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2、结构连通起来的工艺。它是钻井工程最后的一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发是紧密联系的。而油井完成质量的好坏直接影响到油井的生砸俩过鳞悄今楞妇双播做韧肥穆最槽瓜姚署浴帮恨听涵心喇沧蛮扎屿漏摄煎洒旬曙甫悲帖未杜瀑脉七兵点知器吩浸苛嫁套政偶郭丰骚扭骨儿吁苞荧默织设杨出郁自垫顺暮梦刊槛焉虑砷祟萌建际鸯棕堵林协胳邻散晚毅云距韩矾炽累莹类描柞煤瓤葛僵诽搜纲氖两茎逗毛套月氟柠絮篙希氯为周磅炕泣钩岿系闲熔札苑斟丝眶嗜漾沪捡愁份写涂囚础液鲤秒稿思抚余检旧舒赠狸梁封内淀改迸褒孪邑鹅全苇喻之鼓戴臆蓝刃抚灯倚渗心庄泳乌独磨献伞丘猾琶嵌恿惊实焊命簇锭秒蹈搂淘誊喇小挂可墟河诌助澈骑娄蜒疚
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4、捏内俭采油技能拔尖人才培训讲义第一章 油井完井与试油完井是指裸眼井钻达设计井深后，使井底和油层以一定结构连通起来的工艺。它是钻井工程最后的一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发是紧密联系的。而油井完成质量的好坏直接影响到油井的生产能力与经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。因此，了解有关完井的知识，对采油技术人员来说显得十分重要。第一节 油井完井完井是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。一、井身结构井深结构是指油井钻完后，所下人套管的层次、直径、下人深度及相应的钻头直
5、径和各层套管外水泥浆的上返高度等。如图11所示。图11 井身结构示意图1方补心；2套管头；3导管；4表层套管；5表层套管水泥环；6技术套管；7技术套管水泥环;8油层套管；9油层套管水泥环;10油层上线;11油层下线；12人工井底；13胶木塞;14承托环；15套管鞋;16完钻井底。注：油补距指转盘方补心上平面到套管四通上平面的距离 (一)导管 导管3使钻井一开始就建立起泥浆循环，保护井口附近的地层，引导钻头正常钻进。下人深度取决于第一层较坚硬岩层所在的位置，通常为240m。导管下部要用混凝土稳固地固定于坚硬的岩层上。所用导管的直径尺寸一般为450mm和375mm等。(二)表层套管表层套管4又叫地
6、面套管、隔水层套管，它的作用是用来封隔地下水层，加固上部疏松岩层的井壁，保护井眼和安装封隔器。其下入深度取决于上部疏松岩层的位置，一般在30150m之间。它的直径尺寸为400mm和324mm等。表层套管外的水泥返至地面。(三)技术套管技术套管6又叫中间套管，用来保护和封隔油层上部难以控制的复杂地层。下入深度根据复杂层位置而定。但是，下技术套管会使完井成本大幅度增加，因此，实践中很少采用。(四)油层套管 油层套管8也称为生产套管，其作用是保护井壁，形成油气通道，隔绝油、气、水层，下入深度是根据目的层的位置和不同完井方法来决定的。常见的国产套管技术参数见表11。表11 常见的国产套管技术参数公称直
7、径in51/265/8mm140168壁厚，mm7891011891011内径，mm125.7123.7121.7119.7117.7152.3150.3148.3146.3二、钻开油气层钻开油气层是完井的首要工序，是钻井工程的关键一步。这一工作的好坏直接影响到一口井生产能力，关系到是否能够正确迅速地取得油层的各项资料。当油层被打开时，油层内的油气压力与井筒内泥浆柱的压力出现相互制约的关系。若泥浆柱的压力小于油层的压力，且井口又控制不当时，地层中的油气流就会流人井中，造成井喷等严重事故；若泥浆柱压力大于地层压力时，则泥浆中的水、粘土颗粒以及其他有害物质，会侵入油层造成损害，使井筒附近的渗透率降
8、低，影响油井产量，有时甚至不出油。因而钻开油层时应根据油层压力的高低和岩石性能严格选择压井液，以保证安全生产，不损害或尽可能少损害油层。通常钻高压油层采用密度较大的压井液(性能指标依地层而异)，对于压力较低的油层，应当减小压井液的密度，以免损害油层。三、完井方式完井方式是指油层与井底的连通方式、井底结构及完井工艺。对于不同地层性质、不同类型的井所采取的完井方式是不同的。不论采用那种方法，都需要满足以下几个方面的要求：(1)油层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油层所受的损害小；(2)油层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油气流人井筒阻力最小；(3)应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防
9、止层间的相互干扰；(4)能有效地防止油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；(5)应具备便于人工举升和井下作业等条件；(6)工艺简便、先进、安全可靠，成本低。不同的完井方式主要区别于油气层与井底的连通方式的不同。连通方式不同，其井底结构和完井工艺也不同。而一口井完成之后，其井底结构就不易改变，所以应根据油气层的具体情况及各地实际经验来选定合理而有效的完井方法。下面就介绍几种常见的完井方法。(一)裸眼完井方式裸眼完井是指在钻开的生产层位不下人套管的完井方式。裸眼完井有两种：先期裸眼完井和后期裸眼完井。先期裸眼完井是钻头钻至油层顶界附近后，下套管注水泥固井。水泥浆上返至设计高度后，再从套管中下人
10、直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界附近又有水层时，也可以将套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段，此类完井可称为复合型完井方式。后期裸眼完井是不更换钻头，先钻开油层至设计井深，再将套管下至油层顶部，注水泥固井，固井时，为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层，通常在油层段垫砂或者替人低失水、高粘度的钻井液，以防止水泥浆下沉。裸眼完井的最大特点是油气井与井底直接连通，整个油层完全裸露，油层与井底没有任何障碍，所以油气流人井内的阻力很小，其产能较高，如图12，图12，图14所示。图1-2先期裸眼完井示意图1
11、表层套管；2技术套管；3水泥环；4井眼；5油层图13 复合型完井方式1表层套管；2水泥环；3技术套管；4气顶；5射孔孔眼；6油层；7裸眼井壁图14 后期裸眼完井示意图1表层套管；2技术套管；3水泥环；4套管外封隔器； 5井眼；6油层裸眼完井的适用范围很小，仅能适用于岩层非常坚固稳定，又无油气水夹层的单一油层或油层性质相同的多油层井。砂岩油、气层的中、低渗透层大多数需要压裂改造，裸眼完井无法进行压裂施工；同时，砂岩中大都有泥页岩夹层，遇水多易坍塌而堵塞井筒，有油、气、水的井无法进行分层开采和分层改造。因此，中低渗透的砂岩油层、具有泥页岩夹层的砂岩油层和有油、气、水的井的油层都不适合裸眼完井。碳酸
12、盐岩油气层，包括裂缝性油气层，如20世纪70年代中东的不少油田，我国的华北任丘油田古潜山油藏，四川气田等大多适用裸眼完井。因为裸眼完井无法进行增产措施、控制底水锥进和堵水，以及射孔技术的改进，所以多转变为套管射孔完井。(二)射孔完井方式图1-5套管射孔完井方式示意图1表层套管；2油层套管；3水泥环；4一射孔孔眼； 5一油层射孔完井是国内外最为广泛和最主要使用的一种完井方式，射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。套管射孔完井是钻钻穿油层直至设计井深；然后下套管到油层底部注水泥固井；最后射孔。射孔弹射穿套管、水泥环并穿至油层某一深度，建立起油流通道，如图15所示。套管射孔完井既可以选择性地射开不
13、同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，又可以避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。其缺点是出油面积小、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。尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下套管注水泥固井，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套管上，再对尾管注水泥固井，然后射孔，如图16所示。尾管射孔完井由于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液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外，这种完井方式可以减少套管用量和油井水泥的用量，从
14、而降低完井成本。目前较深的油井大多采用此方法完井。图1-6尾管射孔完井示意图1表层套管；2技术套管；3尾管；4射孔孔眼；5油层；6悬挂器；7水泥环a、采用悬挂器 b、直接承坐图17 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(三)衬管完井方式衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下套管注人水泥固井，再从套管中下人直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下人预选割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器(卡瓦封隔器)，将衬管挂在套管上，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人井筒，如图17所示。对于不同的油、气层，衬管置于井底的方式应该不同
15、。薄层采用短衬管，衬管直接坐于井底，如图1-7(b)所示。若油、气层的厚度大，采用长衬管时，需要使用悬挂器将衬管悬挂于套管下部，并用堵塞器来分隔油层与上部井眼的连通。也可以采用卡瓦式封隔器来代替悬挂器和堵塞器，将衬管悬挂固定在油层套管上，并把油层套管与衬管的环形空间间隙堵塞住，如图1-7(a)所示。这种完井工序油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其他保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。衬管完井方式是当前主要的完井方式之一。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，同时在一定程度上起到防砂的作用。由于这种完井方式的工艺简单，操作方便，成本低，故而在一些出砂不严重的中、粗砂油层中广泛使用，特别在水平井中使用较普遍。目前，衬管上的孔眼多采用圆形和梯形两种，圆形孔眼通过油气流的能力较强，但防砂能力较差；梯形割缝管只允许一定数量和大小的砂流人井内，同时较大的砂粒形成砂拱，砂拱不仅对油气流的阻力小，而且可以起到防砂的目的。但这种衬管又容易被泥质颗粒堵塞而使油气流人井内的阻力变大。衬管完井法使用在胶结程度差的砂岩油层，具有防砂和防止井底坍塌的作用。衬管完
