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1、第九章 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，是从钻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、诱导油流，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。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 对油气层潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽对油气层潜在损害进行评价，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可能减少对储层的损害，使油气
2、层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；连通条件，最大程度发挥其产能；通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油通过节点分析，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完井方式、方法和选定套管尺寸。选择完井方式、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第一节 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完井方式要求完井方式要求(1)(1)保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；(2)(2)应具有尽可能大的渗流面积
3、，入井的阻力最小；应具有尽可能大的渗流面积，入井的阻力最小；(3)(3)有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰；有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰；(4)(4)有效防止油层出砂和井壁坍塌，确保油井长期生产；有效防止油层出砂和井壁坍塌，确保油井长期生产；(5)(5)应具备便于人工举升和井下作业等条件；应具备便于人工举升和井下作业等条件；(6)(6)施工工艺简便，成本低。施工工艺简便，成本低。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
4、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 管管二、完井方式二、完井方式 套管或尾管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(一一)裸眼完井方式裸眼完井方式先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式后期裸眼完井方式后
5、期裸眼完井方式复合型完井方式复合型完井方式优点：优点：油层完全裸露，不会产生附加渗流阻力，产能油层完全裸露，不会产生附加渗流阻力，产能较高，完善程度高。较高，完善程度高。缺点：缺点：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；层的相互干扰；无法进行选择性酸化或压裂等。无法进行选择性酸化或压裂等。裸眼完井方式的主要特点：裸眼完井方式的主要特点：(二二)射孔完井方式射孔完井方式优点优点 可选择性地射开油层，可选择性地射开油层，避免层间干扰；具备实施分层避免层间干
6、扰；具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。层作业的条件。缺点缺点 出油面积小、完善程度出油面积小、完善程度较差，对井深和射孔深度要求较差，对井深和射孔深度要求严格，固井质量要求高，水泥严格，固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。浆可能损害油气层。套管射孔完井方式套管射孔完井方式套管射孔完井方式套管射孔完井方式尾管射孔完井方式尾管射孔完井方式尾管射孔完井方式尾管射孔完井方式特点特点 有利于保护油层，可以有利于保护油层，可以减少套管重量和固井水泥的用减少套管重量和固井水泥的用量，从而降低完井成本。量，从而降低完井成本。(三三)割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式
7、割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式改进后的割缝衬管完井方式改进后的割缝衬管完井方式(四四)砾石充填完井方式砾石充填完井方式直接充填直接充填直接充填直接充填先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，然后用充填液将在先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，形成砾石充填层，阻挡油管与套管之间的环形空间内，形成砾石充填层，阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。预制充填预制充填预制充填预制充填在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具
8、有内外双在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管，将筛管下入井层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管，将筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。内，对准出砂层位进行防砂。在在“防砂与清砂防砂与清砂”中有详细介绍。中有详细介绍。三、完井方式选择三、完井方式选择第二节 射孔方案设计一、射孔参数设计一、射孔参数设计主要考虑的问题主要考虑的问题：参数组合的产能比、套管损害情况和孔眼的力学稳定性参数组合的产能比、套管损害情况和孔眼的力学稳定性1.1.1.1.资料准备资料准备资料准备资料准备 收集射孔枪、弹的基本数据收集射孔枪、弹的基本数据 进行射孔弹穿深、孔径校正进行射
9、孔弹穿深、孔径校正 计算钻井损害参数计算钻井损害参数2.2.2.2.射孔参数优选过程射孔参数优选过程射孔参数优选过程射孔参数优选过程 建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系数学模型数学模型,获得各种条件下射孔产能比定量关系；获得各种条件下射孔产能比定量关系；收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以修正模型和优化设计；修正模型和优化设计；调配射孔枪、弹型号和性能测试数据；调配射孔枪、弹型号和性能测试数据；校正各种弹的井下穿深和孔径；校正各种弹的井下穿深和孔径；计算各种弹的压实损害系数；计算各种弹的压
10、实损害系数；计算设计井的钻井损害参数；计算设计井的钻井损害参数；计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、表皮系数和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射表皮系数和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合。孔参数配合。影响油井射孔产能的因素影响油井射孔产能的因素影响油井射孔产能的因素影响油井射孔产能的因素孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、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压实程度、压实厚度及非均质性等图图9-24 9-24 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图图
11、9-25 9-25 相位角和各向异性与油井产能比关系曲线相位角和各向异性与油井产能比关系曲线图图9-26 9-26 孔径与油井产能比关系曲线孔径与油井产能比关系曲线图图9-27 9-27 油井射孔压实程度与产能比关系曲线油井射孔压实程度与产能比关系曲线二、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（一）射孔方式选择（一）射孔方式选择 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
12、砂射孔高压喷射和喷砂射孔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（二）射孔枪、弹选择（二）射孔枪、弹选择有枪身射孔和无枪身射孔有枪身射孔和无枪身射孔（三）射孔液选择（三）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
13、 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入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。油层渗透率下降的现象。损害机理损害机理损害机理损害机理 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，
14、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 在在钻钻井井、油油气气开开采采、增增产产作作业业和和注注水水等等作作业业或或生生产产过过程程中中，流流体体与与地地层层无无任任何何物物理理和和化化学学作作用用的的条条件件下下，当当流流体体在在油油气气层层中中流流动动时时，引引起起油油气气层
15、层中中微微粒粒运运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。速敏评价实验目的：速敏评价实验目的：找找出出由由于于流流速速作作用用导导致致微微粒粒运运移移从从而而发发生生损损害害的的临界流速，以及找出由于速敏引起的油气层损害程度。临界流速，以及找出由于速敏引起的油气层损害程度。速度敏感程度评价指标速度敏感程度评价指标岩心速度敏感性评价图岩心速度敏感性评价图（1 1）速敏）速敏（2 2）水敏）水敏 油油气气层层中中的的粘粘土土矿矿物物在在原原始始油油藏藏条条件件下下处处于于一一定定矿矿化化度度的的环环境境中中，当当淡淡水水进进入入储储层层时时，某某些些粘粘土土
16、矿矿物物就就会会发发生生膨膨胀胀、分分散散、运运移移，从从而而减减小小或或堵堵塞塞地地层层孔孔隙隙和和喉喉道道，造造成成地地层层渗渗透透率率的的降降低低，油油气气层层的的这这种种遇遇淡水后渗透率降低的现象称为水敏。淡水后渗透率降低的现象称为水敏。水敏评价实验目的：水敏评价实验目的：了了解解粘粘土土矿矿物物遇遇淡淡水水后后的的膨膨胀胀、分分散散、运运移移过过程程；找找出出发发生生水水敏敏的的条条件件及及水水敏敏引引起起的的油油气气层层损损害害程程度度；为各类工作液的设计提供依据。为各类工作液的设计提供依据。主主要要是是测测定定三三种种不不同同盐盐度度（地地层层水水、次次地地层层水水、去去离离子子
17、水水）液液体体下下岩岩心心的的渗渗透透率率。首首先先用用地地层层水水测测定定岩岩心心的的渗渗透透率率，然然后后再再用用次次地地层层水水测测定定岩岩心心的的渗渗透透率率，最最后后用用淡淡水水（一一般般为为去去离离子子水水）测测定定岩岩心心的的渗渗透透率率，从从而而确确定定淡淡水水引引起起岩岩心心中中粘粘土土矿矿物物的的水水化化膨胀及造成的损害程度。膨胀及造成的损害程度。岩心水敏实验曲线岩心水敏实验曲线（2 2）水敏）水敏（3 3）盐敏）盐敏 在在钻钻井井、完完井井及及其其它它作作业业中中，各各种种工工作作液液具具有有不不同同的的矿矿化化度度，当当高高于于地地层层水水矿矿化化度度的的工工作作液液滤
18、滤液液进进入入油油气气层层后后，可可能能引引起起粘粘土土的的收收缩缩、失失稳稳、脱脱落落，当当低低于于地地层层水水矿矿化化度度的的工工作作液液滤滤液液进进入入油油气气层层后后，则则可可能能引引起起粘粘土土的的膨膨胀胀和和分分散散，这这些些都都将将导导致致油油气气层层孔孔隙隙空空间间和和喉喉道道的的缩缩小小及及堵堵塞塞，引引起起渗渗透透率率的的下下降降从从而而损损害害油气层的现象。油气层的现象。盐敏评价实验目的：盐敏评价实验目的：找找出出渗渗透透率率明明显显下下降降的的临临界界矿矿化化度度，以以及及由由盐盐敏敏引起的油气层损害程度。引起的油气层损害程度。降低矿化度的盐敏评价实验：降低矿化度的盐敏
19、评价实验：第第一一级级盐盐水水为为地地层层水水，将将盐盐水水按按一一定定的的浓浓度度差差逐逐级级降降低低矿矿化化度度，直直至至注注入入液液的的矿矿化化度度接接近近零零为为止止，求求出出的的临临界界矿化度为矿化度为Cc1Cc1。升高矿化度的盐敏评价实升高矿化度的盐敏评价实验：验：第一级盐水仍为地层水，第一级盐水仍为地层水，将盐水按一定的浓度差逐将盐水按一定的浓度差逐级升高矿化度，直至找出级升高矿化度，直至找出临界矿化度临界矿化度Cc2Cc2或达到工作或达到工作液的最高矿化度为止。液的最高矿化度为止。盐敏损害的入井流体有效矿化度区间盐敏损害的入井流体有效矿化度区间（3 3）盐敏）盐敏降低矿化度的盐
20、敏曲线降低矿化度的盐敏曲线升高矿化度的盐敏曲线升高矿化度的盐敏曲线（3 3）盐敏）盐敏（4 4）碱敏）碱敏 地地层层水水pHpH值值一一般般呈呈中中性性或或弱弱碱碱性性，而而大大多多数数钻钻井井液液和和水水泥泥浆浆的的pHpH值值在在8 81212之之间间，当当高高pHpH值值流流体体进进入入油油气气层层后后，促促使使粘粘土土水水化化、膨膨胀胀、运运移移或或生生成成沉沉淀淀物物而造成的地层损害称为碱敏。而造成的地层损害称为碱敏。碱敏评价实验目的：碱敏评价实验目的：找找出出碱碱敏敏发发生生的的条条件件，主主要要是是临临界界pHpH值值，以以及及由由碱碱敏敏引引起起的的油油气气层层损损害害程程度度
21、，为为各各类类工工作作液液的的设设计计提提供依据。供依据。通过注入不通过注入不同同pHpH值的地层水值的地层水并测定其渗透率，并测定其渗透率，根据渗透率的变根据渗透率的变化来评价碱敏损化来评价碱敏损害程度，找出碱害程度，找出碱敏损害发生的条敏损害发生的条件。件。碱敏实验曲线碱敏实验曲线（4 4）碱敏）碱敏（5 5）酸敏）酸敏 油气层与酸作用后引起的渗透率降低的现象。油气层与酸作用后引起的渗透率降低的现象。碱敏评价实验目的：碱敏评价实验目的：酸酸液液进进入入油油气气层层后后，一一方方面面改改善善油油气气层层的的渗渗透透率率；另另一一方方面面又又与与油油气气层层中中的的矿矿物物及及地地层层流流体体
22、反反应应产产生生沉沉淀淀并并堵堵塞塞油油气气层层的的孔孔喉喉。因因此此，酸酸敏敏评评价价实实验验的的本本质质是是研研究究酸酸液液与与油油气气层层的的配配伍伍性性，为为油油气气层层基基质质酸酸化化时时确定合理的酸液配方提供依据。确定合理的酸液配方提供依据。酸敏实验包括酸敏实验包括原酸（一定浓度的原酸（一定浓度的盐酸、氢氟酸、土盐酸、氢氟酸、土酸）和残酸（可用酸）和残酸（可用原酸与另一块岩心原酸与另一块岩心反应后制备）的敏反应后制备）的敏感实验，有现行的感实验，有现行的部颁标准。部颁标准。酸敏实验曲线酸敏实验曲线(、曲线敏感，曲线敏感，曲线不敏感曲线不敏感)（5 5）酸敏）酸敏 应应力力敏敏感感性
23、性是是考考察察在在施施加加一一定定的的有有效效应应力力时时，岩岩样样的的物物性性参参数数随随应应力力变变化化而而改改变变的的性性质质。它它反反映映了了岩岩石孔隙几何学及裂缝壁面形态对应力变化的响应。石孔隙几何学及裂缝壁面形态对应力变化的响应。实实验验时时，在在CMS300CMS300全全自自动动岩岩心心测测试试装装置置上上，测测量量出出不不同同应应力力值值下下的的渗渗透透率率和和孔孔隙隙度度，观观察察和和分分析析应应力对渗透率和孔隙度的影响。力对渗透率和孔隙度的影响。（6 6）应力敏）应力敏（6 6）应力敏）应力敏 为了判别岩石对应力的敏感程度，正常采用无因次为了判别岩石对应力的敏感程度，正常
24、采用无因次渗透率的立方根，即渗透率的立方根，即(Ki/K1000)1/3与应力的对数建立关系与应力的对数建立关系曲线。曲线。（6 6）应力敏）应力敏应力敏感程度的指标应力敏感程度的指标（6 6）应力敏）应力敏Ss0.300.30Ss0.700.70Ss1.01.0应力敏感程度弱中等强极强第四节第四节 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
25、质进行直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。质进行直接测量，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)了解储层及流体性质，为附近同一地层的其它探井提供了解储层及流体性质，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、气田的含油面积及油水或气水边界以及驱动类查明油、气田的含油面积及油水或气水边界以及驱动类型，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；型，为初步计算油气工业储量提供必要的资料；(3)(3)了解储层产油气能力和验证测井资料解释的可靠程
26、度；了解储层产油气能力和验证测井资料解释的可靠程度；(4)(4)整理和分析试油资料结果，确定油井合理工作制度，为整理和分析试油资料结果，确定油井合理工作制度，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(完完)