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1、井下作业井控技术主主 要要 内内 容容 井控技术概况井控技术概况 压力压力 溢流与控制溢流与控制 压井压井 修井作业过程中的防喷措施修井作业过程中的防喷措施 井控设计井控设计中石化孤岛“5.7” 井喷事故 一井的类型一井的类型 1根据井的作用分类采油井（油井）： 分为：自喷井、非自喷井。 采气井（气井）：开采地下天然气。 注水井：注水开发油田，为给地层注水补充能量。 水源井（水井、热水井）：为注水、油田工业用水和民用水提供水源。 观察井：开发过程中，了解油层动态、油气水运动规律和变化情况 探 井：了解地层的年代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖 面局部构造 。第一章 井控技术概述
2、 2根据井眼轨迹分类垂直井：井斜角小于15。 水平井：在钻到目的层位时，井斜角超过85，并进目的层水平钻进距 离超过10倍以上由层厚度。 定向井：由于地面建筑物或地形影响，采用定向技术所钻的井。 丛式井：利用同一井眼钻出地下井位不同的井。1-1 油井概述3根据井的深度分类浅井： 井深：5001000米。 中深井： 井深：10002500米。 深井： 井深：25004000米。 超深井： 井深：4000米以上。“两浅井”定义即浅层气井、浅油井。（当前世界上还没有一个按照井 的深度分类的统一标准。我国有关修井作业专家会议及部 门的一致看法是井深：500-1000米为浅井 ）。井浅时，用于平衡地层压
3、力的液柱压力就小，一旦 失去平衡，油气上窜速度由于距离短而很快到达井 口，井涌信号反映的时间短。起管柱时尤其易发 二、井身结构二、井身结构（一）井深结构概念是在己钻成的裸眼井内下入直径不同长度不 等的几层套管，然后注入水泥浆封固环形空 间间隙，最终形成由轴心线重合的一组套管 和水泥环的组合。（二）结构及作用1、结构：如图所示 2各层套管的作用 （1）导管（2）表层套管作用：加固上部疏松岩层的井壁，供井口安装封井器用。表层套管下 入深度一般为300400 m，其管外用水泥浆封固牢，水泥上返至地面。作用：作用：保护地表层，建立起泥浆循环，引导钻具的钻进，保证井眼 钻凿的垂直等。对于不同的油田或地层
4、，导管的下入要求也不同。钻 井时是否需要下入导管，要依据地表层的坚硬程度与结构状况来确定 。下入导管的深度一般取决于地表层的深度。通常导管下入的深度为 240 m。（3）技术套管作用：主要是处理钻进过程中遇到的复杂情况，如隔绝上 部高压油（气、水）层、漏失层或坍塌层，以保证钻进的 顺利进行。（4）油层套管作用：是封隔住油、气、水层，建立一条封固严密的永是封隔住油、气、水层，建立一条封固严密的永 久性通道，保证石油井能够进行长时期的生产。久性通道，保证石油井能够进行长时期的生产。油井内最后下入的一层套管称为油层套管，亦叫完井套管油井内最后下入的一层套管称为油层套管，亦叫完井套管 ，简称套管。，简
5、称套管。（一）井口装置的概念、组成、作用1概念：井口装置（采油树）， 是油气井最上部控制和调节油气生 产的主要设备。 2组成：主要由套管头、油管头 和采油树本体三部分组成。 3井口装置的作用（1）连接井下的各层套管，密封各 层套管环形空间，悬挂套管部分重量。 （2）悬挂油管及下井工具，承挂井 内的油管柱的重量，密封油套环形空间 。 （3）控制和调节油井生产。 （4）保证各项井下作业施工，便于 压井、起下作业、测压、清蜡等正常生 产管理。 （5）录取油套压。图2-1 卡箍式井口装置 1螺母；2双头螺栓；3套管法兰；4锥座式 油管头 ；5卡箍短节；6钢圈；7卡箍；8闸 阀；9钢圈；10油管头法兰；
6、11螺母；12双 头螺栓； 13节流器；14小四通；15压力表； 16弯接头 ；17压力表截止阀；18接头；19 铭牌 。三井口装置 卡箍 （二）井口装置各组成部分的用途是连接套管和各种井口装置的一种部件。在井口装置的下端，由本体、 套管悬挂器和密封组件组成。作用：连接井下的各层套管，密封各层套 管环形空间，悬挂套管部分重量。为安装上部井口装置提供过渡连接， 通过本体上两个侧口进行补挤水泥、监控井液和平衡液等作业。 图2-2 单级套管头示意图 1油管头本体；2套管头本体； 3套管悬挂器；（卡瓦式）； 4油层套管；5表层套管图2-3 用法兰连接双层 套管示意图 1法兰盘；2油层套管； 3表层套管
7、1套管头图1-4 CYb-250 型油管头 1-油管锥管挂；2-顶丝；3-垫片； 4-顶丝密封；5-压帽；6-紫铜圈； 7-“O”型密封圈；8-紫铜圈；9-特殊四通 2油管头图1-3 CQ-250 型油管头 1-密封圈；2-压帽；3-顶丝； 4-“O”形密封；5-油管挂； 6-油管短节；7-特殊四通油管头安装在套管头上面，主要由套管四通和油管悬挂器组成 ，其作用是悬挂井内的油管柱，密封油套管环形空间。如图1- 3、图1-4所示。油管头内锥面上可以承座油管悬挂器，下端可 以联接油层套管底法兰。上端在钻井或修井过程中分别联接所 使用的控制器；油井投产时，在其上安装采油（气）树。图2-1 卡箍式井口
8、装置 1螺母；2双头螺栓；3套管法兰；4锥座式油管头；5卡箍短节；6钢圈 ;7卡箍；8闸阀；9钢圈；10油管头法兰;11螺母；12双头螺栓；13节流器 ;14小四通；15压力表；16弯接头；17压力表截止阀；18接头；19铭牌采油（气）树本 体：主要由各类 闸阀、四通、三 通、节流器（或 油嘴、针形阀等 ）组成，安装在 油管头的上部。 其主要作用是控 制与调节生产； 确保顺利地实施 压井、测试、打 捞、注液等修井 与采油作业3采油（气）树本体卡箍式采油（气）树本体 法兰式采油（气）树本体 四、完井方式四、完井方式 （方法（方法) )（1 1）油层和井筒之间应保持最佳连通条件，油层所受损害小；）
9、油层和井筒之间应保持最佳连通条件，油层所受损害小； （2 2）油层和井筒之间应有尽可能大的渗流面积，油气流入井筒阻力最小；）油层和井筒之间应有尽可能大的渗流面积，油气流入井筒阻力最小； （3 3）能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间相互干扰；）能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间相互干扰； （4 4）有效防止油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；）有效防止油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产； （5 5）应具备便于人工举升和井下作业等条件；）应具备便于人工举升和井下作业等条件； （6 6）工艺简便、先进、安全可靠，成本低。）工艺简便、先进、安全可靠，成本低。
10、完井：主要包括依据选定的完成方法，做好人工井底，装 好井口装置，建立起油、气从油、气层流至地面的通道，为 油、气井的正式投产做好准备。完井要满足下列要求： （一）裸眼完井方式（一）裸眼完井方式先 期 裸 眼 完 成 法 ： 后后 期期 裸裸 眼眼 完完 成成 法法 ：（二）射孔完井方式（二）射孔完井方式套管射孔完井特点：优点：可实施分层注、采和选 择性压裂或酸化等分层作业。缺点：出油面积小、完善程度 较差，对井深和射孔深度要求 严格，固井质量要求高，水泥 浆可能损害油气层。2 2尾管射孔完井尾管射孔完井尾管射孔完井特点： 在钻开油层以前上部地层已被套管封 固，因此，可以采用与油层相配伍的 钻井
11、液以平衡压力、欠平衡压力的方 法钻开油层。 一是有利于保护油层； 二是可以减少套管重量和油井水泥的 重量，从而降低完井成本。 目前较深的油井大多采用此方法完井 。（三）衬管完井（三）衬管完井 衬管完井的特点：衬管完井的特点： （1）油层不会遭受固井水泥浆的 损害，修理或更换方便。 （2）既起到裸眼完井的作用，又 防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒。 (3)工艺简单，操作方便，成本低 ，特别在水平井中使用较普遍。图1-13 衬管完井示意图 1表层套管；2技术套管；3水泥环； 4衬管悬挂器；5割缝衬管；6油层（四）砾石充填完井方式（四）砾石充填完井方式砾石充填完井概念： 是先将绕丝筛管下入井内油层部位，用
12、 充填液把在地面上预先选好的砾石泵送 至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之 间的环形空间内，构成一个砾石填充层 ，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井 壁、防砂的目的。裸眼砾石充填完井示意图 1技术套管；2铅封；3筛管； 4,6扶正器；5砾石；7油层；8 丝堵裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石 ，称为裸眼砾石充填和套管砾石充填，称为裸眼砾石充填和套管砾石充填图1-15 套管砾石充填完井示意图 1油层套管；2铅封；3砾石 ；4扶正器；5油层；6夹层 ；7油层；8筛管图1-17 陶瓷防砂滤管结构示意图 l一接箍；2一密封圈；3一外管； 4一陶瓷管；5一悬挂封隔器； 6一陶瓷
13、滤管；7一油层图116 预充填绕丝筛管 l一接箍；2一压盖； 3一内丝筛管；4一砾石； 5一外绕丝筛管；6一中心管1、裸眼完井2、割缝衬管完井： 水平井割缝衬管完井1技术套管；2悬挂器；3割缝衬管；4裸眼；5扶正器水平井裸眼完井示意图1技术套管；2油层；3裸眼。（五）水平井完井方式水平完井的特点：目前，水平井有三种基本类型，即大曲率半径水 平井、中曲率水平井、小曲率半径水平井。水平段位移分别超过3000m 、1500m和300m。3、射孔完井技术套管下过直井段注水泥固 井后，在水平井段内下人完井尾 管、注水泥固并。完井尾管和技 术套管宜重合100n左右，最后在 水平井段射孔，如图所示。水平井尾
14、管射孔完井示意图1技术套管；2悬挂器；3水泥环；4尾管；5扶正器；6射孔孔眼；7油层4）管外封隔器（ECP） 完井方式图1-21 套管外封隔器的完井示意图1 悬挂器；2套管外封隔器；3割缝衬管；4裸眼；5油层5）砾石充填完井方式水平井裸眼预充填砾石筛 管完井示意图1 技术套管；2悬挂器；3扶正器4预充填砾石绕丝筛管； 5裸眼；6油层水平井套管内预充填砾石筛管 完井示意图1悬挂器；2水泥环；3扶正器；4尾管；5预充填砾石绕丝筛管；6射孔孔眼；7油层1-2 井控技术概述井控工作方针：警钟长鸣，分级管理，明晰责任，强化监管，根治隐患。井控工作目标：建立井控安全长效机制，杜绝井喷失控事故，实现井控本质
15、安全。根治“有钱买棺材，无钱治隐患”的短期行为。“宁听骂声，不停哭 声”所谓“积极井控”是以实用、可靠的井控设备为基础，以周密、完善和执行到位 的井控措施为保证，做到既保证井控安全，又能及时发现和保护油气层，使井控 成为保护油气层，提高单井产量的重要手段，成为开展水平、欠平衡钻井以及提 速的重要保障。不难看出，“积极井控”的前提是井控设备和井控措施，其核心 或要害是保证井控安全，发现和保护油气层。目的是提高单井产量，同时也为水 平、欠平衡钻井和提速提供保障。“积极井控”理念的内涵：一、井控概念1-2 井控技术概述井控是实施油气井压力的控制，就是用井筒系统压力控制地层压力。当井筒系统压力与地层压力失去平衡后，地层 流体就会浸入井筒，进而井口出现溢流、井涌、井喷，甚至 井喷失控。井喷事故发生后，给社会造成不良影响，给企业 灾难性、毁灭性打击，给人民生命财产带来不可逆转和无法 弥补的损失。因此，井控安全人命关天！井控安全重如泰山 ！ 初级（一级）井控：是依靠适当的修井液密度控制住 地层孔隙压力使得无地层流体侵入井内的方法。 二级井控：是指依靠井内正在使用中的修井液密度不 能控制住地层孔隙压力，依靠地面设备和适当的井控 技术恢复井内压力平衡的工作过程。（重点） 三级井控：指二级井控失败，井涌量大，终于失去控 制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技 术与设备重新恢复
