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1、完 井 （Well Completion）,完井工程,完井工程是衔接钻井工程和采油（气）工程而又相对独立的一门技术工程。 具体地讲，是从钻开油（气）层开始，到完井作业、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。,完 井,第一节 完井方法 第二节 完井方法的选择 第三节 完井井口装置及完井管柱 第四节 投产措施,完井(Well Completion)，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。 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。 在井底建立的油气层与油气井井筒之间的连
2、通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。,完井的定义,第一节,完井方法,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、气入井的阻力最小； 应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜,，防止层间的相互干扰； 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； 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； 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。,合理
3、的完井方法应该满足的要求,一、常规完井方法,常规完井方法主要有4种： 射孔完井方法（perforating） 裸眼完井方法 (Open-hole) 割缝衬管完井方法(Slotted Liner) 砾石充填完井 (Gravel Packed),1裸眼完井方法,裸眼完井就是井眼完全裸露，井内不下任何管柱。分先期裸眼完井和后期裸眼完井。适用条件为： 岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。 无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。,一、常规完井方法 裸眼完井,先期裸眼完井,是钻头钻至油层顶界附近后，下技
4、术套管注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从技术套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。,一、常规完井方法裸眼完井,后期裸眼完井,不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下技术套管至油层顶界附近，注水泥固井。,一、常规完井方法 裸眼完井,裸眼完井的优点 （1）产层完全裸漏，渗流面积最大，油气流入井阻力最小，产能最高。这种井称为水动力学完善井。 （2）排除了上部地层干扰，可采用与产层配伍的完井液，也可采用平衡压力、欠平衡压力钻井方法打开油气层，产层污染轻。 （3）打开储集层遇到复杂情况，可及时将钻具体到套管内进行处理。 （4）缩短了钻井液的浸泡时间。 （5）消除了高
5、压油气对固井质量的影响。避免了固井作业对产层的污染。,一、常规完井方法裸眼完井,2. 裸眼完井的缺点 （1）不能防止井壁坍塌和油层出砂。 （2）不能克服不同性质地层的相互干扰。 （3）无法进行选择性酸化、压裂、分层开采、分层注水等作业。 （4）固井时尚未掌握产层的真实资料，容易给下一步的作业造成被动。,一、常规完井方法裸眼完井,水平井裸眼完井,一、常规完井方法裸眼完井,2割缝衬管完井方法,割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上，在裸眼井内下入割缝衬管。在直井、定向井、水平井中都可采用。与裸眼完井相对应，割缝衬管完井方法也有两种完井工序：先期固井和后期固井。,一、常规完井方法 割缝衬管,割缝衬管完井（
6、先期固井）,钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器(卡瓦封隔器)，将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒,一、常规完井方法割缝衬管,割缝衬管完井（后期固井）,用同一尺寸钻头钻穿油层后，套管柱下端连接衬管下入油层部位，通过管外封隔器和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环形空间,一、常规完井方法割缝衬管,割缝衬管示意图,割缝衬管就是在衬管壁上沿着轴线的平行方向或垂直方向割成多条缝眼.,一、常规完井方法割缝衬管,割缝衬管缝眼的功能,允许一定
7、数量和大小的能被原油携带至地面的“细砂”通过。 能把较大颗粒的砂于阻挡在衬管外面。这样，大砂粒就在衬管外形成“砂桥”或“砂拱”。砂桥中没有小砂粒，因为生产时此处流速很高，把小砂粒都带入井内了。砂桥的这种自然分选，使它具有良好的通过能力，同时起到保护井壁的作用。,一、常规完井方法割缝衬管,割缝衬管的技术参数,(1)缝眼的形状 缝眼的剖面应该呈梯形，梯形两斜边的夹角与衬管的承压大小及流通量有关，一般设计为12左右。梯形大的底边应为衬管内表面，小的底边应为衬管外表面。这种缝眼的形状可以避免砂粒卡死在缝眼内而堵塞衬管。,一、常规完井方法 割缝衬管,(2)缝口宽度 梯形缝眼小底边的宽度称为缝口宽度。缝口
8、宽度为： e2d10 式中 e-缝口宽度，mm； d10-产层砂粒度组成累积曲线上，占累积重量为10所对应的砂粒直径，mm。 上式表明：占砂样总重量为90的细小砂粒被允许通过割缝缝眼，而占砂样总重量为10的大直径承载骨架砂不能通过缝眼，被阻挡在衬管外面形成具有较高渗透率的“砂桥”。,割缝衬管的技术参数,一、常规完井方法割缝衬管,(3)缝眼的排列形式 排列形式有沿衬管轴线的平行方向或沿衬管轴线的垂直方向割缝两种缝口宽度,割缝衬管的技术参数,一、常规完井方法割缝衬管,(4)割缝衬管的尺寸:根据技术套管尺寸，裸眼井段的钻头直径，可确定割缝衬管外径，如下表所示:,一、常规完井方法割缝衬管,割缝衬管的技
9、术参数,缝眼的长度应根据管径的大小和缝眼的排列形式而定，通常为20300mm。由于垂向割缝衬管的强度低，因此垂向割缝的缝长较短，一般为2050mm。平行向割缝的缝长一般为50300mm。小直径高强度衬管取高值，大直径低强度衬管取低值。,一、常规完井方法割缝衬管,割缝衬管的技术参数 (5)缝眼的长度,(6)缝眼的数量,缝眼的数量决定了割缝衬管的流通面积。在确定割缝衬管流通面积时，既要考虑产液量的要求，又要顾及割缝衬管的强度。 缝眼的数量可由下式确定： 式中 n-缝眼的数量， 条/m； -缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数，一般取2； F-每米衬管外表面积，mm2 /m； e-缝口宽度，mm； l
10、-缝眼长度，mm。,一、常规完井方法 割缝衬管,割缝衬管完井适用的地质条件,无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。 岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。 割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一。它既起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒的作用，同时在一定程度上起到防砂的作用。由于这种完井方法的工艺简单，操作方便，成本低，故而在一些出砂不严重的中粗砂粒油层中使用。,一、常规完井方法 割缝衬管,3.砾石充填完井,对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填完井方法。它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然
11、后用充填液将在地面上预先选好的砾石（砾石可以是石英砂、玻璃珠、树脂涂层砂或陶粒）泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井之目的。 砾石充填完井在直井、定向井中都可使用。但在水平井中应慎重，因为易发生砂卡，从而使砾石充填失败，达不到有效防砂的目的。为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填。,一、常规完井方法砾石充填,一、常规完井方法砾石充填,Gravel pack. Gravel packing involves the complete placement of
12、 selected gravel across the production interval to prevent the production of formation fines or sand. Any gap or interruption in the pack coverage will enable undesirable sand or fines to enter the producing system.,(1)裸眼砾石充填完井,在地质条件允许使用裸眼，而又需要防砂时，就应该采用裸眼砾石充填完井方法。其工序是：钻头钻达油层顶界以上约3m后，下技术套管注水泥固井。再用小一级
13、的钻头钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深。然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的1.5至2倍，以确保充填砾石时有较大的环形空间，增加防砂层的厚度，提高防砂效果。,一、常规完井方法砾石充填,一、常规完井方法砾石充填,Openhole gravel pack. Openhole gravel packs are completed without casing or liner to support the formation.,一、常规完井方法砾石充填,裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表,裸眼砾石充填完井示意图,一、常规完井方法砾石充填,(2)套管砾石充填完井,套管砾石充填的完井工序是：钻头
14、钻穿油层至设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥固井，然后对油层部位射孔。要求采用高孔密(30孔/m左右)，大孔径(20mm左右)射孔，以增大充填流通面积，有时还把套管外的油层砂冲掉，以便于向孔眼外的周围油层填入砾石，避免砾石和地层砂混和增大渗流阻力。由于高密度充填(高粘充填液)紧实，充填效率高，防砂效果好，有效期长，故当前大多采用高密度充填。,一、常规完井方法 砾石充填,一、常规完井方法砾石充填,套管砾石充填筛管匹配表,套管砾石充填完井示意图,一、常规完井方法砾石充填,(3)砾石质量要求,1)砾石粒径 国内外推荐的砾石粒径是油层砂粒度中值d50的56倍。 2)砾石尺寸合格程度 砾石尺寸合格
15、程度的标准是大于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样的0.1%，小于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样的2。,一、常规完井方法砾石充填,(3)砾石质量要求,3)砾石的强度 砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂重量含量不超过下表所示的数值。 砾石抗破碎推荐标准,一、常规完井方法 砾石充填,(3)砾石质量要求,4)砾石的球度和圆度：要求砾石的平均圆度应大于0.6。,一、常规完井方法 砾石充填,(3)砾石质量要求,5)砾石的酸溶度 砾石酸溶度的标准是:在标准土酸(3HF12HCl)中砾石的溶解重量百分数不得超过1。 6)砾石的结团 要求为：砾石应由单个石英砂粒所组成，如果砂样中含有1或更多个砂粒结团，该砂
16、样不能使用。,一、常规完井方法砾石充填,(4)绕丝筛管缝隙尺寸的选择,砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。其原因有： 割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限止，最小为0.250.5mm。因此，割缝衬管只适用于中、粗砂粒油层。而绕丝筛管的缝隙宽度最小可达0.12mm，故其适用范围要大得多。 绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙，它的流通面积要比割缝衬管大得多，流体通过筛管时几乎没有压力降。 绕丝筛管以不锈钢丝为原料，其耐腐蚀性强，使用寿命长，综合经济效益高。,一、常规完井方法砾石充填,(4)绕丝筛管缝隙尺寸的选择,绕丝筛管应能保证砾石充填层的完整。故其缝隙应小于砾石充填层中最小的砾石尺寸，一般取为最小砾石尺寸的1/22/3。例如根据油层砂粒度中值，确定砾石粒径为1630目，其砾石尺寸的范围是0.581.19mm。所选的绕丝缝隙应为0.30.38mm。,一、常规完井方法砾石充填,砾石充填完井适用
