第八章 完井 第八章 完井 第一节 第二节 完井方法 完井方法的选择 第三节 完井井口装置机完井管柱 第四节 投产措施 完井的定义 第一节 完井方法 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 合理的完井方法应该满足的要求 1 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 ; 2 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 ; 3 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 ; 4 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 ; 合理的完井方法应该满足的要求 5 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 ; 6 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 ; 7 油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件 8 施工工艺尽可能简便, 成本尽可能低 1
一 常规完井方法 常规完井方法主要有 4 种 : 射孔完井方法 (perforating( perforating) 裸眼完井方法 (Open-hole) 割缝衬管完井方法 (Slotted Liner) 砾石充填完井 (Gravel Packed) 一 常规完井方法 - 射孔完井 1. 射孔完井方法 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 一 常规完井方法 - 射孔完井 1. 射孔完井方法 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 射穿油层套管油层套管 水泥环水泥环并穿 透油层一定深度, 从而建立 起油 ( 气 ) 流的通道 一 常规完井方法 - 射孔完井 1. 射孔完井方法 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 一 常规完井方法 - 射孔完井 1. 射孔完井方法 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宜重合 100m 左右 最后在水平井段射孔 一 常规完井方法 - 射孔完井 This cross- sectional view of a wellbore illustrates the effect of gun position on perforation geometry Density Penetration Phasing 水平井射孔完井 2
一 常规完井方法 - 射孔完井 Perforating gun: Perforating guns are configured in several ways. In each case, the key objective of the selection process is to create a predefined pattern of perforations over the correct wellbore interval. 一 常规完井方法 - 射孔完井 Shaped charge. Shaped explosive charges provide an efficient perforation of the optimal diameter and penetration, while creating minimal debris or formation damage that may restrict production. Detonate: 引爆 Primer: 雷管 一 常规完井方法 - 射孔完井 射孔完井适用的地质条件 1 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 2 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 3 要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层 4 砂岩储层 碳酸盐岩裂缝性储层 一 常规完井方法 - 射孔完井 射孔关键技术 射孔是完井工程的一个关键性环节 为此, 采用先进的 理论和方法, 针对储层性质和工程实际情况, 优选射孔 工艺和优化射孔设计, 是搞好射孔完井必不可少的基本 条件 采用恰当的射孔工艺和正确的射孔设计, 就可以获得较 为理想的产能 需要需要对射孔工艺 射孔枪弹与仪器 射 孔损害机理及评价方法 射孔优化设计以及射孔负压和 射孔液等问题问题进行理论 实验和矿场试验研究进行理论 实验和矿场试验研究 1) 电缆输送套管枪射孔工艺 按采用的射孔压差可以分为两种方式 : 正压射孔 负压射孔 射孔压差指的是射孔液在井底产生的液柱 压力与地层压力之差 差值为正则为正压差值为正则为正压 射孔, 差值为负则为负压射孔 1 常规电缆套管枪正压射孔工艺 定义 : 射孔前射孔液在井底井底形成的液柱形成的液柱压力高于 地层压力 优点 : 施工简单, 成本低 高孔密 深穿透高孔密 深穿透 缺点 : 使射孔液中的射孔液中的固相和液相侵入储层而导 致储层损害 为了减少正压对地层的伤害, 特 别要求使用优质的射孔液 定位 : 磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线, 调整下射孔枪射孔枪枪深度枪深度 3
2 套管枪负压射孔工艺 这种工艺基本上与套管枪正压射孔相同, 只是射 孔前将井筒液面降低到一定深度, 以建立适当的 负压 这种方法主要用于低压油藏 优点 : 负压清洗和穿透较穿透较深, 对地层的伤害减少 到最小 缺点 : 油气层厚度大的井需多次下枪射孔, 不能 保持以后射孔必要的负压 2) 油管输送射孔 这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪下到油管将射孔枪下到油层部位射孔, 是目前国内外使用最多的一种射孔工艺 油管下部联有压差式封隔器压差式封隔器 带孔短节带孔短节和引爆系统, 油管内只有部分液柱造成射孔负压 通过地面投棒引爆 ( 重力引爆 ) 油管加压引爆和环空加压 ( 压差式引爆 ) 或电缆湿式接头引爆等各种方式使射孔弹爆炸而一次全部射完油气层 定位 : 油管输送射孔的深度校正一般采用较为精确的放射性校深方法 3) 油管输送射孔联作工艺 (Tubing conveyed) 1 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 激发器等部件接到单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 座好封隔器并打开测试阀, 引爆射孔枪后转入正常测试程序 这种工艺特别适合于自喷井 2 油管输送射孔与压裂 酸化联作完井时下一次管柱, 能完成射孔 测试 酸化 压裂 试井等工序 3) 油管输送射孔联作工艺 (tubing conveyed) 3 非自喷井油管输送射孔与测试联作工作管柱由射孔枪射孔枪 封隔器封隔器 负压阀负压阀 自动压力计工作筒 固定阀固定阀以及以及配有特殊空心套筒的逆流射流泵组成 4) 电缆输送过油管射孔 1 常规过油管射孔 (perforation through tubing) 2 转轴式 ( 张开式 ) 过油管射孔工艺 3 过油管深穿透射孔技术 4) 电缆输送过油管射孔 1 常规过油管射孔 工艺 : 首先将油管下入工作层顶部, 装好采油树和防喷管, 射孔枪和电缆接头装入防喷管内, 准备就绪后, 打开清腊闸门下入电缆, 射孔枪通过油管下出油管鞋, 用电缆接头上的磁定位器测出短套管位置, 点火射孔 优点 : 可降低油管内液面, 使之达到负压射孔, 减少储层损害, 尤其适合于生产井不停产补孔和打开新层位, 避免了压井和起下油管作业 4) 电缆输送过油管射孔 1 常规过油管射孔 ( 续 ) 缺点 : 射孔枪的直径受油管内径限制, 无法实现高孔密 深穿透 ( 弹尺寸小且射孔枪与套管间隙过大 ) 一次下枪长度受防喷管高度限制, 厚油气层需多次下枪, 而以后几枪无法保证负压 就负压本身而言也不能过大, 以防射孔后油气上冲而使电缆打结无法取出 4
4) 电缆输送过油管射孔 2 转轴式 ( 张开式 ) 过油管射孔工艺 在改进常规过油管射孔技术基础上, 研制出转轴式过油管射孔枪, 转轴枪包括一个控制头和一个射孔枪 控制头用于射孔枪张开 射孔枪由弹架 转轴弹, 两个启动杆和连接转轴射孔弹的连接器 导爆索和雷管组成 射孔井段的射孔井段的长度增大 3 过油管深穿透射孔技术 改进转轴式过油管射孔工艺, 可在油管内下入大直径射孔弹, 其装药量达 24 克以上, 穿深达 400~800 800mm, 接近套 管枪射孔深度 (2) 射孔参数优选 射孔参数优选是指现有条件下, 针对特定储层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 产能比是产能比是优选的优选的目标函数目标函数 要获得理想的射孔效果或产能, 必须对射孔参数进行优化设计 进行正确而有效的射孔参数优选, 取决于 : 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 ; 射孔参数 损害参数和储层及流体参数获取的准确程度 ; 可供选择的枪弹品种 类型的系列化程度 (2) 射孔参数优选 1) 射孔优化设计资料准备 包括收集射孔枪射孔枪 弹基本数据, 射孔弹穿深 孔径孔径 校正, 钻井损害参数的计算等方面 2) 射孔参数优化设计方法 : 1 建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系 的数学模型, 获得各种条件下射孔产能比定量关系 ; 2 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 ; (2) 射孔参数优选 2) 射孔参数优化设计方法 ( 续 ) 3 调查射孔枪 弹型号和性能测试数据 ; 4 校正各种弹的井下穿深和孔径 ; 5 计算各种弹的压实损害参数 ; 6 计算设计井的钻井损害参数 ; 7 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 ; 8 预测选择方案下的产量 表皮系数 (3) 射孔负压设计 负压射孔 (Underbalanced Perforating) 就是指射孔时射孔液在井筒中造成的井底压力低于油藏压力 负压值是负压设计的关键 具体要求 : 保证孔眼清洁 冲刷出孔眼周围的破碎压实带中的细小颗粒, 满足这一要求的负压称为最小负压 ; 负压值不能超过某个值以免造成地层出砂 垮塌 套管挤毁 或封隔器失效和其它方面的问题, 对应的这一临界值称为最大负压最大负压 合理射孔负压值的选择应当是既高于最小负压又不超过最大负压 美国 Conoco 公司射孔负压设计射孔负压设计计算计算方法 若产层有出砂史或含水饱和度高, 则 : Prec=0.8 P min +0.2 P max 若产层无出砂史, 则 : Prec=0.2 P min +0.8 P max 式中 P rec 合理负压,MPa, MPa; P max P min max 最大负压,MPa, MPa; min 最小负压,MPa, MPa; 5
一 常规完井方法 - 裸眼完井 2.. 裸眼完井方法 裸眼完井就是井眼完全裸露, 井内不下任何管柱 分先期裸眼完井先期裸眼完井和后期裸眼完井 后期裸眼完井 适用条件为 : 1 岩性坚硬致密, 井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩 储层 2 无气顶 无底水 无含水夹层及易塌夹层的储层 3 单一厚储层, 或压力 岩性基本一致的多储层 4 不准备实施分隔层段, 选择性处理的储层 一 常规完井方法 - 裸眼完井 先期裸眼完井 是钻头钻至油层顶界附近后, 下技术套管注水泥固井 水泥浆上返至预定的设计高度后, 再从技术套管中下入直径较小的钻头, 钻穿水泥塞, 钻开油层至设计井深完井 此为先期裸眼完井 一 常规完井方法 - 裸眼完井 后期裸眼完井 不更换钻头, 直接钻 穿油层至设计井深, 然后下技术套管至油 层顶界附近, 注水泥 固井 此为后期裸眼 完井 一 常规完井方法 - 裸眼完井 水平井裸眼完井 一 常规完井方法 - 割缝衬管 3.. 割缝衬管完井方法 割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上, 在裸眼井内下入割缝衬管 在直井 定向井 水平井中都可采用 与裸眼完井相对应, 割缝衬管完井方法也有两种完井工序 : 先期 固井和后期固井 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管完井 ( 先期固井 ) 钻头钻至油层顶界后, 先下技术套管注 水泥固井, 再从技术套管中下入直径小 一级的钻头钻穿油层至设计井深 最后 在油层部位下入预先割缝的衬管, 依靠 衬管顶部的衬管悬挂器 ( 卡瓦封隔器 ), 将衬管悬挂在技术套管上, 并密封衬管 和套管之间的环形空间, 使油气通过衬 管的割缝流入井筒 6
一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管完井 ( 后期固井 ) 用同一尺寸钻头钻穿油 层后, 套管柱下端连接 衬管下入油层部位, 通 过管外封隔器和注水泥 接头固井封隔油层顶界 以上的环形空间 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管示意图 割缝衬管就是在衬 管壁上沿着轴线的 平行方向或垂直方 向割成多条缝眼. 一 常规完井方法 - 割缝衬管 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管缝眼的功能 允许一定数量和大小的能被原油携带至地面的 细砂 通过 能把较大颗粒的砂于阻挡在衬管外面 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, 把小砂粒都带入井内了 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 割缝衬管的技术参数 (1) 缝眼的形状 缝眼的剖面应该呈梯形, 梯形两斜边的夹角 与衬管的承压大小及流通量有关, 一般设计 为 12 左右 梯形大的底边应为衬管内表面, 小的底边应为衬管外表面 这种缝眼的形 状可以避免砂粒卡死在缝眼内而堵塞衬管 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管的技术参数 (2) 缝口宽度梯形缝眼小底边的宽度称为缝口宽度 缝口宽度为 : e 2d 式中 2d 10 e--- 缝口宽度,mm, mm; d 10 ----- 产层砂粒度组成累积曲线上, 占累积重量为 10% % 所对应的砂粒直径,mm, 上式表明 : 占砂样总重量为 90% % 的细小砂粒被允许通过 割缝缝眼, 而占砂样总重量为 10% % 的大直径承载骨架砂 不能通过缝眼, 被阻挡在衬管外面形成具有较高渗透率的 砂桥 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管的技术参数 (3) 缝眼的排列形式 排列形式有沿衬管轴线的平行方向或沿衬 管轴线的垂直方向割缝两种缝口宽度缝口宽度 7
一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管的技术参数 (4) 割缝衬管的尺寸 : 根据技术套管尺寸, 裸眼井段的钻头直径, 可确定割缝衬管外径, 如下表所示 : 技术套管裸眼井段钻头割缝衬管 公称直径 套管外径 公称直径 钻头直径 公称直径 衬管外径 (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) 7 177.8 6 152 5~5 1/2 127~140 8 5/8 219.1 7 1/2 190 5 1/2~6 5/8 140~168 9 5/8 244.5 8 1/2 216 6 5/8~7 5/8 168~194 10 3/4 273.1 9 5/8 244.5 7 5/8~8 5/8 194~219 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管的技术参数 (5) 缝眼的长度 缝眼的长度应根据管径的大小和缝眼的排列形式 而定, 通常为 20~300 300mm 由于垂向割缝衬管的 强度低, 因此垂向割缝的缝长较短, 一般为 20~ 50mm 平行向割缝的缝长一般为 50~300 300mm 小直径高强度衬管取高值, 大直径低强度衬管取 低值 一 常规完井方法 - 割缝衬管 (6) 缝眼的数量 缝眼的数量决定了割缝衬管的流通面积 在确定割缝衬管流通面积时, 既要考虑产液量的要求, 又要顾及割缝衬管的强度 αf 缝眼的数量可由下式确定 : n = el 式中 n--- 缝眼的数量, 条 /m; α-- 缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数, 一般取 2%; F--- 每米衬管外表面积,mm, 2 /m; e--- 缝口宽度,mm, mm; l--- 缝眼长度,mm, 一 常规完井方法 - 割缝衬管 割缝衬管完井适用的地质条件 1 1 无气顶 无底水 无含水夹层及易塌夹层的储层 2 2 单一厚储层, 或压力 岩性基本一致的多储层 3 3 不准备实施分隔层段, 选择性处理的储层 4 4 岩性较为疏松的中 粗砂粒储层 割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一 它既起到裸 眼完井的作用, 又防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒的作用, 同时 在一定程度上起到防砂的作用 由于这种完井方法的工艺简单, 操作方便, 成本低, 故而在一些出砂不严重的中粗砂粒油层 中使用 4. 砾石充填完井 对于胶结疏松出砂严重的地层, 一般应采用砾石充填完井方 法 它是先将绕丝筛管下入井内油层部位, 然后用充填液将在地 面上预先选好的砾石 ( 砾石可以是石英砂 玻璃珠 树脂涂层砂 或陶粒 ) 泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空 间内, 构成一个砾石充填层, 以阻挡油层砂流入井筒, 达到保护 井壁 防砂入井之目的 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, 因为易发生砂卡, 从而使砾石充填失败, 达不到有效防砂 的目的 为了适应不同油层特性的需要, 裸眼完井和射孔完井都 可以充填砾石, 分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填 Gravel pack. Gravel packing involves the complete placement of selected gravel across the production interval to prevent the production of formation fines or sand.. Any gap or interruption in the pack coverage will enable undesirable sand or fines to enter the producing system. 8
(1) 裸眼砾石充填完井 在地质条件允许使用裸眼, 而又需要防砂时, 就 应该采用裸眼砾石充填完井方法 其工序是 : 钻 头钻达油层顶界以上约 3m 后, 下技术套管注水泥 固井 再用小一级的钻头钻穿水泥塞, 钻开油层 至设计井深 然后更换扩张式钻头将油层部位的 井径扩大到技术套管外径的 1.5 至 2 倍, 以确保充 填砾石时有较大的环形空间, 增加防砂层的厚度, 提高防砂效果 Openhole gravel pack. Openhole gravel packs are completed without casing or liner to support the formation. 裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表 上层套管尺寸井眼尺寸扩眼尺寸筛管尺寸 (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) 5 1/2 139.7 4 3/4 120.6 12 305 2 7/8 87 6 5/8~7 7 5/8~ 8 5/8 168.3~ 177.8 193.7~ 219.1 5 7/8~ 6 1/8 6 1/2~ 7 7/8 149.2~ 155.5 165.1~ 200 12~ 16 14~ 18 305~ 407 355.6~ 457.2 4~5 117~ 142 5 1/2 155 裸眼砾石充填完井示意图 9 5/8 244.5 8 3/4 222.2 16~ 20 407~ 508 6 5/8 184 10 3/4 273.1 9 1/2 241.3 18~ 20 457.2~ 508 7 194 (2) 套管砾石充填完井 套管砾石充填的完井工序完井工序是是 : 钻头钻穿油层至设计井深 后, 下油层套管于油层底部, 注水泥固井, 然后对油层部 位射孔 要求采用高孔密 (30 孔 /m 左右 ),, 大孔径 (20mm 左 右 ) 射孔, 以增大充填流通面积, 有时还把套管外的油层 砂冲掉, 以便于向孔眼外的周围油层填入砾石, 避免砾石 和地层砂混和增大渗流阻力 由于高密度充填 ( 高粘充填 液 ) 紧实, 充填效率高, 防砂效果好, 有效期长, 故当前 大多采用高密度充填 套管砾石充填筛管匹配表 套管规格 筛管外径 (mm) (in) (mm) (in) 139.7 5 1/2 74 2 3/8 168.3 6 5/8 87 2 7/8 177.8 7 87 27/8 193.7 7 5/8 104 3 1/2 219.1 8 5/8 117 4 244.5 9 5/8 130 4 1/2 273.1 10 3/4 142 5 9
套管砾石充填完井示意图 (3) 砾石质量要求 1) 砾石粒径 国内外推荐的砾石粒径是油层砂粒度中值 d50 的 5~ 6 倍 2) 砾石尺寸合格程度 砾石尺寸合格程度的标准是大于要求尺寸的砾石重 量不得超过砂样的 0.1%,, 小于要求尺寸的砾石重量不 得超过砂样的 2% (3) 砾石质量要求 3) 砾石的强度 砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂重量 含量不超过下表所示的数值 砾石抗破碎推荐标准 充填砂粒度 ( 目 ) 破碎砂重量百分含量 (%) 8~16 8 12~20 4 16~30 2 20~40 2 30~50 2 40~60 2 (3) 砾石质量要求 4) 砾石的球度和圆度 : 要求砾石的平均圆度应大于 0.6 (3) 砾石质量要求 5) 砾石的酸溶度 砾石酸溶度的标准是 : 在标准土酸 (3%HF HF+12% HCl) 中砾石的溶解重量百分数不得超过 1% % 6) 砾石的结团 要求为 : 砾石应由单个石英砂粒所组成, 如果砂样 中含有 1% % 或更多个砂粒结团, 该砂样不能使用 (4) 绕丝筛管缝隙尺寸的选择 砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬 管 其原因有 : 1 割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限止, 最小为 0.25~0.5 0.5mm 因此, 割缝衬管只适用于中 粗砂粒油层 而绕 丝筛管的缝隙宽度最小可达 0.12mm mm, 故其适用范围要大得多 2 绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙, 它的流通面积要比割缝 衬管大得多, 流体通过筛管时几乎没有压力降 3 绕丝筛管以不锈钢丝为原料, 其耐腐蚀性强, 使用寿命长, 综 合经济效益高 10
(4) 绕丝筛管缝隙尺寸的选择 砾石充填完井适用的地质条件 绕丝筛管应能保证砾石充填层的完整 故其缝隙应小 于砾石充填层中最小的砾石尺寸, 一般取为最小砾石 尺寸的 1/2~2/3 2/3 例如根据油层砂粒度中值, 确定砾石 裸眼砾石充填完井 1 无气顶 无底水 无含水夹层的储层 2 单一厚储层, 或压力 物性基本一致的多储层 3 不准备实施分隔层段, 选择性处理的储层 4 岩性疏松出砂严重的中 粗 细砂粒储层 粒径为 16~30 目, 其砾石尺寸的范围是 0.58~1.19 1.19mm 所选的绕丝缝隙应为 0.3~0.38 0.38mm 套管砾石充填完井 1 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 2 各分层之间存在压力 岩性差异, 因而要求实施选择性处理的储层 3 岩性疏松出砂严重的中 粗 细砂粒储层 一 常规完井方法小结 完井方法 射孔完井 裸眼完井 割缝衬管完井 裸眼砾石充填完井 套管砾石充填完井 几种主要完井方法适用的地质条件 ( 垂直井 ) 适用的地质条件 1 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 2 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 3 要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层 4 砂岩储层 碳酸盐岩裂缝性储层 1 岩性坚硬致密, 井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层 2 无气顶 无底水 无含水夹层及易塌夹层的储层 3 单一厚储层, 或压力 岩性基本一致的多储层 4 不准备实施分隔层段, 选择性处理的储层 1 无气顶 无底水 无含水夹层及易塌夹层的储层 2 单一厚储层, 或压力 岩性基本一致的多储层 3 不准备实施分隔层段, 选择性处理的储层 4 岩性较为疏松的中 粗砂粒储层 1 无气顶 无底水 无含水夹层的储层 2 单一厚储层, 或压力 物性基本一致的多储层 3 不准备实施分隔层段, 选择性处理的储层 4 岩性疏松出砂严重的中 粗 细砂粒储层 1 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 2 各分层之间存在压力 岩性差异, 因而要求实施选择性处理的储层 3 岩性疏松出砂严重的中 粗 细砂粒储层 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 20~24 24 孔 /m, 孔眼直 径 10mm mm, 相位角 60~90 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 2. 预充填砾石绕丝筛管完井 预充填砾石粒径的选择, 双层绕丝筛管缝隙的选 择等, 皆与井下砾石充填完井相同 外筛管外径 与套管内径的差值应尽量小, 一般 10mm 左右为 宜, 以增加预充填砾石层的厚度, 从而提高防砂 效果 预充填砾石层的厚度应保证在 25mm 左右 内筛管的内径应大于中心管外径 2mm 以上, 以 便能顺利组装在中心管上 11
3. 其它防砂筛管完井 (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 3. 其它防砂筛管完井 (1) 金属纤维防砂筛管 不锈钢纤维是主要的防砂原件, 由断丝 混丝经滚压 梳分 定形而成 它的防砂原理是 : 大量纤维堆集在一起时, 纤维之间就会形成若干缝隙, 利用这些缝隙阻挡地层砂粒通过, 其缝隙的大小与纤维的堆集紧密程度有关 通过控制金属纤维缝隙的大小 ( 控制纤维的压紧程度 ) 达到适应不同油层粒径的防砂要求 此外, 由于金属纤维富有弹性, 在一定的驱动力下, 小砂粒可以通过缝隙, 避免金属纤维被填死 砂粒通过后, 纤维又可恢复原状而达到自洁的作用 3. 其它防砂筛管完井 (1) 金属纤维防砂筛管 3. 其它防砂筛管完井 (1) 金属纤维防砂筛管优点 : 渗透率高, 孔隙度大 耐高温 耐腐蚀, 在井下的寿命长 防砂效果好 结构简单, 强度高, 连接方便 施工工艺简单, 动用设备少, 防砂总成本低 应用范围广, 适应性强 3. 其它防砂筛管完井 (2) 多孔冶金粉末防砂筛管 这种防砂筛管是用铁 青铜 锌白铜 镍 蒙乃尔合金等金属粉末作为多 孔材料加工而成的 3. 其它防砂筛管完井 (3) 多层充填井下滤砂器 美国保尔 (Pall) 油井技术公司推荐一种多层充填井下滤 砂器, 它是由基管 内外泄油金属丝网 3~4 层单独 缠绕在内外泄油网之间的保尔 (Pall) 介质过滤层及外罩 管所组成 该介质过滤层是主要的滤砂原件, 它是由 不锈钢丝与不锈钢粉末烧结而成的 因此可根据油层 砂粒度中值, 选用不同粒径的不锈钢粉末烧结, 其控 制范围广 该种完井方法在直井 定向井 水平井中都可使用 12
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 4. 化学固砂完井 方法胶结剂支撑剂配方 ( 重量比 ) 适用范围优缺点 水泥砂浆人工井壁 水带干灰砂人工井壁 柴油水泥浆乳化液人工井壁酚醛树脂人工井壁 树脂核桃壳人工井壁 树脂砂浆人工井壁 酚醛溶液地下合成 树脂涂层砾石人工井壁 水泥浆 石英砂 水泥 : 水 : 石英砂 = 1:0.5:4 水泥 石英砂 水泥 : 石英砂 =1:(2~2.5) 柴油水泥浆乳化液 酚醛树脂溶液 柴油 : 水泥 : 水 =1:1:0.5 苯酚 : 甲醛 : 氨水 =1:1.5:0.05 酚醛树脂 核桃壳 树脂 : 核桃壳 =1:1.5 酚醛树脂 石英砂 树脂 : 石英砂 =1:4 酚醛溶液 苯酚 : 甲醛 : 固化剂 =1:2: (0.3~0.36) 环氧树脂 石英砂 树脂 : 砾石 =1:(10~20) 油水井后期防砂 低压 浅井防砂 高含水油井和注水井后期防砂 低压油水井 油 水井早期防砂 出砂量少 浅井 油 水井先期和早期防砂 中 粗砂岩油层防砂 油 水井早期和后期防砂 出砂量少 油 水井后期防砂 油层温度在 60 以上的油 水井先期和早期防砂 油层温度在 60 以上的油 水井早期和后期防砂 原料来源广 强度低 有效期短 原料来源广 成本低 堵塞较严重 原料来源广 成本低 堵塞较严重 适应性强 成本高, 树脂储存期短 胶结强度高 渗透率高 防砂效果好 原料来源困难, 施工较复杂胶结强度高 适应性强, 施工较复杂 溶液粘度低, 易于挤入油层, 可分层防砂 渗透率高 强度高 施工简单 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, 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 带 ECP 的割缝衬管完井 贯眼套管完井等 第二节 完井方法的选择 一 完井方法分类 按照钻井后井眼是否裸露, 可将完井方法分为两大类 : 射孔系列完井和裸眼系列完井 裸眼系列完井 射孔系列完井 1 裸眼完井 1 射孔完井 2 割缝衬管完井 2 射孔套管内下绕丝筛管完井 3 带管外封隔器的割缝衬管完井 3 射孔套管内下预充填砾石筛管完井 4 绕丝筛管完井 4 射孔套管内金属纤维筛管完井 5 贯眼套管完井 5 射孔套管内井下砾石充填完井 6 裸眼预充填砾石筛管完井 7 裸眼金属纤维筛管完井 8 裸眼井下砾石充填完井 13
一 完井方法分类 按照完井方法是否具备防砂的功能来分, 则又可分成防砂型完井和非防砂型完井两大类 非防砂型完井 防砂型完井 1 裸眼完井 1 割缝衬管完井 (*) 2 割缝衬管完井 2 绕丝筛管完井 3 带管外封隔器的割缝衬管完井 3 裸眼预充填砾石筛管完井 4 贯眼套管完井 4 裸眼金属纤维筛管完井 5 射孔完井 5 裸眼井下砾石充填完井 6 管内下绕丝筛管完井 7 管内预充填砾石筛管完井 8 管内金属纤维筛管完井 9 管内井下砾石充填完井 10 化学固砂完井 二 生产过程中井眼的力学稳定性判断 根据考虑中间主应力的 Von.Mises 剪切破坏理论, 可以计算作用在井壁岩石上的剪切应力均方根 ( 广义剪应力 ) 和有效法向应力 : 1 2 2 2 J2 = [( σ1 σ2) + ( σ2 σ3) + ( σ3 σ1) ] 6 1 J1 = ( σ1 + σ2 + σ3) pr 3 式中 J 2 剪切应力均方根,MPa, MPa; J 1 有效法向应力,MPa, MPa; σ 1 作用在井壁岩石上的最大主应力,MPa, MPa; σ 2 中间主应力,MPa, σ 3 作用在井壁岩石上的最小主应力,MPa, MPa; P r 地层孔隙压力,MPa, 二 生产过程中井眼的力学稳定性判断 根据 Von.Mises 剪切破坏理论, 计算井壁岩石的剪切强度均方根, 即 : [ J 2 ] = α + J1tgβ 式中 [ J 2 --- ] 油层岩石的剪切强度均方根,MPa, MPa; 3C α --- 岩石材质常数,MPa, MPa, α = h 2 ( 9 + 12tg ϕ ) 0. 5 3tg ϕ β--- 岩石材质常数, tgβ = ( 9 + 12tg ) 2 ϕ 0. 5 1 C h --- 油层岩石的内聚力,MPa, MPa, Ch = σ c σ t 2 φ--- 油层岩石的内摩擦角,( ) ϕ = 90 o arccos σ c --- 油层岩石的单轴抗压强度,MPa, MPa; σ t --- 井壁岩石的最大切向应力,MPa, σ c σ t σ + σ c t 二 生产过程中井眼的力学稳定性判断 若计算出的剪切强度均方根 剪切应力均方根 J 2 [ ] 大于由前式算出的, 则表明不会发生力学上的不稳 定, 可以采用裸眼完井方法 ; 反之将会发生井眼的 力学不稳定, 即有可能发生井眼坍塌, 因而不能采 用裸眼完井方法, 必须采用能支撑井壁的完井方法 J 2 三 生产过程中地层出砂的判断 1. 地层出砂机理 出砂的种类 : 游离砂和骨架砂 前者能疏 通地层孔隙喉道, 真正要防的是地层骨架 砂的产出, 因为一旦地层出骨架砂, 可能 导致地层的坍塌, 使油井报废 骨架砂何时会产出?? 三 生产过程中地层出砂的判断 1. 地层出砂机理 ( 续 ) 什么情况下将产出骨架砂? 按照岩石力学的观点, 地 层出砂是由于井壁岩石力学结构被破坏所引起的 井壁岩石的应力状态和岩石的抗张 ( 拉 ) 强度是地层 出砂与否的内因 而开采工程中的生产压差的大小及 地层空隙压力的变化是地层出砂与否的外因 如果井壁岩石所受到的最大张应力超过岩石的抗张强 度, 岩石就会发生张性断裂或张性破坏, 在开采过程 中将造成地层出砂 14
三 生产过程中地层出砂的判断 影响地层出砂的因素 : (1) 地层岩石强度 : 一般说来, 地层岩石强度 ( 抗拉强度 ) 越低, 地层出砂的可能性就越大 (2) 地层孔隙压力的衰减 : 随着地层孔隙压力的 下降, 井壁岩石所受的应力就会增大, 地层出 砂的可能性就会随着增大 (3) 生产压差 : 生产压差 ( 或生产速度 ) 越大, 地层出砂的可能性就越大 三 生产过程中地层出砂的判断 影响地层出砂的因素 : (4) 地层是否出水和含水率的大小 : 生产过程中, 随 着地层的出水和含水率的上升, 地层出砂的可能性 增大 (5) 地层流体粘度 : 地层流体粘度越大, 地层出砂的 可能性就越大 (6) 不适当的措施或管理 : 不适当的增产措施 ( 如酸 化或压裂 ) 或不当的管理 ( 如造成井下过大的压力 激动 ) 都会引起地层出砂 都 三 生产过程中地层出砂的判断 2. 生产过程中地层出砂的判断 生产过程中地层出砂的判断就是要解决 油井是否需要采用防砂完井的问题 其判 断方法主要有现场观测法 经验法及力学 计算方法等 三 生产过程中地层出砂的判断 (1) 现场观测法判断出砂 1) 岩芯观察 疏松岩石用常规取芯工具收获率低, 很容易将岩芯从取心筒中拿出或岩芯易从取心筒中脱落 ; 用肉眼观察 手触等方法判断时, 疏松岩石或低强度岩石往往一触即碎 或停放数日自行破碎 或在岩芯上用指甲能刻痕 ; 对岩芯浸水或盐水, 岩芯易破碎 如有上述现象, 则说明生产过程中地层易出砂 三 生产过程中地层出砂的判断 (1) 现场观测法判断出砂 2)DST 测试 : 如果 DST 测试期间油气井出砂 ( 甚至严重出砂 ), 说明生产过程中地层易出砂 ; 如果 DST 测试期间未见出砂, 但仔细检查井下钻具和工具, 在接箍台阶等处附有砂粒, 或在 DST 测试完毕后, 砂面上升, 说明生产过程中地层易出砂 3) 邻井状态 同一油气藏中, 临井生产过程中出砂, 本井出砂的可能性大 三 生产过程中地层出砂的判断 (2) 经验法判断出砂 1) 声波时差法 声波时差 295ms/m 时, 地层容易出砂 2)G/ G/cb 法 根据力学性质测井所求得的地层岩石剪切模量 G 和岩石体 积压缩系数 cb, 可以计算 G/cb 值, 其计算公式如下 G (1 2ν )(1 + ν ) ρ 2 R = 2 4 c b 6(1 ν ) ( tc) 当 G/cb>3.8 3.8 10 7 Mpa 2 时, 油气井不出砂 ; 当 G/cb<3.3 3.3 10 7 Mpa 2 时, 油气井要出砂 15
三 生产过程中地层出砂的判断 (2) 经验法判断出砂 3) 组合模量法 根据声速及密度测井资料, 用下式计算岩石的弹性组合模量 E C : E C 9.94 108 ρ = t 2 c 1E C 2.0 104Mpa, 正常生产时不出砂 ; 21.5 104Mpa< E C <2.0 104Mpa, 正常生产时轻微出砂 ; 3EC 1.5 104Mpa, 正常生产时严重出砂 R 三 生产过程中地层出砂的判断 (3) 力学计算法判断出砂 根据岩石破坏理论, 当岩石的抗压强度小于最大切向应力时, 井壁岩石不坚固, 将会引起岩石结构的破坏而出砂 计算方法 : 分别计算直井 定向井 水平井井眼条件下的井壁所收到的最大张应力和井壁岩石的抗张强度 比较井壁最大张应力和井壁岩石抗张强度的相对大小, 判断是否出砂 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 油 气藏类型 油 气层岩性不同, 所选的完井 方法就不同 即使在同一油 气藏中, 井所处的地 理位置不同, 所选完井方法也可能有差别 完井方 法选择必须依据油 气田地质和油 气藏工程特点, 同时要考虑到采油 ( 采气 ) 工程技术要求, 要有预见 性 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 1. 注水 我国的砂岩油田主要是陆相沉积, 其特点是层系多 薄互层多, 低渗透油层占有不小比例, 油层压力普遍偏低 油田大多采用早期注水开发, 而且是多套层系同井开采, 所以常采用分层注水工艺 由于注水贯穿于油田开发的全过程, 特别是深井低渗透油层其注水压力较高 ( 注水压力接近油层破裂压力 ) 因此, 在选择完井方法时, 不仅要求能分隔层段, 而且还应保证注水井在长期承受高压下正常工作 注水井一般采用射孔完井方法 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 2. 压裂 酸化 砂岩地层大多需要压裂投产或者注水开发后压裂增 产, 又因为层系多需要采取分层压裂 在从油管注 压裂液时, 由于排量大摩阻高, 因而施工压力高, 在选择完井方法时只能选择套管射孔完成 对于碳酸盐岩, 不论是裂缝性还是孔隙性地层, 大 多需要进行常规酸化投产, 有时还需要进行大型酸 化 酸压, 因此必须采用套管射孔完成 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 3. 气顶 底水控制 不论砂岩或碳酸盐岩油气田都存在气 顶和底水控制问题, 有的油藏可能同时存在 气顶 底水, 或者仅有气顶或底水, 完井时 必须充分考虑如何发挥气顶和底水的有利作 用, 同时又要能有效地控制其不利因素 16
四 完井方法选择的地质及采油工程依据 4. 注蒸气热采 稠油, 特别是特稠油和超稠油, 因地下粘度高, 油几乎不能流动, 用常规方法无法开采, 必须热采 当前世界各国主要使用注蒸汽热采 此外, 由于稠油层大多为粘土或原油胶结, 油层极易出砂, 因而需要考虑防砂的问题 大厚稠油层, 若无气顶 底水 夹层水, 可采用裸眼砾石充填完井 但另一方面, 大厚油层裸眼完成难以调整吸气剖面, 采用裸眼完井应慎重考虑 一般来说, 多采用套管射孔并在管内砾石充填完井 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 5. 防砂 若判定油层生产时会出砂, 则应选择防 砂型完井方法 一般情况下, 厚油层 无气 顶 无底水时, 可采用裸眼或套管射孔完井 防砂 薄层或薄互层则应采用套管射孔完井 防砂 根据出砂程度和砂粒直径的大小可选 择不同的防砂方法 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 6. 防腐 硫化氢 (H 2 S) 或二氧化碳 (CO 2 ) 含量较高的天然气井, 应考 虑使用防腐套管和油管, 完井时应下永久封隔器, 防止腐 蚀性气体进入油 套管环形空间 有的油田地层水矿化度很高, 如中原油田的地层水高达 20 ~30 万 mg/l, 塔里木东河塘砂岩地层水矿化度达 20~26 万 mg/l 这些高矿化度地层水对套管腐蚀严重, 完井时必 须采用防腐套管, 同时应下永久封隔器, 开采时采取相适 应的防腐措施保护套管 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 7. 地层砂粒度大小及地层砂均质性 按地层砂的粒度大小, 进行分级 : 粒径 0.1 0.1mm--- 特细砂或粉砂 ; 粒径介于 0.1~0.25 0.25mm--- 细砂 ; 粒径介于 0.25~0.5 0.5mm--- 中砂 ; 粒径介于 0.5~1.0 1.0mm--- 粗砂 ; 粒径 1.0 1.0mm--- 特粗砂 地层砂均质性指的是砂粒分选的均匀性, 一般用均匀性系数 c 来表示 (C=d40/d90)( c<3 为均匀砂 ; c>5 为不均匀砂 ; c>10 为很不均匀砂 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 7. 地层砂粒度大小及地层砂均质性 如果地层出砂, 对粗砂地层, 可用割缝衬管完井 ; 对中 细砂粒的地层, 可用绕丝筛管完井 ; 而 对细砂和粉砂地层, 可用井下砾石充填完井 预 充填砾石筛管完井及金属纤维防砂筛管完井 多 孔冶金粉末防砂筛管完井 多层充填井下滤砂器 完井等 四 完井方法选择的地质及采油工程依据 8. 层间差异大小 层间差异主要指渗透率差异和压力差异 油层与气 层渗透率差异和压力差异的划分标准略有区别 凡是层间差异不大的多储层, 在选择完井方法时, 可按一层来处理 ; 否则, 需按多层处理 17
五 完井方法选择的原则与思路 1 根据井眼稳定性判据, 从大的方面选择是否 采用能支撑井壁的完井方法 ; 2 根据地层出砂判据, 从大的方面选择是否采 用防砂型的完井方法 ; 3 根据油气藏类型 油气层特性和工程技术及 措施要求等几方面的因素, 从流程图初步选择 完井方法 ; 选出的完井方法可能有几种 五 完井方法选择的原则与思路 4 针对初选的几种完井方法, 对每一种完井方 法的完井产能进行预测 ; 5 根据每一种完井方法的完井产能预测结果, 再进行单井动态分析 ; 6 根据单井动态分析, 结合钻井 完井投入与 生产的收益进行经济效益评价, 最终优选出经 济效益最佳的完井方法 砂岩地层 单一油气层 多油气层 层间差异小 层间差异大 稀油 稠油有底水时, 采用 7 英寸的套管射孔, 防砂, 热采 无底水时, 采用裸眼系列完井方式, 防砂, 热采 稠油 套管射孔, 防砂, 热采 稀油套管射孔, 分层开采或双油管完井 也可按不同层系开发, 每套层系按单一油气层的流程选择最合适的完井方式 第三节 不出砂 有底水 出砂低渗有气顶无底有底水水 无气顶 底水时, 采用裸眼系列完井方式, 防砂 其他情况可采用射孔系列完井方式, 防砂 ; 或管外化学固砂高渗无气顶有气顶无气顶无底有底无底有底无底水水水水水 完井井口装置及 完井管柱 射开产层中部 1/3 的射孔完井 射开产层下部 2/3 的射孔完井 射开产层上部 2/3 的射孔完井 射开产层全段的射孔完井 套管下过气顶钻至油水界面之上衬管完井或射开产层中部的射孔完井 套管下过气顶衬管完井或射开产层下部的射孔完井 油水界面之上衬管完井或射开产层上部的射孔完井 裸眼完井或衬管完井或全段射开产层射孔完井 绪论 一 井口装置 一口井从上往下是由井口装置井口装置 完井管柱完井管柱和井底结构井底结构三部分组成 井口装置的作用是悬挂井下油管柱 套管柱, 密封油管 套管和套管与套管之间的环形空间以控制油气井生产 回注 ( 注蒸汽 注气 注水 酸化 压裂和注化学剂等 ) 和安全生产的关键设备 完井管柱则包括油管 套管和按一定功用组合而成的井下工具 井底结构则是连接在完井管柱最下端的与完井方法相 匹配的工具和管柱的有机组合体 井口装置 包括套管 头 油管 头和采油 ( 气 ) 树三部分 18
一 井口装置 1. 采油树及油管头 采油树及油管头采油树是阀门和配件的组成总成, 用于油气井的 流体控制, 并为生产管柱提供入口 它包括油管头 上法兰以上的所有设备 可以对采油树总成进行多 种不同的组合以满足任何一种特殊用途的需要 采 油树按不同的作用可分为采油 ( 自喷 人工举升 ) 采气 注水 热采 压裂 酸化等专用装置 并 根据使用压力等级的不同而形成系列 油管头安装 于采油树和套管头之间, 其上法兰平面为计算油补 距和井深数据的基准面 一 井口装置 1. 采油树及油管头 油管头的功用是 : 1 支撑井内油管的重力 ; 2 与油管悬挂器配合密封油管和套管的环形空间 ; 3 为下接套管头, 上接采油树提供过渡 ; 4 通过油管头四通体上的两个侧口 ( 接套管闸门 ), 完 成注平衡液及洗井等作业 一 井口装置 一 井口装置 Cyb 250S723 型采油树及油管头 抽油井采油树及油管头 1 密封盒 ;2 胶皮阀门 ;3 生产阀门 ;4 油压表 ;5 套管阀门 ;6 套压表 ;7 三通 ;8 油管头上法兰 ;9 油管头 ;10 温度计 一 井口装置 2. 套管头 套管头是连接套管和各种井油管头的一种部件 用以支持 技术套管和油层套管的重力, 密封各层套管间的环形空间, 为安装防喷器 油管头和采油树等上部井口装置提供过 渡连接, 并且通过套管头本体上的两个侧口, 可以进行补 挤水泥 监控井沉和注平衡液等作业 套管头由本体本体 套 管悬挂器和密封组件密封组件组成 套管头按悬挂套管的层数分为组成 套管头按悬挂套管的层数分为 单级套管头 双级套管头 三级套管头 一 井口装置 单级套管头示意图 1 油管头 ;2 套 管头 ;3 套管悬挂器 ( 卡瓦式 );4 悬挂 套管 ;5 连接套管 ( 表层套管 ) 19
一 井口装置 一 井口装置 双级套管头示意图 1 上部套管头 ;2 下部套管头 ;3 油管头 ; 4 上部套管悬挂器 ( 卡瓦式 ); 5 上部悬挂套管 ;6 下部套管悬挂器 ( 卡瓦式 );7 下部悬挂套管 ;8 连接套管 ( 表层套管 ) 三级套管头示意图 1 油管头 ;2 上部套管头 ;3 中部套管头 ;4 下部套管头 ;5 上部套管悬挂器 ( 卡瓦式 ); 6 上部悬挂套管 ;7 中部套管悬挂器 ( 卡瓦式 );8 中部悬挂套管 ; 9 下部套管悬挂器 ( 卡瓦式 );10 下部悬挂套管 ;11 连接套管 ( 表层套管 ) 一 井口装置 一 井口装置 组合式三级套管头示意图 1 油管头 ;2 上部组合式套管头 ;3 下部套管头 ;4 上部套管悬挂器 ( 螺纹式 ); 5 上部悬挂套管 ;6 中部套管悬挂器 ( 螺纹式 );7 中部悬挂套管 ;8 下部套管悬挂器 ( 卡瓦式 ); 9 下部悬挂套管 ;10 连接套管 ( 表层套管 ) 独立螺纹式套管头示意图 1 油管头 ;2 止动压盖 3 套管头 ;4 套管悬挂器 ( 螺纹式 );5 悬挂套管 ;6 连接套管 一 井口装置 二 几种典型完井管柱 TGA 型双层套管头示意图 1 油层套管 ;2 技术套管 ; 3 表层套管 ;4 下四通 ; 5,10,14,19 钢圈 ;6, 15,16 侧法兰 ;7 下悬挂器 ;8,17 主密封 ;9,18 顶丝 ;10 钢圈 ;11 试压孔 ;12 下层副密封 ;13 上四通 ;20 上层副密封 ;21 转换法兰 ;22 试压孔 ;23 上接油管头 下入完井管柱使生产井或注入井开始正常生产是完井的最后一个环节 井的类型 ( 采油井 采气井 注水井 注蒸汽井 注气井 ) 不一样, 完井管柱也不一样 即使都为采油井, 采油方式不同, 完井管柱也不同 目前的采油方式主要有自喷采油和人工举升 ( 有杆泵 水力活塞泵 潜油电泵 气举 ) 采油 20
1. 自喷井完井管柱 2. 有杆泵井完井管柱 有杆泵井完井管柱主要由泵 ( 有杆泵 ) 杆 ( 抽油杆 ) 管 ( 油管 ) 和其它井下工具组成 ; 为提高泵效, 有杆泵深抽管柱的油管需用油管锚锚定 全井合采管柱结构简单, 就是一根 光油管, 下接喇叭口, 下至油层中 部 它适用于单层系的油井或层数不多 层间差异不大的油井 分层开采管柱结构较复杂, 主要由封隔器 配产器和其它配套的井下工具组成 主要用于层间差异大的自喷井, 解决层间的干扰和矛盾, 充分发挥各层段的潜力, 提高采油速度 有杆泵井标准完井管柱示意图 有杆泵深抽井完井管柱示意图 2. 有杆泵井完井管柱 3. 水力活塞泵井完井管柱 有杆泵井生产管柱型式 4. 潜油电泵井完井管柱 思考题 目前最常用的完井方法有哪些? ( 书面作业 ) 对出砂地层, 为什么要防砂? 理想的完井方法要满足哪几个条件? ( 书面作业 ) 完井的定义是什么? ( 书面作业 ) 简述如何优选完井方法? 合理的完井方法应该力求满足哪些要求? 从大的方面可将完井方法分为哪两大类? ( 书面作业 ) 产出砂的种类是什么? 防砂的判据是什么? ( 书面作业 ) 防砂型完井具体有哪些种类? 井口装置的组成是什么? 排液措施有哪些? ( 书面作业 ) 解堵的目的和措施有哪些? ( 书面作业 ) 21