第9章完井方案设计与试油

1、第九章第九章 完井方案设计与试油完井方案设计与试油主要内容主要内容 完井方式完井方式 射孔方案设计射孔方案设计 油气层保护油气层保护 试油试油完井工程：完井工程：是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。完井工程设计的任务完井工程设计的任务 对油气层对油气层潜在损害潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽可进行评价，提出相应保护措施，尽可能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连

2、通能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；条件，最大程度发挥其产能； 通过通过节点分析节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择完井方式、方法和选定套管尺寸。完井方式、方法和选定套管尺寸。完井工程系统设计框图完井工程系统设计框图 预探井及评价井预探井及评价井 测测 井井 取取 心心 D.S.T 试试 油油 油藏工油藏工程方案程方案 岩岩 性性 分分 析析 敏敏 感感 性性 分分 析析 节点系统分析节点系统分析 油敏油敏 管感管

3、感 尺性尺性寸寸 射敏射敏 感感 孔性孔性 碱碱 敏敏 盐盐 敏敏 速速 敏敏 酸酸 敏敏 水水 敏敏 电电镜镜扫扫描描 X射射线线衍衍射射 薄薄片片分分析析 常常规规分分析析 从油管从油管尺寸去尺寸去确定生确定生产套管产套管尺寸尺寸 生产生产 套管套管 强度强度与校与校核核 设计设计 完井完井方式方式及方及方法选法选择择 固井固井设计设计及其及其评估评估 射孔及射孔及射孔液射孔液设计设计 井口井口及完及完井管井管柱设柱设计计 投产投产措施措施设计设计 完井完井试井试井评价评价 完井投产完井投产 一、井身结构一、井身结构保护井口附近的表土地保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的层，防止被经常

4、流出的洗井液体冲垮洗井液体冲垮巩固上部比较疏松易塌巩固上部比较疏松易塌的不稳定岩层；安装防的不稳定岩层；安装防喷器等井口设备，控制喷器等井口设备，控制钻开高压层时可能发生钻开高压层时可能发生的井喷现象的井喷现象封隔某些难以控制的复封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利地杂地层，以便能顺利地钻达预定的生产目的层钻达预定的生产目的层封隔油、气、水层，保封隔油、气、水层，保证油井的正常生产证油井的正常生产生产套管生产套管技术套管技术套管表层套管表层套管导导 管管第一节第一节 完井方式完井方式完井方式完井方式：油层与井筒的连通方式油层与井筒的连通方式二、直、斜井完井方式二、直、斜井完井方式 套管或尾管

5、射孔完井套管或尾管射孔完井 割缝衬管完井割缝衬管完井 裸眼完井裸眼完井 裸眼或套管内砾石充填完井裸眼或套管内砾石充填完井三、水平井完井方式三、水平井完井方式裸眼完井裸眼完井砾石充填完井砾石充填完井射孔完井射孔完井管外封隔器管外封隔器(ECP)(ECP)完井方式完井方式割缝衬管完井割缝衬管完井四、完井方式选择四、完井方式选择 完井方式选择需考虑的因素完井方式选择需考虑的因素 油田地质及油藏工程条件油田地质及油藏工程条件 采油工程技术措施要求采油工程技术措施要求 块块状状油油层层 增增产产措措施施 分分层层注注水水 薄薄互互油油层层 多多套套油油层层 古古潜潜山山油油藏藏 气气顶顶、底底水水油油层

6、层 层层间间渗渗透透率率差差异异 层层间间压压力力差差异异 裂裂缝缝性性地地层层 高高陡陡角角地地层层 人人工工举举升升 防防 砂砂 调调整整井井 腐腐蚀蚀流流体体 定定向向井井 水水平平井井 单单一一油油气气多多油油气气层层 层层间间差差异异层层间间差差异异原原油油性性质质 套套管管射射孔孔砾砾石石充充填填完完井井，热热采采 稠稠油油 稀稀油油 套套管管射射孔孔完完井井，分分层层开开采采或或双双管管完完井井。也也可可按按不不同同层层系系开开发发，每每套套层层系系按按单单一一油油气气层层的的流流程程选选择择最最合合适适的的完完井井方方式式 原原油油性性质质 稀稀油油 稠稠油油 有有底底水水时时

7、，采采用用 7 7”套套管管射射孔孔砾砾石石充充填填完完成成（或或管管内内下下金金属属纤纤维维筛筛管管、多多孔孔金金属属粉粉末末防防砂砂筛筛管管、绕绕丝丝筛筛管管）。无无底底水水时时，采采用用裸裸眼眼砾砾石石充充填填完完成成或或金金属属纤纤维维筛筛管管、多多孔孔金金属属粉粉末末防防砂砂筛筛管管、绕绕丝丝筛筛管管、热热采采 无无气气顶顶、底底水水时时，选选择择裸裸眼眼砾砾石石完完井井或或衬衬管管完完井井、绕绕丝丝筛筛管管、金金属属纤纤维维筛筛管管完完井井。其其它它情情况况选选择择套套管管砾砾石石充充填填（或或套套管管内内下下绕绕丝丝筛筛管管、金金属属纤纤维维筛筛管管、多多孔孔金金属属粉粉末末防防

8、砂砂筛筛管管）完完井井，或或管管外外化化学学固固砂砂。 胶胶结结疏疏松松 胶胶结结牢牢固固 低低压压高高渗渗或或高高压压高高渗渗 低低压压低低渗渗或或高高压压低低渗渗 有有气气顶顶 无无气气顶顶 有有气气顶顶 无无气气顶顶 有有底底水水 无无底底水水 有有底底水水 无无底底水水 有有底底水水 无无底底水水 有有底底水水 无无底底水水 射射开开产产层层中中部部1 1/ /3 3 的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层下下部部2 2/ /3 3 的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层上上部部2 2/ /3 3 的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层全全段段的的射射孔孔完完井井 套套管管下下过过气气

9、顶顶钻钻至至油油水水界界面面之之上上的的衬衬管管完完井井或或射射开开产产层层中中部部的的射射孔孔完完井井 套套管管下下过过气气顶顶的的衬衬管管完完井井或或射射开开产产层层下下部部的的射射孔孔完完井井 钻钻至至油油水水界界面面之之上上的的衬衬管管完完井井或或射射开开产产层层上上部部的的射射孔孔完完井井 裸裸眼眼完完井井或或衬衬管管完完井井或或射射开开产产层层全全段段的的射射孔孔完完井井 砂岩油气藏完井方式选择流程图 岩岩石石类类型型 砂砂岩岩 碳碳酸酸盐盐岩岩 其其它它（变变质质岩岩、喷喷发发岩岩、火火山山岩岩等等） 孔孔隙隙型型油油气气藏藏 裂裂缝缝型型油油气气藏藏 有有气气顶顶 无无气气顶顶

10、 有有气气顶顶 无无气气顶顶 有有底底水水 无无底底水水 有有底底水水 无无底底水水 有有底底水水 无无底底水水 有有底底水水 无无底底水水 射射开开产产层层中中部部1 1/ /3 3的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层底底部部2 2/ /3 3的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层上上部部2 2/ /3 3的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层全全段段的的射射孔孔完完井井 射射开开产产层层中中部部1 1/ /3 3的的射射孔孔完完井井或或套套管管下下过过气气顶顶钻钻至至油油水水界界面面之之上上的的裸裸眼眼完完井井 射射开开产产层层底底部部2 2/ /3 3的的射射孔孔完完井井或或套套管管下

11、下过过气气顶顶的的裸裸眼眼完完井井 射射开开产产层层上上部部2 2/ /3 3的的射射孔孔完完井井或或钻钻至至油油水水界界面面之之上上的的裸裸眼眼完完井井 射射开开产产层层全全段段的的射射孔孔完完井井或或裸裸眼眼完完井井 碳酸盐岩油气藏的完井方式选择流程图碳酸盐岩油气藏的完井方式选择流程图 第二节第二节 射孔方案设计射孔方案设计一、一、孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等实程度、压实厚度及非均质性等孔深、孔密与油井产能比关系曲线孔深、孔密与油井产能比关系曲线孔径与油井产能比的关系孔径与油井产能比的关系相位角

12、和各向异性与油井产能比的关系相位角和各向异性与油井产能比的关系90油井射孔压实程度与产能比的关系射孔压实伤害带微观结构（Saucier） 二、射孔工艺设计二、射孔工艺设计射孔方式、射孔枪、弹和射孔液选择射孔方式、射孔枪、弹和射孔液选择1.1.射孔方式射孔方式 电缆输送套管枪射孔电缆输送套管枪射孔 油管输送射孔油管输送射孔(TCP)(TCP) 油管输送射孔联作油管输送射孔联作 电缆输送过油管射孔电缆输送过油管射孔(TTP)(TTP) 超高压正压射孔超高压正压射孔 高压喷射和喷砂射孔高压喷射和喷砂射孔2.2.射孔枪、弹选择射孔枪、弹选择射孔枪射孔枪无缆射孔枪无缆射孔枪: :也称油管传输射孔枪也称油

13、管传输射孔枪电缆射孔枪电缆射孔枪有枪身式管式枪有枪身式管式枪多次使用枪身多次使用枪身一次使用枪身一次使用枪身无枪身式绳式枪无枪身式绳式枪销毁式销毁式不可销毁式不可销毁式射孔弹射孔弹聚能式射孔弹聚能式射孔弹子弹式射孔弹子弹式射孔弹射孔原理射孔原理：将炸药点燃，形成高温高压气流，：将炸药点燃，形成高温高压气流，高速冲击到套管壁上，将障碍物击穿。高速冲击到套管壁上，将障碍物击穿。喷发瞬间气流速度到达喷发瞬间气流速度到达6000-9000m/s，温度达到，温度达到几千摄氏度，冲击压力达到几千摄氏度，冲击压力达到14000-20000Mpa。射孔原理射孔原理：炸药点燃后，形成高压气体，推动子：炸药点燃后

14、，形成高压气体，推动子弹头在枪管中运动，依靠高速运动的子弹能将障弹头在枪管中运动，依靠高速运动的子弹能将障碍物击穿。碍物击穿。子弹式射孔弹由子弹头、弹壳、底火组成。子弹式射孔弹由子弹头、弹壳、底火组成。聚能射孔弹是由弹壳、聚能药罩（金属粉末衬套）、主体炸药和导爆索组成。聚能弹结构示意图聚能弹结构示意图 DP25RDX-1DP25RDX-15151DP25RDX-1DP25RDX-1(76)(76)7676DP25RDX-1DP25RDX-1(89) (89) 8989DP25RDX-1DP25RDX-1(102) (102) 102102DPDP型射孔弹技术规格和性能指标型射孔弹技术规格和性能

15、指标 射孔液射孔液对油层对油层可能造可能造成损害成损害 射孔液固相颗粒损害射孔液固相颗粒损害 射孔液滤失造成损害射孔液滤失造成损害 射孔液速敏造成损害射孔液速敏造成损害3.3.射孔液选择射孔液选择 密度可调节密度可调节 腐蚀性小腐蚀性小 高温下性能稳定高温下性能稳定 无固相无固相 低滤失低滤失 成本低、配制方便成本低、配制方便射孔射孔液性液性能要能要求求射孔液体系射孔液体系 无固体清洁盐水射孔液无固体清洁盐水射孔液 聚合物射孔液聚合物射孔液 油基射孔液油基射孔液 酸基射孔液酸基射孔液第三节 油气层保护一、油气层损害一、油气层损害入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗入井流体与储层及其

16、流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。透率下降的现象。损害机理损害机理 外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害；外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害； 外来流体与储层流体不配伍造成的损害；外来流体与储层流体不配伍造成的损害； 毛细现象造成的损害；毛细现象造成的损害； 固相颗粒堵塞引起的损害。固相颗粒堵塞引起的损害。二、储层敏感性二、储层敏感性指储层对可能造成损害的各种因素的敏感程度。储层敏感性评价：储层敏感性评价：通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的物理化学作用对岩石性质（主要是对接触后所发生的物理化学作用对岩石性

17、质（主要是对渗透率）的影响及其影响程度。渗透率）的影响及其影响程度。油气层敏感性评价实验油气层敏感性评价实验速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏“五敏实验五敏实验”1)1)速敏速敏 油气层的速敏性油气层的速敏性：在采油、增产作业和注水等作业或：在采油、增产作业和注水等作业或生产过程中，假设流体与地层无任何物理和化学作用生产过程中，假设流体与地层无任何物理和化学作用的条件下，当流体在油气层中流动时，引起油气层中的条件下，当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。 速敏程度评价标准速敏程度评价

18、标准 损害程度损害程度: 0.3 0.3: 0.70.7 0.7 敏感程度敏感程度: : 弱弱 中中 等等 强强%100maxminmaxKKK损害程度岩心速度敏感性评价图岩心速度敏感性评价图2) 2) 水敏水敏 油气层的水敏性：油气层的水敏性：油气层中的粘土矿物在原始油藏条件下油气层中的粘土矿物在原始油藏条件下处于一定矿化度的环境中，当淡水进入储层时，某些粘土处于一定矿化度的环境中，当淡水进入储层时，某些粘土矿物就会发生矿物就会发生膨胀、分散、运移膨胀、分散、运移，从而减少或堵塞地层孔，从而减少或堵塞地层孔隙和喉道，造成地层渗透率的降低的现象。隙和喉道，造成地层渗透率的降低的现象。 水敏性评

19、价实验：水敏性评价实验： 首先用首先用初始盐度初始盐度地层水测定岩心的渗透率；地层水测定岩心的渗透率； 然后再用然后再用盐度减半盐度减半的次地层水测定岩心的渗透率；的次地层水测定岩心的渗透率； 最后用最后用淡水淡水（一般为去离子水）测定岩心的渗透率。（一般为去离子水）测定岩心的渗透率。岩心水敏实验曲线岩心水敏实验曲线 3) 盐敏油气层的盐敏性： 当高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后，可能引起粘土的收缩、失稳、脱落; 当低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后，则可能引起粘土的膨胀和分散，这些都将导致油气层孔隙空间和喉道的缩小及堵塞，引起渗透率的下降从而损害油气层。 评价盐敏损害程度实验：

20、一般要做升高矿化度和降低矿化度两种盐敏评价实验。图 1-30 降低矿化度的盐敏曲线1矿化度降低试验 2矿化度恢复试验图 1-31 升高矿化度的盐敏曲线1矿化度升高试验 2矿化度恢复试验 4 4）碱敏）碱敏 油气层的碱敏性油气层的碱敏性：地层水地层水pHpH值一般呈中性或弱碱性，当值一般呈中性或弱碱性，当高高pHpH值流体进入油气层后，促使粘土水化、膨胀、运移值流体进入油气层后，促使粘土水化、膨胀、运移或生成沉淀物而造成的地层损害。或生成沉淀物而造成的地层损害。 碱敏评价实验碱敏评价实验：通过注入通过注入不同不同pHpH值值的地层水并测定其渗的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害

21、程度，找出碱透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件。敏损害发生的条件。碱敏实验曲线碱敏实验曲线5) 5) 酸敏酸敏 油气层的酸敏性：油气层的酸敏性：油气层与酸作用后引起的渗透率降低油气层与酸作用后引起的渗透率降低的现象。酸化是油气田广泛采用的解堵和增产措施。酸的现象。酸化是油气田广泛采用的解堵和增产措施。酸液进入油气层后，一方面改善油气层的渗透率；另一方液进入油气层后，一方面改善油气层的渗透率；另一方面又与油气层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞面又与油气层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞油气层的孔喉。油气层的孔喉。 酸敏评价实验：酸敏评价实验：包括包括原酸原酸

22、（一定浓度的盐酸、氢氟酸、（一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸）和土酸）和残酸残酸（可用原酸与另一块岩心反应后制备）的（可用原酸与另一块岩心反应后制备）的敏感实验。敏感实验。酸敏实验曲线酸敏实验曲线6 6）五敏实验结果的应用）五敏实验结果的应用第四节第四节 试试 油油试油：试油：根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井过程中根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井过程中油气显示等资料，利用一套专用的设备和方法，对可油气显示等资料，利用一套专用的设备和方法，对可能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性质进行直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。质进行

23、直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。试油目的：试油目的： 为勘探开发提供依据为勘探开发提供依据一、试油的任务及工作内容一、试油的任务及工作内容主要任务：主要任务：(1)(1)了解了解储层及流体性质储层及流体性质，为附近同一地层的其它探井提供，为附近同一地层的其它探井提供重要的地质资料；重要的地质资料；(2)(2)查明油、气田的查明油、气田的含油面积含油面积及油水或气水及油水或气水边界边界以及以及驱动类驱动类型型，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；(3)(3)了解储层产油气了解储层产油气能力能力和验证测井资料解释的可靠程度；和验证测井资料解释的可靠程

24、度；(4)(4)整理和分析试油资料结果，确定油井整理和分析试油资料结果，确定油井合理工作制度合理工作制度，为，为制定油田开发方案时确定单井生产能力提供依据。制定油田开发方案时确定单井生产能力提供依据。主要工作：主要工作：诱导油流和测试诱导油流和测试二、诱导油流方法二、诱导油流方法替喷法替喷法抽汲法抽汲法气举法气举法三、试油工艺三、试油工艺注水泥塞试油注水泥塞试油用封隔器分层试油用封隔器分层试油中途测试工具试油中途测试工具试油四、试油资料四、试油资料(1) (1) 产量数据产量数据(3) (3) 压力数据压力数据(2) (2) 原油及水的特性资料原油及水的特性资料(4) (4) 温度数据温度数据

25、(结)小结小结 1. 1.常用的完井方法常用的完井方法：裸眼完井、套管或尾管射孔完井、：裸眼完井、套管或尾管射孔完井、割缝衬管完井、割缝衬管完井、 裸眼或套管内砾石充填完井。裸眼或套管内砾石充填完井。孔深、孔密、孔径、相位角、孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等 。3.3.射孔液对油层可能造成损害包括：射孔液对油层可能造成损害包括：固相颗粒损害、滤固相颗粒损害、滤失造成损害、速敏造成损害。失造成损害、速敏造成损害。4.4.损害机理损害机理: :外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害；外来流体与储层流体不配伍造成的损害；毛细现象害；外来流体与储层流体不配伍造成的损害；毛细现象造成的损害；固相颗粒堵塞引起的损害。造成的损害；固相颗粒堵塞引起的损害。5.5.油气层敏感性评价实验油气层敏感性评价实验: :速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏6.油气层的速敏性油气层的速敏性：在采油、增产作业和注水等作业或生产：在采油、增产作业和注水等作业或生产过程中，假设流体与地层无任何物理和化学作用的条件下过程中，假设流体与地层无任何物理和化学作用的条件