完井過程中保護(hù)油氣層技術(shù)

完井過程中保護(hù)油氣層技術(shù)第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月概念完井，顧名思義指的是油氣井的完成（WellCompletion），抽象地講是根據(jù)油氣層的地質(zhì)特性和開發(fā)開采的技術(shù)要求，在井底建立油氣層與油氣井井筒之間的合理連通渠道或連通方式。

第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1

完井方式概述第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1.1射孔完井射孔完井方式能有效地封隔含水夾層、易塌夾層、氣頂和底水；能完全分隔和選擇性地射開不同壓力、不同物性的油氣層避免層間干擾；具備實(shí)施分層注、采及選擇性增產(chǎn)措施的條件，此外也可防止井壁垮塌。由于我國主要是陸相沉積的層狀油氣藏，其特點(diǎn)是層系多、薄互層多、層間差異大，加之油層壓力普遍偏低，大多采用早期分層注水開發(fā)和多套層系同井開采。因此，一般都采用射孔完井方式。第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1.2裸眼完井

裸眼完井最主要的特點(diǎn)是油氣層完全裸露，因而具有最大的滲流面積，油氣井的產(chǎn)能較高，但這種完井方式不能阻擋油層出砂，不能避免層間干擾、也不能有效地實(shí)施分層注水和分層措施等作業(yè)。因此，主要是在巖性堅(jiān)硬、井壁穩(wěn)定、無氣頂或底水、無含水夾層的塊狀碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖油藏，以及層間差異不大的層狀油藏中使用。

第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1.3礫石充填完井礫石充填完井是最有效的早期防砂完井方式，主要用于膠結(jié)硫松、易出砂的砂巖油藏，特別是稠油砂巖油藏。礫石充填完井有裸眼礫石充填完井和套管礫石充填完井之分，它們各自的適用條件除了巖性膠結(jié)疏松以外，分別與裸眼完井和射孔完井相同。第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1.4欠平衡打開產(chǎn)層的完井欠平衡打開產(chǎn)層時(shí)，井下鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力小于地層壓力，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以避免鉆井液對(duì)地層產(chǎn)生損害。但由于欠平衡打開產(chǎn)層適應(yīng)的地質(zhì)條件有限（主要有裂縫性碳酸鹽巖地層．裂縫性變質(zhì)巖地層、火山噴發(fā)巖地層、低滲致密砂巖等），所以目前能采用的完井方式主要有裸眼完井、割縫襯管完井、帶ECP的割縫襯管完井、貫眼套管完井等。第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2選擇完井方式的原則

合理的完井方式應(yīng)該力求滿足以下要求：（1）油、氣層和井筒之間應(yīng)保特最佳的連通條件，油、氣層所受的損害最??；（2）油、氣層和井筒之間應(yīng)具有盡可能大的滲流面積，油、氣入井的阻力最??；（3）應(yīng)能有效地封隔油、氣、水層，防止氣竄或水竄，防止層同的相互干擾；第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）應(yīng)能有效地控制油層出砂，防止井壁垮塌，確保油井長(zhǎng)期生產(chǎn)；（5）應(yīng)其備進(jìn)行分層注水、注氣、分層壓裂、酸化等分層措施以及便于人工舉升和井下作業(yè)等條件；（6）稠油開采能達(dá)到注蒸汽熱采的要求；（7）油田開發(fā)后期具備側(cè)鉆定向井及水平井的條件；（8）施工工藝簡(jiǎn)便，成本較低。第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇完井方式時(shí)，應(yīng)考慮的三方面因素。

5.1.2.1油氣藏類型應(yīng)區(qū)分塊狀、層狀、斷塊和透鏡體等不同的油藏幾何類型。層狀油藏和斷塊油藏通常都存在層間差異，一般都采用分層注水開發(fā)，因而多數(shù)選擇射孔完井方式。塊狀油藏不存在層間差異的問題，主要考慮是否鉆遇氣頂及底、邊水，從而選擇不同的完井方式。區(qū)分孔隙型油氣藏、裂縫型油氣藏等不同的滲流特性。易于發(fā)生氣、水竄的裂縫型油氣藏不宜采用裸眼完井方式。區(qū)分稀油油藏、稠油油藏等不同的原油性質(zhì)。

第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2.2油氣層特性

必須綜合考慮油氣層的特性，包括：油氣層是否出砂（儲(chǔ)層巖石堅(jiān)固程度）、油氣層的穩(wěn)定性、油氣層滲透率及層間滲透率的差異。油氣層壓力及層間壓力的差異、原油性質(zhì)及層間原油性質(zhì)的差異等。這些都是選擇完井方試的重要依據(jù)，應(yīng)作出定量判斷和定量劃分。

第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2.3工程技術(shù)及措施要求應(yīng)根據(jù)開采方式和油氣田開發(fā)全過程的工藝技術(shù)及措施要求綜合確定。包括：是否采用分層注水開發(fā)、是否采用壓裂等改造油氣層措施、是否采用注蒸汽吞吐熱力開采方式等。選擇完井方式需要考慮地質(zhì)、開發(fā)和工程多方面的因素。綜合這些因素才能選擇出既能適應(yīng)油氣層地質(zhì)條件，又能滿足在長(zhǎng)期生產(chǎn)過程中對(duì)油氣井的各種工程措施要求的完井方式。第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2射孔完井的保護(hù)油氣層技術(shù)第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月射孔過程一方面是為油氣流建立若干溝通油氣層和井筒的流動(dòng)通道，另一方面又對(duì)油氣層造成一定的損害。參數(shù)選擇恰當(dāng)，射孔對(duì)油氣層的損害程度減到最小，而且還可以在一定程度上緩解鉆井對(duì)油氣層的損害，從而使油井產(chǎn)量恢復(fù)甚至達(dá)到天然生產(chǎn)能力。參數(shù)選擇不當(dāng)，射孔本身就會(huì)對(duì)油氣層造成極大的損害甚至超過鉆井損害，從而使油井產(chǎn)能很低。第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1射孔對(duì)油氣層的損害分析5.2.1.1射孔過程對(duì)油氣層的損害第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1.2射孔參數(shù)不合理或油氣層打開程度不完善時(shí)油氣層的損害射孔參數(shù)是指孔密、孔深、孔徑、布孔相位角、布孔格式等。

第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1.3射孔壓差不當(dāng)對(duì)油氣層的損害

5.2.1.4射孔液對(duì)油氣層的損害第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2保護(hù)油氣層的射孔完井技術(shù)5.2.2.1正壓差射孔的保護(hù)油氣層技術(shù)

一是應(yīng)通過篩選實(shí)驗(yàn)，采用與油氣層相配伍的無固相射孔液；二是應(yīng)控制正壓差值不超過2MPa。

5.2.2.2負(fù)壓差射孔的保護(hù)油氣層技術(shù)一是和正壓差射孔一樣，也應(yīng)通過篩選實(shí)驗(yàn)，采用與油氣層相配伍的無固相射孔液；二是應(yīng)科學(xué)合理地制定負(fù)壓差值。第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.2.2.3合理射孔負(fù)壓差值的確定合理負(fù)壓值可根據(jù)室內(nèi)射孔巖心靶負(fù)壓試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則或經(jīng)驗(yàn)公式確定，但目前最流行的是美國Conoco公司的計(jì)算方法。

第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2.4保護(hù)油氣層的射孔液射孔液是射孔作業(yè)的工作液，有時(shí)也作為生產(chǎn)測(cè)試、下泵等壓井液。對(duì)射孔液的基本要求：與油氣層巖石和流體相配伍，防止射孔作業(yè)和射孔后的后繼作業(yè)對(duì)油氣層造成損害。同時(shí)滿足射孔及后續(xù)作業(yè)的要求。并具有適當(dāng)?shù)牧髯冃?。?1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月目前國內(nèi)外使用的射孔液有七種體系1）無固相清潔鹽水組成：無機(jī)鹽類、清潔淡水、緩蝕劑、pH值調(diào)節(jié)劑和表面活性劑特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：無固相；不會(huì)造成水敏損害；氯液粘度低，易返排。缺點(diǎn)：對(duì)循環(huán)線路清洗要求高；濾失量大；穩(wěn)定粘土的時(shí)間短，不能防止后繼施工的水敏損害；粘度低，攜屑能力差，清洗效果不好。第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2）陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑射孔液組成：a.清潔淡水（低礦化度鹽水）+陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑b.清潔鹽水射孔液+陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑特點(diǎn)：具有清潔鹽水的優(yōu)點(diǎn)，克服了清潔鹽水穩(wěn)定粘土?xí)r間短的缺點(diǎn)

第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3）無固相聚合物鹽水射孔液組成：無固相清潔鹽水+高分于聚合物特點(diǎn)：粘度大，濾失速率和濾失量低，炮眼清洗效果好。長(zhǎng)鏈高分子聚合物會(huì)被巖石表面吸附，減少孔喉有效直徑，造成油氣層的損害。一般不宜在低滲透油氣層中使用。

第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4）暫堵性聚合物射孔液組成：基液（清水或鹽水）+增粘劑（聚合物）+橋堵劑（酸溶、水溶和油溶）特點(diǎn)：濾液和固相侵入量低，對(duì)循環(huán)線路的清洗要求低適用于取水較難的陸地油田，特別是缺水油田。

第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5）油基射孔液組成：油包水型乳狀液原油（柴油）+添加劑特點(diǎn)：可避免水敏、鹽敏危害但易發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、乳狀液及瀝青、石蠟的堵塞以及著火等安全問題價(jià)格較昂貴，使用少。第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月6）酸基射孔液組成：醋酸（稀鹽酸）+緩蝕劑等特點(diǎn)：利用鹽酸、醋酸本身溶解巖石與雜質(zhì)的能力，使孔眼堵塞物及孔眼周圍壓實(shí)帶得到一定溶解，酸中陽離子防止水敏注意酸與巖石或地層流體反應(yīng)生成沉淀和堵塞；設(shè)備、管線、井下管柱防腐一般不宜于在酸敏性油氣層及H2S含量高的油氣層使用。第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月7）隱型酸完井液組成：過濾海水或過濾鹽水＋粘土穩(wěn)定劑十隱型酸螯合劑+防腐殺菌劑+密度調(diào)節(jié)劑（無機(jī)鹽）。原理：利用酸解除無機(jī)垢、有機(jī)垢沉淀；防止無機(jī)垢、有機(jī)垢的形成；解除酸溶性暫堵劑、有機(jī)處理劑的堵塞和損害；利用螯合劑防止高價(jià)金屬離子二次沉淀或結(jié)垢。

射孔液的最終選擇，應(yīng)根據(jù)油氣層特性和現(xiàn)場(chǎng)條件確定。然后根據(jù)油氣層的巖心成分、孔隙特征、油水組成及五敏試驗(yàn)，進(jìn)行配伍性試驗(yàn)。最后確定出無損害或基本無損害的優(yōu)質(zhì)射孔液、壓井液。

第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2.5射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3防砂完井的保護(hù)油氣層技術(shù)第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1出砂對(duì)油氣層的損害及出砂機(jī)理損害第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月出砂機(jī)理第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月油層以接觸膠結(jié)為主，膠結(jié)物數(shù)量少，且含有粘土膠結(jié)物或膠質(zhì)瀝青膠結(jié)的疏松油氣層。鉆井后，井壁巖石原始應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，井壁將承受更大的切向地應(yīng)力。油層埋藏越深，井璧承受的切向地應(yīng)力越大。原油粘度高、密度大，對(duì)巖石的沖刷力和攜砂能力強(qiáng)。生產(chǎn)壓差建立壓差的方式

內(nèi)因：外因：第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2保護(hù)油氣層的防砂完井技術(shù)5.3.2.1地層是否出砂的判斷巖心觀察b.DST測(cè)試c.鄰井狀態(tài)1）現(xiàn)場(chǎng)觀察法第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2）經(jīng)驗(yàn)法a.聲波時(shí)差法聲波時(shí)差大于等于295us/m時(shí)，地層容易出砂。b.G/cb法地層巖石剪切模量和體積壓縮系數(shù)的比值c.組合模量法根據(jù)聲速及密度測(cè)井資料，計(jì)算巖石的彈性組合模量Ec>2.068×104MPa時(shí)，油氣井不出砂；反之，則要出砂。第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3）力學(xué)計(jì)算法根據(jù)井壁巖石所受的最大切向應(yīng)力計(jì)算結(jié)果和巖石破壞判斷準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算總之：（1）在地層巖石抗壓強(qiáng)度和地層壓力不變的情況下，生產(chǎn)壓差增大，原來不出砂的井可能會(huì)出砂。（2）當(dāng)?shù)貙映鏊?，巖石膠結(jié)強(qiáng)度會(huì)大大下降，導(dǎo)致巖石抗壓強(qiáng)度下降，原來不出砂的井可能會(huì)出砂。（3）地層巖石抗壓強(qiáng)度，隨地層壓力的下降，原來不出砂的井也可能會(huì)出砂。

第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2.2幾種防砂完井方式的保護(hù)油氣層技術(shù)1）割縫襯管防砂保護(hù)油氣層技術(shù)第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月縫眼的形狀

梯形兩斜邊的夾角為120b.縫口寬度縫口寬度不大于砂粒直徑的兩倍

c.縫眼的數(shù)量縫眼開口總面積為襯管外表總面積的2%，縫眼的長(zhǎng)度取50-300mm。

參數(shù)指標(biāo)第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2）礫石充填防砂保護(hù)油氣層技術(shù)

a.礫石質(zhì)量要求（a）礫石粒徑的選擇礫石粒徑是油層砂粒度中值的5-6倍（b）礫石尺寸合格程度大于要求尺寸的不超過0.1%，小于要求尺寸的不超過2%。（c）礫石的強(qiáng)度（d）礫石的圓度和球度礫石的球度大于0.6，圓度大于0.6（e）礫石的酸溶度在標(biāo)準(zhǔn)土酸（3%HF+12%HCl）中溶解不超過1%第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）粘度適當(dāng)（約500-700mPa.s），攜砂能力強(qiáng)。（2）懸浮能力強(qiáng)，礫石沉降速度小。（3）可通過添加劑或溫度影響自動(dòng)降粘稀釋。（4）無固相顆粒，對(duì)油層損害小。（5）與油層巖石相配伍不誘發(fā)敏感損害。（6）與油層中流體相配伍，不發(fā)生結(jié)垢，乳化堵塞。（7）來源廣泛，配制方便，可回收重復(fù)使用。b.礫石充填液對(duì)油氣層的影響及其保護(hù)技術(shù)攜砂液要求第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）清鹽水或過濾海水+粘土穩(wěn)定劑+其它添加劑，攜砂比：50-100kg/m3。（2）低粘度攜砂液，清鹽水或過濾海水+水基聚合物+粘土穩(wěn)定劑+其它添加劑。攜砂比：200-400kg/m3。（3）中粘度攜砂液，同（2）。攜砂比為400-500kg/m3。（4）高粘度攜砂液，同（2）。攜砂比1000-1800kg/m3。（5）泡沫液，用于低壓井。含液少，不漏失。攜砂能力強(qiáng)，礫石沉降少，篩縫不堵塞，地層損害小。

攜砂液類型

第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3）壓裂礫石充填防砂保護(hù)油氣層技術(shù)清水壓裂充填分類：端部脫砂壓裂充填膠液壓裂充填工藝：將礫石充填與水力壓裂相結(jié)合第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)要點(diǎn)：（1）壓裂充填形成了裂縫，改善了滲流方式，消除了（或部分）鉆井、固井、射孔壓實(shí)帶等，增產(chǎn)作用明顯。（2）清水壓裂充填與端部脫砂壓裂充填的增產(chǎn)效果相當(dāng)；膠液壓裂充填增產(chǎn)最明顯，但成本最高。（3）在屏蔽暫堵井中，建議用清水壓裂充填或端部脫砂