采油工程方案設(shè)計(jì)講稿.ppt

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采油工程方案設(shè)計(jì) 中國石油大學(xué) 華東 石油工程學(xué)院2011年2月 陳德春Tel 0546 8395655 13963389196E mai chendc chendechun2001 第四章完井工程設(shè)計(jì) 完井工程是銜接鉆井工程和采油工程而又相對獨(dú)立的工程 是從鉆開油層到固井 完井 下生產(chǎn)管柱 排液 誘導(dǎo)油流 直至投產(chǎn)的工藝過程組成的系統(tǒng)工程 完井工程設(shè)計(jì)水平的高低和完井施工質(zhì)量的好壞對油井生產(chǎn)能否達(dá)到預(yù)期指標(biāo)和油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益有決定性影響 完井工程設(shè)計(jì)是采油工程方案設(shè)計(jì)的重要組成部分 完井工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1 在油藏地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上 根據(jù)油田開發(fā)與采油工程要求選擇完井方式 并提出鉆開油層的要求 2 考慮油田開發(fā)全過程油井產(chǎn)能的變化及所要采取的采油工藝 應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分析方法 確定油管尺寸和舉升方式并進(jìn)行生產(chǎn)套管尺寸選擇及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 從鉆井和采油工程出發(fā)確定套管程序及井身結(jié)構(gòu) 并提出固井要求 4 優(yōu)選完井方式 設(shè)計(jì)技術(shù)方案 如射孔完井的射孔參數(shù)優(yōu)選 射孔方式及工藝設(shè)計(jì) 礫石充填完井的充填方式 礫石直徑選擇及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等 第四章完井工程設(shè)計(jì) 完井方式是指油層與井筒的連通方式 合理的完井方式要求滿足油 氣層和井筒之間保持最佳的連通條件 油 氣層所受的損害最小 4 1完井方式 目前最常見的完井方式有裸眼完井 射孔完井 襯管完井 礫石充填完井等 不同的完井方式有各自的適用條件和局限性 只有根據(jù)油氣藏類型 儲層特性和油田不同開發(fā)時期的工藝技術(shù)要求 選擇合理的完井方式 才能有效地開發(fā)油氣田 延長油氣井壽命 發(fā)揮油層潛力 滿足工藝技術(shù)措施要求 為井下作業(yè)創(chuàng)造良好的條件 第四章完井工程設(shè)計(jì) 完井方式選擇的技術(shù)要求 4 1完井方式 1 油氣層和井筒之間應(yīng)保持最佳的連通條件 油氣層所受傷害最小 2 油氣層和井筒之間應(yīng)具有盡可能大的滲流面積 油氣入井的阻力最小 3 應(yīng)能有效地封隔油氣水層 防止氣竄或水竄 防止層間的相互干擾 4 應(yīng)能有效地控制油層出砂 防止井壁坍塌及鹽巖層擠毀套管 確保油井長期生產(chǎn) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 完井方式選擇的技術(shù)要求 4 1完井方式 5 油井管柱既能適應(yīng)自噴采油的要求 又要考慮到與后期人工舉升采油相適應(yīng) 6 應(yīng)具備進(jìn)行分層注水 注氣 分層壓裂 酸化以及堵水 調(diào)剖等井下作業(yè)措施的條件 7 稠油開采能達(dá)到注蒸汽熱采的條件 8 油田開發(fā)后期具備側(cè)鉆的條件 9 施工工藝簡便 綜合經(jīng)濟(jì)效益好 第四章完井工程設(shè)計(jì) 先期裸眼完井示意圖復(fù)合型完井方式示意圖后期裸眼完井示意圖 1 裸眼完井方式 第四章完井工程設(shè)計(jì) 裸眼完井方式優(yōu)點(diǎn) 油層完全裸露 因而油層具有最大的滲流面積 這種井稱為水動力學(xué)完善井 其產(chǎn)能較高 完善程度高 裸眼完井方式缺點(diǎn) 不能克服井壁坍塌和油層出砂對油井生產(chǎn)的影響 不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油 氣 水層的相互干擾 無法進(jìn)行選擇性酸化或壓裂 先期裸眼完井法在下套管固井時不能完全掌握該生產(chǎn)層的真實(shí)資料 以后鉆進(jìn)時如遇到特殊情況 會給鉆進(jìn)和生產(chǎn)造成被動 第四章完井工程設(shè)計(jì) 裸眼完井方式適用地質(zhì)條件 1 巖性堅(jiān)硬致密 井壁穩(wěn)定不坍塌的碳酸鹽巖儲層 2 無氣頂 無底水 無含水夾層及易塌夾層的儲層 3 單一厚儲層 或壓力 巖性基本一致的多層儲層 4 不準(zhǔn)備實(shí)施分隔層段 選擇性處理的儲層 第四章完井工程設(shè)計(jì) 2 射孔完井方式 套管射孔完井 第四章完井工程設(shè)計(jì) 2 射孔完井方式 尾管射孔完井 第四章完井工程設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 3 割縫襯管完井方式 割縫襯管完井方式有兩種完井工序 井下襯管損壞后無法修理或更換 油層不會遭受固井水泥漿的損害 可采用與油層相配伍的鉆井液或其它保護(hù)油層的鉆井技術(shù)打開油層 當(dāng)割縫襯管發(fā)生磨損或失效時也可以起出修理或更換 第四章完井工程設(shè)計(jì) 割縫襯管完井既具有裸眼完井滲流面積大的優(yōu)點(diǎn) 又能防止井壁坍塌 同時起到防砂作用 3 割縫襯管完井方式 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 礫石充填完井方式 對于膠結(jié)疏松出砂嚴(yán)重的地層 為了防砂和保護(hù)生產(chǎn)層一般應(yīng)采用礫石充填完井方式 充填礫石的方法可分為直接充填和預(yù)制充填 雙層篩管間加礫石后下入井中 兩種 又可分為裸眼礫石充填和套管內(nèi)礫石充填 第四章完井工程設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 礫石充填完井方式 為解決油層出砂問題 還可采用金屬纖維防砂篩管 陶瓷防砂濾管 多孔冶金粉末防砂濾管 多層充填井下濾砂器以及化學(xué)固砂等方法完井 第四章完井工程設(shè)計(jì) 5 完井方式選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 6 水平井完井方式 垂直井完井方式有六大類 即射孔完井 裸眼完井 割縫襯管完井 礫石充填完井 預(yù)制充填礫石繞絲篩管 全導(dǎo)纖維篩管和多種濾砂管 化學(xué)固砂完井 水平井完井除了化學(xué)固砂完井很少用外 其它與直井類似 第四章完井工程設(shè)計(jì) 7 水平井完井方式選擇 按曲率半徑選擇 因其半徑太小 生產(chǎn)套管及井下工具難以彎曲下入水平段 所以只能裸眼完井 第四章完井工程設(shè)計(jì) 7 水平井完井方式選擇 按開采方式及增產(chǎn)措施選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 影響油井射孔井產(chǎn)能的因素分析 孔深 孔密 孔徑 相位角 傷害程度 傷害深度 壓實(shí)程度 壓實(shí)厚度及非均質(zhì)性等 實(shí)際油井射孔設(shè)計(jì)中 必須分析上述各因素對油井射孔后產(chǎn)能的影響 建立各因素與油井產(chǎn)能的相關(guān)關(guān)系 為油井射孔工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)提供依據(jù) 正確的射孔參數(shù)優(yōu)選取決于以下幾個方面 一是對在各種儲層和地下流體情況下射孔后產(chǎn)能規(guī)律的量化程度 二是射孔參數(shù) 傷害參數(shù)和儲層的流體參數(shù)獲取的準(zhǔn)確程度 三是可供選擇射孔槍 射孔彈與類型的系列化程度 4 2射孔設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 孔深 孔密與油井產(chǎn)能比曲線 在孔密很小時 提高孔密的增產(chǎn)效果明顯 但孔密太大還會造成套管傷害 使射孔成本增加 孔眼穿透鉆井傷害帶后 射孔完井的產(chǎn)能將有大幅度的提高 對疏松砂巖地層孔眼太深會降低孔眼的穩(wěn)定性 因此 孔深的選擇應(yīng)以超過鉆井傷害帶而又不影響孔眼穩(wěn)定性為宜 第四章完井工程設(shè)計(jì) 不同各向異性油層時孔密對產(chǎn)能比的影響 當(dāng)油層各向異性不嚴(yán)重時 若無法穿透地層污染損害區(qū)時 則孔深比孔密更重要 當(dāng)油層的各向異性嚴(yán)重時 無論孔深能否穿透地層污染損害區(qū) 都應(yīng)采用高孔密 第四章完井工程設(shè)計(jì) 相位角和各向異性對油井產(chǎn)能比的影響 在均質(zhì)地層中 90 相位角最佳 在非均質(zhì)嚴(yán)重的地層 120 相位角最好 在射孔密度較高情況下或在疏松砂巖地層中 60 相位角最好 在地層各向異性嚴(yán)重時 應(yīng)采用180 和120 的高相位射孔 而在各向異性不嚴(yán)重時 應(yīng)采用90 60 或45 的低相位射孔 第四章完井工程設(shè)計(jì) 孔徑對油井產(chǎn)能比的影響 一般認(rèn)為孔徑對產(chǎn)能的影響不大 對于稠油井 高含蠟井 出砂嚴(yán)重的油層 為了減少摩擦阻力 降低流速 減少沖刷作用和攜砂能力 應(yīng)采用直徑大的孔眼 第四章完井工程設(shè)計(jì) 油井射孔壓實(shí)程度與產(chǎn)能比的關(guān)系 當(dāng)未穿透鉆井污染區(qū)時 壓實(shí)損害程度對產(chǎn)能影響較小 當(dāng)射孔彈穿透鉆井污染區(qū)時 壓實(shí)損害程度對產(chǎn)能影響明顯增加 第四章完井工程設(shè)計(jì) 油井鉆井損害程度與產(chǎn)能比的關(guān)系 當(dāng)射孔穿透損害區(qū)時 損害程度對產(chǎn)能的影響不大 當(dāng)射孔不能穿透損害區(qū)時 損害程度對產(chǎn)能的影響很大 在鉆開油氣層時使用優(yōu)質(zhì)鉆井液控制損害程度 使用深穿透射孔射穿損害區(qū)來提高產(chǎn)能 第四章完井工程設(shè)計(jì) 油井鉆井損害深度與產(chǎn)能比的關(guān)系 鉆井損害深度越深 油井產(chǎn)能越低 第四章完井工程設(shè)計(jì) 1 射孔參數(shù)設(shè)計(jì)過程 建立各種儲層和產(chǎn)層流體條件下射孔完井產(chǎn)能關(guān)系數(shù)學(xué)模型 獲得各種條件下射孔產(chǎn)能比定量關(guān)系 收集本地區(qū) 鄰井和設(shè)計(jì)井有關(guān)資料和數(shù)據(jù) 用以修正模型和優(yōu)化設(shè)計(jì) 調(diào)配射孔槍 彈型號和性能測試數(shù)據(jù) 校正各種彈的井下穿深和孔徑 計(jì)算各種彈的壓實(shí)損害系數(shù) 計(jì)算設(shè)計(jì)井的鉆井損害參數(shù) 計(jì)算和比較各種可能參數(shù)配合下的產(chǎn)能比 產(chǎn)量 表皮系數(shù)和套管抗擠毀能力降低系數(shù) 優(yōu)選出最佳的射孔參數(shù)配合 預(yù)測設(shè)計(jì)方案下的產(chǎn)量 表皮系數(shù)等 第四章完井工程設(shè)計(jì) 2 射孔工藝設(shè)計(jì) 根據(jù)油藏和流體特性 地層損害狀況 套管程序和油田生產(chǎn)條件 選擇恰當(dāng)?shù)纳淇追绞?用高密度的射孔液高于地層壓力的射孔為正壓射孔 將井筒液面降低到一定深度 形成低于地層壓力 建立適當(dāng)?shù)呢?fù)壓的射孔稱為負(fù)壓射孔 1 射孔方式選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 具有高孔密 深穿透 射孔長度不受限制 合理負(fù)壓值 易于減少射孔對儲層的傷害而且安全可靠等特點(diǎn) 特別適用于斜井 水平井 稠油井 電纜輸送套管槍射孔 A 套管槍正壓射孔 具有高孔密 深穿透 施工簡單 成本低以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn) B 套管槍負(fù)壓射孔 主要用于中低壓油藏 具有負(fù)壓清洗孔眼的優(yōu)點(diǎn) 油管輸送射孔 TCP 1 射孔方式選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 油管輸送射孔和地層測試 投產(chǎn) 壓裂酸化 高能氣體壓裂 防砂聯(lián)作工藝 油管輸送射孔聯(lián)作 電纜輸送過油管射孔 TTP 適合生產(chǎn)井不停產(chǎn)補(bǔ)孔和射開新層位 減少壓井和起下油管作業(yè) 超高壓正壓射孔 高壓噴射和噴砂射孔 1 射孔方式選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 射孔彈生產(chǎn)中普遍使用的是聚能射孔彈 它由彈殼 聚能藥罩 金屬襯套 炸藥和導(dǎo)爆索組成 2 射孔槍 彈選擇 射孔槍有槍身射孔槍 特點(diǎn)是爆炸材料與井內(nèi)液體無接觸 爆炸的飛出物和彈筒的碎片殘留在殼體內(nèi) 無槍身射孔槍 特點(diǎn)是對套管彎曲和有縮徑井況具有較好的通過性 射孔后電纜易于提出地面 第四章完井工程設(shè)計(jì) 3 射孔液選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)工作流程 第四章完井工程設(shè)計(jì) 3 射孔負(fù)壓設(shè)計(jì) 負(fù)壓射孔能改善油氣井的生產(chǎn)能力 負(fù)壓射孔就是射孔時造成井底壓力低于油藏壓力 負(fù)壓值是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 一方面負(fù)壓使孔眼的破碎壓實(shí)帶的細(xì)小顆粒沖刷出來 使井眼清潔 滿足這個要求的負(fù)壓稱為最小負(fù)壓 另一方面該值不能超過某個值以免造成地層出砂 垮塌 套管擠毀或封隔器失效等問題 對應(yīng)這個臨界值稱為最大負(fù)壓 合理射孔負(fù)壓選擇應(yīng)當(dāng)是既高于最小負(fù)壓值又不超過最大負(fù)壓值 第四章完井工程設(shè)計(jì) 射孔負(fù)壓設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法 1 W T Bell經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 根據(jù)產(chǎn)層滲透率和儲層類型確定所需負(fù)壓值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果 第四章完井工程設(shè)計(jì) 射孔負(fù)壓設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法 2 美國巖心公司經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 第四章完井工程設(shè)計(jì) Colle給出了根據(jù)聲波時差測井的計(jì)算公式 根據(jù)相鄰泥巖體積密度測井的計(jì)算公式 3 美國Conoco公司計(jì)算方法 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 3礫石充填完井設(shè)計(jì) 礫石充填完井施工設(shè)計(jì)的基本原則 注重防砂效果 合理設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和工藝步驟 以達(dá)到阻止油層出砂的目的 采用先進(jìn)的工藝技術(shù) 最大限度地減少其對油井產(chǎn)能的影響 注重綜合經(jīng)濟(jì)效益 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工成功率 降低成本 第四章完井工程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟 1 充填方式選擇 2 油層預(yù)處理設(shè)計(jì) 3 礫石設(shè)計(jì) 礫石尺寸設(shè)計(jì) 質(zhì)量控制和用量計(jì)算 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 5 攜砂液的選擇與設(shè)計(jì) 6 施工工藝步驟的確定 4 3礫石充填完井設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 2 油層預(yù)處理設(shè)計(jì)根據(jù)油層砂樣分析化驗(yàn)的結(jié)果和防砂井的具體情況 確定酸化解堵和粘土穩(wěn)定處理等措施 同時考慮防乳化 防止新生沉淀等問題 這對于提高施工成功率 保證油井產(chǎn)能有著重要的意義 4 3礫石充填完井設(shè)計(jì) 1 充填方式選擇施工設(shè)計(jì)要形成一套完整的程序 有利于方案的系統(tǒng)化和規(guī)格化 從而提高施工設(shè)計(jì)的質(zhì)量 根據(jù)防砂油層 油井的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則等選擇出最合適的礫石充填方式 第四章完井工程設(shè)計(jì) 3 礫石設(shè)計(jì)包括礫石尺寸設(shè)計(jì) 礫石質(zhì)量控制 礫石用量計(jì)算 礫石尺寸設(shè)計(jì) 目前普遍使用索西埃 Saucier 公式 大量實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) D50 5 6 d50 礫石質(zhì)量控制 礫石粒度均勻 園 球度好 在標(biāo)準(zhǔn)土酸中的酸溶度小于1 礫石試樣水濁度不大于50度 顯微鏡觀察沒有兩個或多個顆粒結(jié)晶塊和滿足抗破碎試驗(yàn)要求 充填礫石用量計(jì)算 礫石數(shù)量根據(jù)要充填部位的體積決定 為了保證施工質(zhì)量 設(shè)計(jì)用量時要考慮足夠的附加量 一般以多擠入為好 可提高防砂效果 第四章完井工程設(shè)計(jì) 繞絲篩管 耐腐蝕 工作壽命長 外窄內(nèi)寬的篩縫具有一定的 自潔 作用 連續(xù)繞絲形成連續(xù)縫隙 流通面積大 在制造工藝上能達(dá)到防砂的各種縫隙要求 其缺點(diǎn)是造價高 割縫襯管 縫隙尺寸決定于銑刀的寬度和強(qiáng)度 0 30mm以下的割縫寬度加工困難 耐腐蝕差 尤其是縫隙尺寸易受腐蝕而增大使防砂有效期短 但其成本低 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 繞絲篩管與割縫襯管的比較與選擇 第四章完井工程設(shè)計(jì) 篩管直徑設(shè)計(jì) 篩管直徑與礫石充填方式和井身結(jié)構(gòu)有關(guān) 既要考慮防砂井段的通徑 又要使充填層有足夠的厚度 以保證充填層的擋砂能力和穩(wěn)定性 縫隙尺寸設(shè)計(jì) 縫隙尺寸原則上應(yīng)能滿足擋住最小充填礫石的要求 設(shè)計(jì)計(jì)算時縫隙尺寸應(yīng)等于最小充填礫石尺寸的1 2 2 3 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 篩管長度設(shè)計(jì) 生產(chǎn)篩管設(shè)計(jì)長度應(yīng)超過產(chǎn)層射孔段上 下界各1 0 1 5m 裸眼完井的篩管長度應(yīng)超過擴(kuò)眼產(chǎn)層上 下界各1m以上 以便確保篩管對準(zhǔn)產(chǎn)層 獲得篩管的最大利用率 有利于提高防砂效果 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 信號篩管設(shè)計(jì) 其作用是向地面施工人員提供井下充填情況的信號 為使施工順利進(jìn)行 應(yīng)根據(jù)工藝需要選擇不同位置的信號篩管 如常規(guī)低密度循環(huán)充填選用上部信號篩管 高密度充填選用下部信號篩管 也可省去信號篩管 信號篩管的縫隙和直徑尺寸與生產(chǎn)篩管相同 長度一般為1 2m 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 光管的設(shè)計(jì) 光管是一般油管或套管 位于生產(chǎn)篩管與信號篩管之間或生產(chǎn)篩管與充填工具之間 它與井筒的環(huán)形空間儲備充填礫石 因?yàn)槭┕そY(jié)束后 由于礫石的壓實(shí)或通過炮眼進(jìn)入油層而使礫石充填的高度下降 這些儲備礫石起到補(bǔ)充作用 以防止生產(chǎn)篩管裸露而使防砂失效 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 扶正器設(shè)計(jì) 使用扶正器可使防砂管柱在井筒內(nèi)處于中心位置 以便礫石能夠均勻充填在篩管周圍 形成良好的擋砂屏障 如果不使用扶正器或使用數(shù)量不夠 防砂管柱就可能偏置 使得有一邊的礫石充填量減少 甚至完全得不到礫石充填 油層流體流出后直接沖蝕和流過篩管 導(dǎo)致防砂失敗 扶正器的位置及數(shù)量的多少根據(jù)井筒的具體情況確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 下沖法充填工具 先把礫石投入防砂井筒 下入有下沖噴頭的防砂管柱 從油管內(nèi)泵入工作液 沖擊礫石使其懸浮在井筒中 管柱得以逐漸下放 之后礫石沉降在管柱周圍形成擋砂屏障 其簡單 但易造成礫石大小分級現(xiàn)象 只適用于淺井和薄層段 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 充填工具的選用 第四章完井工程設(shè)計(jì) 反循環(huán)充填工具 工作液和砂漿從油套環(huán)空泵入井底 礫石留在篩管周圍 返出液進(jìn)入篩管從油管內(nèi)返出地面 其較為簡單 砂漿易受套管內(nèi)壁雜物的污染 使充填體滲透率下降 且套管柱必須承受充填壓力 攜砂液流速低 用液量也較大 因此應(yīng)盡可能少用 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 充填工具的選用 第四章完井工程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換充填工具 工作液和砂漿從油管泵入井底 通過轉(zhuǎn)換工具返出液從油套環(huán)空返出地面 其可避免對砂漿的污染 套管也不必承受充填壓力 攜砂液流速度高 用液量也小 是比較理想的充填方法 但其工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 種類多 作業(yè)難度較高 4 防砂管柱設(shè)計(jì) 充填工具的選用 第四章完井工程設(shè)計(jì) 必須對油層無損害又能達(dá)到應(yīng)用目的 攜砂液種類和用量應(yīng)根據(jù)油井的具體情況和工藝要求進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì) 常規(guī)井礫石充填完井施工工藝步驟 6 施工工藝步驟的確定 5 攜砂液的選擇與設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 4完井工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 二是利用完井優(yōu)化設(shè)計(jì) 根據(jù)油藏類型 儲層與流體的特性 開發(fā)工藝要求和經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 在綜合分析的基礎(chǔ)上 保證油氣層與井筒之間保持最佳的連通條件 完井工程設(shè)計(jì)的兩個核心問題 一是從鉆開油氣層開始到投產(chǎn)的全過程都要保護(hù)油氣層 發(fā)揮油氣層的最大產(chǎn)能 第四章完井工程設(shè)計(jì) 采油工程方案中的完井工程設(shè)計(jì)不能代替鉆井部門進(jìn)行的單項(xiàng)工程設(shè)計(jì) 而是以油藏工程和采油工程相結(jié)合的觀點(diǎn) 從建立油氣層與油井的良好通道 發(fā)揮油井最大潛力和提高油氣田開發(fā)整體效益出發(fā) 選擇完井方式和對完井工程的各個環(huán)節(jié)提出要求 并制定投產(chǎn)方案 4 4完井工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 第四章完井工程設(shè)計(jì) 1 完井方式選擇 2 打開油層及固井要求 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 4 生產(chǎn)套管設(shè)計(jì) 5 完井工藝方案設(shè)計(jì) 6 投產(chǎn)措施 7 完井要求及實(shí)施建議 4 4完井工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 4完井工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1 完井方式選擇 在有針對性地分析油藏地質(zhì)特征和油藏工程設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上 遵循符合油藏地質(zhì)特點(diǎn) 滿足油田開發(fā)的總體需要 有利于油層保護(hù) 盡可能減小對油層的損害 從油田開發(fā)的全過程出發(fā) 滿足采油工藝的要求以及經(jīng)濟(jì)上可行四項(xiàng)原則 第四章完井工程設(shè)計(jì) 例如 民114區(qū)塊埋藏深度為1600m 平均有效厚度為9 35m 絕對滲透率為2 5 有效孔隙度為12 8 油井無自噴能力 必須經(jīng)壓裂改造才具有工業(yè)性開發(fā)價值 屬低滲透 低孔隙 低產(chǎn)油田 含有多套油層 并且有含水夾層 層間差異較大 含油層段長 儲層巖性為細(xì)粉砂巖 膠結(jié)強(qiáng)度較好 產(chǎn)層出砂不嚴(yán)重 采用注水開發(fā) 油藏工程方案初步確定為分層注水 優(yōu)先對主力層采用壓裂投產(chǎn) 因此根據(jù)該區(qū)塊的地質(zhì)條件 油藏工程及采油工程分層措施的要求 較理想的完井方式應(yīng)為套管射孔完井方式 第四章完井工程設(shè)計(jì) 根據(jù)選定的完井方式和油藏壓力及儲層特性 提出對鉆開油層 完井液 密度 失水量等 以及固井水泥返高和固井質(zhì)量等要求 4 4完井工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 2 打開油層及固井要求 例如 民114方案要求 鉆井液密度為1 13 1 22g cm3 失水小于4ml 30min 鉆開油層到完井不宜超過72小時 采油井水泥返高超過油層頂界200 250m 注水井超過200 300m 人工井底距油層底界不少于20m 聲幅測井測第一界面 用膠結(jié)指數(shù)定量評價其質(zhì)量 變密度測井測第二界面 第四章完井工程設(shè)計(jì) 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 在油田正式開發(fā)之前 編制采油工程方案時 按油藏類型及開采方式的要求 充分考慮油田開發(fā)全過程采油工藝的需要確定油管尺寸 然后按確定的油管尺寸選擇生產(chǎn)套管尺寸 而技術(shù)套管 表層套管及井身結(jié)構(gòu)由鉆井工程根據(jù)生產(chǎn)套管尺寸 按鉆井的需要進(jìn)行設(shè)計(jì) 4 4完井工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 編制采油工程方案必須重點(diǎn)討論油 水 氣井采出和注入時各種工藝要求的油管尺寸 綜合各方面因素 確保各種采油工藝措施的實(shí)施 最后確定生產(chǎn)套管尺寸 第四章完井工程設(shè)計(jì) 1 自噴井選擇油管尺寸 對自噴井而言 必須應(yīng)用壓力節(jié)點(diǎn)分析的方法 以能獲得最大產(chǎn)量 多用于能量充足的油田 和能耗最小 多用于枯竭式開發(fā)的油田 為目標(biāo)函數(shù) 進(jìn)行油管尺寸的敏感性分析 根據(jù)油藏工程方案應(yīng)用數(shù)值模擬方法預(yù)測的生產(chǎn)井生產(chǎn)全過程的最高日產(chǎn)液量和最低流動壓力 如果沒有這方面數(shù)據(jù) 也可用流入動態(tài)方程 IPR曲線 進(jìn)行預(yù)測 油管流出動態(tài)方程 TPR曲線 井筒多相流計(jì)算 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)分析方法 一般是以油層中部深度為節(jié)點(diǎn) 以井口剩余壓力 油管壓力 為邊界條件 按地面工程規(guī)程規(guī)定可取1 5 3 0MPa 假設(shè)油管下到油層中部 即管鞋壓力 油層中部壓力 效率分析的不同油管直徑的TPR曲線 1 自噴井選擇油管尺寸 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 產(chǎn)量分析的計(jì)算TPR和不同生產(chǎn)階段IPR的協(xié)調(diào)曲線 1 自噴井選擇油管尺寸 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 應(yīng)盡量延長自噴期 但是 當(dāng)油井產(chǎn)量和流動壓力滿足不了油藏工程要求時 也要提前轉(zhuǎn)入人工舉升方式 當(dāng)油層產(chǎn)出的氣液比不足或管鞋壓力不小于流動壓力時油井必然停噴 未來IPR曲線與未來TPR曲線相切時即為停噴點(diǎn) 此時的產(chǎn)量和壓力即為停噴產(chǎn)量和停噴壓力 1 自噴井選擇油管尺寸 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 預(yù)測油井高含水期日產(chǎn)液量 因?yàn)橛途^90 再采取提液措施效果不理想 一般可以預(yù)測到含水85 90 測算泵的理論排量 泵效可初定為50 75 泵掛深度深或氣油比高或油粘度高的井 選低值 按預(yù)測的日產(chǎn)液量和泵效推算需要的理論排量 按要求的理論排量選擇泵型和泵徑 根據(jù)預(yù)測泵的理論排量 初選油管尺寸和套管尺寸 對有特殊要求的油井 還要考慮抽油桿最大外徑和清防蠟措施復(fù)核油管尺寸 進(jìn)而復(fù)查套管尺寸 選定特種泵和進(jìn)油設(shè)備后 還要根據(jù)它們的最大直徑復(fù)核套管尺寸 2 有桿泵抽油井油管及生產(chǎn)套管尺寸的確定步驟 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 水力活塞泵具有排量范圍寬 30 1274m3 d 揚(yáng)程高 3500m 5486m 能夠適應(yīng)中粘和高凝油采油的特點(diǎn) 確定步驟 預(yù)測油井高含水期日產(chǎn)液量 選定泵型并測算泵的理論排量 查水力活塞泵技術(shù)參數(shù) 找出泵的最大外經(jīng) 配套的油管尺寸 工作筒最大外經(jīng) 再考慮管柱結(jié)構(gòu)最后確定套管尺寸 3 水力活塞泵井油管及生產(chǎn)套管尺寸的確定步驟 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 電動潛油泵適應(yīng)于中高排量 適用于51 2in套管的電動潛油泵排量可達(dá)550m3 d 適用于7in套管的電動潛油泵排量可達(dá)1400m3 d 低中粘度 低含砂 揚(yáng)程小于2500m 定向井 普通稠油井 防砂井都可以使用 電動潛油泵抽油井油 套管尺寸選擇步驟與水力活塞泵相同 4 電動潛油泵井油管及生產(chǎn)套管尺寸的確定步驟 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 氣舉采油對含砂 中低粘度 高氣油比 深井 揚(yáng)程可達(dá)3000m 最大可達(dá)3658m 高產(chǎn) 產(chǎn)液量可達(dá)3180m3 d 定向井等條件的適應(yīng)性好 氣舉井油 套管尺寸選擇步驟與自噴井相同 也可以用壓力節(jié)點(diǎn)分析方法確定 5 氣舉采油油管及生產(chǎn)套管尺寸的確定步驟 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 根據(jù)油藏工程設(shè)計(jì)確定的不同開發(fā)階段油水井產(chǎn)量及注入量 對管柱尺寸進(jìn)行產(chǎn)量 粘度和摩阻敏感性分析 以確定出油水井生產(chǎn)管柱尺寸 表4 1油井油管直徑對產(chǎn)液量的敏感性分析數(shù)據(jù)表 產(chǎn)液量t d 表4 2注水井油管直徑敏感性分析數(shù)據(jù)表 壓力損失MPa 3 生產(chǎn)管柱尺寸確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 例如 民114區(qū)塊油管尺寸的確定根據(jù)舉升方式確定選用 32泵和 38泵的桿式泵抽油 可采用2 油管 但該區(qū)塊原油凝固點(diǎn)較高 容易結(jié)蠟 為便于作業(yè) 推薦21 2 油管 根據(jù)增產(chǎn)措施要求確定選用21 2 油管可明顯降低油管摩阻及井口壓力 推薦生產(chǎn)套管為51 2 第四章完井工程設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 生產(chǎn)套管設(shè)計(jì) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 在任何地質(zhì)和工況下 生產(chǎn)套管都能承受地層外壓力 也能承受套管內(nèi)各種技術(shù)措施高壓的考驗(yàn) 因此必須做好套管抗拉 抗擠 抗內(nèi)壓的設(shè)計(jì) 抗拉 根據(jù)井深選擇套管的鋼級和壁厚抗擠 要考慮套管掏空深度 鹽膏巖層 坍塌層和斷層滑動等因素所產(chǎn)生的外擠力抗內(nèi)壓 要考慮高壓壓裂酸化 高壓高溫注汽 高能氣體壓裂等所產(chǎn)生的內(nèi)壓力 1 安全要求 射孔后套管不裂不變形高壓油氣井套管螺紋密封 在套管中下封隔器完井 一旦封隔器失靈 套管能抗內(nèi)壓在鹽巖層生產(chǎn)套管或技術(shù)套管能抗外擠力 不損壞 不變形壓裂及酸壓能抗高壓的內(nèi)壓出砂地層能抗外擠力注蒸汽熱采井能抗高溫 套管應(yīng)提預(yù)應(yīng)力 在套管伸縮狀態(tài)下保持螺紋密封注水 注氣 注汽時能長期經(jīng)受高壓 高溫考驗(yàn)排液掏空能承受外擠力而套管不變形 第四章完井工程設(shè)計(jì) 2 完井及開發(fā)的要求 生產(chǎn)套管設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括生產(chǎn)套管尺寸確定 套管強(qiáng)度及不同壁厚套管下入程序要求和保護(hù)措施以及套管密封性要求等 生產(chǎn)套管尺寸是根據(jù)已確定的生產(chǎn)管柱接箍外徑和井下設(shè)備的最大外徑 在保證留有一定間隙的條件下確定的 間隙大小要考慮到采油 井下測試和作業(yè)的需要 套管強(qiáng)度和密封性要求應(yīng)根據(jù)采油 注水和井下作業(yè)時可能達(dá)到的井筒壓力以及地應(yīng)力和地層巖性 按有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來確定 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 生產(chǎn)套管設(shè)計(jì) 1 根據(jù)腐蝕環(huán)境選鋼種含硫化氫井作套管設(shè)計(jì)時 應(yīng)作出井眼溫度曲線 包括靜態(tài)地溫曲線 流態(tài)溫度分布曲線 然后根據(jù)溫度分布選用不同鋼種和鋼級 二氧化碳腐蝕井 二氧化碳引起電化學(xué)腐蝕 采用高含鉻鋼 氯化鈉和硫酸鹽等腐蝕井 可選用含鉻鋼 一般情況下多采用定期加緩蝕劑的辦法 減緩套管的腐蝕 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 生產(chǎn)套管設(shè)計(jì) 2 根據(jù)密封和載荷選螺紋一般根據(jù)內(nèi)壓和井況進(jìn)行選擇 3 根據(jù)載荷作出強(qiáng)度設(shè)計(jì) 選擇鋼級和壁厚抗擠強(qiáng)度 包括純外壓和抗擠強(qiáng)度和在拉力作用下抗擠強(qiáng)度的降低 管體抗拉屈服強(qiáng)度抗內(nèi)壓強(qiáng)度 包括管體內(nèi)壓屈服強(qiáng)度和螺紋內(nèi)壓密封壓力 外壓和內(nèi)壓同時作用的抗內(nèi)壓強(qiáng)度 螺紋連接強(qiáng)度 包括單向拉伸螺紋連接強(qiáng)度和在彎曲與內(nèi)壓同時作用下連接強(qiáng)度的降低 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 生產(chǎn)套管設(shè)計(jì) 例如 民114區(qū)塊生產(chǎn)套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)及密封性要求1 按照石油標(biāo)準(zhǔn) 套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)推薦方法 設(shè)計(jì)油層100m以上采用公稱直徑139 7mm 鋼級J 55 壁厚7 72mm套管 2 按套管抗外擠強(qiáng)度大于井眼最大周向應(yīng)力原則設(shè)計(jì) 1 油層套管抗外擠強(qiáng)度校核 油層部位套管選用鋼級P 110 壁厚9 17mm 公稱直徑139 7mm的套管 2 油層套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度校核 鋼級J 55 壁厚7 72mm 公稱直徑139 7mm油層套管可以滿足施工要求 第四章完井工程設(shè)計(jì) 例如 民114區(qū)塊套管最終推薦方案油層套管從油層頂界以上100m至套管鞋處采用公稱直徑139 7mm 鋼級P 110 壁厚7 72mm或鋼級N 80 壁厚9 17mm的油層套管 從油層頂界100m以上至井口采用鋼級J 55 壁厚7 72mm 公稱直徑139 7mm的套管 第四章完井工程設(shè)計(jì) 在對影響射孔效果的孔密 孔徑 孔深 相位角 布孔格式等因素分析研究的基礎(chǔ)上 應(yīng)用 射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件 進(jìn)行射孔參數(shù)的設(shè)計(jì) 并從系統(tǒng)保護(hù)油層的角度出發(fā)優(yōu)選射孔液 射孔方式和工藝 表4 3射孔參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果表 第四章完井工程設(shè)計(jì) 5 完井工藝方案設(shè)計(jì) 如 射孔工藝方案設(shè)計(jì) 1 孔深 孔密影響 第四章完井工程設(shè)計(jì) 例如 民114區(qū)塊射孔工藝方案設(shè)計(jì) 2 布孔相位角影響 第四章完井工程設(shè)計(jì) 3 射孔彈影響 第四章完井工程設(shè)計(jì) 4 射孔槍與套管配套 第四章完井工程設(shè)計(jì) 5 推薦射孔參數(shù) 第四章完井工程設(shè)計(jì) YD 102型射孔彈90 相位角螺旋布孔孔密為16孔 米 6 射孔方式及工藝選擇采取油管輸送負(fù)壓射孔 射孔有效負(fù)壓差值為9 08MPa 將射孔液從井口降低810m實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔 采用無固相 低濾失的KCl清潔鹽水作射孔液 建議進(jìn)行油管傳輸?shù)獨(dú)庹龎荷淇仔录夹g(shù)試驗(yàn) 7 采用無固相 低濾失的KCl清潔鹽水并加入1 DDHC防膨劑作射孔液 投產(chǎn)方式 根據(jù)油藏壓力 油井產(chǎn)能及自噴能力確定油井能否自噴 需要誘噴才能投入自噴生產(chǎn)的井 確定誘噴方式 非自噴井則需要結(jié)合采油方式選擇結(jié)果 確定以什么人工舉升方式投入生產(chǎn) 第四章完井工程設(shè)計(jì) 6 投產(chǎn)措施 投產(chǎn)前的井底處理方案 對于油層受傷害較嚴(yán)重的油井 確定消除傷害恢復(fù)油井產(chǎn)能的措施 并預(yù)測產(chǎn)能及能否自噴 對于基本上都要采用壓裂投產(chǎn)的低滲透油藏 則需要另行編制低滲透油田整體壓裂改造方案 作為一份完整的完井工程設(shè)計(jì)報(bào)告 最后一部分是以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)對上述研究成果進(jìn)行總結(jié)分析與評價 提出油田開發(fā)全過程中完井工程設(shè)計(jì)要求和完井工程實(shí)施方案 END 第四章完井工程設(shè)計(jì) 7 完井要求及實(shí)施建議