完井基础知识ppt课件.pptx

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1、完井基础知识,目录,3,前期研究阶段,油田开发阶段,生产阶段,勘探阶段,预可行性研究,可行性研究,ODP研究和编制,储量报告,可研审查,ODP审查,投产准备,废弃,基本设计和单井钻完井设计,钻采设计,探井设计,海上油气田开发流程,4,海上油气田开发各主要设计阶段的要点： 1、预可研（机会研究）阶段机会分析 2、可行性研究阶段方案比选 3、总体开发方案研究方案细化 4、基本设计阶段优化方案 5、详细（单井，施工）设计能力校核 6、实施阶段作业实施 7、废弃阶段油田归零,海上油气田开发阶段,完井工程的概念,完井(Well Completion)，油气井的完成方式，即根据油气层的地质特性和开发开采的

2、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通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。 （衔接钻井工程与采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始到下套管注水泥、固井、射孔、防砂、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。）,开发井分类,1、根据作用分：生产井、注水（注气、注聚）井、水源井2、根据举升方式分类：自喷井和人工举升井（电潜泵、气举、射流泵等）3、根据井斜分类：直井、常规定向井、大斜度定向井、水平井4、根据完井方式分类：裸眼井和套管井

3、,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。,射孔完井方式（perforating） 套管射孔完井 尾管射孔完井裸眼完井方式 (Open

4、-hole) 先期裸眼完井 后期裸眼完井优质筛管完井方式(Slotted Liner) 砾石充填完井方式 (Gravel Packed) 裸眼砾石充填完井 套管砾石充填完井 预充填砾石饶丝筛管,常规完井方式,射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。射孔是完井工艺的重要组成部分，它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。射孔完井是国内外使用最为广泛的一种完井方法，在直井、定向井、水平井中都可采用。射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。 射孔过程一方

5、面是为油气流建立若干沟通油气层和井筒的流动通道，另一方面又对油气层造成一定的损害。,（1）射孔完井,套管射孔完井：套管射孔完井是用同一尺寸的钻头钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部并注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层一定深度，从而建立起油（气）流的通道。尾管射孔完井：在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上。尾管和技术套管的重合段一般不小于50m。再对尾管注水泥固井，然后射孔。水平井射孔完井：一般是技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和技术套管

6、宜重合100m左右。最后在水平井段射孔。,（1）射孔完井,（1）射孔完井,套管射孔完井示意图,尾管射孔完井示意图,（1）射孔完井,水平井射孔完井示意图,有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层各分层之间存在压力、岩性等差异，因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层。要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层。砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。,射孔完井适用的地质条件,（1）射孔完井,裸眼完井,优点：施工方便，成本低，流通面积大。缺点；产层易坍塌，无法分层开采适用：无需分层开采的井，岩层坚硬致密。,Openhole completions,（2）

7、裸眼完井,裸眼完井适用的地质条件：,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。,（2）裸眼完井,工序1：先钻至产层顶部,工序2：直接钻开产层,目的：用于油气井防砂的完井方式；优点：施工较方便，易维修(仅对工序1)；缺点：无法分层开采。可防砂和保护井壁,（3）优质筛管完井,一方面允许一定数量和大小的能被原油携带至地面的“细砂”通过，另一方面能把较大颗粒的砂于阻挡在筛管外面。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

8、粒都带人井内了。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。,（3）优质筛管完井,优质筛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。,（3）优质筛管完井,目的：主要用于疏松地层防砂(效果最好)；优点：裸眼砾石充填流动面积大, 两种完井 方法都有保护井壁和防砂的作用；缺点：施工工序复杂, 对裸眼砾石充填无法 分层开采，但对管内砾石充填可以。,绕丝筛管的优点1. 缝隙宽度最小可达0.12mm, 适应范围大2. 流通面积大,流动阻力小3. 一般

9、用不锈钢为原料,耐腐蚀强,寿命长,综合 经济效益高.,（2）砾石充填完井,砾石充填完井适用的地质条件,（2）砾石充填完井,裸眼完井方式射孔完井方式优质筛管完井方式管外封隔器(ECP)完井方式砾石充填完井方式,水平井完井方法,（1）水平井裸眼完井,Openhole completion,优点：施工方便，成本低，流通面积大。缺点；产层易坍塌，无法避免层间互窜。适用：无需分层开采的井，岩层坚硬致密。工序：技术套管下至预计的水平段顶部，注 水泥固井，然后用小钻头钻完水平段,（2）水平井优质筛管完井,优点：施工较方便，成本相对较低，是目前 水平井采用的最普遍的完井方法。缺点：分层注采和分层酸化压裂措施困

10、难。适用：不宜采用套管射孔完成的井，可防塌。工序：将优质筛管悬挂在技术套管上，依靠 悬挂封隔器封隔管外环形空间。,特点：依靠管外封隔器实施层段的分隔，可 以按层段进行作业和注采控制,（3）管外封隔器完井,其它完井方法,（1）贯眼套管（尾管）完井 贯眼套管（尾管）完井也称地面预钻孔套管（尾管）完井，这是在地面按一定的布孔参数预先在套管（尾管）上钻孔，然后象割缝衬管一样完井。一般的布孔参数为：孔密2024孔/m，孔眼直径10mm，相位角6090度，交错布孔。 贯眼套管（尾管）的加工成本要比割缝衬管低得多，适用于不出砂的碳酸盐岩地层及其它裂缝性油藏。贯眼套管（尾管）完井在直井、定向井、水平井中都可使

11、用。,（2）预充填砾石绕丝筛管完井 预充填砾石绕丝筛管是在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双层绕丝筛管的环形空间而形成的防砂管。将此种筛管下入裸眼井内或射孔套管内，对准出砂层位进行防砂。该种防砂方法其油井产能略低于井下砾石充填，但工艺简便、成本低，国内外均经常采用。该种完井方法在直井、定向井、水平井中都可使用。,其它完井方法,（3）其他防砂筛管完井 (1)金属纤维防砂筛管 (2)多孔冶金粉末防砂筛管 (3)多层充填井下滤砂器（4）化学固砂完井 化学固砂是以各种材料(水泥浆、酚醛树脂等)为胶结剂，以各种硬质颗粒(石英砂、核桃壳等)为支撑剂，按一定比例拌合均匀后，挤入套管外堆集于出砂层

12、位。凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁防止油层出砂。或者不加支撑剂，直接将胶结剂挤入套管外出砂层位，将疏松砂岩胶结牢固防止油层出砂。化学固砂虽然是一种防砂方法，但其在使用上有其局限性，仅适用于单层及薄层，防砂油层一般以5m左右为宜，不宜用在大厚层或长井段防砂。化学固砂完井主要在直井中使用。,其它完井方法,（5）压裂砾石充填防砂完井 在砾石充填工艺上的突破主要是将砾石充填与水力压裂结合起来，称为压裂砾石充填技术，包括清水压裂充填、端部脱砂压裂充填、胶液压裂充填等三种。其原理就是在射孔井上砾石充填之前，利用水力压裂在地层中造出短裂缝，然后在裂缝中填满砾石，最后再在筛管与套管环空充填砾石。同样

13、，压裂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，因为搞不好易发生砂卡，从而使砾石充填失败，达不到有效防砂的目的。 （6）欠平衡打开产层的完井 欠平衡打开产层时，井下钻井液产生的液柱压力小于地层压力，其主要优点是可以避免钻井液对地层产生损害。但由于欠平衡打开产层适应的地质条件有限（主要有裂缝性碳酸盐岩地层、裂缝性变质岩地层、火山喷发岩地层、低渗致密砂岩等），所以目前能采用的完井方法主要有裸眼完井、割缝衬管完井、割缝衬管完井、贯眼套管完井等。,其它完井方法,各种类型完井表皮系数,由于钻井、完井及井下作业对地层的污染或改善，近井地层的渗透率将发生变化，因此产生附加阻力。设想井壁贴一层

14、表皮，流体流过它时所产生的阻力正好等于因近井地层渗透率变化所产生的附加阻力。,油井产能与表皮系数的关系,31,公式说明： Q=产量（bph） K=地层渗透率（md） P=生产压差（psi） =地层流体粘度（cp） S=表皮系数 h=油层厚度（ft） BO=原油体积可压缩系数,假定ln(re/rw)=8，其它条件相同的情况下裸眼筛管井：S=5；高速水充填：S=10裸眼筛管井的产量是高速水充填的1.41倍,完井方式对产能的影响,完井方式产能的影响,目录,平衡地层压力、保证作业安全。具有优良的储层保护能力、减少对储层的损害。维持井眼和套管平衡地层压力的稳定。携带、悬浮固相颗粒，维护井下清洁。具有良好

15、的防腐能力、减轻对套管和井下工具的腐蚀。与储层具有相容性，不改变储层岩石的表面特性。,完井液的功能,水基完井液：它是一种以水为分散介质的分散体系。（1）无固相清洁盐水（2）有固相无粘土相的聚合物水溶液（3）改性的钻井液油基完井液：它是一种以油为分散介质的分散体系。（1）油基完井液（2）油包水完井液气基完井液：用气体来使完井液密度达到小于1.0 g/cm3的技术要求。（1）气体（空气）；（2）泡沫完井液；（3）充气钻井液,完井液的分类,1钻开液（drin-in fluid）2射孔液（perforating fluid）3酸化液（acid fluid）4压裂液（fracture fluid）5隔离

16、液（spacer fluid）6封隔液（packing fluid）7砾石充填液（gravel-packing fluid）8压井液（killing fluid）9清洗液（washing fluid）10修井液（workover fluid）11破胶液（breaker fluid）,完井液的分类,完井液性能要求,强的抑制性以防止储层发生水敏损害； 与前期作业液配伍性好； 本身的储层保护效果好； 能最大限度地解除前期工作液对储层造成的损害,渤海常用完井液体系,射孔液：过滤海水+1.0%HTA+2.0%HCS +2.0% CA101-3 完井液：过滤海水+1.0%HTA+2.0%HCS +2.0%

17、 CA101-3,隐形酸完井液体系配方：,渤海常用完井液体系,与原油具有良好的配伍性,与地层原油配伍性,渤海常用完井液体系,与其他作业流体的配伍性,渤海常用完井液体系,防水锁隐形酸完井液体系,渤海常用完井液体系,聚胺完井液体系,维持完井液的中性和弱碱性，避免改变疏松的砂岩储层结构。降低完井液油水表面张力，使进入储层的完井液迅速返排，减少液相污染。PF-HTA AL对高价金属阳离子进行螯合，防止生成沉淀堵塞孔喉。,目录,1、射孔方式2、射孔参数的选择3、射孔器材和井下工具,射孔定义：利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺叫射孔。 最早

18、的采油方式是裸眼采油或者是筛管采油，随着固井工艺的产生，发展了射孔采油工艺。从1932 年开始在油气田的勘探开发中应用射孔工艺以来，射孔弹由最初的子弹式发展成为目前广泛使用的聚能射孔弹。射孔弹分为深穿透和大孔径两大类，能满足常温到高温地层的完井射孔需要。,射孔的定义,聚能射孔,导爆索爆速: 25,000 - 30,000 ft/秒。聚能射孔弹，端部压力为： 4 7,000,000psi。射孔从开始到完成需要的时间： 1/32,000秒。高能射流穿透套管、水泥环和地层岩石，形成一条“被挤压”的炮眼通道。需要适当的负压来清理射孔表皮。,聚能射孔原理：聚能射孔弹是根据聚能效应原理设计的。当射孔弹被引

19、爆后，装药爆轰，压垮药型罩，形成高温高压的高速聚能射流，射孔冲击目的物，在目的物内形成孔道，达到射孔的目的。,射孔开始,穿透套管,射孔完成,射孔瞬间状态,射孔瞬间状态,射孔孔道,理论射孔孔道,实际射孔孔道,应当根据油藏和流体性质、地层伤害情况、套管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔工艺，其工艺可分为正压和负压工艺，用高密度的射孔液使液柱压力大于地层压力的射孔为正压射孔；反之，井筒或者管柱压力小于地层压力为负压射孔。 按传输方式分为电缆传输射孔、连续油管传输和油管传输射孔（TCP）。,射孔分类,电缆输送正压射孔：在油井压井后，装好井口防喷设备，用电缆下入射孔枪，通过在电缆上的校深仪器（CCL或者

20、CCL/GR）测量出定位对比曲线，调整射孔枪深度对准射孔层位，在正压差下对油气层层位射孔，然后取出射孔枪，下油管并装好井口，进行替喷以使油气井投产。电缆输送负压射孔：这种工艺基本上与电缆正压射孔相同，只是将井筒掏空或者降低井筒的液体比重，在负压差下对油气层射孔，这种方法主要用于中、低油藏。该工艺具有负压清洗孔眼的优点，但对于油气层厚的井需要多次下射孔枪射孔，不能保持必要的负压。采用该工艺射孔，在井口必须安装高压防喷设备才能施工。,电缆传输射孔,电缆传输射孔,电缆传输射孔的优点：射孔定位快捷、准确；电雷管引爆可靠性强；作业简便快捷，施工简单，一次下井可进行多层射孔。负压射孔时，能够起到清洗孔道的

21、作用，减少射孔污染。电缆传输射孔的缺点：一般情况是正压射孔，容易对地层造成污染，影响产能；对地层压力掌握不准时，射孔后容易产生井喷；受电缆输送能力或者防喷管长度的限制，下枪的长度有限；容易受外界因素干扰或者误操作而发生爆炸事故。,电缆传输射孔,电缆,射孔枪,完井液,电缆射孔完井,生产层位,套管,井架,电缆输送过油管射孔,常用的过油管射孔工艺 这是最早的负压射孔工艺。首先将油管下至油层顶部，装好采油树和防喷管，电缆将射孔枪下入防喷管内，打开清腊阀门下入电缆，射孔枪通过油管下出油管鞋，用电缆连接的仪器（CCL或CCL/GR)校深，调整深度使射孔枪对准目的层，加电点火射孔。该工艺适合在生产井不停产补

22、孔和射开新的层位，减少了压井和起下油管作业。,电缆输送过油管射孔,过油管张开式射孔工艺 原有的过油管射孔技术在使用中存在孔径小、穿深浅的致命问题。采用张开式过油管射孔器可以在过油管后，在套中管射孔时达到常规射孔器的射孔效果，该射孔器能在通过油管前将。弹闭合在弹架管中，通过油管进入套管后将弹张开这样，在油管井中相当于在套管井中使用一种大直径的射孔枪，其弹的装药量达25g，平均穿深大于 480mm ，使射孔效果得到明显提高。,电缆输送过油管射孔,过油管射孔器,现场图片,油管传输射孔,这种工艺是利用油管（钻杆）连接射孔枪下到油层部位射孔，油管下部连接有封隔器、负压阀和引爆系统，油管内只有部分液柱形成

23、射孔负压。 通过地面投棒引爆、压力引爆、压差式引爆或电缆湿式接头引爆等多种方式使射孔弹引爆一次全部射完油气层。 油管输送射孔最大的优点是很容易造负压，在负压条件下射孔。 油管输送射孔深度校正一般采用较为精确的双同位素校深方法。,油管传输射孔,油管输送射孔常用引爆方式： 井口管柱内投棒引爆。 管柱加压引爆。 环空加压引爆。 油管输送射孔具有负压高，易于解除射孔对油层的伤害。一次射孔层段厚度较大，长度可达1000M以上。该方法特别适用于斜井、水平井、稠油井和高压油气井等电缆难于下入的井。由于在井口预先装好井口采油装置，故安全性能好，非常适合于高压油井合气井作业。同时，射孔后即可以投入生产，也便于测

24、试、压裂、酸化等射孔联作，减少压井和起下管柱的次数，也减少了对油层的伤害和作业费用。 油管传输射孔也可以根据作业需要释放射孔枪。,油管传输射孔,油管输送射孔的优点： 1）可与 DST 进行联作； 2）输送能力强，一次下井可射孔数百米； 3）能根据油气层岩性特点，设计负压值； 4）射孔后可释放射孔枪； 5）能在大斜度井和水平井中进行作业。油管输送射孔的缺点： 返工时间长，对火工器材要求耐温高。,油管传输射孔,2-7/8“ EUE 油管,2-7/8“ EUE 油管,压力延时点火头,射孔枪,安全机械点火头,2-7/8“ EUE 厚壁油管,负压阀,2-7/8“ EUE 油管,减震器,转接头,9-5/8

25、封隔器,压力延时点火头,射孔枪,压力延时点火头,负压阀,减震器,转接头,9-5/8封隔器,放射性接头,油管或钻杆,放射性接头,油管或钻杆,油管输送射孔联作工艺,油管输送射孔与投产联作 国内外对不需要防砂和分层的自喷井普遍采用这种工艺，既安全又经济。此工艺是先顶部封隔器+射孔管柱，校深后座封顶部封隔器，然后下入生产管柱插入顶部封隔器内，安装采油树，井口投棒或者加压引爆射孔枪，可以在射孔的同时将射孔枪释放至井底。油管输送射孔和地层测试联作 将油管输送装置的射孔枪、点火头、油管以及减震器等工具接在封隔器测试管柱的底部。管柱下到待射孔和测试井段后，进行射孔校深、坐封封隔器并打开测试阀，引爆射孔枪，射孔

26、后转入正常的测试程序。该工艺在海上勘探井射孔联作作业普遍使用，在个别开发井中使用到该工艺。,连续油管传输射孔,连续油管射孔即采用连续油管将射孔枪下入井内射孔，其起爆方式与TCP基本相同。该工艺可用于大斜度井、水平井等射孔作业，也可以用于过油管射孔作业，射孔时可实现负压。优点：1）可用压力起爆器引爆射孔枪； 2）输送能力强，一次下井可以射孔几十米上百米； 3）可在负压条件下射孔； 4）射孔后可以释放射孔枪； 5）可在大斜度井以及水平井中射孔。缺点：1）对防喷管的长度要求有足够的长度； 2）校深比较麻烦。,TCP射孔+负压返涌射孔工艺,作业步骤：1、校深；2、点火射孔；3、将射孔枪起出射孔段；4、

27、座封RTTS封隔器；5、负压放喷。优点： 可以实现大负压返涌放喷，不会出现因地层出砂卡射孔枪的复杂情况。,定向射孔技术,定向射孔关键步骤组装和下入射孔枪和放射性短节深度校正和方位校正点火射开空心斜向器循环压井起出射孔枪和井下工具组合,在同一射孔枪身内，设置两种性质不同的高能量用于射孔的射孔弹、用于压裂的复合固体推进剂，同时引爆并控制其加压历程瞬态时间差，实现射孔与压裂分步作功，从而对近井地带形成孔缝结合型渗流通道，达到大幅度增加近井带渗流面积的目的。,高能气体压裂复合射孔技术,1、射孔方式2、射孔参数的选择3、射孔器材和井下工具,要获得理想的射孔效果，必须对射孔参数进行优化设计。进行正确而有效

28、的射孔参数优选，取决于以下几个方面： 1）对于各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识程度； 2）射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度； 3）可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。射孔参数优选是指现有条件下针对特定储层的使井产能达到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参数的工艺要求。产能比是目标函数。,射孔参数优选,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，获得各种条件下射孔产能比定量关系；收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以修正模型和优化设计；调查射孔枪、弹型号和性能测试数据；校正各种弹的井下穿深和孔径；计算各种弹的压实损害参数；计算设计井的钻井损

29、害参数；计算和比较各种可能参数配合下的产率比和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合。预测选择方案下的产量、表皮系数。,射孔参数优化设计方法,射孔参数选择,1）枪直径： 7”套管- 4-1/2 ” 5”射孔枪 9-5/8”套管- 7”射孔枪根据海上油气田完井手册及现场作业经验，射孔枪外径与套管内径的间距为1“左右最为理想，此时枪的对中效果较好，且能充分发挥聚能射孔弹的聚能效果。,2）炮弹药量（克）:不同的厂家，虽然同样的药量，但由于聚能罩的形状和材料不同，穿深和孔径都不一样。因此，定货时，不必指定药量，只提孔径和孔深要求； 3）孔密：防砂井一般取39孔/m（12孔/ft），原则上孔越

30、密越好，但要考虑套管的强度和经济性； 4）孔径（mm）：对防砂井，孔径越大越好。但同样药量的炮弹，孔径大了，穿深必然浅。因此，要根据孔密、穿深和经济性要求综合评价选取。,射孔参数选择,一般情况下，获得最大产能需要有较高的射孔密度，但在选择射孔密度时，应考虑以下几种因素：（1）孔密太大容易造成套管损害；（2）孔密太大成本较高；（3）孔密过大会使将来的作业复杂化。 图给出了无损害条件下，孔密和产能比之间的关系，此图说明在孔密很小时，提高孔密时产能比的增大比较明显。但当孔密增大到某一值时，孔密对产能比的影响不明显。 经验表明当孔密为2639孔米，会以最低成本使产能达到最大。,孔密对产能的影响,孔径对

31、油井的产能也有一定影响，但不如孔深和孔密的影响大。 无论相位角是90还是0，当孔径0.4in时，孔径增加，其产能提高幅度不大。 图中也说明，孔深小于9in时，孔径对产能的影响较大；大于9in时影响较小。 通常情况下，采用孔径为0.5in的孔眼，效果较好，对于有积垢或石蜡沉积趋势的井，建议采用0.75in的射孔孔眼。,孔径对产能的影响,5）穿深（mm）:要保证穿透污染带之后，还有一定的穿深。,射孔参数选择,3,6,18,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1,2,4,6,8,12,射孔穿深,孔密,产能比,螺旋排列,90 phased,180 phased,0 phased,1 spf

32、,2 spf,4 spf,6 spf,8 spf,12 spf,0.7,1.0,1.2,9,0.8,1.3,1.1,0.9,12,15,穿深与孔密和产能的关系,射孔参数选择,6）相位选择:若射孔相位选择不合适，将会对套管的强度和产量产生影响。,射孔相位为135/45 时套管强度保持在较高的比值范围内，达原套管强度的80以上，这对油气井的生产寿命有重要影响。,不同孔密可以选择相同相位相同孔密可以选择不同相位,在各向异性地层中，相位角由180变到0或90时产能有较大提高，相位角在0和90之间变化时产能没有太大变化； 在各向同性地层中，相位角由0变到90或180时，产能有较大提高，相位角在90和18

33、0之间变化时，产能没有太大变化。 大量实验及现场应用表明: 孔眼相位为0时，油井产能最低； 相位为120、180时产能居中； 相位45时稍高； 相位为60、90时产能最高。当孔眼未穿透钻井损害带时，120和90相位的产能大致相同。,相位对产能的影响,83,防砂完井要求大孔径和高孔密；常规完井则要求高孔密和深穿透。增产完井却要求高孔密和低相位。由此可见，高孔密是各种完井方法都要求的重要条件。在酸化压裂的增产完井作业中，高孔密和低相位射孔。,射孔参数优选,1、负压射孔 负压射孔是指井内液柱压力低于储层压力时的射孔施工作业。在负压射孔的瞬间，由于储层压力大于液柱压力，使地层流体产生一个反向回流，冲洗

34、射击孔孔眼，避免射击孔杵堵和射孔液对地层的损害。2、负压值选择的基本原则负压应能排除射孔压实污染层带；返排物不应卡死负压射孔管柱；参考以往类似油、气井的负压射孔实践经验值；不破坏地层岩石骨架。,射孔负压设计,式中：Pmin -压力，单位为兆帕(MPa)；K -地层最大渗透率，单位为千分之平方微米(m210-3)。,1、最小负压值Pmin：,油层：,气层：,合理负压值的确定：(美国Conoco公司 ),若油气层没有出砂历史，则Prec0.2Pmin0.8Pmax若油气层有出砂历史，则Prec0.8Pmin0.2Pmax,2、最大负压值Pmax：使用声波时差法：油层： Pmax(360020)6.

35、89103 气层： Pmax(475025)6.89103 使用体积密度(RHO)法时：油层： Pmax6.89(2.34RHO4) 气层： Pmax6.89(2.9RHO4)式中：P max - 压力，单位为兆帕(MPa)； - 声波时差，单位为微秒每英尺(s/ft)；RHO -体积密度。,负压值计算-海上油气田完井手册,射孔负压设计,完井管柱内成负压射孔液柱的方法一般有两种，一种是留空；另一种是钢丝作业打开井下滑套，从油管替入轻密度的射孔液，再关闭井下滑套；或是从油管内下入连续油管，替入轻密度的射孔液或氮气掏空。如果是使用永久封隔器悬挂射孔枪，也可以在密封总成插入时先替入负压射孔液。,造负

36、压方式,射孔负压设计,1、射孔方式2、射孔参数的选择3、射孔器材和井下工具,射孔器材,射孔器材包括火工品和非火工品。火工品包括射孔弹、导爆索、传爆管、电雷管、撞击雷管、延时火药、尾声弹和隔板火药等；非火工器材包括射孔枪、枪接头、油管、玻璃盘接头、棒击开孔阀（负压阀）、压力开孔阀、释放装置、减震器、转接头、放射性接头和点火棒等。,射孔弹,由炸药、壳体及药型罩等构成具有聚能效应的组合体。聚能射孔弹按其结构分为有枪身射孔弹和无枪身射孔弹。 功能：穿透枪身管壁、套管、水泥环和地层，形成油气流通道特性：属于二类炸药，灵敏度和危险性低于导爆索，但由于用量多，危险性大。结构：聚能射孔弹的结构由外壳、主炸药、

37、起爆药和药锥形衬套四部分组成。影响射孔弹的聚能因素: 炸药质量、聚能穴形状和壁厚、聚能穴使用的材料、炸药柱的对称性、装药密度、药柱的密封情况、起爆能以及加工技术和装配工艺等。常用射孔弹的类型：按耐温等级分有：常温(RDX)、高温(HMX)和超高温(HNS)三种。 按穿透性能分有：深穿透和大孔径二类。,射孔弹,雷管,射孔用的雷管分电雷管（承压雷管、不承压雷管）和撞击式雷管两类。 功能：用于射孔起爆装置。电雷管用于电缆射孔、过油管射孔、桥塞、切割和解卡作业；撞击式雷管用于油管输送和连续油管传输射孔。 特性: 属于一类炸药，灵敏度高，极易启爆。,传爆管,功能：继爆、引爆。既能被雷管、传爆管从外端引爆

38、，也能被导爆索从管内引爆，传爆管被引爆后，又能引爆导爆索，从而引爆射孔弹。 特性：同雷管一样属于一类炸药，但不能自己引爆，目前 TCP用的传爆管都是双向传爆管。,导爆索,导爆索是由雷管产生的爆轰波引爆射孔弹的。因此，爆轰波的速度决定了导爆索的引爆方式是爆炸还是爆燃。 功能：以每秒6000米以上的速度传爆，并能引爆与它相接触的炸药、射孔弹和传爆管等。 特性：属于二类炸药，灵敏度高，危险性大。 常用导爆索的类型 按耐温性能分有：常温、高温和超高温三种。 按按药量分有：40谷/FT、 70谷/FT、 80谷/FT和100谷/FT等。 按外皮材质分有：低收缩（Low Shrink）和收缩二种。,延时火

39、药,延时火药：与延时装置外壳配合使用，接收起爆器爆轰能量，延时一段时间后，引爆射孔枪。,延时起爆管由壳体、隔板起爆器、点火药、延时火药和猛炸药构成，它是隔板起爆器和延时管的组合体。工作过程：由撞击雷管、电雷管或传爆管输出爆轰波，引爆隔板起爆器，再引燃点火药，并点燃延时火药，经过一定的时间点燃起爆药，引爆猛炸药，输出爆轰波。延时时间：510分钟延时的目的：射孔时构成负压差。除火药延时外，目前还有的延时装置有： 电子延时 （延时时间可达几个小时）液压油延时 （延时时间可达12个小时）,隔板火药,技术特点采用隔板技术传递爆轰能量，射孔后不进 油污，减少环境污染；采用泄压阀来泄压，解决射孔中夹层枪憋压

40、的问题，使作业更加安全；对射孔枪具有分段安全保护作用；可用于 89mm 以上的有枪身射孔枪中。,保证井口拆枪作业安全 技术首创 国际领先。,射孔枪,射孔枪分有枪身射孔枪和无枪身射孔枪。有枪身射孔枪是用于承载射孔弹的密封承压发射体；无枪身射孔器中，它专指弹架，无枪身射孔器的密封承压由无枪身射孔弹的弹壳承担。有枪身射孔枪还分有盲孔和无盲孔射孔枪。射孔枪系列有：2-7/8 、3-1/2 、4 、4-1/2 、5 、6-1/4 和 7 枪等。既有高孔密也有低孔密；根据不同的弹型配套的孔密有：13孔/米、16孔/米、20孔/米、40孔/米等方位有：60、72、90、 150 180、 30/150、45

41、/135和 72/144等多品种。穿深和孔径有：深穿透和大孔径两种。,激光加工,数控加工,射孔枪,射孔枪,安全机械点火头,工作原理：井口投棒撞击安全机械点火头的锁柱，剪断剪切销，锁柱向下移动释放击针。击针在压力的推动下向下移动撞击起爆器，起爆器被引爆后输出爆轰能量引爆与之连接的射孔枪的导爆索和传爆管。 安全机械点火头是一种带保险机构的棒击起爆装置。当管柱内无液体，即没有压力时，活塞不能动作,系统处于安全状态。特点：在井口作业时意外的作用力不能引爆；理想状态下435 psi 的静压即可引爆点火头；可适用于重泥浆井及小于60度的斜井； 使用条件：射孔管柱必须是全通径管柱；井斜度小于 60 度；液柱

42、压力必须大于 500psi；必须安装NO-GO环。,安全机械点火头,工作过程,压力点火头,压力起爆装置用于TCP完井作业中起爆射孔枪。特别适用于测试联作，斜井和水平井作业中引爆射孔枪或延时起爆装置.根据该装置所处的井深和所需的起爆压力，计算剪切销的数量，油管压力大于活塞上预先设定的剪切销的剪断值时，活塞剪断剪切销并向上运动，活塞上的击针撞击起爆器，起爆器输出的爆轰点燃延期起爆管，由延期起爆管输出的爆轰引爆传爆管、导爆索、射孔弹，或直接引爆射孔枪。特点/性能： 能与延时起爆装置配合使用； 可置于射孔枪顶端或尾端； 适用于大斜度井或水平井。,压力点火头,棒击负压阀,棒击负压阀用于油气井TCP作业中

43、，造负压，并提供油气生产通道。当采用平衡射孔负压返涌时，在压力起爆射孔以后，再从井口投棒开孔造负压并形成油气通道。下井过程中装置内外的压力不连通。在井口投棒撞断撞销，油管内压力通过撞销断裂处的小孔作用于滑套的环形面上。压力推动滑套组件向上移动，并开孔，使装置内外的压力连通。装置内的卡圈，锁定开孔状态。,棒击负压阀,放射性接头和点火棒,放射性接头是用于校准射孔深度的记号。放射性接头一般装在油层上部80米处。点火棒是机械点火头的配套工具，是用来打开负压阀和撞击机械点火头。点火棒在以下介质的下落速度：空气：8390米/秒 水或柴油：6.17.6米/秒在泥浆里主要取决于泥浆的比重，一般情况： 4.67

44、.6米/秒在液氮里：4661米/秒,RTTS封隔器是一种大通径、可封隔双向压力的悬挂式封隔器。可用于地层测试、酸化、挤水泥等作业。封隔器包括：本体有一J型槽，机械摩擦块，封隔器本体，水力锚。水力锚本体可以防止工具向上串。作用： 封隔器心轴允许大排量流体通过。钢丝作业的工具也可顺利通过。 封隔器可多次坐封和解封。操作： 封隔器缓慢下入到坐封位置，上提旋转坐封。如果工具在底部，只需要半圈就足够。但根据井深和井斜是需要多旋转几圈。在坐封位置，向右旋转使摩擦块到位坐封，需要配足够重量。,RTTS封隔器,压力延时点火头,机械点火头,负压阀,油管流量阀,压力开孔装置,单井节约2-4小时,销钉精度高安全可靠

45、,液压安全防止井口意外引爆,射孔井下工具系列,目录,1、油水井出砂概述2、出砂预测方法3、防砂方式分类4、防砂设计5、防砂工艺流程,油、气井出砂的危害,油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气井不能有效的开发。出砂的危害主要表现在以下三个方面： 减产或停产作业地面和井下设备磨蚀套管损坏、油井报废,渤海油田多数疏松砂岩油藏需采取防砂措施,油、气井出砂机理,地层出砂没有明显的深度界限，一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。地层应力包

46、括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力，还有地层孔隙压力和生产压差形成的作用力。由此可见，地层出砂是又多种因素决定的。主要可以分为先天原因和开发原因。,油水井出砂,构成储层岩石部分骨架颗粒发生移动，并随地层流体流向井底的现象。,出砂类型,出砂的影响因素,1.先天性原因,先天性原因是指砂岩地层的地质条件，也就是砂岩地层含有胶结矿物数量的多少、类型的不同和分布规律的差异，再加上地质年代的因素，就形成了砂岩油、气藏不同的胶结强度。一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质年代早，砂岩油、气藏的胶结强度就大，反之就小。,出砂的影响因素,人为的开发因素造成油、气井出砂。这些因素

47、有的可以避免，有的不可能避免。不恰当的开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术，低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂，这些都应当尽可能避免。随着油、气田开发期延续，油、气层压力自然下降，储层砂岩体承载砂砾的负荷逐渐增加，致使砂砾间的应力平衡破坏，胶结破坏，造成地层出砂，这种出砂不可避免。,2.开发因素,油水井出砂原因,1） 疏松胶结2） 生产压差过大，或压力激动3） 稠油的拖拉力4） 出水5） 酸化（胶结物受到破坏）6） 充填效果差或防砂参数不当7） 地层岩性变化等,地层应力超过砂岩强度出砂就发生了,1、油水井出砂概述2、出砂预测方法3、防砂方式分

48、类4、防砂设计5、防砂工艺流程,油井出砂预测技术,组合模量法,斯伦贝谢法,地层强度法,声波测井法,孔隙度法,地层性质测井法,出砂预测方法,现场观测法岩心观察:用肉眼观察、手触摸等方法判断岩心强度。若一触即碎，或停放数日自行破裂，或可在岩心上用指甲刻痕，则该岩心为疏松砂岩，强度低，易出砂。DST测试:DST测试期间，若油气井检测出砂，则生产初期就有可能出砂；如检测不出砂，但检查井下钻具发现接箍台阶上有砂粒，或在DST测试完毕后，下探砂面，发现砂面上升，则该井肯定出砂。邻井状态:在同一油区，同一层段，邻井在生产过程中出砂，则该井就有可能出砂。岩石胶结物:岩石胶结物有易溶于水与不易溶于水之分，当油气

49、井含水量增加时，易溶于水的胶结物(泥质胶结物)溶于水，岩石强度降低。胶结物含量较低时，岩石强度主要由压实作用提供，对出水因素不敏感。,出砂预测方法,实验室实验方法厚壁圆柱筒简化模型用内径2.5cm、外径8.5cm、长50cm的岩心进行破坏实验，若近井筒垂直有效应力v大于0.86T（屈服应力），则地层出砂，否则不出砂。小型模拟出砂实验在模拟井下温度、压力、产液量、生产压差下，用小岩心进行模拟出砂实验。,出砂预测方法,经验公式及图表法地层强度法 ：20世纪70年代初Exxon公司发现当生产压差是岩石剪切强度1.7倍时，岩石开始破坏并出砂 。双参数法：以声波时差为横轴，生产压差为纵轴，将各井的数据点

50、绘在坐标图上，则出砂数据点形成一个出砂区。把数据绘在同一坐标上，判断是否出砂 。多参数法：建立出砂井与深度、开采速度、生产压差、采油指数、泥质含量、含水率等的判别函数，用该函数判别井是否出砂 。地层孔隙度法：一般当孔隙度大于30%时，胶结程度差，易出砂；孔隙度在20%30%之间，地层会少量出砂；孔隙度小于20%，地层出砂微量或不出砂 。,出砂预测方法,声波时差法 声波测井测出的声波时差(纵波)值同岩石的孔隙度有良好的对应关系，较小的声波时差值如164s/m(50s/ft)代表低孔隙度，坚硬、高密度的岩石；较大的声波时差如312s/m (95s/ft)代表高孔隙度，松软、低密度岩石。通过声波测井