石油工程概論第四章 油氣井工程2

1、6.2 油氣井工程工藝流程6.2 油氣井工程工藝流程一口井的基本工藝過程一、鉆前準(zhǔn)備二、鉆進(jìn)三、固井四、完井一、鉆前準(zhǔn)備 （1）修公路。建立通向井場(chǎng)的運(yùn)輸通道，以保證鉆井設(shè)備、器材和原材料的運(yùn)輸、供應(yīng)。 （2）平井場(chǎng)及打基礎(chǔ)。根據(jù)井的深淺、設(shè)備的類型及設(shè)計(jì)要求，平整井場(chǎng)、進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)施工，為設(shè)備的安裝創(chuàng)造可靠條件。 （3）鉆井設(shè)備的搬遷和安裝。 （4）井口準(zhǔn)備。井口準(zhǔn)備主要包括打?qū)Ч埽创蛞粓A孔井，下入導(dǎo)管）和鉆鼠洞。在井口中央掘一圓形井，下入導(dǎo)管，并用水泥砂漿固結(jié)。 鉆井常用大小兩個(gè)鼠洞：一、鉆前準(zhǔn)備 大鼠洞：當(dāng)不使用方鉆桿而從大鉤上卸下時(shí)，用于放置方鉆桿和水龍頭的洞，位于鉆臺(tái)左前方井架大腿

2、與井口的連線上。 小鼠洞位于井口的正前方，用于預(yù)先放置鉆桿單根的洞，以加快接單根操作。 （5）備足鉆井所需要的各種工具、器材。二、鉆進(jìn) 鉆進(jìn)是進(jìn)行鉆井生產(chǎn)取得進(jìn)尺的唯一過程，是用足夠的壓力把鉆頭壓到井底巖石上，使鉆頭牙齒吃入巖石中并旋轉(zhuǎn)以破碎井底巖石的過程。在井底產(chǎn)生巖屑后，流經(jīng)鉆柱內(nèi)孔和鉆頭噴嘴的洗井液，沖擊井底，隨時(shí)將井底巖屑清洗、攜帶到地面，這一過程稱之為洗井。 在轉(zhuǎn)盤鉆井的整個(gè)鉆進(jìn)過程中，不管鉆頭是否破碎巖石，鉆柱是否在旋轉(zhuǎn)，洗井都是始終在進(jìn)行的，除非是在接單根、起下鉆或其他無法循環(huán)的特殊情況下，洗井液的循環(huán)不能停止，否則將會(huì)造成井下事故。二、鉆進(jìn) 在鉆進(jìn)過程中，隨著巖石的破碎，井眼在

3、不斷加深，因此鉆柱也需要及時(shí)接長。鉆柱主要由鉆桿組成，每當(dāng)井眼加深了一根鉆桿的長度時(shí)，就向鉆柱中接入一根鉆桿，此過程叫做接單根。二、鉆進(jìn) 由于鉆頭在井底破碎巖石，鉆頭會(huì)逐漸磨損，當(dāng)磨損到一定程度后需要更換鉆頭，這樣就必須將全部鉆柱從井內(nèi)起出來，更換新鉆頭，之后再重新將全部鉆柱下入井中，這一過程稱之為起下鉆。有時(shí)為了處理井下事故、測(cè)井斜等特殊情況，也需要起下鉆。二、鉆進(jìn) 要使井眼能夠繼續(xù)向下加深，保持所形成的井眼穩(wěn)定，保證上部強(qiáng)度低的地層不被井內(nèi)洗井液壓裂，在必要的時(shí)候必須采用特定的工藝，將已鉆出的井眼用下套管后再注入水泥漿的方法加以封固，將已鉆穿的地層與井眼分隔開來，然后再在已封固的井眼內(nèi)下一

4、較小尺寸的鉆頭繼續(xù)向下鉆出新井段。每改變一次鉆頭尺寸，開始鉆一新的井段的工藝叫開鉆。封井器 套管的種類 按使用目的不同分為： 表層套管固井起的是“泥漿通路，油氣門戶”的作用。三、 固井 技術(shù)套管固井，它起的是“鞏固后方，安全探路”的作用。 油層套管起的是“嚴(yán)密封隔，油氣門戶”的作用。三、 固井表層套管的功用 封隔上部松軟的易塌、易漏地層； 安裝防噴器等井口裝置，控制鉆開高壓層時(shí)可能發(fā)生的井噴現(xiàn)象； 支撐技術(shù)套管和生產(chǎn)套管的重量。下深：幾十米到幾百米，通常30100m；管外水泥返高： 返至地面。技術(shù)套管（中間套管）的功用 封隔洗井液難以控制的復(fù)雜地層，如漏失層、高壓水層、嚴(yán)重坍塌層； 封隔非目的

5、層的油氣層或壓力相差懸殊的油氣層。三、 固井下深：下至復(fù)雜地層以下；管外水泥返高：返至要封隔的復(fù)雜地層100m以上，若為高壓氣層，需返至地面。視具體情況，可以不下，也可以下一層，甚至更多層。生產(chǎn)套管的功用三、 固井 將油氣層與其它地層，以及不同壓力的地層分隔開； 為油氣生產(chǎn)提供長期穩(wěn)定的通道。下深：取決于目的層的深度和完井方法；管外水泥返高：返至所封隔的油氣層以上100m。三、 固井 一口井開鉆前根據(jù)該井的鉆探目的，本地區(qū)的地質(zhì)條件及鉆井工藝技術(shù)水平所確定的套管層次、尺寸、各層套管的下入深度、管外水泥返高及每層套管相對(duì)應(yīng)的鉆頭尺寸，稱之為該井的井身結(jié)構(gòu)。三、 固井1.下套管將按強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)好的

6、套管及其附件組成的套管柱下入到一鉆出的井眼內(nèi)的工藝過程稱為下套管。（1）套管用優(yōu)質(zhì)鋼材制成的一種無縫鋼管，長度在10m左右；兩端車有螺紋，用套管接箍聯(lián)接；為了滿足鉆井的需要，套管具有不同的直徑、壁厚和鋼級(jí)。1.下套管三、 固井（2）套管柱下部結(jié)構(gòu)引鞋：引導(dǎo)套管入井，防止套管插入井壁或刮削井壁。套管鞋：引導(dǎo)鉆具順利進(jìn)入套管，防止鉆具的接頭、鉆頭被套管底部掛住。（2）套管柱下部結(jié)構(gòu)1.下套管三、 固井旋流短節(jié)：使水泥漿旋流上返，以利于提高頂替效率，保證注水泥質(zhì)量。回壓凡爾：下套管過程中減輕套管重量；注水泥過程中防止水泥漿倒流，保證水泥漿上返高度。承托環(huán)：控制水泥塞高度。扶正器：使套管在井內(nèi)居中，保

7、證管外水泥環(huán)均勻分布。分為彈性扶正器和剛性扶正器。三、 固井1.下套管（2）套管柱下部結(jié)構(gòu)（2）套管柱下部結(jié)構(gòu)自下而上的順序是：1.下套管三、 固井引鞋+套管鞋+旋流短節(jié)+回壓凡爾+承托環(huán)+扶正器+套管+扶正器+（3）下套管基本工藝過程與下鉆相同三、 固井2. 注水泥用一套專用設(shè)備將設(shè)計(jì)用量的干水泥和水配制成合適的水泥漿注入井內(nèi)，并使其返至套管外設(shè)計(jì)的位置稱為注水泥。（1）油井水泥為硅酸鹽水泥的一種；油井水泥需要具有： 耐高溫、高壓能力； 較高的早期強(qiáng)度； 較短的候凝時(shí)間； 較強(qiáng)的耐腐蝕能力。三、 固井2. 注水泥（2）水泥漿性能密度稠化時(shí)間：水泥漿從配置開始到其稠度達(dá)到規(guī)定值所用的時(shí)間。凝結(jié)

8、時(shí)間：水泥漿從配置開始到變?yōu)楣虘B(tài)所用的時(shí)間。失水：水泥漿中的自由水通過井壁滲入地層的現(xiàn)象。水泥石強(qiáng)度三、 固井（3）注水泥設(shè)備和工具2. 注水泥下灰車供水車撬裝式水泥設(shè)備注水泥工具包括：水泥頭、頂膠塞和底膠塞。底膠塞三、 固井2. 注水泥（3）注水泥設(shè)備和工具三、 固井2. 注水泥（4）注水泥工藝流程裝水泥頭、循環(huán)洗井放下底膠塞、打隔離液注水泥漿壓頂膠塞井筒中替換成洗井液碰壓3. 井口安裝三、 固井 下套管注水泥之后，在水泥凝固期間就要安裝井口。表層套管的頂端要安套管頭的殼體。各層套管的頂端都掛在套管頭內(nèi)，套管頭主要用來支撐技術(shù)套管和油層套管的重量，這對(duì)固井水泥未返至地面尤為重要。套管頭還用來

9、密封套管間的環(huán)形空間，防止壓力互竄。套管頭還是防噴器、油管頭的過渡連接。陸地上使用的套管頭上還有兩個(gè)側(cè)口，可以進(jìn)行補(bǔ)擠水泥、監(jiān)控井況、注平衡液等作業(yè)。4. 套管試壓三、 固井 套管試壓是檢查固井質(zhì)量的重要組成部分。安裝好套管頭和接好防噴器及防噴管線后，要做套管頭密封的耐壓力檢查和與防噴器聯(lián)接的密封試壓。套管內(nèi)壓入水泥塞后要做套管柱的壓力檢驗(yàn)，鉆穿套管鞋鞋23米后（技術(shù)套管）要做地層壓裂試驗(yàn)。生產(chǎn)井要做水泥環(huán)的質(zhì)量檢驗(yàn)，用聲波探測(cè)水泥環(huán)與套管和井壁的膠結(jié)情況。固井質(zhì)量的全部指標(biāo)合格后，才能進(jìn)入到下一個(gè)作業(yè)程序。 一口井鉆達(dá)預(yù)定的井深，稱為“完鉆”。完鉆以后的工作，統(tǒng)稱為“完井”。但在實(shí)際工作中，

10、從鉆開油氣層開始，就已經(jīng)進(jìn)入完井階段。鉆進(jìn)和完井有所交叉。 通常完井分成探井完井和開發(fā)井完井。四、 完井 探井的完井包括發(fā)現(xiàn)有生產(chǎn)價(jià)值的油氣、開始下油層套管、注水泥固井、射孔、試油氣、直到棄井或臨時(shí)性棄井。 開發(fā)井的完井包括鉆開油氣層、下油層套管、注水泥、射孔、下生產(chǎn)管柱和裝井口、直到交井。 無論是探井或開發(fā)井，保護(hù)油氣層和延長油氣產(chǎn)能的壽命是完井作業(yè)的核心目標(biāo)。 1.保護(hù)油氣層的措施四、 完井 （1）采取平衡壓力或欠平衡壓力鉆開油氣層。 （2）減小鉆井液和完井液的濾失性。 （3）清除鉆井液和完井液中的無用固相顆粒。 （4）控制膨潤土的含量。 （5）減少鉆井液和完井液對(duì)油氣層的浸泡時(shí)間。 （6

11、）采用分級(jí)注水泥、水泥漿中加降失水劑，縮短水泥凝固時(shí)間的方法等 2.選擇適合的完井方法四、 完井圖6-15 直井完井方法示意圖a-套管射孔完井；b-尾管射孔完井；c-先期裸眼完井；d-后期裸眼完井；c-篩管完井f-礫石充填完井 3.完井井口裝置四、 完井 完井井口裝置是安裝在地面（或海床）上的，用以懸掛和固定井內(nèi)的各種管柱，和控制、引導(dǎo)井內(nèi)油氣流的設(shè)備。通常包括套管頭、油管頭和采油（氣）樹三大部件。 套管頭在完井中起著支撐和密封油層套管的作用。 油管頭與油層套管連通，起著懸掛、支撐井中油管柱，密封油管柱和套管的環(huán)形空間。油管頭還能通過殼體的旁側(cè)出口和法蘭上的側(cè)孔注入液體、緩蝕劑，監(jiān)控井內(nèi)情況。

12、采油樹安裝在油管頭上，是油氣井生產(chǎn)的總閘門，用來控制和調(diào)節(jié)油氣流的生產(chǎn)。四、 完井圖6-16 采油樹示意圖l-套管頭法蘭；2，4-油管掛；3-油管頭部側(cè)法蘭閘門；5-采油樹生產(chǎn)總閘門；6-采油樹生產(chǎn)閘門；7-采油樹通井閘門； 8-采油樹生產(chǎn)壓力表；9-油層套管監(jiān)測(cè)壓力表；10-油管頭旁側(cè)閘門 4.油氣井的射孔方法四、 完井 固井后，油氣層被封閉了，完井前要用射孔彈把封固的油氣層射開，這就叫射孔。射孔完井是當(dāng)前完井的重要方法。該法是用聚能射孔彈將套管、水泥環(huán)和部分油層射穿，使產(chǎn)層的油氣流進(jìn)入套管內(nèi)，借助產(chǎn)層自身的壓力（或抽吸）流出地面。 射孔方法有正壓射孔和負(fù)壓射孔兩種，負(fù)壓射孔又分為過油管射孔

13、和油管傳輸射孔。 4.油氣井的射孔方法四、 完井 正壓射孔是在套管里的液柱壓力大于地層壓力下進(jìn)行射孔。因此，完井液中的各種固相物質(zhì)、游離水進(jìn)入孔道致使孔道部分堵死，或使水敏性的礦物膨脹，使油氣產(chǎn)量降低。因此，在深井和復(fù)雜井中，正壓射孔已被負(fù)壓射孔取代。 4.油氣井的射孔方法 負(fù)壓射孔是在生產(chǎn)管柱的封隔器坐封后，在生產(chǎn)管柱內(nèi)的壓力低于油氣層的壓力下，用電纜送下射孔彈到預(yù)定的油氣層深度上射孔。四、 完井 過油管射孔是將聚能彈串聯(lián)在一起，通過坐封后油管柱的內(nèi)管道，用電纜把射孔彈下到預(yù)定深度射孔。過油管射孔因受油管內(nèi)徑的限制，射孔彈的直徑較小，火力較低，射穿套管后進(jìn)入油氣層的距離較短，在使用上受到一定

14、的限制。 4.油氣井的射孔方法四、 完井 另一種是用油管送射孔彈下井射孔。這種方法是將事先配好的射孔槍接在油管柱的下部，下入到井下預(yù)定深度，用調(diào)整油管深度的辦法使射孔槍的射孔彈對(duì)準(zhǔn)油氣層的射孔層位，封隔器坐封和裝好采油樹后，打開清蠟閘門和總閘門，用投捧或環(huán)形空間如壓的辦法起爆射孔。油管輸送射孔有許多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較多。 5.完井試油氣 完井作業(yè)的最后工序是試油氣?？煞殖商骄囉蜌夂蜕a(chǎn)井試油氣。四、 完井 探井試油氣主要是了解地層的真實(shí)情況和生產(chǎn)能力，為勘探的情況和生產(chǎn)能力做出評(píng)價(jià)。探井試油氣一般采用分層測(cè)試，從下到上，試完一層封閉一層。如果試油氣有生產(chǎn)價(jià)值，可保持該油氣井，進(jìn)行臨時(shí)棄井作業(yè)。 5

15、.完井試油氣四、 完井 生產(chǎn)井的試油要按開發(fā)方案的試油氣程序進(jìn)行。其主要內(nèi)容與鉆桿測(cè)試相仿，但試油氣的時(shí)間要長得多，資料的收集更全面詳細(xì)，資料的解釋也更系統(tǒng)、深入。通過測(cè)試和解釋，了解油氣井在各種條件下的生產(chǎn)能力，為油田的開發(fā)提供實(shí)際依據(jù)。 5.完井試油氣四、 完井 所謂試油，就是測(cè)試油井的生產(chǎn)能力，取全取準(zhǔn)各項(xiàng)資料，為油田開發(fā)提供依據(jù)。試油是一項(xiàng)十分重要的工作，油井產(chǎn)量的高低，油、氣、水的物理化學(xué)性質(zhì)，油層壓力和溫度，都要通過試油來取得。 有的油井在井下二三百米的井段內(nèi)，分布著幾套油層，這就需要自下而上分層試油。以便取得各個(gè)層段的產(chǎn)量、壓力及其他相關(guān)資料。 5.完井試油氣四、 完井 一般情況下，對(duì)于有自噴能力的油層，通過在井口更換34個(gè)不同直徑的油嘴進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)油嘴直徑的更