完井工程与防砂技术

完井工程与防砂技术 一、概况 经过十几年连续攻关，西南石油学院完井中心已经形成了一套科学的完井工程优化的和技术，具体内容包括：1）完井方法优选；2）合理生产套管尺寸及井身结构优化；3）完井动态分析与经济评价；4）完井管柱、生产管柱结构优化设计；5）完井参数优化设计； 6）合理投产措施及完井储层改造优化设计；7）完井评价；8）完井防砂技术。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 1、各类油藏各类油井完井方法优选 油井完井方法的选择是关系到如何以最低的成本、最高的经济效益去最合理地开发油田的关键，无数的生产实践和经验教训证明：传统方法根据经验来确定，往往造成许多后续问：或者产量低、或者许多工艺措施无法实施、或者后期生产成本大幅增加。 1、各类油藏各类油井完井方法优选 经过十几年连续攻关，已经形成了一套科学的确定各类油藏（砂岩、碳酸盐岩、变质岩、火山岩等）各类油井（垂直井、斜井、水平井、大斜度井、侧钻井等）完井方法的技术：即从油藏地质特性和油藏工程特点出发、考虑油田开发开采的工艺技术要求，再从产能预测、动态分析到经济评价着手综合选择最优完井方法。目前，已经应用的井数超过600多口井。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 二、主要研究方向与成熟技术介绍 2、各类气藏各类气井完井方法优选 气井完井方法的选择是关系到如何以最低的成本、最高的经济效益去最合理地开发气田的关键，经过几年连续攻关，已经形成了一套科学的确定各类气藏（常规天然气藏、凝析气藏）、各类岩石（砂岩、碳酸盐岩）、各类气井（垂直井、斜井、水平井）、各类天然气（常规气、酸性气、含H2S）完井方法的技术：即从气藏地质特性和气藏工程特点出发、考虑气田开发开采的工艺技术要求，再从产能预测、动态分析到经济评价着手综合选择最优完井方法。目前，已经经过近200口井的实际验证。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 3、各类油藏各类油井合理生产套管尺寸 及井身结构优化设计 生产套管尺寸及井身结构优化设计是完井工程的重要环节之一。传统的做法是由钻井工程设计井身结构、确定生产套管尺寸，采油工程受到生产套管尺寸的限制，许多油井无法采用适合的工艺技术、一些增产措施难以进行。目前，已经形成了一套科学的确定各类油藏各类油井合理生产套管尺寸及井身结构优化设计方法：即从开发方式、人工举生方式、增产措施需求、是否稠油地层、油井配产等综合选择最优的生产套管尺寸，然后再从井底反推设计合理的井身结构。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 4、各类油气藏各类油气井完井优化设计 完井是衔接钻井工程和采油采气工程的相对独立的系统工程，是从钻井到采油采气的桥。完井的好坏直接关系到油气井能否以低成本、高产量生产，也关系到能否提高采收率和提高储量利用程度，还关系到能否提高油气田开发的整体经济效益。目前，已经形成了一套科学的确定各类油气藏各类油气井完井方案优化设计的方法和技术： 具体内容包括：1）完井方法优选，针对垂直井、斜井和水平井各20多种完井方法进行优选； 二、主要研究方向与成熟技术介绍 2）合理生产套管尺寸及井身结构优化；针对各种井型（垂直井、斜井和水平井），从开发开采和钻井、完井及经济优化的角度，系统进行生产套管尺寸及井身结构设计；3）完井动态分析与经济评价，针对垂直井、斜井和水平井各20多种完井方法（共约70种完井方法）进行；4）完井、生产管柱优化设计；5）完井油层保护方案及专家系统；6）合理投产措施及完井储层改造优化设计；7）完井参数优化设计，针对垂直井、斜井和水平井各20多种完井方法（共约70种完井方法）进行；8）完井评价。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 5、完井防砂技术 我国的砂岩地层从埋深300米到3000米，都有许多层位在生产时出砂。完井防砂是其中的重点和核心。目前有多达20种的防砂方法，但是大多数防砂方法实施后皮系数很高，有的高达2030甚至5060。如何最有效地实施防砂同时又把防砂完井带来的高的地层损害降下来，成为目前完井防砂技术的重点。经过近十年的攻关，已经形成配套防砂技术，包括：1）生产过程中的出砂预测与最佳防砂完井方法优选；2）高渗地层水力压裂与砾石充填复合防砂技术；3）老井出砂与综合治理技术；4）适度防砂理论与方法、技术；5）防砂完井综合评价与分析技术。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 A、完井防砂技术与方法 1、割缝衬管完井；2、绕丝筛管完井； 3、裸眼预充填砾石筛管完井；4、裸眼金属纤维筛管完井； 5、裸眼烧结陶瓷筛管完井；6、裸眼金属毡筛管完井； 7、裸眼井下砾石充填完井；8、裸眼化学固砂 ； 9、衬管外化学固砂；10、管内下绕丝筛管完井 11、管内预充填砾石筛管完井；12、管内金属纤维筛管完井； 13、管内烧结陶瓷筛管完井；14、管内金属毡筛管完井； 15、管内井下砾石充填完井；16、套管外化学固砂 17、水力压裂＋管内井下砾石充填完井； 18、压裂封口技术防砂；19、膨胀筛管防砂。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 B、水力压裂＋管内井下砾石充填完井 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裂缝，然后在裂缝中填满砾石，起到水力压裂的增产和解堵作用，最后再在筛管与套管环空充填砾石。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 B、水力压裂＋管内井下砾石充填完井 表1 清水压裂充填、端部脱砂压裂充填、胶液压裂充填对比 清水压裂充填 端部脱砂压裂充填 胶液压裂充填 处理目的 消除或“绕过”近井带由于钻井和固井造成的损害 消除或“绕过” 由于钻井和固井造成的深部损害 消除或“绕过” 由于钻井和固井造成的深部损害 充填材料 石英砂或陶粒 石英砂或陶粒 石英砂或陶粒 前置液 盐水（清水） 低粘、低滤失、薄滤饼交联液 高粘度交联液（胶液） 携砂液 盐水（清水） 低粘、低滤失、薄滤饼交联液 高粘度交联液（胶液） 产生裂缝长度 1.5(3.0米 3.0(6.0米 7.5(15.0米 井深（米） 3000以下 3000以下 3000以下 处理层段厚度 最大达152米 最大达30米 任意 二、主要研究方向与成熟技术介绍 表2 某油田压裂充填与常规砾石充填的产能对比 井 常规砾 压裂充填 号 石充填 清水压裂充填 端部脱砂压裂充填 胶液压裂充填 产能 产能 增加% 产能 增加% 产能 增加% 5 31.11 126.81 307.6 127.13 308.6 158.65 409.9 10 35.80 84.85 137.0 84.35 135.6 98.05 173.9 14 32.31 57.10 76.73 59.02 82.67 70.74 118.9 11 56.46 89.35 58.25 97.57 72.81 260.73 361.1 28 119.7 156.23 30.52 154.29 28.91 183.51 53.32 33 55.94 100.43 79.53 101.93 82.21 131.82 135.6 平均 114.9 118.5 208.8 注：产能指单位生产压差下油井的日产量，即：m3/(d.Mpa)。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 注：老井。 表3 某油田4口井的增产倍比及防砂效果评价 井号 压裂砾石充填前 的生产情况 压裂砾石充填后 的生产情况 增产倍比 防砂 效果 液/油 （t） 含水 （%） 液/油 （t） 含水 （%） （按油计算） 评价 7137 8/0.6 92.5 22/4.1 81.36 6.83 生产6个 7141 4/0.5 87.5 18/3.3 81.67 6.60 月以后仍 7124 9/0.7 92.22 23/4.6 80.00 6.57 然未见出 7148 7/0.6 91.43 22/4.3 80.45 7.17 砂。 4口井的平均增产倍比 6.79 二、主要研究方向与成熟技术介绍 压裂充填后，产能大大增加，其原因： 压裂充填后，原油从地层线性渗流到裂逢,再线性渗流到井筒，不仅渗流面积大大增加,而且消除(或部分消除)了钻井和固井损害,还部分消除了射孔压实损害。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 C、压裂封口技术防砂 表4 压裂封口技术防砂效果统计表 井号 施工日期 措施前、后生产情况 累计生产天数 备注 产液 产油 含水 7291A 2000.12 12.1/33.7 6.7/13.5 45/60 328.2 85089A 2000.10 9.8/12.8 9.3/12.4 5/3 392.6 7134 2001.4 0.67/2.37 0.33/1.33 51/44 200.6 7187 2001.4 5.17/7.07 3.87/4.17 25/41 374.4 7809 2001.4 2.37/8.07 1.33/5.43 44/33 404 170 2001.6 3.33/16.23 0.07/5.47 98/66 370.6 7724 2001.5 5.06/7.16 4.81/6.21 5/13 397 2—6A 2001.9 0.53/3.6 0.27/3.2 49/20 288 7330S 2001.5 5.7/7.2 5.1/6.1 11/15 232 1—4A 2002.4 4.8 4.4 8.3 171 新井 7823 2002.5 1.5/19.5 0.8/17.2 46/11.8 170 10口井的平均增产倍比 4.94 二、主要研究方向与成熟技术介绍 D、适度防砂技术 中心思想：常规的各种防砂筛管的挡砂和砾石充填挡砂均存在生产一段时间后的堵塞现象，特别是在细、粉砂岩地层更为严重。适度防砂技术则在现有防砂筛管防砂参数和砾石参数的设计上进行改进，允许一部分细、粉砂随地层流体排出地面，从而克服堵塞现象，保持高产和减少后期解堵作业。 二、主要研究方向与成熟技术介绍 适度防砂技术的关键：如何把握“度”。即： 1）针对地层特点，进行适度防砂的砾石尺寸设计新准则及筛管缝隙选择标准制定； 2）新的砾石尺寸设计准则下出砂预测模型及合理生产压差制定； 3）适度防砂标准的研究与制定及不同防砂方法适应地层筛选； 4）压裂砾石充填与适度防砂合理的结合； 5）与适度防砂配套的生产工艺技术。 三、主要新产品介绍 1、各类油藏各类油井完井方法优选专用软件； 2、各类气藏各类气井完井方法优选专用软件； 3、各类油藏各类油井合理生产套管尺寸及 井身结构、套管程序优化设计软件； 4、防砂方法优选与防砂优化设计软件 5、完井工程软件包 三、主要新产品介绍 完井工程软件包 完井工程软件包由垂直井完井工程软件、斜井完井工程软件、水平井完井工程软件所组成。每个软件的主要模块为： 1）完井方法优选：包括的地层类型有砂岩、碳酸盐岩、变质岩、火山岩等裂缝性地层。考虑的完井方法有20多种。 2）20多种完井方法完井后的产能预测； 3）20多种完井方法完井后的单井动态分析与经济评价； 4）20多种完井方法的完井参数优化设计； 5）油管及生产套管尺寸优选； 6）井身结构及套管程序设计； 7）套管强度设计； 8）输入、输出及辅助系统。 三、主要新产品介绍 各类油藏各类油井完井方法优选软件包 (PWCOS) 直井完井方法优选软件（VWCS） 定向井、斜井完井方法优选软件（DWCS） 水平井完井方 法优选软件 （HWCS） 软件包结构 三、主要新产品介绍 直井、定向井、水平井 完井方法优选软件 数据 管理 完井 产能 预测 动态分 析与经 济评价 完井 方法 优选 合理套管尺寸设计 子软件结构及模块组成： 完井参数优化设计 井身结构设计 套管强度设计 四、完井工程软件应用情况 1、辽河油田 在辽河油田应用于水平井达20口。 2、东海油田 应用于A3水平井。 3、渤海油田 本软件在渤海油田的应用情况是：QHD32－6油田利用本软件设计了160口井。 4、胜利油田钻井院 胜利油田钻井院于1999年购买本软件包的水平井完井方法优选软件，目前已经在该油田应用达200口井以上，成为胜利油田水平井设计的主要软件之一。 四、完井工程软件应用情况 5、新疆油田 新疆油田于1996年和2001年购买本软件包，目前已经在该油田应用达100口井以上。 6、四川石油局 四川石油局于1998年购买本软件包的垂直井完井方法优选软件，目前已经在该油田应用于垂直井和水平井合计达100口井以上。 2003年底又用该软件设计了麻17水平井。 7、塔河油田 本软件包的水平井完井方法优选软件在中石化西北分公司塔河油田应用达10口井以上。 四、完井工程软件应用情况 8、大牛地气田 本软件包应用于中石化华北分公司大牛地气田开发方案中的完井工程方案设计，估计今后的应用井数将达至少200口井。 9、大港油田 大港油田于2002年购买本软件包，应用于大港油田已经达到20口井以上。 10、其他油田 胜利油田河口采油厂、胜利油田防砂中心利用本软件进行方案设计，应用井数未统计。 11、目前正在商谈购买的单位有：华北油田某单位、胜利某采油厂。 Center for well completion techniques Thank You! 西南石油学院完井技术中心 2004年2月20日