第1講 [第一章]緒論 & 完井工程基礎(chǔ)

1、課程基本說明,A、對(duì)同學(xué)們的一些要求：B、課程考核說明及要求：■ 本課程考核分為兩個(gè)部分：一部分是平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)、考勤等），占總評(píng)成績(jī)的20%；一部分是期末考試（原則上采用閉卷考試），占總評(píng)成績(jī)的80%?！?考試題型：選擇、判斷、名詞解釋、簡(jiǎn)答和應(yīng)用題?！?考試時(shí)間：120左右分鐘?？荚嚂r(shí)間暫定在課程結(jié)束后一周內(nèi)進(jìn)行。,完井工程,▲ 學(xué) 時(shí)： 32（其中實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）▲ 參考文獻(xiàn)：

2、1、萬仁溥《現(xiàn)代完井工程》（第三版），石油工業(yè)出版社；2、陳庭根《鉆井工程理論與技術(shù)》，2000.8，石油大學(xué)出版社；3、鉆井手冊(cè)（甲方），1992 ，石油工業(yè)出版社；4、其他專業(yè)文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論壇、論文等；……,緒 論 （1）第一章 完井工程的基礎(chǔ) （1） 第二章 套管柱及注水泥設(shè)計(jì) （10 ）第三章 完井液和完井方式 （6）第四章 射孔（4）第五章 投產(chǎn)措施 （2）第六章

3、 完井管柱及井口裝置 （4） 課程總結(jié) （2）,完井工程,,課程內(nèi)容及課時(shí)分布,,緒 論,完井（Well Completion）工程的概念隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在不斷充實(shí)、完善和更新。勘探井和開發(fā)井都需要完井設(shè)計(jì)，也都涉及完井工程問題。 美國(guó)、前蘇聯(lián)和我國(guó)過去的完井工程的概念一般都認(rèn)為是鉆井工程的最后一道工序，即鉆完目的層后下套管、注水泥設(shè)計(jì)（或包括射孔）完井。,某井的“鉆井進(jìn)度計(jì)劃圖”,,,,,,緒 論,◆ 但近年

4、來，石油工作者在不少領(lǐng)域中應(yīng)用了新工藝、新技術(shù)，為此加深了對(duì)油氣層層內(nèi)的微觀認(rèn)識(shí)，進(jìn)而采取了保護(hù)油層的措施。◆ 與此同時(shí)，采用了不同方式完井，從而提高了油氣井完善程度。由于這兩個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步，其結(jié)果是提高了油氣井的單井產(chǎn)量?！?完井工程已經(jīng)不僅僅是下套管注水泥固井，而是與油氣井產(chǎn)能的提高悠悠相關(guān)，這就是現(xiàn)代完井工程的新概念，從而拓寬完井范疇。,一、完井工程定義,完井工程 是銜接鉆井工程和采油工程而又相對(duì)獨(dú)立的工程。是從鉆開油層開始

5、，到下套管、注水泥固井、射孔、下生產(chǎn)管柱、排液，直至投產(chǎn)的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。參考：萬仁溥編著的《現(xiàn)代完井工程》（第三版），石油工業(yè)出版社。,巖心分析及敏感性評(píng)價(jià)鉆開油氣層的鉆井液完井方式及方法生產(chǎn)套管尺寸的選擇套管柱設(shè)計(jì)注水泥設(shè)計(jì)射孔及完井液選擇完井的試井評(píng)價(jià)完井生產(chǎn)管柱投產(chǎn)措施,二、完井工程的內(nèi)容,,二、完井工程的內(nèi)容,（一）巖心分析及敏感性評(píng)價(jià)(基礎(chǔ))根據(jù)預(yù)探井或評(píng)價(jià)井所取的巖心，進(jìn)行系統(tǒng)的巖心分析和敏感性評(píng)價(jià)。

6、并根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果，提出對(duì)鉆開油氣層的鉆井液、射孔液、增產(chǎn)措施使用的壓裂液和酸液，以及井下作業(yè)使用的壓井液等的基本技術(shù)要求。,,,二、完井工程的內(nèi)容,（二）鉆開油氣層的鉆井液鉆井液的選擇，主要是考慮如何防止鉆井液的濾液和固相物質(zhì)浸入油層而造成油層傷害，同時(shí)又考慮到安全鉆進(jìn)的問題。如鉆遇高壓層、低壓層、漏失層、巖鹽層、石膏層和裂縫發(fā)育層時(shí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)井資料、巖心分析、敏感性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)去選擇鉆井液類型、配方及外加劑。,二、完井工

7、程的內(nèi)容,（三）完井方式及方法根據(jù)油田地質(zhì)恃點(diǎn)及開發(fā)方式和井別，按砂巖、碳酸鹽巖、火成巖和變質(zhì)巖等巖構(gòu)，選擇完井方式。完井方式基上分為兩大類：即裸眼完井和套管射孔完井。裸眼完井又有個(gè)同的方法，如裸眼、割縫襯管、繞絲篩管礫石充填；射孔完井也有不同的方法，如套管射孔、尾管射孔、套管內(nèi)繞絲篩管礫石充填等方法。,二、完井工程的內(nèi)容,（四）生產(chǎn)套管尺寸的選擇根據(jù)節(jié)點(diǎn)分析（Nodal Analysis）即壓力系統(tǒng)分析，進(jìn)行油層——井筒——

8、地面管線敏感性分析。油管敏感性分析則是根據(jù)油層壓力、產(chǎn)量、產(chǎn)液量、流體的粘度、增產(chǎn)措施和開采方式等方面的綜合分析去選定油管直徑，然后根據(jù)油管尺寸再選定生產(chǎn)套管尺寸。過去傳統(tǒng)的作法是先選定生產(chǎn)套管尺寸，然后再確定油管尺寸?，F(xiàn)代完井工程沒有沿用過去傳統(tǒng)概念和作法，而是建立了用油管尺寸去確定生產(chǎn)套管尺寸的新思路和新方法。,二、完井工程的內(nèi)容,（五）套管柱設(shè)計(jì)主要包括套管柱設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核兩個(gè)方面的內(nèi)容。當(dāng)然，除了生產(chǎn)套管之外，表層套管和中間

9、套管的設(shè)計(jì)內(nèi)容也包括在這部分之內(nèi)。最新標(biāo)準(zhǔn)：SY/5322-2000，套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法 [S]，2001,某井的“鉆井進(jìn)度計(jì)劃圖”,,,,,二、完井工程的內(nèi)容,（六）注水泥設(shè)計(jì)依據(jù)不同類別的井（如油井、氣井、注水井、注氣井和注蒸汽井）、油氣層壓力狀況（高壓區(qū)、低壓區(qū)）、漏失帶及裂縫、溫度和是否含有腐蝕性氣體性H2S、CO2等情況，來選擇一次注水泥、分段注水泥或套管外封隔器等注水泥方式，以及選擇水泥漿配方。從而搞好注水泥設(shè)計(jì)。固井質(zhì)

10、量評(píng)價(jià)是檢查固井質(zhì)量的一道必不可少程序。,二、完井工程的內(nèi)容,（七）射孔及完井液選擇（若采用射孔完井方式）根據(jù)射孔敏感性分析，確定射孔孔密、孔徑、相位。根據(jù)油層滲透率、原油物性及油層傷害情況選擇射孔槍及射孔彈類型；根據(jù)油層壓力高低、滲透率高低和油氣物性選擇射孔方式，如電線射孔、油管傳輸射孔和負(fù)壓射孔。選擇與油層粘土礦物和油藏流體匹配的射孔液及完井液；,二、完井工程的內(nèi)容,（八）完井的試井評(píng)價(jià)完井投產(chǎn)后，通過試井測(cè)試表皮系數(shù)，這

11、是當(dāng)前檢查油層傷害的主要方法。通過對(duì)表皮系數(shù)的分析研究，找出油層傷害的原因，以便解除或減少對(duì)油層的傷害。,二、完井工程的內(nèi)容,（九）完井生產(chǎn)管柱1）永久型管柱。投產(chǎn)前在油層上部下人永久型封隔器，而從封隔器下面的工作筒中插入各種功能工具，如分注、分采、分層測(cè)試等工具，該管柱可以進(jìn)行沖砂、注水泥塞、小型酸化等作業(yè)。2）氣舉管柱。如果預(yù)計(jì)該井在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)就會(huì)出自噴生產(chǎn)轉(zhuǎn)人工舉升的方法為氣舉，則投產(chǎn)時(shí)即安氣舉管柱及配套井下工具（單管或雙

12、管）一次下入井內(nèi)，油井生產(chǎn)：不正常，即能轉(zhuǎn)氣舉采油；3）防腐、防蠟、防垢、防結(jié)鹽等管柱。當(dāng)油層氣中或天然氣中含H2S或CO2，油層水或邊底水的礦化度很高時(shí)，—般在油層頂部下入封隔器，將油、套管隔開，在環(huán)形空間充填保護(hù)液，或向套管環(huán)形空間定期注人防腐液，以保護(hù)套管不受腐蝕。,二、完井工程的內(nèi)容,（十）投產(chǎn)措施根據(jù)油層傷害程度及油氣層類型，采用不同的投產(chǎn)措施。投產(chǎn)措施往往采用抽汲、氣舉等來助排，必要時(shí)采用鹽酸等酸浸或高能氣體壓裂等方法解

13、堵。有的井則必須采取酸化、壓裂措施后才能投產(chǎn)。,鉆開油氣層的鉆井液完井方式及方法生產(chǎn)套管尺寸的選擇套管柱設(shè)計(jì)完井生產(chǎn)管柱投產(chǎn)措施,巖心分析及敏感性評(píng)價(jià)鉆開油氣層的鉆井液完井方式及方法生產(chǎn)套管尺寸的選擇套管柱設(shè)計(jì)注水泥設(shè)計(jì)射孔及完井液選擇完井的試井評(píng)價(jià)完井生產(chǎn)管柱投產(chǎn)措施,三、完井工程系統(tǒng)設(shè)計(jì),上述完井工程定義、理論基礎(chǔ)、內(nèi)容和操作程序等，構(gòu)成了完井工程系統(tǒng)。在高科技時(shí)代的今天，各項(xiàng)工程都是互相滲透、共同發(fā)展

14、的。,巖心分析及敏感性評(píng)價(jià)鉆開油氣層的鉆井液完井方式及方法生產(chǎn)套管尺寸的選擇套管柱設(shè)計(jì)注水泥設(shè)計(jì)射孔及完井液選擇完井的試井評(píng)價(jià)完井生產(chǎn)管柱投產(chǎn)措施,,三、完井工程系統(tǒng)設(shè)計(jì),當(dāng)前提出完井工程概念，并形成完井工程系統(tǒng)。進(jìn)行完井設(shè)計(jì)盡可能達(dá)到： 盡可能的減少對(duì)油氣層的傷害；提供必要的條件來調(diào)節(jié)生產(chǎn)的壓差，提高單井產(chǎn)量；為采用不同的采油工藝技術(shù)措施提供必要的條件；有利于保護(hù)套管和油管，減少井下作業(yè)工作量，延長(zhǎng)油氣井的壽

15、命；做到近遠(yuǎn)期相結(jié)合，盡可能的做到最低的投資和最少的操作費(fèi)用，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。,三、完井工程系統(tǒng)設(shè)計(jì),完井工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序如下：,理論基礎(chǔ),具體設(shè)計(jì)內(nèi)容,最終目的,,,,緒 論 （1）第一章 完井工程的基礎(chǔ) （1） 第二章 套管柱及注水泥設(shè)計(jì) （10 ）第三章 完井液和完井方式 （6）第四章 射孔（4）第五章 投產(chǎn)措施 （2）第六章 完井管柱及井口裝置 （4） 課程總結(jié)

16、（2）,完井工程,,第一章 完井工程的基礎(chǔ),內(nèi)容包括：（一）油田地質(zhì)和油藏工程依據(jù)（要求學(xué)生掌握）油氣藏的類型地層流體的性質(zhì)油層特性（二）油氣層敏感性評(píng)價(jià)（掌握）（三）巖心分析（自學(xué)，了解）（參考教材P11）（四）地應(yīng)力分析（自學(xué)，了解）（參考教材P39）（五）采油工程的技術(shù)依據(jù)（自學(xué)，了解）,第一章 完井工程的基礎(chǔ),完井工程是從鉆開油層到固井、完井，直至投產(chǎn)的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。完井工程基礎(chǔ)是指與完井有關(guān)的油田地質(zhì)和油

17、藏工程以及采油工程技術(shù)。,第一章 完井工程的基礎(chǔ),◆ 油田地質(zhì)和油藏工程部分包括油藏類型、滲流特征、巖性和流體性質(zhì)，這是選擇合適的完井方式和防止油層傷害的理論依據(jù)?！?采油工程技術(shù)部分包括：① 不同類別的井，如油井、氣井、注水井、注氣井、水平井； ② 不同的開采方式，如多層系同并合采、分層開采、自噴轉(zhuǎn)人工舉升開采； ③ 油田開發(fā)過程所需進(jìn)行的不同技術(shù)措施，如壓裂、酸化、防砂、堵水等；上述諸方面對(duì)選擇完井方式、選擇套管尺寸和

18、強(qiáng)度、固井水泥返高及耐高溫等均有特殊的要求。,（一）油田地質(zhì)和油藏工程依據(jù),1、油氣藏的類型按 油氣儲(chǔ)集空間 和 流體流動(dòng)主要通道 的不同劃分：,（一）油田地質(zhì)和油藏工程依據(jù),1、油氣藏的類型按 幾何形態(tài) 不同劃分 ：,（一）油田地質(zhì)和油藏工程依據(jù),2、流體的性質(zhì)地層流體充填于巖石的孔隙，包括油、氣、水三大類。研究流體性質(zhì)對(duì)于制定合理的開發(fā)方案、油水井工作制度、完井沒計(jì)及增產(chǎn)措施等均具有重要意義。研究對(duì)象主要包括：（1）

19、原油；（2）天然氣；（3）地層水,（一）油田地質(zhì)和油藏工程依據(jù),3、油層特性油藏類型并不是選擇完井方式的唯一依據(jù)，還必須綜合考慮油層特性等多方面條件。油層特性主要包括：◆ 油層巖性：碎屑巖、碳酸鹽巖和其它類型的巖石類型；◆ 油層物性：孔隙度、滲透率；◆ 層間滲透率的差異：特高滲透率、高滲透率、中滲透率、低滲透率和特低滲透率；◆ 油層壓力及層間壓力的差異：高壓油層（壓力梯度>1MPa/100m）、正常壓力油層（

20、=1MPa/100m）和低壓力油層（<1MPa/100m）；◆ 以及有無氣頂，有無邊、底水等。這些都是選擇完井方式的主要依據(jù)。,（二）油氣層敏感性評(píng)價(jià),Formation Sensitivity Evaluation參考文獻(xiàn)：1、中國(guó)石油天然氣總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ＳＹ/Ｔ5358-2002《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》2、李克向，保護(hù)油氣層鉆井完井技術(shù)[Ｍ].北京:石油工業(yè)出版社,1993,（二）油氣層敏感性評(píng)價(jià),◆ 在完井

21、作業(yè)中，當(dāng)各種外來流體侵入油氣層后，最容易與其所含流體作用，其結(jié)果是降低油氣天然生產(chǎn)能力或注入能力，即發(fā)生油氣層傷害，傷害的程度可用油氣層滲透率的下降幅度來表示?！?實(shí)踐證明，在鉆井、完井、增產(chǎn)措施、修井作業(yè)、注水和采油等過程中，都可能發(fā)生不同程度的地層傷害，而且，有些傷害是永久性的和不可逆的。故油氣層一旦受到傷害往往難以消除。表1給出了具體的內(nèi)容。,,（二）油氣層敏感性評(píng)價(jià),,（二）油氣層敏感性評(píng)價(jià),■ 油氣層敏感性評(píng)價(jià)主要是通過

22、巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，考察油氣層巖心與各種外來流體接觸后所發(fā)生的各種物理化學(xué)作用對(duì)巖石性質(zhì)，主要是對(duì)滲透率的影響程度?！?油氣層敏感性評(píng)價(jià)包括速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏等五種基本評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)的目的在于找出油氣層發(fā)生敏感的條件和由敏感引起的油氣層傷害程度。■ 油氣層敏感性評(píng)價(jià)主要內(nèi)容 ：,（二）油氣層敏感性評(píng)價(jià),第一章 完井工程的基礎(chǔ),（三）巖心分析（自學(xué)，了解）（參考教材P11）（四）地應(yīng)力分析（自學(xué)，了解）（參考教材P39）主

23、要包括：地應(yīng)力的基本概念、井壁巖石的應(yīng)力狀態(tài)及其地應(yīng)力與完井工程的關(guān)系。其中地應(yīng)力與完井工程的關(guān)系：（1）地應(yīng)力為完井方式優(yōu)選和完井設(shè)計(jì)提供依據(jù)；（2）地應(yīng)力狀態(tài)決定水力壓裂所產(chǎn)生的裂縫形態(tài)。（五）采油工程的技術(shù)依據(jù)（自學(xué)，了解）主要包括：注水、壓裂、酸化；氣頂、底水和邊水的控制等（參考教材P49）。,小結(jié),一、緒論1、完井工程的定義（重點(diǎn)）；2、完井工程的內(nèi)容（10大類，重點(diǎn)）；3、完井工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；二、完井工程的基礎(chǔ)