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1、1,完 井 工 程,李 根 生 石油天然气工程学院 89733935，13911888216 ,石油工程2004级,2,绪 论,本课程主要内容： 第一章 完井的工程地质基础 第二章 井身结构设计与固井 第三章 油气井完井方法 第四章 完井液和射孔液 第五章 射孔 第六章 出砂机理及防砂 第七章 油气井测试 第八章 油气井投产,3,教 材：完井工程自编讲义（试用） 参考书：1.现代完井工程，万仁溥编著， 石油工业出版社，2000年 2.实用完井工程，李克向编著 石油工业出版社，2002年 3.钻井工程理论与技术,绪 论,4,绪 论,埋藏在地下的油气开采到地面，一般需三个过程： 1. 建立地面至地
2、下储层之间的连接通道，有效保护油气层，保证最大开采效益和开采寿命-钻完井工程 2. 使储藏在地层孔隙、裂缝中油气，沿复杂的油气层孔隙网或裂缝网，有效地流入井底-油藏开发工程 3. 流入井底油气沿井筒有效地流到地面-采油工程 三个过程相互联系、相互影响、不可分割的统一体。,5,oil zone,中间套管 (技术套管),表层套管,生产套管 (油层套管),一开,二开,三开,绪 论,6,绪 论,7,一、完井的定义 完井是使井眼与油气储集层（产层、生产层）连通的工序（Well Completion），是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程，包括从钻开油气层开始，到下生产套管、注水泥固井、射孔、下生产
3、管柱、排液，直至投产的系统工程。,绪 论,8,二、完井内容 美国、前苏联和我国过去，一般都认为完井工程是钻井工程最后一道工序，包括： 钻开储集层（生产层）； 下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液； 确定完井井底结构，使井眼与产层连通； 安装井底和井口等环节，直至投产。 合理选择完井方式，可以有效地开发油气田，延长油气井寿命，提高经济效益。,绪 论,9,岩心分析及敏感性评价 钻井液的选择 出砂预测及出砂规律 生产动态预测 不确定性参数定量分析 完井动态经济评价及风险性分析,完井方法优选 油管及生产套管尺寸 注水泥设计、固井质量 射孔及完井液设计 完井生产管柱设计 完井的试井评价 投产措施,
4、三、现代完井工程内容,绪 论,10,第一章 完井的工程地质基础,一、储层岩性特征 二、储层物性 三、储层流体 四、油气藏分类 五、地应力的概念与确定,11,储层岩性：碎屑岩和碳酸盐岩为主， 少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩。 1. 碎屑岩储层 岩石类型：砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。 砂岩中四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、基质微孔和裂缝。,一、 储层岩性特征,12,- 砂岩中次生孔隙有以下五种基本成因类型： 1） 沉积物溶解的孔隙。 2） 胶结物溶解的孔隙。 3） 交代作用产物溶蚀的孔隙。 4） 收缩孔隙。 5） 岩石体积收缩、上部沉积压实或构造应力 产生的裂缝。,一、 储层岩性
5、特征,13,溶蚀孔隙形成过程 1胶结物石英长石孔隙,一、 储层岩性特征,14,岩砂石长,一、 储层岩性特征,岩 砂 铁 含,15,岩 砂 硬,岩 砂 粉,一、 储层岩性特征,16,2.碳酸盐岩储层 碳酸盐岩储层主要岩性： 石灰岩、白云岩及其过渡岩石类型。 主要储集在粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩三种岩类的孔隙中。 碳酸盐岩储层孔隙类型：原生孔隙和次生孔隙。,一、 储层岩性特征,17,洞 穴 2 毫米 巨 孔 1.02.0毫米 粗 孔 0.51.0毫米 中等孔 0.250.5毫米 细 孔 0.10.25毫米 很细孔 0.010.1毫米 极细孔 0 . 01 毫米。,一、 储层岩性特征,碳酸盐岩储
6、层中次生孔隙空间往往变化很大，根据孔隙直径的大小又可分为：,18,根据储集空间孔隙与裂缝搭配，四类储层： 1） 裂缝孔隙型 2） 裂缝洞穴型 3） 孔隙型 4） 裂缝型,一、 储层岩性特征,19,石 灰 石,一、 储层岩性特征,20,平板石灰石,一、 储层岩性特征,21,3.岩浆岩和变质岩储层 随着研究的深入和勘探的扩大，世界各国在岩浆岩和变质岩中发现了不少油气田。 我国东北兴隆台地区太古代花岗岩和中生界花岗角砾岩、火山喷发岩中获得了工业性油流。 酒西盆地鸭儿峡油田志留系变质岩中找到了裂缝性油藏。 该两类储层中还有较多的潜在储量。,一、 储层岩性特征,22,一、 储层岩性特征,花 岗 岩,黑云
7、母花岗岩,23,一、 储层岩性特征,燧石角砾石,火山角烁石,24,4.页岩储层 一般情况下页岩是盖层或隔层，特定条件下也可以形成油气藏。 产层的特点是自然伽玛值高。 对获取新的油气资源很有价值。,一、 储层岩性特征,25,一、 储层岩性特征,粘土页岩 含碳页岩,26,油页岩,一、 储层岩性特征,27,油层物性是评价储集能力基本参数，包括： 孔隙度（Porosity） 渗透率（Permeability） 孔隙结构（Pore structure） 润湿性 （Wettability）,二、储层物性,28,1. 孔隙度 衡量岩石储集流体能力的参数 砂岩孔隙度：主要决定因素是碎屑颗粒的大小以及分选程度好
8、坏 。,二、储层物性,29,碳酸盐岩孔隙发育情况与砂岩相似。 裂隙(缝)孔隙度一般很低，0.016%，大部分很少超过3。 碳酸盐岩的孔隙仍然是储油气空间，裂缝则主要形成高渗透带。,二、储层物性,30,二、储层物性,2. 渗透率岩石允许流体通过能力的大小 绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率 影响孔隙度的地质因素也影响孔隙系统绝对渗透率 渗透率同孔隙度、粒径、分选、排列方式关系密切 国外： 0.01m2为孔隙型油层高渗和低渗区分标准 0.1m2 为裂缝型油层高渗和低渗区分标准,31,储层流体充填于岩石孔隙，油、气、水三大类。 1. 原油 原油是由各种烃与少量杂质组成的液态可燃矿物，原油的重要物理性
9、质包括密度、粘度、凝固点等。 我国按粘度将原油划为常规油和稠油两大类：油层温度下脱气原油粘度小50mPaS常规油，油层温度下脱气原油粘度大于50mPaS 稠油。,三、储层流体,32,2. 天然气 天然气存在状态： 伴随原油产出的溶解气； 气顶产出的游离气（或气藏、薄夹层）； 地层水中的溶解气。 天然气主要成分： 甲烷为主，少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和重烃； 非烃气体包括N2、CO2、H2S、He等。,三、储层流体,33,地层水：天然出现在岩石中，并且在钻井以前一直存在的水。 油田水：任何与油气藏伴生的水，这些水有某些突出的化学特征。 原生水：至少在地质时期的大部分时间中已经同大气失去接触的化石
10、水。,三、储层流体,3. 水,34,四、 油气藏分类,1. 按照油气储集空间和流体流动主要通道的不同 ： 1）孔隙型油藏 以粒间孔隙为储油空间和渗流通道。 砂岩、砾岩、生物碎屑岩储油层。 2）裂缝型油藏 裂缝既是主要储油空间又是渗流通道 。 可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。 碳酸盐岩、变质岩、泥页岩储油层都可形成。,35,3）裂缝孔隙型油藏 以粒间孔隙为主要储油空间，以裂缝为主要渗流通道； 裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低 。,四、 油气藏分类,36,4）孔隙裂缝型油藏 粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道. 裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低 。 5）洞隙型油藏 溶洞、孔
11、洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。 储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有次生孔隙。,四、 油气藏分类,37,2. 油藏按几何形态分类：1）块状油藏 油层有效厚度大（大于10m) ，有气顶、底水，统一水动力系统和良好连通性，底水有补给能力。 2）层状油藏多属背斜圈闭，构造完整，具有统一的油水界面。 3）断块油藏 断裂十分发育，构造被切割成许多大小不等断块。 4）透镜体油藏 砂体几何形态的地质描述一般以长宽比划分。,四、 油气藏分类,38,3. 按原油分类: （1）常规油藏：地层原油粘度小于50mPa S ， 可采用注水开发。 （2）稠油油藏：地层原油粘度大于50mPa S
12、 ，热采 （3）高凝油藏：蜡基原油，原油流温必须高于 凝固点，才能维持正常生产。,四、 油气藏分类,39,五、地应力的概念与确定,内力：物体受到外力作用，在它内部同时产生一个与此外力相对抗以保持平衡的力。 应力：单位面积上的内力称为应力。 地壳不同部位出现受力不均衡，分别受到挤压、拉伸、旋扭等力作用，促使地壳中岩层发生变形。 地应力：岩层产生一种反抗变形的力，这种内部产生的并作用在地壳单位面积上的力，称为地应力。,地应力的概念,40,假设油田地层处于三轴地应力作用，其三个主方向的主应力为最大水平主应力、最小水平地应力和垂向应力。 来源：1. 岩体自重 2. 构造应力 3. 温度升高产生附加应力
13、 岩体自重引起垂向应力。 水平向地应力由岩体自重、地质构造运动、地层流体压力及地层温度变化产生。,五、地应力的概念与确定,41,地应力测量，根据技术原理主要有两类方法： 直接测量：通过测量岩石的破裂直接确定。 间接测量：通过测量岩石变形和物性变化反演。 具体确定方法可以分为四大类： 1. 矿场应力测量 2. 利用地质地震资料分析 3. 岩心测量 4. 地应力计算,五、地应力的概念与确定,42,1. 矿场应力测量： 水力微压裂法 井壁崩落法（方向） 长源距声波法 地面电位法（方向） 井下微地震波法（方向）,五、地应力的概念与确定,43,机理:根据井眼受力状态及其破裂机理来推算地应力。,地层破裂试验曲线,五、地应力的概念与确定,44,2. 利用地质地震资料分析： 利用断层类型、井眼稳定、取芯收获率、地质构造等，可定性出大范围应力场分布，不能精确描述； 3. 岩心测量： 室内测定，应用广泛； 只能给出地应力相对岩心的方位，如何确定在地下 原方位，是该方法的关键； 很难模拟井下条件，影响精确性。,五、地应力的概念与确定,45,4. 地应力计算 借助数学和力学方法有限元数值模拟，通过反演得到构造应力场； 基础数据的可靠性、本构方程、初边条件等影响计算的精确性。,五、地应力的概念与确定,46,本章小结,完井的定义、目的、内容 各类储层的岩性特征 储层物性 油藏分类 地应力的概念与确定方法,
