复杂结构井完井技术.ppt

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1、一、基础知识二、复杂结构井完井技术三、面临的问题与挑战目目 录录 完井（Well Completion），顾名思义指的是油气井的完成，即根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。完井工程 是衔接钻井和采油而又相对独立的工程。是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的系统工程。一、基础知识 完井的目完井的目 建立生产层和井眼之间的良好联通，并使井能长期高产稳产。现代完井是建立在对油、气储集层的地质结构、储油性质、岩石力学性质和流体性质分析的基础上，研究井筒和生产层的联通关系，追求在井底建立有全井最小的油气流阻

2、力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命这一目标，从而达到一口井有最大开采效益。一、基础知识裸眼系列完井射孔系列完井裸眼完井射孔完井割缝衬管完井射孔套管内下绕丝筛管完井带管外封隔器的割缝衬管完井射孔套管内下预充填砾石筛管完井绕丝筛管完井射孔套管内金属纤维筛管完井贯眼套管完井射孔套管内井下砾石充填完井裸眼预充填砾石筛管完井裸眼金属纤维筛管完井裸眼井下砾石充填完井 完井方法按照不同的标准有不同的分法，比如说按照钻井后井眼是否裸露，可将完井方法分为两大类：射孔系列完井和裸眼系列完井。一、基础知识非防砂型完井防砂型完井裸眼完井割缝衬管完井割缝衬管完井绕丝筛管完井带管外封隔器的割缝衬管完井裸眼预充填砾石

3、筛管完井贯眼套管完井裸眼金属纤维筛管完井射孔完井裸眼井下砾石充填完井管内下绕丝筛管完井管内预充填砾石筛管完井管内金属纤维筛管完井管内井下砾石充填完井化学固砂完井 按照完井方法是否具备防砂的功能来分，则又可分成防砂型完井和非防砂型完井两大类一、基础知识一、基础知识 复杂结构井 是以水平井为基本特征，包括一般水平井、多分支井及大位移井等，在国内外已获得成功应用。采用复杂结构井实现对油气储层的最佳钻遇与保护，并与相适应的储层改造和高效驱替方法协调增效，可望经济有效地提高油气田单井产量及最终采收率。然而，复杂结构井目标段的设计与控制(如轨迹控制、储层保护、井眼稳定等)具有较大难度，一旦发生失控，将会导

4、致工程前功尽弃。一、基础知识 水平井 一、基础知识 分支井 侧钻井 复杂结构井可大幅度增加泄油面积复杂结构井释放储层地应力，可大幅度提高渗透性复杂结构井有利于热驱重力泄油复杂结构注采井合理设计模型一、基础知识 总体来说，国内的复杂结构井完井工艺水平不高，完井方式相对单一，针对各类型油气藏的完井理论研究还不够深入，完井工具和井下状态测量仪器相对落后。近年取得了一定的突破：从单一完井方式向适应油藏特点，完善程度高的多种完井方式并存的方向转变。一、基础知识 提高了油井的完善程度，降低了完井成本。固井射孔完固井射孔完井井26%26%筛管完井筛管完井10%10%滤砂管裸眼滤砂管裸眼完井完井64%64%2

5、0082008年水平井完井方式年水平井完井方式20072007年前水平井完井方式年前水平井完井方式一、基础知识二、复杂结构井完井技术三、面临的问题与挑战目目 录录二、复杂结构井完井技术国内水平井完井优化技术国内水平井完井优化技术 因素因素生生产产动动态态分分析析 完完井井参参数数设设计计 数学模型数学模型 完完井井产产能能预预测测 完完井井方方式式选选择择 射射孔孔优优化化设设计计 岩岩石石力力学学性性质质经经济济指指标标生生产产技技术术指指标标优优选选油油管管及及套套管管尺尺寸寸二、复杂结构井完井技术设计思路设计思路 根据油藏特性，结合成熟防砂技术，优根据油藏特性，结合成熟防砂技术，优选出防

6、砂方式。选出防砂方式。通过引入完井表皮系数，预测不同完通过引入完井表皮系数，预测不同完井方式下的产能。井方式下的产能。分析比不同完井方式的投入，优选完分析比不同完井方式的投入，优选完井方式。井方式。二、复杂结构井完井技术 综合评价三种影响因素，优选出完井方式。综合评价三种影响因素，优选出完井方式。国内前期实施的水平井大部分采用固井射孔国内前期实施的水平井大部分采用固井射孔完井方式，经过攻关、配套和大量的应用，该项完井方式，经过攻关、配套和大量的应用，该项技术已趋成熟。技术已趋成熟。水平井套管固井完井技术水平井套管固井完井技术水平井尾管固井完井技术水平井尾管固井完井技术水平井射孔工艺技术水平井射

7、孔工艺技术 二、复杂结构井完井技术套管套管水泥环水泥环地层地层 水平井套管固井完井技术二、复杂结构井完井技术套管套管水泥环水泥环地层地层 水平井尾管固井完井技术二、复杂结构井完井技术套管固井射孔完井套管固井射孔完井尾管固井射孔完井尾管固井射孔完井 有利于避开夹层有利于避开夹层水、底水、气顶，可实水、底水、气顶，可实施水平段分段射孔、试施水平段分段射孔、试油、注采和进行选择性油、注采和进行选择性增产措施。增产措施。有利于提高固井质量和保护有利于提高固井质量和保护油气层，在钻水平段过程中采用油气层，在钻水平段过程中采用与油气层相配伍的钻井液，采用与油气层相配伍的钻井液，采用近平衡钻井或欠平衡钻井技

8、术，近平衡钻井或欠平衡钻井技术，最大限度的降低对油层的污染，最大限度的降低对油层的污染，保持油井产能保持油井产能 。二、复杂结构井完井技术水平井固井质量差的原因u水平段套管在重力作用下往往偏向下井壁，水泥浆容易从宽间隙处顶替钻井液，而在窄间隙处形成钻井液滞留，注水泥后形成的水泥环薄厚不均，甚至有些地方没有形成水泥环，严重影响固井质量。二、复杂结构井完井技术 开发滚轮扶正器，提高套管居中度 滚轮旋流套管扶正器变滑动摩擦为滚动摩擦，降低下套管阻力。注水泥时扶正器螺旋形的外表面会在扶正器周围产生局部的螺旋流，获得更好的顶替效果。提高水平井固井质量的措施二、复杂结构井完井技术 优选水泥浆体系，开发应用

9、微失水水泥浆微失水水泥浆可严格控制水泥浆自由水和API失水，提高水泥环韧性，避免固井和压裂时的油气水窜。充分分散的SCL颗粒SCL颗粒脱水形成的不具备渗透性膜层二、复杂结构井完井技术 管外封隔器辅助固井技术，提高水平段封隔效果n 在水平段套管柱上串接若干个管外封隔器n 注水泥碰压后继续打压用顶替液打开压缩式管外封隔器n 利用水泥环和橡胶塞联合作用实现地层有效隔离二、复杂结构井完井技术高压地层和地层压力情况不明的采用正压射孔高压地层和地层压力情况不明的采用正压射孔 射射孔孔方方式式正压射孔正压射孔 负压射孔负压射孔 近平衡射孔近平衡射孔 对于地层疏松、胶结差的砂岩油藏对于地层疏松、胶结差的砂岩油

10、藏以及中高渗透油藏采用近平衡射孔以及中高渗透油藏采用近平衡射孔中低渗透油藏采用负压射孔，通常在中低渗透油藏采用负压射孔，通常在射孔前采用气举排液的方法掏空套管射孔前采用气举排液的方法掏空套管 水平井射孔技术二、复杂结构井完井技术 传送方式传送方式：油管传送射孔枪，液压引爆油管传送射孔枪，液压引爆 布孔方式布孔方式:疏松砂岩油藏疏松砂岩油藏:180:180下相位四排布孔下相位四排布孔 岩性较致密的油藏岩性较致密的油藏:全相位螺旋布孔全相位螺旋布孔二、复杂结构井完井技术 水平井射孔技术射孔参数：射孔参数：8989枪、枪、8989弹弹 102102枪、枪、102102弹弹 102102枪、枪、898

11、9增强弹增强弹 127127枪、枪、127127弹弹 孔径孔径10-12mm;10-12mm;孔密孔密16-2216-22孔孔/m/m射孔液：射孔液：常用的射孔液是无固相水基射孔液，基液选用处理过的本地区油田污常用的射孔液是无固相水基射孔液，基液选用处理过的本地区油田污水或卤水，加入粘土稳定剂、破乳剂、防腐剂等添加剂，地层漏失严重的水或卤水，加入粘土稳定剂、破乳剂、防腐剂等添加剂，地层漏失严重的还要加入屏蔽暂堵剂。还要加入屏蔽暂堵剂。二、复杂结构井完井技术 水平井射孔技术P P 后部油层段的产能得不到充分发挥后部油层段的产能得不到充分发挥 部分井段水淹后，卡堵水困难部分井段水淹后，卡堵水困难

12、水平井射孔优化设计技术二、复杂结构井完井技术提高各射孔段的开发效果提高各射孔段的开发效果有利于各种工艺措施实施有利于各种工艺措施实施提高最终采收率提高最终采收率P PP P根据油藏特性、测井资料、根据油藏特性、测井资料、井身轨迹、固井质量等资井身轨迹、固井质量等资料，优化设计料，优化设计水平井分段水平井分段数量、段长、产能、射孔数量、段长、产能、射孔参数参数分段射孔优化分段射孔优化二、复杂结构井完井技术 水平井射孔优化设计技术钻孔钻孔/割缝衬管完井适用于：割缝衬管完井适用于：a a、天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层、天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层b b、单一厚储层或不要求层段分隔的储层、单一

13、厚储层或不要求层段分隔的储层c c、井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层、井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层d d、岩性较为疏松的中、粗砂粒储层、岩性较为疏松的中、粗砂粒储层滤砂管防砂完井适用于：滤砂管防砂完井适用于：a a、岩性较为疏松的砂粒储层、岩性较为疏松的砂粒储层二、复杂结构井完井技术 工艺特点工艺特点 与套管固井完井相比，完善程度高，筛管完井水平井增产与套管固井完井相比，完善程度高，筛管完井水平井增产效果显著。效果显著。二、复杂结构井完井技术 可以采用管外封隔器进行水平段有效封隔，为后期配套措可以采用管外封隔器进行水平段有效封隔，为后期配套措施的实施提供条件。施的实施提供条件。完井

14、、防砂一体化完成，工艺简便，完井成本低。完井、防砂一体化完成，工艺简便，完井成本低。筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 悬挂筛管水平井完井技术悬挂筛管水平井完井技术 悬挂滤砂管筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术悬挂滤砂管筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 技术系列技术系列二、复杂结构井完井技术外壳关闭套一体化的开关套开启套下接头液差式分级箍结构图液差式分级箍结构图分级箍：分为机械式和液压式压力方式难以打开压力方式难以打开时可以投重力锤等机时可以投重力锤等机械措施打开；械措施打开；水力憋压打开，可水力憋压打开，可以适应大斜井、水平以适应大斜井、水平井、大位移井等恶劣井、

15、大位移井等恶劣条件。条件。二、复杂结构井完井技术液压式分级箍工作原理液压式分级箍工作原理二、复杂结构井完井技术分级箍：分为机械式和液压式机械式分级箍工作原理机械式分级箍工作原理二、复杂结构井完井技术分级箍：分为机械式和液压式管外封隔器 常规水力式封隔器下到设计井深后，打压坐封封隔器，当中心管内的压力达到封隔器的坐封压力时，打开阀的销钉被剪断，阀打开，流体通过单向阀、限压阀进入封隔器中心管与内胶筒之间的腔体，胶筒开始鼓胀，当胶筒内的压力达到限压阀设计值时，限压阀销钉被剪切，限压阀启动，永久关闭流体通道。外界压力不管如何变化，不会再开启阀系统流道，封隔器永久处于涨封状态。二、复杂结构井完井技术打压

16、前状态打压前状态碰断销钉，开始碰断销钉，开始胀封，液体从管胀封，液体从管内腔流向封隔器内腔流向封隔器胶筒内胶筒内胶筒内压力达到胶筒内压力达到设定值时来自胶设定值时来自胶筒内的压力剪断筒内的压力剪断关闭阀销钉，关关闭阀销钉，关闭流入通道闭流入通道各阀就位，流道各阀就位，流道永久关闭永久关闭常规封隔器的阀箍工作原理：常规封隔器的阀箍工作原理：二、复杂结构井完井技术液压式悬挂器液压式悬挂器卡瓦套卡瓦液缸中心管尾管悬挂器：分为机械式和液压式机械式悬挂器机械式悬挂器卡瓦锥套摩擦片导向销导轨中心管二、复杂结构井完井技术二、水平井完井技术二、水平井完井技术 筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 钻塞工艺过程：下入完井管柱 膨胀封隔器 打开分级箍 注水泥、关闭分级箍二、水平井完井技术二、水平井完井技术 筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术 钻塞工艺过程：钻塞 下洗井、酸化、涨封管柱 洗井、酸化、涨封 完井二、水平井完井技术二、水平井完井技术工艺过程：下入完井管柱 膨胀封隔器 打开分级箍 注水泥、关闭分级箍 筛管顶部注水泥防砂完井一体化技术筛管顶部