哈里博顿完井知识PPT课件.ppt
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1、渤海地区渤海地区完井基本知识介绍完井基本知识介绍22 2主要内容主要内容完井方式完井方式完井方式的选择完井方式的选择完井井口装置完井井口装置完井管柱完井管柱完井作业施工程序完井作业施工程序完井人员应具备的基本素质完井人员应具备的基本素质33 3一、完井方式一、完井方式4完井的定义完井的定义完井完井(Well Completion)Well Completion),油气井的完成方式,即根据,油气井的完成方式,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立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方
2、式。式。一口井钻成之后,主要的工作就是在井底建立油气层一口井钻成之后,主要的工作就是在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道,也就是完井。与油气井井筒之间的合理连通渠道,也就是完井。在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连通渠道不在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连通渠道不同,也就构成了不同的完井方法。同,也就构成了不同的完井方法。5合理的完井方法应该满足的要求油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件,油、气层所受的损害油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件,油、气层所受的损害最小;最小;油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积,油、气入井的阻油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积,
3、油、气入井的阻力最小;力最小;应能有效地封隔油、气、水层,防止气窜或水窜应能有效地封隔油、气、水层,防止气窜或水窜,,防止层间的相,防止层间的相互干扰;互干扰;应能有效地控制油层出砂,防止井壁垮塌,确保油井长期生产;应能有效地控制油层出砂,防止井壁垮塌,确保油井长期生产;应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施,便应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施,便于人工举升和井下作业等条件;于人工举升和井下作业等条件;对于稠油油藏,则稠油开采能达到热采(主要蒸汽吞吐和蒸汽驱)对于稠油油藏,则稠油开采能达到热采(主要蒸汽吞吐和蒸汽驱)的要求;的要求;油田开发后期具备侧钻定向
4、井及水平井的条件油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件施工工艺尽可能简便,成本尽可能低。施工工艺尽可能简便,成本尽可能低。61.1常规完井方式射孔完井方式(射孔完井方式(perforatingperforating)套管射孔完井套管射孔完井 尾管射孔完井尾管射孔完井裸眼完井方式裸眼完井方式(Open-hole)Open-hole)先期裸眼完井先期裸眼完井 后期裸眼完井后期裸眼完井割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式(Slotted Liner)Slotted Liner)砾石充填完井方式砾石充填完井方式(Gravel Packed)Gravel Packed)裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井 套
5、管砾石充填完井套管砾石充填完井 预充填砾石饶丝筛管预充填砾石饶丝筛管常规完井方式分类常规完井方式分类7(1)射孔完井方法射孔完井射孔完井射孔是利用射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的油气井的套管、水泥环和部分地层,建立油气层和井筒之间套管、水泥环和部分地层,建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。射孔是完井工艺的重要组成的油气流通道的工艺。射孔是完井工艺的重要组成部分,它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发部分,它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。生产成本等都有重大的影响。射孔完井是国内外使用最为广泛的一种完井方法,射孔完井是国内外
6、使用最为广泛的一种完井方法,在直井、定向井、水平井中都可采用。射孔完井包在直井、定向井、水平井中都可采用。射孔完井包括括套管射孔完井套管射孔完井和和尾管射孔完井尾管射孔完井。在射孔完井的油。在射孔完井的油气井中,射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。气井中,射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。射孔过程一方面是为油气流建立若干沟通油气层和射孔过程一方面是为油气流建立若干沟通油气层和井筒的流动通道,另一方面又对油气层造成一定的井筒的流动通道,另一方面又对油气层造成一定的损害。损害。8(1)射孔完井方法射孔完井射孔完井套管射孔完井套管射孔完井:套管射孔完井是用:套管射孔完井是用同一尺寸的钻头同一尺寸的
7、钻头钻穿钻穿油层直至设计井深,然后下油层套管至油层底部并注水油层直至设计井深,然后下油层套管至油层底部并注水泥固井,最后射孔,射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿泥固井,最后射孔,射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层一定深度,从而建立起油(气)流的通道。透油层一定深度,从而建立起油(气)流的通道。尾尾管管射射孔孔完完井井:在在钻钻头头钻钻至至油油层层顶顶界界后后,下下技技术术套套管管注注水水泥泥固固井井,然然后后用用小小一一级级的的钻钻头头钻钻穿穿油油层层至至设设计计井井深深,用用钻钻具具将将尾尾管管送送下下并并悬悬挂挂在在技技术术套套管管上上。尾尾管管和和技技术术套套管管的的重重合合段段一一般般不
8、不小小于于5050m m。再再对对尾尾管管注注水水泥泥固固井井,然然后射孔。后射孔。水水平平井井射射孔孔完完井井:一一般般是是技技术术套套管管下下过过直直井井段段注注水水泥泥固固井井后后,在在水水平平井井段段内内下下入入完完井井尾尾管管、注注水水泥泥固固井井。完完井井尾管和技术套管宜重合尾管和技术套管宜重合100100m m左右。最后在水平井段射孔。左右。最后在水平井段射孔。9直井套管射孔完井示意图直井套管射孔完井示意图 直井尾管射孔完井示意图直井尾管射孔完井示意图 10水平井射孔完井示意图水平井射孔完井示意图 11射孔完井适用的地质条件 有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等有气顶、或有
9、底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件,因而要求实施分隔层段的储层复杂地质条件,因而要求实施分隔层段的储层各分层之间存在压力、岩性等差异,因而要求实各分层之间存在压力、岩性等差异,因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层。储层。要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层。要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层。砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。12射孔关键技术 射射孔孔是是完完井井工工程程的的一一个个关关键键性性环环节节。为为此此,采采用用先先进进的的理理论论和和方方法法,针针对对储储层层性性质质和和工工程程实
10、实际际情情况况,优优选选射射孔孔工工艺艺和和优优化化射射孔孔设设计计,是是搞搞好好射孔完井必不可少的基本条件。射孔完井必不可少的基本条件。13射孔工艺 一一般般根根据据油油藏藏和和流流体体特特性性、地地层层损损害害状状况况、套套管管程程序序和和油油田田生生产产条条件件,选选择择恰恰当当的的射射孔孔工工艺。艺。1)1)电缆输送套管枪射孔工艺电缆输送套管枪射孔工艺 2)2)油管输送射孔油管输送射孔 3)3)油管输送射孔联作工艺油管输送射孔联作工艺 4)4)过油管射孔过油管射孔141)电缆射孔工艺电缆射孔工艺 电缆射孔是在下入完井生产管柱前,用电缆下入套电缆射孔是在下入完井生产管柱前,用电缆下入套管
11、射孔枪,利用油气层顶部的套管短节进行射孔深度定位,电管射孔枪,利用油气层顶部的套管短节进行射孔深度定位,电雷管引爆射孔枪。在井筒液柱压力高于地层压力的条件下射开雷管引爆射孔枪。在井筒液柱压力高于地层压力的条件下射开生产油气层生产油气层。1)1)优点。优点。射孔枪和射孔弹的种类多,能使用大直径射孔枪和大药量射孔弹,满足射孔枪和射孔弹的种类多,能使用大直径射孔枪和大药量射孔弹,满足高孔密、深穿透、大孔径的射孔要求。高孔密、深穿透、大孔径的射孔要求。射孔定位快速、准确。射孔定位快速、准确。电雷管引爆可靠性强。电雷管引爆可靠性强。作业简便快捷,能连续进行多层射孔。作业简便快捷,能连续进行多层射孔。2)
12、2)缺点。缺点。正压射孔,对地层造成污染损害,影响产能。正压射孔,对地层造成污染损害,影响产能。在地层压力掌握不准时,射孔后易发生井喷,为防井喷必须安装防喷器和在地层压力掌握不准时,射孔后易发生井喷,为防井喷必须安装防喷器和防喷管。防喷管。受电缆输送能力和防喷管长度的限制,每次下枪长度只能在受电缆输送能力和防喷管长度的限制,每次下枪长度只能在10m 10m 左右,厚左右,厚度大,油气层的射孔作业时间长,在大斜度井、水平井和高密度泥浆中的应度大,油气层的射孔作业时间长,在大斜度井、水平井和高密度泥浆中的应用也受限制。用也受限制。容易受电火花、强烈震击等外界因素的干扰而发生爆炸。容易受电火花、强烈
13、震击等外界因素的干扰而发生爆炸。152)油管输送射孔油管输送射孔 这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪下到油层部位射孔,是孔枪下到油层部位射孔,是目前国内外目前国内外使用最多的一使用最多的一种射孔工艺。油管下部联有压差式封隔器、带孔短节种射孔工艺。油管下部联有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统,油管内只有部分液柱造成射孔负压。通和引爆系统,油管内只有部分液柱造成射孔负压。通过地面投棒引爆、压力或压差式引爆或电缆湿式接头过地面投棒引爆、压力或压差式引爆或电缆湿式接头引爆等各种方式使射孔弹爆炸而一次全部射完油气层。引爆等各种方式使射孔弹爆炸而一次全部射
14、完油气层。按按采采用用的的射射孔孔压压差差可可以以分分为为两两种种方方式式。射射孔孔压压差差指指的的是是射射孔孔液液在在井井底底产产生生的的液液柱柱压压力力与与地地层层压压力力之之差差。差差值值为为正正则则为为正正压压射射孔孔,差差值值为为负负则则为为负负压压射射孔。孔。正压正压射孔工艺射孔工艺 负压负压射孔工艺射孔工艺16油管传输射孔的优点是:油管传输射孔的优点是:射孔枪直接连在油管下端,所用射孔枪具有较大直径,使枪与套管间射孔枪直接连在油管下端,所用射孔枪具有较大直径,使枪与套管间隙较小,故穿透深度大,且可实现高孔密、多相位。隙较小,故穿透深度大,且可实现高孔密、多相位。预先装好采油树和放
15、喷管线后才射孔,对高压油气层以及预先装好采油树和放喷管线后才射孔,对高压油气层以及H2SH2S量高的井,量高的井,射孔安全系数大。射孔安全系数大。采用投棒撞击或液压操作引爆,不用电缆,因此不会造成卡电缆事故,采用投棒撞击或液压操作引爆,不用电缆,因此不会造成卡电缆事故,可使用较大负压值射孔。可使用较大负压值射孔。由于采用油管传输,特别适用于大斜度井、水平井、稠油井以及其它由于采用油管传输,特别适用于大斜度井、水平井、稠油井以及其它电缆难以下入的井。电缆难以下入的井。由于不需电缆及防喷管,故射孔枪串不受长度限制,因此射孔厚度也由于不需电缆及防喷管,故射孔枪串不受长度限制,因此射孔厚度也不受限制。
16、不受限制。射孔枪管串上可装配钻杆地层测试器,一次下井完成射孔和地层测试。射孔枪管串上可装配钻杆地层测试器,一次下井完成射孔和地层测试。采用一次管柱可实现射孔和投产,避免了动管柱作业对油气层的再次采用一次管柱可实现射孔和投产,避免了动管柱作业对油气层的再次伤害和作业费用,它特别适用于深井和气井。伤害和作业费用,它特别适用于深井和气井。缺点:缺点:(a a)施工中不能及时检查射孔率;()施工中不能及时检查射孔率;(b b)射孔器材在井下停留的)射孔器材在井下停留的时间较长,使其性能降低,影响了穿透能力,用高温炸药又增高了成本;时间较长,使其性能降低,影响了穿透能力,用高温炸药又增高了成本;(c c
17、若点火不引爆时,需重新施工,浪费较长的时间。)若点火不引爆时,需重新施工,浪费较长的时间。173)油管输送射孔联作工艺油管输送射孔联作工艺 油管输送射孔和地层测试联作油管输送射孔和地层测试联作 将将油油管管输输送送装装置置的的射射孔孔枪枪、点点火火头头、激激发发器器等等部部件件接接到到单单封封隔隔器器测测试试管管柱柱的的底底部部。管管柱柱下下到到待待射射孔孔和和测测试试井井段段后后,进进行行射射孔孔校校深深、座座好好封封隔隔器器并并打打开开测测试试阀阀,引引爆爆射射孔孔后后转转入入正正常常测测试程序。这种工艺特别适合于自喷井。试程序。这种工艺特别适合于自喷井。油管输送射孔与压裂、酸化联作油管
18、输送射孔与压裂、酸化联作 完完井井时时下下一一次次管管柱柱,能能完完成成射射孔孔、测测试试、酸酸化化、压压裂、试井等工序。裂、试井等工序。非自喷井油管输送射孔与测试联作非自喷井油管输送射孔与测试联作 工工作作管管柱柱由由射射孔孔枪枪、封封隔隔器器、负负压压阀阀、自自动动压压力力计计工作筒、固定阀以及配有特殊空心套筒的逆流射流泵组成。工作筒、固定阀以及配有特殊空心套筒的逆流射流泵组成。184)过油管射孔过油管射孔 过油管射孔是在下完生产管柱,安装好井口采油树过油管射孔是在下完生产管柱,安装好井口采油树及生产系统,坐封好封隔器,在井口采油树上安装防喷管和电及生产系统,坐封好封隔器,在井口采油树上安
19、装防喷管和电缆密封装置,用电缆从油管内下入射孔枪对油气层进行射孔。缆密封装置,用电缆从油管内下入射孔枪对油气层进行射孔。优点:优点:1)1)能形成负压或平衡压力射孔,对油气层损害小。能形成负压或平衡压力射孔,对油气层损害小。2)2)射孔作业安全,适用于高压油气井。射孔作业安全,适用于高压油气井。3)3)射孔后能马上进行生产。射孔后能马上进行生产。缺点:缺点:1)1)射孔枪和射孔弹尺寸受油管内径限制,穿透深度浅,对射孔枪和射孔弹尺寸受油管内径限制,穿透深度浅,对油气井的产量有一定影响。油气井的产量有一定影响。2)2)射孔枪和套管之间间隙大,影响射孔穿透深度和孔径。射孔枪和套管之间间隙大,影响射孔
20、穿透深度和孔径。3)3)每次下枪的长度受防喷管长度限制。每次下枪的长度受防喷管长度限制。4)4)枪变形后难于回收。枪变形后难于回收。19射孔参数优选射孔参数优选 要获得理想的射孔效果,必须对射孔参数进要获得理想的射孔效果,必须对射孔参数进行优化设计。进行正确而有效的射孔参数优选,取决于行优化设计。进行正确而有效的射孔参数优选,取决于以下几个方面:以下几个方面:一是对于各种储层和地下流体情况下射孔井一是对于各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识程度;产能规律的量化认识程度;二是射孔参数、损害参数和储层及流体参数二是射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度;获取的准确程度;三是可
21、供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。三是可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。射孔参数优选是指现有条件下针对特定储层的使井产能射孔参数优选是指现有条件下针对特定储层的使井产能达到最高的射孔参数优配组合,也涉及到实现这些参数达到最高的射孔参数优配组合,也涉及到实现这些参数的工艺要求。产能比是目标函数。的工艺要求。产能比是目标函数。20射孔参数优化设计方法射孔参数优化设计方法建建立立各各种种储储层层和和产产层层流流体体条条件件下下射射孔孔完完井井产产能能关关系系数数学学模型,获得各种条件下射孔产能比定量关系;模型,获得各种条件下射孔产能比定量关系;收收集集本本地地区区、邻邻井井和和设设计计井井有有
22、关关资资料料和和数数据据,用用以以修修正正模型和优化设计;模型和优化设计;调查射孔枪、弹型号和性能测试数据;调查射孔枪、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参数;计算各种弹的压实损害参数;计算设计井的钻井损害参数;计算设计井的钻井损害参数;计计算算和和比比较较各各种种可可能能参参数数配配合合下下的的产产率率比比和和套套管管抗抗挤挤毁毁能力降低系数,优选出最佳的射孔参数配合。能力降低系数,优选出最佳的射孔参数配合。预测选择方案下的产量、表皮系数。预测选择方案下的产量、表皮系数。21确定射孔参数确定射孔参数确定射孔参数确定射孔参数 (射
23、孔完井)(射孔完井)(射孔完井)(射孔完井)1)枪直径:枪直径:7 7”套管套管-5-5”射孔枪射孔枪 9-5/89-5/8”套管套管-7-7”射孔枪射孔枪 2 2)炮弹药量(克)炮弹药量(克):不同的厂家,虽然同样的药量,但由于聚能罩的不同的厂家,虽然同样的药量,但由于聚能罩的形状和材料不同,穿深和孔径都不一样。因此,定货时,不必指定形状和材料不同,穿深和孔径都不一样。因此,定货时,不必指定药量,只提孔径和孔深要求;药量,只提孔径和孔深要求;3 3)孔密:防砂井一般取)孔密:防砂井一般取3939孔孔/m/m(1212孔孔/ft/ft),原则上孔越密越好,但),原则上孔越密越好,但要考虑套管的
24、强度和经济性;要考虑套管的强度和经济性;4 4)孔径()孔径(mmmm):对防砂井,孔径越大越好。但同样药量的炮弹,孔):对防砂井,孔径越大越好。但同样药量的炮弹,孔径大了,穿深必然浅。因此,要根据孔密、穿深和经济性要求综合径大了,穿深必然浅。因此,要根据孔密、穿深和经济性要求综合评价选取。评价选取。射孔参数射孔参数225 5 5 5)穿深(穿深(穿深(穿深(mmmmmmmm):要保证穿透污染带之后,还有一定的穿深。要保证穿透污染带之后,还有一定的穿深。套管内径套管内径枪外径枪外径水泥环外径水泥环外径应以油层部位应以油层部位的最大扩眼直的最大扩眼直径为准径为准水泥环水泥环套管套管射孔枪射孔枪可
25、能的污染带可能的污染带资料设计穿深资料设计穿深 L1实际打靶穿深实际打靶穿深 L2水泥环厚度水泥环厚度套管壁厚套管壁厚射孔参数射孔参数23水水 泥泥 靶靶 外壳,外壳,2 22.5mm 2.5mm 低碳钢低碳钢混凝土混凝土:2:1:0.52:1:0.5(质量比质量比)干砂干砂:水泥水泥:水水套管(L80)100mm100mm100mm100mm注注:1)1)养护养护 2828天天 2)2)抗压强度抗压强度3500psi3500psi 3)3)标准强度标准强度5000psi5000psi 4)4)5%per 5%per 1000psi1000psi射孔参数射孔参数24待射孔地层待射孔地层抗压强度
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