2-气井完井

知识回顾——完井方法
1. 先 期 裸 眼 完 井
2. 后 期 裸 眼 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
3. 衬管 完 井
4、套管完井射孔完井
5、尾管射孔完井
第一节 气井完井设计
一、井身结构 井眼、套管、水泥环、 储层、油管在 剖面图上的相互关系。 包括井眼、套管深度和直径等参数。
表 3 SYD系列射孔弹性能表 API、PR43 混凝土靶 射孔弹型号 穿透，mm 孔径，mm SYD—73 SYD—89 SYD—102 SYD —127 2)射孔枪
枪 型
适用套 管尺寸 mm 127∼140 140∼178 178 278
≥350 ≥400 ≥500 ≥700
≥10 ≥10 ≥10 ≥10
随溶液浓度增加，渗透率下降
絮状沉淀
磺化褐煤
渗透率伤害率增高
渗透率降低
随溶液浓度增加，渗透率下降
二、完井过程中气层的损害及保护措施 1. 完井过程中对气层的损害及保护技术
打开储层的方式：降低钻井液、完井液的污染
(1) 近平衡钻井技术 (2) 选择相适应的钻井、完井液
2、 射孔过程对气层的损害 和保护技术
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第四节 油管柱与井下工具
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
(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裂管 氢脆 (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，有效减缓电化学腐蚀 防腐缓蚀剂 (6) 为防止电化学腐蚀，在油管内壁选用内涂层或内 内涂层 衬玻璃钢油管
井眼
表层套管
套管
套管的外径 X 深度
技术套管
油 管
油层套管 生产套管
178mm x 2702.73m
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
D339.70mm×203.44m D444.50mm×205.0m
磨151井井身结构示意图
二. 替喷投产油管柱
油管 筛管短接 喇叭口
三. 压裂酸化油管柱
D339.70mm×203.44m D444.50mm×205.0m
73.00mm×3175.0m
D244.50mm×1698.31m
图 20 压裂酸化油管柱
D311.20mm×1700.00m
封隔器位置： 2850.0m 左右
177.80mm × 3071.16m 215.90mm×3073.00m
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 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
第二章
气井完井
中国石油大学（北京）2010年11月
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。
知识回顾——完井方法 第一节 气井完井设计 第二节 完井过程气层保护 第三节 气井完井工艺 第四节 射孔完井工艺 第五节 油管柱与井下工具
无枪身射孔器
按照联炮直径分为43型、54型、63型、80型等
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。
54DP14无枪身射孔器
•装 药 量: •相 位: •联炮直径 : •混凝土靶穿深: •平均穿孔孔径: 14 g 0°及45° 54 mm 289 mm 9.2 mm
(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、 射孔过程对气层的损害和保护技术
（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
127BH30型射孔器 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
图 23 聚能射孔弹结构图
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。 射流分为有效射流和无效射流
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
人工井底：3194.8m
水力锚
四. 分层酸化合采油管柱
127.0mm× （2889.49～3203.31m） 152.40mm×3205.0m
人工井底：3194.8m
•对井身结构的要求 满足采气生产需要（井下工具、长期、高压） 满足钻井工艺 满足强度要求 SY5322－88《套管柱强度设计推荐方法》
二、套管程序
4＋1
5＋1
第二节
完井过程气层保护 完井过程
3、 保护气层的投产措施
（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：改善酸基工作液的性能和施工方 酸化投产： 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
第三节
射孔完井工艺
耐温 条件 ℃/48h 150 150 150 150
表 4 SYD系列射孔枪参数表
相位，（º） 孔密，孔/m 适用套管，mm
最大外径，mm
73 89 102 127
73 89 102 127
60/90 60/90 60/90 60/90
12/16/20 12/16/20 12/6 12/6
127∼140 140∼178 178 278
ζ =8~64个/m
图5-7a 孔密及孔径 对产能的影响
图5-7b 孔密及孔深 对产能的影响
图5-7c 孔密及相位角 对产能的影响
:θ =45° ； : Le =0.5m； :d=0.01m ； 孔深随着孔密的增加，对产能的影响较大 :Le =1.0m ； :θ =60° ； :d=0.02m ； :Le =1.5m ； :θ =90° ； :d =0.03m； 孔径和相位角随孔深的增加，对产能的影响不大 :θ =120°； :Le =2.0m ； :d =0.04m； :Le =2.5m ； :θ =180°； :d =0.05m。 :Le =3.0m ； :θ :Le =3.5m 。 =360/0° 。
二、射孔工艺
1、正压射孔工艺 ——电缆传输射孔工艺 自然伽马仪校深定位
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
（1）.油管传输射孔 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。
水力压缩式封隔器
Y344封隔器 转层器 手动球座 水力锚
上层®
机械卡瓦式封隔器
Y241封隔器
图 21 两层酸化合采井下管柱
下层∇
启动接头
五. 生产封隔器完井油管柱
伸缩器 循环阀 锁紧密封短 节 液压座封永 久封隔器 磨封隔器的 加长管 上座放短节 筛管 筛管 下座放短节 下座放短节 油管传输射 孔枪 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 上座放短节
套管 井眼
D244.50mm×1698.31m D311.20mm×1700.00m
73.00mm×3175.0m
封隔器位置： 2850.0m 左右
177.80mm × 3071.16m 215.90mm×3073.00m
射孔井段：3175.40~3164.60m 3154.00~3150.00m 3149.30~3147.40m 3142.00~3134.00m 3127.30~3122.80m
（2）过油管射孔
3、特殊射孔工艺 油管传输射孔与MFE联作 (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。
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
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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
图 25 油管传输射孔与MFE
三、优化射孔设计
射孔参数对气井产能的影响
表 5 射孔因素优先顺序
完井类型 防砂完井 射孔因素 2 有效射孔密度 1 射孔孔径 3 射孔相位 4 穿透深度 软件：优化射孔设计 自喷完井 1 4 3 2 增产措施 1 2 3 4 改善 损害 2 4 3 2
射孔参数优化-孔密
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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
wf=2000kPa
井底压力随孔深的增加，对产能的影响较大P
井底压力随孔径和孔密的增加，对产能的影响不大
Pwf=3000kPa Pwf=4000kPa Pwf=5000kPa
一、射孔的方法与工具
1.射孔弹与射孔枪
聚能射孔器的种类
按 照 射 孔 器 的 结 构 分 类：
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。
有枪身射孔器
按射孔枪外径分为89型、102型、114型、127型等十余种
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 。
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射孔参数优化-表皮系数
s =1~4
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
表皮系数随孔密、孔径和孔深增加，对产能的影响变化较大
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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
(3) 在微粒直径和压差不变的条件下，微粒对裂缝岩心的损 害基本上与克氏渗透率相关。 微粒对岩心的损害，随克氏渗透率的增加而迅速增加，但 微粒对岩心的损害，随克氏渗透率的增加而迅速增加， 克氏渗透率超过一定值后，随其增加，其损害幅度变化较小
2. 矿物反应物沉积堵塞
磺甲基酚醛树脂
渗透率伤害率增高
渗透率降低
图 22 生产封隔器完井管柱示意图
六、完井井下工具
定位接头
1. 油管传输射孔装置 2. 油管座放接头(又叫油管堵塞座) 3. 生产封隔器 4. 伸缩器 5. 循环阀 6. 防水化物生成装置 7. 井下安全阀 图 ？ 射孔枪与丢手节头
启爆总成 射孔枪 丢手接头
第五节 含硫气井完井工艺
一、含硫气井油管柱的特殊要求
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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1. 固相微粒堵塞 (1) 在相同压差下，微粒直径越小，对气层损害越严重(图 13)
(2) 微粒直径相同，不同压差对岩心损害不同。压差 愈大，造成的不可恢复的损害也就越大。