气井完井

2012-09-25 1中国石油大学（北京） 第二章 气井完井与投产 2012-09-25 2 知识回顾知识回顾————完井方法完井方法 第一节第一节 气井完井 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 气井完井设计 第二节第二节 完井过程气层保护完井过程气层保护 第三节第三节 气井完井工艺气井完井工艺 第四节第四节 射孔完井工艺射孔完井工艺 第五节第五节 油管柱与井下工具油管柱与井下工具 气井完井是指钻开生产层、固井、沟通生 产层、直至投产的整个过程。 或者说气井完井是将钻井井眼改造成满足 生产要求、长期使用的井眼的过程。 2012-09-25 31. 先期裸眼完井 知识回顾——完井方法 2012-09-25 42. 后期裸眼完井 2012-09-25 53. 衬管完井 1、衬管的起点在气层上方 2、衬管不固水泥、射孔 3、衬管为割缝或带孔筛管 2012-09-25 64、套管射孔完井 2012-09-25 7 5、尾管射孔完井 2012-09-25 8 第一节第一节 气井完井设计气井完井设计 一、井身结构一、井身结构 井眼、套管、水泥环、井眼、套管、水泥环、 储层、油管在剖面储层、油管在剖面 图上的相互关系。图上的相互关系。 包括井眼、套管的深度和直径等参数。包括井眼、套管的深度和直径等参数。 2012-09-25 9 油 管 油层套管 生产套管 技术套管 表层套管 套管的外径套管的外径 X X 深度深度 178mm x 2702.73m 井眼 套管 2012-09-25 10 左边：井眼尺寸 右边：套管尺寸 直径×深度 直径×深度 油 管 油层尾管 生产尾管 口袋 178mm x 2702.73m 2012-09-25 11 磨151井井身结构示意图 射孔井段：3175.40~3164.60m 3154.00~3150.00m 3149.30~3147.40m 3142.00~3134.00m 3127.30~3122.80m 127.0mm×（2889.49～3203.31m） 152.40mm×3205.0m D339.70mm×203.44m D444.50mm×205.0m D244.50mm×1698.31m D311.20mm×1700.00m 人工井底：3194.8m 177.80mm × 3071.16m 215.90mm×3073.00m 73.00mm×3175.0m 封隔器位置：2850.0m 左右 套管 井眼 2012-09-25 12 ••对井身结构的要求对井身结构的要求 •• 1)1)满足采气生产需要（井下工具、长期、高压）满足采气生产需要（井下工具、长期、高压） 2)2)满足钻井工艺满足钻井工艺 3)3)满足强度要求满足强度要求 SY5322SY5322－－8888《《套管柱强度设计推荐方法》套管柱强度设计推荐方法》 SY/T 6328一1997 石油天然气工业一套管、油管、钻杆和管 线管性能计算 中华人民共和国石油天然气行业标准 2012-09-25 13 2012-09-25 14 2012-09-25 15 4＋1 5＋1 二、套管程序 2012-09-25 16 一、气层损害因素分析 完井液对储层的伤害 1. 固相微粒堵塞 2. 矿物反应物沉积堵塞 3. 地层水反应物沉积堵塞 4. 岩心水敏损害 5. 岩心速敏损害 6. 岩心酸敏损害 第二节 完井过程完井过程气层保护 2012-09-25 17 二、完井过程中气层的损害及保护措施 1. 打开储层打开储层中对气层的损害及保护技术 目标：降低钻井液、完井液的污染 (1) 近平衡钻井技术 (2) 选择相适应的完井液 2012-09-25 18 (1) 射孔对地层的损害主要 有以下因素造成: a. 射孔压差对气层的损害 b. 射孔液对气层的损害 c. 射孔弹和射孔参数不合理 使气层打开程度不完善 2、 射孔过程射孔过程对气层的损害和保护技术 2012-09-25 19 （2） 保护气层的射孔技术 a. 负压射孔——一次性完井技术 b. 穿透能力强的射孔弹 c. 优化组合的、符合气层特性的 射孔设计 2、 射孔过程射孔过程对气层的损害和保护技术 2012-09-25 20 33、、 保护气层的保护气层的投产措施投产措施 （1）通过室内试验确定合理的工作液(含压井液、射孔 液、前置液、压裂液、酸液、顶替液等)配方。 （2）对于酸化投产：酸化投产：改善酸基工作液的性能和施工方 法，以适应气层的具体特征，达到解堵投产、增产的目的。 （3）重视排液，这是提高酸化效果的重要环节之一 2012-09-25 21 聚能射孔弹结构图 第三节 射孔完井工艺 一、射孔的方法与工具 1.射孔弹与射孔枪 2012-09-25 22 聚能射孔弹的原理（聚能原理） 这种利用装药一端有空穴来提高装药对周围介质局部破坏作用的效 应称为炸药的聚能效应。这种现象即为聚能现象。 为什么带空穴的装药就能产生聚能效应呢? 装药聚能效应对目标靶的破坏作用是通过聚能射流的高速、高温、 高压来实现的，形成有效射流。 2012-09-25 23 聚能射孔器的种类 1)有枪身射孔器 聚能射孔器的作用是利用射孔弹中炸药爆轰的聚 能效应产生的高温、高压、高速的聚能射流完成射孔 作业。 特点是以密封的射孔枪作为射孔弹、雷管、导爆索的承载体，隔离了井内有害 气体和液体与之接触。对井内环境有更大的适应性，可以减少对套管的伤害。 按射孔枪外径分为89型、102型、114型、127型等十余种 按照射孔器的结构分类： 2012-09-25 24 2)无枪身射孔器 特点是射孔器在井下作业时，射孔弹、导爆索及雷管等 均浸没在井 液中，直接承受井内的温度和压力。 按照联炮直径分为43型、54型、63型、80型等 2012-09-25 25 54DP14无枪身射孔器 •装 药 量: 14 g •相 位 : 0°及45° •联炮直径 : 54 mm •混凝土靶穿深: 289 mm •平均穿孔孔径: 9.2 mm 2012-09-25 26 BH54RDX-2型射孔弹-装127射孔枪 孔密40孔/米 孔径20.2mm 穿深186mm 枪身外径涨大仅为2.1mm 127BH30型射孔器 2012-09-25 27 2012-09-25 28 API、PR43 混凝土靶 射孔弹型号 穿透，mm 孔径，mm SYD—73 ≥350 ≥10 127∼140 150 SYD—89 ≥400 ≥10 140∼178 150 SYD—102 ≥500 ≥10 178 150 SYD —127 ≥700 ≥10 278 150 适用套 管尺寸 mm 耐温 条件 ℃/48h 表 3 SYD系列射孔弹性能表 2)射孔枪 27812/660/90127127 17812/660/90102102 140∼17812/16/2060/908989 127∼14012/16/2060/907373 适用套管，mm孔密，孔/m相位，（º）最大外径，mm枪 型 表 4 SYD系列射孔枪参数表 2012-09-25 29 2003年，穿深达到1385mm 平均穿深986mm 2012-09-25 30 1、正压射孔工艺 ——电缆传输射孔工艺 自然伽马仪校深定位 二、射孔工艺 2012-09-25 31 2、负压射孔工艺 一次性完井射孔工艺 （1）油管传输射孔 （2）过油管射孔 二、射孔工艺 2012-09-25 32 1) 用完井油管将射孔枪送到射孔位置。 2) 通过自然伽玛测井校正射孔深度，采用油管顶部加油管短节 调节，装好井口。 3)采用抽吸或混气水洗井的方法， 降低井筒液面，使液面降到 需要的位置(1000~1500m)。 4)从采气井口上端投入冲击棒，冲击棒落到射孔枪上部的引爆 位置，然后引爆射孔枪。 5)根据需要向管内投球，球到丢手接头处蹩压，将射孔枪以下 部分全部蹩掉，落到井底，光油管即可投入生产。 若射孔排液后无工业气流，则不投球，压井取出射孔枪检查。 （1）油管传输射孔 2012-09-25 33 （2）过油管射孔 2012-09-25 34图 油管传输射孔与MFE (1) 一次性起下管柱，既可射孔， 又可取道测试资料，可降低试油成 本，缩短试油周期，加快气田勘探 开发步伐。 (2) 该技术能实现负压射孔，减少 压井液对地层的损害，取道的测试 资料能反映地层本来面目。因此， 地层评价资料解释符合率更高。 油管传输射孔与MFE联作 3、特殊射孔工艺 2012-09-25 35 三、优化射孔设计 射孔参数对气井产能的影响 软件：优化射孔设计 完井类型 射孔因素 防砂完井 自喷完井 增产措施 改善 损害 有效射孔密度有效射孔密度 2 1 1 2 射孔孔径射孔孔径 1 4 2 4 射孔相位射孔相位 3 3 3 3 穿透深度穿透深度 4 2 4 1 表 5 射孔因素优先顺序 2012-09-25 36 3636 射孔参数优化-孔密 图5-7c 孔密及相位角 对产能的影响 图5-7b 孔密及孔深 对产能的影响 图5-7a 孔密及孔径 对产能的影响 :d=0.01m ； :d=0.02m ； :d =0.03m； :d =0.04m； :d =0.05m。 :θ =45° ； :θ =60° ； :θ =90° ； :θ =120°； :θ =180°； :θ =360/0° 。 : Le =0.5m； :Le =1.0m ； :Le =1.5m ； :Le =2.0m ； :Le =2.5m ； :Le =3.0m ； :Le =3.5m 。 ζ =8~64个/m „孔深随着孔密的增加，对产能的影响较大 „孔径和相位角随孔深的增加，对产能的影响不大 2012-09-25 37 射孔参数优化-表皮系数 图5-8a 孔径及表皮系数 对产能的影响 图5-8b 孔深及表皮系数 对产能的影响 图5-8c 孔密及表皮系数 对产能的影响 s =1~4 „表皮系数随孔密、孔径和孔深增加，对产能的影响变化较大 2012-09-25 38 射孔参数优化-渗透率 图5-9a 孔径及不同渗透率 对产能的影响 图5-9b 孔深及不同渗透率 对产能的影响 图5-9c 孔密及不同渗透率对产能的影响 •渗透率随孔深的孔径、孔密增 加，对产能比的影响越大 2012-09-25 39 射孔参数优化-各向异性 图5-10a 孔径及各向异性 对产能的影响 图5-10b 孔深及各向异性 对产能的影响 图5-10c 孔密及各向异性 对产能的影响 „随孔径、孔深、孔密增加，各向 异性越严重，产能比变化越大 2012-09-25 40 射孔参数优化-井底压力 图5-11a 孔径及井底压力 对产能的影响 图5-11b 孔深及井底压力 对产能的影响 图5-11c 孔密及井底压力 对产能的影响 Pwf=1000kPa Pwf=2000kPa Pwf=3000kPa Pwf=4000kPa Pwf=5000kPa •井底压力随孔深的增加，对产能的影 响较大 •井底压力随孔径和孔密的增加，对产 能的影响不大 2012-09-25 41 第四节 油管柱与井下工具 2012-09-25 42 一、 完井油管柱的选用原则 1、 完井油管柱既要满足完井作业要求，又要满足气井 开采的需要 2、完井油管柱要尽量简单适用，可下可不下的井下工 具，尽量不下 3、完井油管柱应满足节点分析要求，减少局部过大压力 损失 4、油管柱应考率H2S、CO2和地层水的影响 5、完井油管柱应考虑套管质量，特别是深井和超深井 2012-09-25 43 6. 气井生产管柱的内径与深度 内径：（1）渗滤面积，（2）修井及井下工具，（3） 经验2 ½”~4” 油管深度：在产层底界以上10－15米。 7. 天然气中含硫化氢、二氧化碳问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 井下防硫封隔器、井下安全阀 防腐缓蚀液 抗硫井口及套管头 油管和套管为抗硫钢材，油管接头罗纹为高气密性 8.气井生产过程中的出砂问题 2012-09-25 44 二. 替喷投产油管柱 油管 筛管短接 喇叭口 2012-09-25 45 三. 压裂酸化 油管柱 压裂酸化油管柱 射孔井段：3175.40~3164.60m 3154.00~3150.00m 3149.30~3147.40m 3142.00~3134.00m 3127.30~3122.80m 127.0mm×（2889.49～3203.31m） 152.40mm×3205.0m D339.70mm×203.44m D444.50mm×205.0m D244.50mm×1698.31m D311.20mm×1700.00m 人工井底：3194.8m 177.80mm × 3071.16m 215.90mm×3073.00m 73.00mm×3175.0m 封隔器位置：2850.0m 左右 2012-09-25 46 四. 分层酸化合采油管柱 水力锚 Y344封隔器 手动球座 转层器 启动接头 下层∇ 上层® 水力锚 Y241封隔器 图 21 两层酸化合采井下管柱 机械卡瓦式封隔器 水力压缩式封隔器 2012-09-25 47 五. 生产封隔器完井油管柱 循环阀 液压座封永 久封隔器 伸缩器 筛管 上座放短节 磨封隔器的 加长管 锁紧密封短 节 下座放短节 循环阀 锁紧密封短 节 液压座封可 取封隔器磨封隔器的 加长管 筛管 上座放短节 下座放短节 油管传输射 孔枪图 22 生产封隔器完井管柱示意图 2012-09-25 48 六、完井井下工具 油管传输射孔装置 1. 油管座放接头(又叫油管堵塞座) 2. 生产封隔器 3. 伸缩器 4. 循环阀 5. 防水化物生成装置 6. 井下安全阀 射孔枪与丢手节头 射孔枪 启爆总成 丢手接头 定位接头 2012-09-25 49 第五节第五节 含硫气井完井工艺含硫气井完井工艺 2012-09-25 50 一、含硫气井油管柱的特殊要求 (1)最好采用生产封隔器永久完井管柱 (2) 井下油套管的材质及井下工具与配件应选择抗硫 化氢腐蚀的材质否则油套管会氢脆氢脆裂管 (3) 井口防喷管线与采气井口装置，也采取防硫措施 (4)若含硫气井产地层水，则油管腐蚀更厉害。应加泡 沫助排剂排水，或者换小油管排水 (5) 加液体防腐缓蚀剂防腐缓蚀剂，有效减缓电化学腐蚀 (6) 为防止电化学腐蚀，在油管内壁选用内涂层内涂层或内 衬玻璃钢油管衬玻璃钢油管 2012-09-25 51 二 . 含硫气井的一次性完井管柱及完井工艺 井口安装采气树 2012-09-25 52 油层油层11 油层油层22 油套分注井下工艺油套分注井下工艺油套分注井下工艺 1.1.先不装凡尔球先不装凡尔球 2.2.下管柱下管柱 33投球打压投球打压 4.4.验管柱验管柱 5.5.打压生封打压生封 6.6.打掉滑套落至底部球座打掉滑套落至底部球座 7.7.注水，注水， 通道打开通道打开 技术参数技术参数 最大外径：最大外径：φφ114114--110110 最小内径：最小内径：φφ50mm50mm或或 4848mmmm 工作温度：工作温度：120120--140140℃℃ 工作压力：工作压力：3535--4040MPaMPa 座封方式：液压座封方式：液压 座封压力：座封压力：2020MPaMPa 节流器开启压力：节流器开启压力： 33MPaMPa以上以上 Y441Y441--114114 注水工艺技术注水工艺技术 22、高压分注工艺、高压分注工艺 2012-09-25 53一次性完井试油工艺示意图 井口安装采气树 2012-09-25 54 第六节 采气气井井口装置 一、采气树 2012-09-25 55 二、各种套管头 2012-09-25 56 三、油管头 10 9 2012-09-25 57 四、各种阀门： 2012-09-25 58 2012-09-25 59 2012-09-25 60 本章结束 2012-09-25 61 本章重点： 1、一次性完井管柱及完井工艺 2、常见的气井油管柱 思考题： 1、油管内径是62mm，1米长油管容积是多少？ 2、已知5”套管，外径127mm，壁厚7.52mm，内 径111.96mm。问1米的容积是多少？ 若下入外径为60.33mm的油管，其环空每米的 容积是多少？ 2012-09-25 62 • 油管内径是62mm，100米长油管容积是 多少升 • 回答 3.018L 第二节 完井过程气层保护 　 射孔参数优化-孔密 射孔参数优化-表皮系数 射孔参数优化-渗透率 射孔参数优化-各向异性 射孔参数优化-井底压力 第四节 �油管柱与井下工具 第六节 采气气井井口装置 二、各种套管头 三、油管头 四、各种阀门：