石油工程概論第四章 油氣井工程2

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、鉆前準備 二、鉆進 三、固井 四、完井一、鉆前準備?（1）修公路。建立通向井場 的運輸通道，以保證鉆井設(shè)備、 器材和原材料的運輸、供應(yīng)。?（2）平井場及打基礎(chǔ)。根據(jù) 井的深淺、設(shè)備的類型及設(shè)計 要求，平整井場、進行設(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）井口準備。井口準備主要包括打?qū)?管（即打一圓孔井，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)。?鉆井常用大小兩個鼠洞：一、鉆前準備?大鼠洞：當不使用方鉆桿而從大鉤上卸 下時，用于放置方鉆桿和水龍頭的洞， 位于鉆臺左前方井架大腿與井口的連線 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?鉆進是進行鉆井生產(chǎn)取得進尺的唯一過程，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 將井底巖屑清洗、攜帶到地面，這一過程稱之為洗井。?在轉(zhuǎn)盤鉆井的整個鉆進過程中，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，否則將會造成井下事故。二、鉆進?在鉆進過程中，隨著巖石的破碎，井眼 在不斷加深，因此鉆柱也需要及時接長。 鉆柱主要由鉆桿組成，每當井眼加深了 一根鉆桿的長度時，就向鉆柱中接入一 根鉆桿，此過程叫做接單根。二、鉆進?由于鉆頭在井底破碎巖石，鉆頭會逐漸 磨損，當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。 有時為了處理井下事故、測井斜等特殊 情況，也需要起下鉆。二、鉆進?要使井眼能夠繼續(xù)向下加深，保持所形成的井 眼穩(wěn)定，保證上部強度低的地層不被井內(nèi)洗井 液壓裂，在必要的時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30~100m；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、嚴重坍塌層；–封隔非目的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

將按強度要求設(shè)計好的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。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；–較高的早期強度；–較短的候凝時間；–較強的耐腐蝕能力。三、固井

2.注水泥

（2）水泥漿性能?????密度稠化時間：水泥漿從配置開始到其稠度達到規(guī)定值所用的時間。凝結(jié)時間：水泥漿從配置開始到變?yōu)楣虘B(tài)所用的時間。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，這對固井 水泥未返至地面尤為重要。套管頭還用來密封 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 套管頭上還有兩個側(cè)口，可以進行補擠水泥、 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，鉆穿套管鞋鞋2~3米后（技術(shù)套管）要 做地層壓裂試驗。生產(chǎn)井要做水泥環(huán)的質(zhì)量檢 驗，用聲波探測水泥環(huán)與套管和井壁的膠結(jié)情 況。固井質(zhì)量的全部指標合格后，才能進入到 下一個作業(yè)程序。?一口井鉆達預(yù)定的井深，稱為“完鉆”。完鉆以后的 工作，統(tǒng)稱為“完井”。但在實際工作中，從鉆開油 氣層開始，就已經(jīng)進入完井階段。鉆進和完井有所交 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 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。?1.保護油氣層的措施四、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油氣層的浸泡時間。?（6）采用分級注水泥、水泥漿中加降失水劑，縮短水泥凝固時間的方法等?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。 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壓射孔兩種，負壓射孔又分為過油管射孔和油管傳輸射孔。?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 層壓力下進行射孔。因此，完井液中的 各種固相物質(zhì)、游離水進入孔道致使孔 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，正壓射孔已被負壓射孔取代。?4.油氣井的射孔方法?負壓射孔是在生產(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 入油氣層的距離較短，在使用上受到一定的限 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準油氣層 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，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。可分成探井試油氣和生產(chǎn)井試油氣。四、完井?探井試油氣主要是了解地層的真實情況和生產(chǎn) 能力，為勘探的情況和生產(chǎn)能力做出評價。探 井試油氣一般采用分層測試，從下到上，試完 一層封閉一層。如果試油氣有生產(chǎn)價值，可保 持該油氣井，進行臨時棄井作業(yè)。?5.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行。 其主要內(nèi)容與鉆桿測試相仿，但試油氣的時間 要長得多，資料的收集更全面詳細，資料的解 釋也更系統(tǒng)、深入。通過測試和解釋，了解油 氣井在各種條件下的生產(chǎn)能力，為油田的開發(fā) 提供實際依據(jù)。?5.完井試油氣四、完井?所謂試油，就是測試油井的生產(chǎn)能力，取全取 準各項資料，為油田開發(fā)提供依據(jù)。試油是一 項十分重要的工作，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，對于有自噴能力的油層，通過在井口更換3~4 個不