子）,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择点火方式的选择主要的点火方式主要有三种，一种是电点火式，投棒式点火，一种是液压式点火，另一种是，当然，在使用中也有组合上述功能使用的；主要的推荐做法如下，电缆下入式的射孔通常选用电点火式，在井斜超过65度的井中，一般推建使用液压式点火，在井斜小于55度的井中，一般推建使用投棒式点火，对于使用上述点火方式有困难的条件下，且下入时间上由一定的保证，可以选用延时点火，但是我个人不推荐这样的点火方式；,海洋石油钻完井技术,主要内容4、射孔技术（2）射孔参数选择负压值的选择依据推荐的公式进行初步选择：对于常规油田用如下公式：对于常规气田用如下公式：计算所的数值是最大推荐值，最终的推荐结果应该是以油气田在负压射孔中根据地层砂的返涌量来确定，原则是以安全为主，吐砂量越大越好；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点5、防砂技术（1）出砂预测（2）防砂方法（3）防砂工艺（4）其它,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（1）出砂预测出砂预测方法主要有两大类，一类叫作经验法，主要是根据现场大量的统计工作，提出一种方法，判断油气井在正常的生产状态下是否存在出砂的可能性；比较常用的这类经验法主要包括模量和法，模量积法和Schlunberger法；,出砂可能性预测方法,如果纵波测井时差小于95s/ft,则该储层开采过程中不易出砂，反之，储层出砂可能性较大。,B2.0104MPa时，开采时出砂可能性大，B越小出砂越严重。,B指数法认为可以用下式表征储层岩石的出砂倾向：,Schlumberger出砂指数法：,一般认为当SR5.9107MPa2时，地层存在出砂问题。,JX1-1-5井E3d2l储层,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（1）出砂预测还有一类预测方法就是定量预测法；虽然用了定量这样的词汇，但是由于岩石力学这个学科本身就不是一本经典力学学科，因此，大家在使用这种方法时也应该心里明白，这也是一种“大概”的预测方法，只不过它是相对经典的方法，可靠性更高一点而已；这种方法的就是所谓的阿科法；,出砂临界压差预测,现场经验数据表明：当生产压差小于储层单轴抗压强度的一半时，可保持储层开采初期不会出砂。,其中：A、B通过实测与预测结果回归得出。,地层出砂的临界生产压差：,单轴强度经验公式：,UCS=A*DENB,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（1）出砂预测所谓定量出砂预测法就是将油气田产层处的岩芯，经过科学的强度试验和出砂情况研究，定量得到该试验岩芯的出砂数据，再根据该岩芯在油气井中所处的位置对应的各项测井数据，找出数个这样的试验点和测井数据的关系，从而建立了岩石的力学数据与测井数据的关系，再用测井数据预测未取得岩芯点的储层岩石力学数据，从而得到油气井储层的出砂预测数据；,JX1-1-6井储层单轴抗压强度,JX1-1-7井储层出砂临界压差预测结果,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（1）出砂预测在定量出砂预测中，由于我们所测得的岩石强度数据不完全是原始数据（岩芯的围压已经消失，尽管试验中可以增加围压，但是由于岩石的不完全可逆性，强度数据还是有些变化的），我们得到的结果实投产初期的结果，随着生产时间增加，处层的孔隙压力会发生变化，初层的岩石强度也会发生变化，影响到出砂的可能性；另外，由于储层的胶结物的不同，对水的敏感性也不同，因此，随着油气田的生产，产出物含水量的增加，储层的岩石强度也会受到影响，这一点在出砂预测的研究中也要一并研究影响的结果；,储层出水对出砂临界压差的影响,泡水48小时地层强度降低降低24%-47%，相应的出砂临界压差降低24%-47%。,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（2）防砂方法如果介绍所有的防砂方法，那样篇幅会比较大，又很多种方法我们没有实践过，讲出来也都是书本上的东西，大家的收益不会很大，我市希望通过我的讲座，使大家能够得到我从理论知识到实践的总结，从而使大家分享到相关技术新的知识；所以在这里我想重点给大家介绍砾石充填防砂和高级筛管防砂，对于不太常使用的防砂方法，可以根据大家的需求来讨论；,完井管柱,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（2）防砂方法首先介绍防砂方法的选择：在出砂预测的结果出来后，可能会有这样一个结果，就是在储层中会有很薄的一个小层在油气田的开发初期可能出砂，而随着生产，出砂的严重性并没有明鲜的增加，这样就可以考虑用避射的办法实现使生产不出砂或者是少出砂（出砂量食可以接受的）；如WZ11-4油田；,完井管柱,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（2）防砂方法砾石充填防砂是我们常用的防砂方法之一；砾石充填防砂的选择主要依据是出砂地层的泥质含量和粒径的均匀系数，经过多年的研究和社会实践，我们认为：当储层的泥质含量大于12时，建议使用砾石充填方法防砂；当d40/d90大于5时，如果选用历史充填防砂，则建议降低一个等级的砾石尺寸；对于储层的泥质含量小于7，可以选择高级筛管防砂；对于储层的泥质含量介于712之间，且泥质对水的敏感性不是很强时，可以根据情况选择高级筛管防砂：,完井管柱,完井管柱,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（2）防砂方法在选择防砂方法时，我们一般会拿出一组所谓的一组储层的历经分析“S”曲线来，从中找出有代表性的d50中值粒径尺寸，从而可以选择砾石的尺寸，这是经典的做法；在治理我要说的是，随着科学技术的进步，很多基础工作的做法已经发生了很大的变化，随之而来的就是这些变化对我们选取数据的分析和做法的影响；,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（2）防砂方法以往的“S”曲线是用地层砂经过研磨，筛选而来，小于44微米的就归为粘土类了，而现在的粒径分析是激光扫描所得，粒径的分析数据更准确，与经典分析方法相比较也更偏细了，自然就影响到了我们对防砂方法的选择了；还有一点是值得所提的，如果以44微米以下粒径的微粒归结到“粘土”，这样与我们平时从地质人员或测井数据所得到的数据会有所不同，也应引起注意；,海洋石油钻完井技术,“S”曲线,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（2）防砂方法对于产能比较高，且储层的泥质含量大于12时，基于目前砾石充填技术水平情况的了解，对水平井的砾石充填成功率还比较低，因此推荐使用高级筛管与砾石充填相结合的防砂方法；,完井管柱,海洋石油钻完井技术,主要内容5、防砂技术（3）防砂工艺防砂工艺的选择受到开发对完井的要求和油气井参数的影响比较大，比如油气井的分层要求等，油气井的参数影响书要是井眼轨迹和井斜的影响，还有就是经济平价的影响等，其实选择了防砂方式，工艺的确定就比较容易了；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点6、其它管柱设计（1）自喷管柱（2）机采管柱（3）注水管柱（4）其它,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点6、其它管柱设计（1）自喷管柱在我们正常的油气井生产管柱中，自喷管柱时我们最常见的生产管柱之一，特别是气井，几乎不会考虑到非自喷的管柱形式；对自喷管柱的设计原则是：在满足功能的前提下尽可能的简单，即可能的利于常规修井和起下管柱的大修作业，满足应激状态下的安全要求；,完井管柱,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点6、其它管柱设计（1）自喷管柱在油气井的生产管柱生产管柱设计上重点考虑产能（不同阶段的），井口会压，沿程的压力损失和生产期间储层压力的变化情况，尽量选择少更换油管尺寸的情况；在工具的选择方面，如果没有特殊的要求，要选择操作可靠性强，功能简单的工具；,海洋石油钻完井技术,主要内容三、完井设计要点6、其它管柱设计（2）机采管柱机采管柱的设计原则与自喷管柱基本上一致，所不同的是要考虑机采的修井频率和主要修井设施的影响，特别是还要考虑对地面相关设施的影响，如ESP的地面控制柜，气举的地面管线，射流泵的地面设施等；,海洋石油钻采技术,五、采油人工举升方式选择3、人工举升方式的选择其实了解了人工举升方式的特点，对于方式的选择就比较容易了，但是由于油田的塔形不同，选择的结果并不是唯一的，因此，在确定人工举升方式上还是会遵循一些经验的。,海洋石油钻采技术,五、采油人工举升方式选择1、人工举升的基本概念在这里想简单地介绍一下自喷和人工举升的区别和他们之间的关系：有气在生成后经过运移集中到了一起，形成了油气田，在生成的环境的压力是上覆底层的压力，而运移后到了新的储集条件环境，如果储集环境的压力梯度大于液柱压力，原则上讲有井就会自喷。,海洋石油钻采技术,五、采油人工举升方式选择2、几种人工举升方式的特点人工举升可以选择的方式有很多种，选择哪一种