石油工程概论第9章固井、完井与试油.ppt

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1、第第9 9章章 固井、完井与试油固井、完井与试油主要内容主要内容 固井固井 射孔方案设计射孔方案设计 试油试油 完井方式完井方式第一节第一节 固井固井固井定义：固井定义：在钻出的井眼内在钻出的井眼内下入套管柱下入套管柱，并在套管，并在套管柱与井壁之间柱与井壁之间注入水泥浆注入水泥浆，使套管与井壁，使套管与井壁固结在一起的工艺过程。固结在一起的工艺过程。主要包括：主要包括：下套管下套管和和注水泥注水泥两个过程。两个过程。第一节第一节 固井固井一、固井的目的一、固井的目的1 1、安装井口装置，以控制钻进过程中遇到的高压油气水层；、安装井口装置，以控制钻进过程中遇到的高压油气水层；2 2、巩固疏松井

2、段，隔离复杂地层、巩固疏松井段，隔离复杂地层（如盐膏层、水敏性泥页岩）（如盐膏层、水敏性泥页岩）；3 3、封隔地下油气水层，防止上下串通；、封隔地下油气水层，防止上下串通；4 4、封隔暂不开采的油气层；、封隔暂不开采的油气层；5 5、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂上部地层；、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂上部地层；6 6、为油气生产建立长期稳定的通道。、为油气生产建立长期稳定的通道。1 1 套管套管2 2 水泥环水泥环3 3 气层气层4 4 油层油层5 5 水层水层二、井身结构二、井身结构定义：定义：一口井中下入套管的层一口井中下入套管的层次、下入深度、井眼尺寸次、下入深度

3、、井眼尺寸与套管尺寸的配合，以及与套管尺寸的配合，以及各层套管外水泥返高等。各层套管外水泥返高等。水泥返高：水泥返高：指固井时套管与井指固井时套管与井壁之间水泥环上升的高度，壁之间水泥环上升的高度，常常指水泥环上端到井口方补心的指水泥环上端到井口方补心的距离距离。oil zone 井身结构井身结构(Casing Program)技术套管技术套管表层套管表层套管油层套管油层套管17 1/2”13 3/8”12 1/4”9 5/8”8 1/2”7”高危气井高危气井 p针对气藏：针对气藏：针对气藏：针对气藏：富含富含H2S（如罗家寨气田、普光气田等）如罗家寨气田、普光气田等）高温高压和富含高温高压和

4、富含CO2的气藏的气藏（如（如南南海莺琼盆地等海莺琼盆地等）深层超压气藏深层超压气藏（如塔里木克拉（如塔里木克拉2气田）气田）高压凝析气藏高压凝析气藏（如塔里木牙哈气田）（如塔里木牙哈气田）p在建井及生产作业中：在建井及生产作业中：在建井及生产作业中：在建井及生产作业中：难度最大难度最大风险最高风险最高花费昂贵花费昂贵 寿命较短寿命较短30201610-3/413-3/89-5/82.162.182.3泥泥线线90m某高温高压气井井身结构某高温高压气井井身结构某高温高压气井井身结构某高温高压气井井身结构1)1)导管：导管：导管：导管：井眼直径井眼直径井眼直径井眼直径(mm):660.4(mm)

5、:660.4所钻深度所钻深度所钻深度所钻深度(m):20(m):20套管外径套管外径套管外径套管外径(mm):508(mm):508套管下深套管下深套管下深套管下深(m):20(m):20水泥返高水泥返高水泥返高水泥返高(m):(m):地面地面地面地面2)2)一开：一开：一开：一开：井眼直径井眼直径井眼直径井眼直径(mm):444.5(mm):444.5所钻深度所钻深度所钻深度所钻深度(m):502(m):502套管外径套管外径套管外径套管外径(mm):339.7(mm):339.7套管下深套管下深套管下深套管下深(m):500(m):500水泥返高水泥返高水泥返高水泥返高(m):(m):地面

6、地面地面地面3)3)二开：二开：二开：二开：井眼直径井眼直径井眼直径井眼直径(mm):314.1(mm):314.1所钻深度所钻深度所钻深度所钻深度(m):4152(m):4152套管外径套管外径套管外径套管外径(mm):273.1(mm):273.1套管下深套管下深套管下深套管下深(m):4150(m):4150水泥返高水泥返高水泥返高水泥返高(m):(m):地面地面地面地面4)4)三开：三开：三开：三开：井眼直径井眼直径井眼直径井眼直径(mm):241.3(mm):241.3所所所所钻钻钻钻深深深深度度度度(m):6222.99(m):6222.99套管外径套管外径套管外径套管外径(mm)

7、:177.8(mm):177.8套管下深套管下深套管下深套管下深(m):6220(m):6220水泥返高水泥返高水泥返高水泥返高(m):(m):地面地面地面地面普光气田普光气田普光气田普光气田P4-2P4-2开发井的井身结构开发井的井身结构开发井的井身结构开发井的井身结构（预算（预算（预算（预算1.21.2亿亿亿亿RMBRMB，油层套管底部，油层套管底部，油层套管底部，油层套管底部500m500m为为为为不锈钢管，每米不锈钢管，每米不锈钢管，每米不锈钢管，每米4 4万元万元万元万元RMBRMB）典典型型的的高高危危气气井井20062006年年年年4 4月月月月3030日日日日0 0：0000时

8、开钻，时开钻，时开钻，时开钻，70135ZY70135ZY钻井队钻井队钻井队钻井队各层套管的作用各层套管的作用表层套管：表层套管：封隔上部松软的易塌、易漏地层，安装防喷器等封隔上部松软的易塌、易漏地层，安装防喷器等井口设备，以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象（水泥井口设备，以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象（水泥浆通常返至地面）。浆通常返至地面）。技术套管（中间套管）：技术套管（中间套管）：封隔某些难以控制的复杂地层（易封隔某些难以控制的复杂地层（易塌、易漏地层等），以便能顺利地钻达预定的生产目的层塌、易漏地层等），以便能顺利地钻达预定的生产目的层（水泥浆通常返至要封隔的复杂地层顶部（水泥

9、浆通常返至要封隔的复杂地层顶部100m100m以上）。以上）。生产套管（油层套管）：生产套管（油层套管）：封隔油、气、水层，保证油井的封隔油、气、水层，保证油井的正常生产（水泥浆通常返至要封隔的油气层顶部正常生产（水泥浆通常返至要封隔的油气层顶部150m150m以上）以上）。井身结构设计原则井身结构设计原则（安全、优质、快速钻进，降低钻井成本）：安全、优质、快速钻进，降低钻井成本）：（1 1）能能有有效效地地保保护护油油气气层层，使使不不同同压压力力梯梯度度的的油油气气层层不受泥浆污染损害。不受泥浆污染损害。（2 2）应应避避免免漏漏、喷喷、塌塌、卡卡等等复复杂杂情情况况产产生生，为为全全井井

10、顺利钻进创造条件，使钻井周期最短。顺利钻进创造条件，使钻井周期最短。（3 3）钻下部高压地层时所用的较高密度泥浆产生的液）钻下部高压地层时所用的较高密度泥浆产生的液柱压力，不致压裂柱压力，不致压裂上一层套管鞋处薄弱的裸露地层上一层套管鞋处薄弱的裸露地层。（4 4）下套管过程中，井内泥浆液柱压力和地层压力之）下套管过程中，井内泥浆液柱压力和地层压力之间的压差，不致产生间的压差，不致产生压差卡套管压差卡套管事故。事故。三、下套管三、下套管1 1、定义：、定义：将按强度要求设计好的将按强度要求设计好的套管及其附件套管及其附件组成的套管柱下入组成的套管柱下入井眼内的工艺。井眼内的工艺。2 2、套管性质

11、：、套管性质：油井用套管使用油井用套管使用无缝钢管无缝钢管制成的，长度一般为制成的，长度一般为10m10m左右，左右，要满足钻井和采油的需要，必须要有足够的强度。要满足钻井和采油的需要，必须要有足够的强度。2 2、套管性质：、套管性质：套管抗拉强度套管抗拉强度套管抗挤强度：套管抗挤强度：套管所受的轴向拉力套管所受的轴向拉力：自重、附加应力（套管弯曲引起的、：自重、附加应力（套管弯曲引起的、注水泥引起的）。注水泥引起的）。外挤压力外挤压力：管外液体的压力、地层中流体压力、高塑性岩石：管外液体的压力、地层中流体压力、高塑性岩石的侧向挤压力和压裂时的挤压力。的侧向挤压力和压裂时的挤压力。套管抗内压强

12、度：套管抗内压强度：内压力：内压力：地层流体进入套管产生的压力、特殊作业时（压地层流体进入套管产生的压力、特殊作业时（压裂、酸化、注水）所实施的压力。裂、酸化、注水）所实施的压力。3 3、套管柱设计：、套管柱设计：尺寸设计、强度和密封性设计尺寸设计、强度和密封性设计设计方法：设计方法：等安全系数法等安全系数法、双轴应力法、等拉力余量法。、双轴应力法、等拉力余量法。设计原则：设计原则：考虑了安全附加量的外载等于套管的强度。考虑了安全附加量的外载等于套管的强度。普遍使用：普遍使用：使组成套管柱的各段套管的使组成套管柱的各段套管的最小安全系数等于规定的设计安全系数。最小安全系数等于规定的设计安全系数

13、。四、注水泥四、注水泥水泥浆是由水泥浆是由干水泥和水干水泥和水配制而成。注水泥时，用一套专用配制而成。注水泥时，用一套专用设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设计用量设计用量注入井内，使其返至套管外设计的位置。注入井内，使其返至套管外设计的位置。下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆水泥浆顶替到管外环形空间顶替到管外环形空间设计位置设计位置的作业称之为的作业称之为注水泥。注水泥。油井使用最多的为油井使用最多的为硅酸盐水泥硅酸盐水泥，与建筑水泥类似，但其性，与建筑水泥类似，但其性能有特殊之

14、处。要求油井水泥具有能有特殊之处。要求油井水泥具有较高的早期强度较高的早期强度、较短较短的候凝时间的候凝时间和和较强的耐腐蚀能力较强的耐腐蚀能力。（1 1）硅酸三钙）硅酸三钙 水泥的主要成分，一般的含量为水泥的主要成分，一般的含量为40%65%40%65%对水泥的强度，尤其是对水泥的强度，尤其是早期早期强度有较大的影响强度有较大的影响 高早期强度水泥中含量可达高早期强度水泥中含量可达60%60%65%65%，缓凝水泥中含，缓凝水泥中含量在量在40%40%45%45%（2 2）硅酸二钙）硅酸二钙 含量一般在含量一般在24%24%30%30%之间之间 水化反应慢水化反应慢 ，强度增长慢，强度增长慢

15、 对水泥的对水泥的最终最终强度有影响。强度有影响。1 1、油井水泥的主要成分、油井水泥的主要成分硅酸三钙硅酸三钙 硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙（3 3）铝酸三钙）铝酸三钙 促进水泥快速水化促进水泥快速水化 其含量是决定其含量是决定水泥初凝和稠化时间水泥初凝和稠化时间的主要因素的主要因素 对水泥浆的流变性及早期的强度有较大的影响对水泥浆的流变性及早期的强度有较大的影响 对硫酸盐极为敏感对硫酸盐极为敏感 对于有较高的早期强度的水泥，其含量可达对于有较高的早期强度的水泥，其含量可达15%15%。（4 4）铁铝酸四钙）铁铝酸四钙 对强度影响较小，水化速度仅次于对强度影响较小，

16、水化速度仅次于 早期强度增加较快，含量为早期强度增加较快，含量为8%12%8%12%。除了以上四种成分外，还有石膏、碱金属的氧化物等。除了以上四种成分外，还有石膏、碱金属的氧化物等。2 2、水泥浆性能、水泥浆性能 油井水泥要求油井水泥要求水泥浆水泥浆具有良好的具有良好的流动性流动性，在注水泥，在注水泥中途中途不不会会变稠凝固变稠凝固，注到预定位置以后，则要求，注到预定位置以后，则要求尽快凝结硬化尽快凝结硬化，形成形成致密而坚硬致密而坚硬的水泥石。的水泥石。水泥浆密度水泥浆密度 干水泥密度干水泥密度 3.053.053.203.20 水泥浆密度水泥浆密度 1.801.801.901.90 水灰比

17、水灰比：水与干水泥重量之比。：水与干水泥重量之比。水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间 水泥浆从配制开始到其水泥浆从配制开始到其稠度稠度达到其规定值所用的时间。达到其规定值所用的时间。API API标准：从开始混拌到水泥浆稠度到标准：从开始混拌到水泥浆稠度到 100 BC 100 BC（水泥（水泥 稠度单位）所用时间。稠度单位）所用时间。注水泥的全过程必须在注水泥的全过程必须在水泥浆稠化之前水泥浆稠化之前完成，否则出现完成，否则出现“贯肠贯肠”水泥浆在套管内凝结为水泥石。水泥浆在套管内凝结为水泥石。水泥浆的凝结时间水泥浆的凝结时间 从液态转变为固态的时间，比稠化时间长。从液态转变为固态的时间，比稠

18、化时间长。对于封固表层及技术套管，希望水泥能有对于封固表层及技术套管，希望水泥能有早期较高早期较高的强的强度，以便尽快开始下一道工序，通常希望固完井侯凝度，以便尽快开始下一道工序，通常希望固完井侯凝 8 h8 h左左右，水泥浆开始凝结为水泥石，其抗压强度可达右，水泥浆开始凝结为水泥石，其抗压强度可达 2.3 MPa 2.3 MPa 以上即可开始下一次开钻。以上即可开始下一次开钻。(“(“短候凝短候凝”固井技术固井技术)水泥浆的失水水泥浆的失水 一般用一般用30 min 30 min 的失水量表示。的失水量表示。y水泥石强度水泥石强度 能支撑和加强套管能支撑和加强套管 能承受钻柱的冲击载荷能承受

19、钻柱的冲击载荷 能承受、酸化压裂等增产措施作业的压力能承受、酸化压裂等增产措施作业的压力z水泥石的抗蚀性水泥石的抗蚀性 主要应能抗硫酸盐腐蚀主要应能抗硫酸盐腐蚀3 3、水泥的外加剂、水泥的外加剂 （1 1）加重剂：）加重剂：重晶石重晶石 、赤铁粉等，可使水泥浆密度达到、赤铁粉等，可使水泥浆密度达到 2.3 2.3 （2 2）减轻剂：）减轻剂：硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火山灰等。可硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火山灰等。可使水泥浆的密度降到使水泥浆的密度降到1.451.45 （3 3）缓凝剂：）缓凝剂：丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素磺酸钠、羧甲丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素磺

20、酸钠、羧甲基羟乙基纤维素等。基羟乙基纤维素等。（4 4）促凝剂：）促凝剂：氯化钙、硅酸钠、氯化钾等氯化钙、硅酸钠、氯化钾等 （5 5）减阻剂：）减阻剂：奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸钠、木质奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸钠、木质素磺酸钠等。素磺酸钠等。（6 6）降失水剂：）降失水剂：羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等。羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等。（7 7）防漏失剂：）防漏失剂：沥青粒、纤维材料等沥青粒、纤维材料等4 4、特种水泥、特种水泥 （1 1）触变性水泥：）触变性水泥：当水泥浆静止时，形成胶凝状态，但在流动时当水泥浆静止时，形成胶凝状态，但在流动时胶凝状态被破坏，它的

21、流动性是良好的。胶凝状态被破坏，它的流动性是良好的。（2 2）膨胀水泥：）膨胀水泥：水泥浆凝固时，体积略有膨胀。一般用于高压气水泥浆凝固时，体积略有膨胀。一般用于高压气井。井。（3 3）防冻水泥防冻水泥 ：用于地表温度较低地区的表层套管固井。用于地表温度较低地区的表层套管固井。（4 4）抗盐水泥：）抗盐水泥：（5 5）抗高温水泥：）抗高温水泥：（6 6）轻质水泥：）轻质水泥：青海某井的固井质量要求青海某井的固井质量要求开开钻次数次数钻头尺寸尺寸mm井段井段m套管套管尺寸尺寸mm套管套管下深下深m水泥水泥封固井封固井段段m测井井项目目固井固井质量要求量要求一开一开444.50-1002339.7

22、10000-1000声幅或声幅或变密度密度二开二开311.21002-3102244.531001500-3100三开三开215.93102-4450139.744403000-4440固井质量要求：固井质量要求：水泥环与套管壁、井壁胶结致密水泥环与套管壁、井壁胶结致密用声幅或变密度测井评价胶结质量用声幅或变密度测井评价胶结质量17 1/2”13 3/8”12 1/4”9 5/8”8 1/2”7”第第二节二节 油气井完成油气井完成完井（油气井完成）定义：完井（油气井完成）定义：是使井眼与油气储层连通的工序，是钻井工作的是使井眼与油气储层连通的工序，是钻井工作的最后环节，包括钻开油气层、确定最后

23、环节，包括钻开油气层、确定完井方法完井方法、安装安装井口装置井口装置和和试油试油。完井质量直接影响到油气井的生产能力和寿命。完井质量直接影响到油气井的生产能力和寿命。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，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；

24、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、完井方式（完井方法）一、完井方式（完井方法）常规完井方法主要有常规完井方法主要有4 4种：种：套管或尾管套管或尾管射孔完井射孔完井（perforating）割缝割缝衬管完井衬管完井(Slotted Liner)裸眼完井裸眼完井(Open-hole)裸眼或套管内裸眼或套管内砾石充填完井砾石充填完井(Gravel Packed)广泛采用的完井广泛采用的完井方法，方法，90%90%以上以上(一一)裸眼完井方法裸眼

25、完井方法 指完井时井底的储集层是裸露的，只在储集层以上用套管封指完井时井底的储集层是裸露的，只在储集层以上用套管封固的完井方法。固的完井方法。根据根据下油层套管下油层套管的先后，分为的先后，分为先期裸眼完井先期裸眼完井和和后期裸眼完井后期裸眼完井两大类。两大类。后期裸眼完井后期裸眼完井：先先打开储集层，后将油层套管下入油气层打开储集层，后将油层套管下入油气层顶部顶部固井。固井。先期裸眼完井先期裸眼完井：钻至油气层钻至油气层顶部顶部时，时，先先下入油层套管固井，然后换下入油层套管固井，然后换小尺寸小尺寸的钻头，的钻头，用符合打开油气层条件的用符合打开油气层条件的优质钻井液优质钻井液打开油气层裸打

26、开油气层裸眼完成的完井方法。眼完成的完井方法。后期裸眼完井方法后期裸眼完井方法先期裸眼完井方法先期裸眼完井方法产层全部钻穿后应继续钻进一段，留足口袋停钻。口袋长度一般在产层全部钻穿后应继续钻进一段，留足口袋停钻。口袋长度一般在10m10m以上。作用：作沉砂袋，避免油层出砂造成砂堵，丢射孔抢等。以上。作用：作沉砂袋，避免油层出砂造成砂堵，丢射孔抢等。裸眼完井的特点：裸眼完井的特点：暴露面积大，产量高，完井费用低，但适应性窄，暴露面积大，产量高，完井费用低，但适应性窄，仅适用于仅适用于地层稳定地层稳定的的单一单一油气层油气层，无法进行选择性酸无法进行选择性酸化或压裂等。化或压裂等。(二二)射孔完井

27、方法射孔完井方法套管下到油气层套管下到油气层底部底部，固井后射孔打开油气层。，固井后射孔打开油气层。使用最多的完井方法，占使用最多的完井方法，占9090。在射孔完井的油气井中，射孔在射孔完井的油气井中，射孔孔眼孔眼是沟通产层和井筒的唯是沟通产层和井筒的唯一通道。一通道。套管射孔完井套管射孔完井尾管射孔完井尾管射孔完井射孔完井方法射孔完井方法(二二)射孔完井方法射孔完井方法优点优点 可选择性地射开油层，避免可选择性地射开油层，避免层间干扰；有利于进行分层试油、层间干扰；有利于进行分层试油、分层开采、分层酸化压裂、分层注分层开采、分层酸化压裂、分层注水等作业。水等作业。缺点缺点 油气层受钻井液和水

28、泥浆的侵油气层受钻井液和水泥浆的侵害较为严重；由于射孔数目、深度、害较为严重；由于射孔数目、深度、孔径有限，导致油气层与井底连通孔径有限，导致油气层与井底连通面积小，油气流入井内阻力大。面积小，油气流入井内阻力大。套管射孔完井方法套管射孔完井方法孔密：孔密：10102020孔孔/m/m，最多，最多3636孔孔/m/m孔径：孔径：161625mm25mm，孔深：孔深：尾管射孔完井方法尾管射孔完井方法特点特点 除具有套管射孔完井方除具有套管射孔完井方法的优点外，还可以减少套法的优点外，还可以减少套管用量和固井水泥的用量，管用量和固井水泥的用量，从而降低完井成本。从而降低完井成本。完井方法完井方法(

29、Completiom)1、射孔完井、射孔完井oil zoneoil zone2、裸眼完井、裸眼完井(三三)割缝衬管完井方法割缝衬管完井方法同先期裸眼完井法一样，同先期裸眼完井法一样，在钻达油气层之前即下套在钻达油气层之前即下套管固井，然后钻开油气层，管固井，然后钻开油气层，再下再下衬管衬管（即带（即带割缝眼割缝眼的的套管），使割缝处正对油套管），使割缝处正对油气层。气层。割缝衬管完井方法割缝衬管完井方法oil zone(四四)砾石充填完井方法砾石充填完井方法 对于一些油气层较疏松，出砂较严重的井，为了更好地对于一些油气层较疏松，出砂较严重的井，为了更好地支撑井壁支撑井壁，防止形成砂堵，采用砾石

30、充填完井方式。，防止形成砂堵，采用砾石充填完井方式。常见的防砂完井方式有：常见的防砂完井方式有：裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井套管内砾石充填完井套管内砾石充填完井砾石充填的空间不同砾石充填的空间不同砾石充填完井法一般都下入筛管。砾石充填完井法一般都下入筛管。筛管类型：筛管类型：绕丝式、割缝式、多孔材料烧结式，以绕丝式、割缝式、多孔材料烧结式，以绕丝筛管绕丝筛管最常用。最常用。绕丝筛管用绕丝筛管用绕丝间的缝隙绕丝间的缝隙阻挡砂粒。阻挡砂粒。绕丝筛管的缝隙宽度最小可达绕丝筛管的缝隙宽度最小可达0.12mm，适用范围广（割缝，适用范围广（割缝衬管受割刀强度限制，最小衬管受割刀强度限制，最小0.5m

31、m，只适用于中、粗砂粒，只适用于中、粗砂粒油层）；油层）；绕丝筛管以绕丝筛管以不锈钢丝不锈钢丝为原料，其耐腐蚀性强，使用寿命长，为原料，其耐腐蚀性强，使用寿命长，综合经济效益高。综合经济效益高。直接充填直接充填 先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，然后用先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，然后用充填液充填液将在将在地面上预先选好的砾石泵送至地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼绕丝筛管与井眼或或绕丝筛管与绕丝筛管与套管之间套管之间的环形空间内，形成砾石充填层，阻挡油层砂流入的环形空间内，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。井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。预制充填预制

32、充填 在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双内外双层层绕丝筛管的环形空间而制成的绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管防砂管，将筛管下入井内，将筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。对准出砂层位进行防砂。按砾石充填时间可分为：按砾石充填时间可分为：直接充填和预制充填直接充填和预制充填。j裸眼砾石充填完井：裸眼砾石充填完井：在钻开产层之前下套管在钻开产层之前下套管固井，然后钻开产层并在固井，然后钻开产层并在产层段扩眼，产层段扩眼，下入筛管下入筛管，在在井眼与筛管间的环空中井眼与筛管间的环空中充填砾石。砾石和筛管对充填砾石。砾石和筛管对地层的出砂起阻挡作

33、用。地层的出砂起阻挡作用。oil zonek套管内砾石充填完井：套管内砾石充填完井：在下入套管射孔的井中在下入套管射孔的井中如有出砂，可在出砂井段下如有出砂，可在出砂井段下筛管，在筛管，在筛管和油层套管筛管和油层套管之之间的环空中充填砾石。属于间的环空中充填砾石。属于二次完井。二次完井。oil zone尾管：射孔完井（注水泥）；尾管：射孔完井（注水泥）；衬管：割缝（不注水泥）；衬管：割缝（不注水泥）；筛管：填充砾石。筛管：填充砾石。水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入)水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入水平井多采用裸眼、

34、筛管等方式完井。（套管不易下入)水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入)水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入水平井多采用裸眼、筛管等方式完井。（套管不易下入)二、完井方式选择二、完井方式选择 完井方式选择需考虑的因素完井方式选择需考虑的因素油田地质及油藏工程条件油田地质及油藏工程条件采油工程技术措施要求采油工程技术措施要求块块状状油油层层增增产产措措施施分分层层注注水水薄薄互互油油层层多多套套油油层层古古潜潜山山油油藏藏气气顶顶、底底水水油油层层层层间间渗渗透透率率差差异异层层间间压压力力差差异异裂裂缝缝性性地地层层高高陡陡

35、角角地地层层人人工工举举升升防防砂砂调调整整井井腐腐蚀蚀流流体体定定向向井井水水平平井井三、完井井口装置三、完井井口装置井口装置的作用：井口装置的作用：悬挂井下油管柱、套管柱悬挂井下油管柱、套管柱是密封是密封油管、套管油管、套管和和套管与套管套管与套管之间的环形空间以之间的环形空间以控制油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸控制油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。化、压裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。井口装置井口装置包括包括套管套管头、油管头、油管头和采油头和采油（气）树（气）树三部分三部分 井口装置井口装置 三、完井井口装置三、完井井口

36、装置第三节第三节 射孔方案设计射孔方案设计一、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.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.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

37、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。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影

38、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 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孔径与油井产能比关系曲线孔径与油井产能比关系曲线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 正压射孔正压射孔负压射孔负压射孔正压射孔：正压射孔：井筒内的液柱压力高于储集层压力时进行射孔。井筒内的液柱压力高于储集层压

39、力时进行射孔。缺点：射孔液在正压下侵入孔道，对储集层造成污染；缺点：射孔液在正压下侵入孔道，对储集层造成污染；负压射孔：负压射孔：采用低密度射孔液或是降低液柱高度使井筒的液柱压力低采用低密度射孔液或是降低液柱高度使井筒的液柱压力低于储集层压力时进行的射孔。于储集层压力时进行的射孔。其能够减少储集层在射孔中的污染。其能够减少储集层在射孔中的污染。（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 高压喷射和喷砂

40、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用电缆将

41、射孔器送入井内，对准油气层用电缆将射孔器送入井内，对准油气层仪器车发出指令，射孔弹射穿仪器车发出指令，射孔弹射穿套管、水泥环套管、水泥环，并深，并深入入油气层油气层，三者连通，形成油气通道。，三者连通，形成油气通道。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能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性油气水产量、温度、压力及油气水性质质进行直接测量，以鉴别和认识油气水层的工作。进行直接测量，以鉴别和认识

42、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试油时，下入试油时，下入油管油管。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度；了解储层产油气能力和验证测井资料解

43、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、抽汲法、气举法替喷法、抽汲法、气举法替喷法：替喷法：用密度较用密度较低的液体将井内密低的液体将井内密度较高的洗井液循度较高的洗井液循环替出，达到降低环替出，达到降低井内液柱压力的目井内液柱压力的目的，从而使油气畅的，从而使油气畅流入井。流入井。二、诱导油流方法二、诱导油流方法替喷法、抽汲法、气举法替喷

44、法、抽汲法、气举法抽汲法：抽汲法：用下入油管内的特殊用下入油管内的特殊抽子进行，抽子在油管内高速抽子进行，抽子在油管内高速上提下放，把井内部分液体经上提下放，把井内部分液体经油管逐步油管逐步抽出地面抽出地面，从而降低，从而降低井内液柱高度，降低井内液柱井内液柱高度，降低井内液柱压力，而使油气流顺利入井。压力，而使油气流顺利入井。气举法：气举法：类似于替喷法，从环类似于替喷法，从环形空间注入压缩气体。形空间注入压缩气体。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

45、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)温度数据温度数据油气流油气流通过通过油管、采油树油管、采油树到达地面到达地面本章重点本章重点1 1、固井定义与目的；、固井定义与目的；2 2、井身结构的定义与设计原则；、井身结构的定义与设计原则；3 3、各层套管的作用；、各层套管的作用；4 4、完井方法及特点（重点掌握裸眼完井和射孔、完井方法及特点（重点掌握裸眼完井和射孔完井方法）。完井方法）。考试考试1 1、1010月月2323日下午日下午3:30-5:303:30-5:30 教室待定教室待定2 2、题型：、题型：名词解释名词解释(20(20分分)判断题判断题(20(20分分)简答题简答题(60(60分分)带考试证带考试证3 3、留学生开卷考试、留学生开卷考试第第1 1章章 岩石的工程力学性质岩石的工程力学性质 第第2 2章章 钻井方法及工艺钻井方法及工艺 第第3 3章章 钻井设备和工具钻井设备和工具 第第4 4章章 钻井液钻井液 第第5 5章章 钻进工艺技术钻进工艺技术 第第6 6章章 定向钻井定向钻井第第7 7章章 油气井压力控制油气井压力控制 第第8 8章章 井下复杂情况与事故处理井下复杂情况与事故处理 第第9 9章章 固井、完井与试油固井、完井与试油