第二章修井工艺简介

1、2017年10月 修井设备与工艺简介 第二章第二章 修井工艺简介修井工艺简介 一、井身结构一、井身结构 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 一、井身结构一、井身结构 一、井身结构一、井身结构 井身结构：采油目的层以 上井段须下入套管的层次、深 度、井眼（钻头）尺寸。 1、油补距 是指转盘上平面到油管头上 法兰平面之间的距离。 2、套补距 是指转盘上平面到套管头 上法兰平面之间的距离。 一、井身结构一、井身结构 一、井身结构一、井身结构 3、完井方式 完井方式就是采取什么样的井底结构将油井与油层沟通。主要包括：裸眼完 成法、衬管完成法、射孔完成法。 裸眼完

2、成法：当井眼钻至油 层顶部后停止钻进，下油层套管 至油层顶部，注水泥固井，然后 换小一级的钻头钻穿油层井段， 这种井底完成方法叫裸眼完成方 法。 衬管完成法：当井眼钻到油 层顶部时停钻，下油层套管柱， 注水泥固井，再用小一级尺寸的 钻头钻穿油层井段，然后下入预 制好的带孔眼或的缝隙的管子（ 称为衬管）。 一、井身结构一、井身结构 射孔完成法：当钻穿全部油层之后 ，下油层套管至井底，注水泥浆固井 ，水泥浆在套管外环形空间的上返高 度要至少超过油层顶界100150米， 井底留有水泥塞，然后下入专用射孔 器对准预打开的油气层部位射孔，穿 过套管和水泥环，为油层中的油气流 进入井内打开通道。 一、井身

3、结构一、井身结构 一、井身结构一、井身结构 4、水平井 水平井是指井眼轨迹达到 水平以后，井眼继续延伸一定 的定向井。 造斜点：开始造斜的深度 ，垂直井段开始倾斜的起点。 A点、B点：就是预定的钻 井轨迹坐标点。简单的说就是 井眼必须要经过这几个点（理 想状态）。水平井至少有2个 靶点，通常将水平段的起始点 为A点，结束点为B点。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 二、常规修井工艺二、常规修井工艺 1、压井作业 用具有一定性能和数量的液体，泵入井内，并使其液柱压力相对平衡地层压 力的过程。或者说：就是利用专门的井控设备和技术向井内注入一定比重的压井 液，建立压力平衡的过程。常用压井作业

4、方法：循环法、灌注法、挤注法。 灌注法：向井筒内灌注一段压井液，用液柱压力平衡地层压力的方法，多用 在井底压力不高、工作简单、时间短的修井作业上。 挤注法：井口只留有压井液的进口，其余管路闸门全部关闭，用泵将压井液 挤入井内，把井筒中的油、气、水挤回地层，挤完关井一段时间后，开井观察压 井效果。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 循环法：将密度合适的压井液泵入井内并进行循环，密度较小的原井内液体 （或油气水）被压井液替出井筒达到压井目的的方法。包括正循环压井法和反循 环压井法。正循环压井是将压井液从管柱内泵入井内顶替井内流体，由环形空间 上升出来的循环过程。反循环压井是将压井液从油、套

5、环形空间泵入井内顶替井 内流体，由管柱内上升到井口的循环过程。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 2、洗井作业 洗井是在地面向井筒打入具有一定性质的洗井液，在油管和套管环形空间造 成循环，不断冲洗井壁和井底把井壁和油管上的结蜡、铁锈、杂质等赃物混合到 工作液中带到地面的施工。洗井的方式：正循环洗井和反循环洗井。 正循环洗井：洗井工作液从管柱打入，从油套环空返出。正洗井冲洗能力较 强，容易冲开井底赃物和沉砂。但是正洗井在环形空间上的上返速度慢，因而携 带能力较小。 反循环洗井：洗井工作液从油套环空打入，从管柱返出。反洗井冲洗能力较 弱，携带能力强，但对油层回压大，不利于油气层保护。 二、

6、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 3、油水井清砂 清砂方式分为冲砂和捞砂。 冲砂：就是借用高速流动的液体把井底砂堵冲散，并随上返液流将泥砂带出 地面，从而恢复油水井正常生产和注水。 捞砂：利用钢丝绳或管柱将捞砂工具下入井内捞取积砂。这种方法一般用于 漏失不能建立循环的井或油层压力低而不宜采用冲砂的油井。 冲砂方式的分类：按冲砂液体循环方式不同可分为正冲砂，反冲砂，正反冲 砂三种。 冲砂液要求：可以是油、水，乳化液、气化液或泥浆等。要求冲砂液具有一 定的粘度和密度，对油层无害，既经济又取材方便。 正冲砂：冲砂液沿冲砂管柱向下流动，在流出冲砂管口时以较高的流速冲击 井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工

7、作液混合后，沿环空返至地面的冲砂方式。 反冲砂：冲砂液沿环空向下流动，冲击井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工作液 混合后，沿冲砂管柱返至地面的冲砂方式。 正反冲砂：采用正冲砂的方式冲散井底沉砂，并使其与冲砂工作液混合，然 后改为反冲砂方式将砂子带到地面。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 正冲砂反冲砂正反冲砂 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 4、检泵作业 抽油泵在生产中发生蜡卡、砂卡、抽油杆断脱、零件磨损等各种不利因素造 成生产效率下降甚至停产，或者由于生产条件的变化调整生产参数，把这种消除 故障或者调整生产参数而进行的作业称为检泵。 抽油

8、泵分两类：抽油泵分两类：有杆泵和无杆泵，有杆泵主要有管式泵、杆式泵和螺杆泵； 无杆泵主要有电潜泵和水力喷射泵等。 管式泵：只有一个工作筒，固定阀接在工作筒下部，下井时工作筒与油管连 接，并随油管下入井内，活塞接在抽油杆下端，随抽油杆下入工作筒中。上冲程 活塞游动凡尔关闭，泵固定凡尔打开，井内液体进入抽油泵内。下冲程活塞游动 凡尔打开，泵固定凡尔关闭，泵内液体进入油管内。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 杆式泵：杆式泵主要由内外两个工作筒和柱塞组成，随着抽油杆下入到油管 内的预定位置固定后进行抽汲作业。 管式泵 杆式泵 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 电潜泵：电潜泵是井下工作

9、的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源 通过变压器、控制柜和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离 心泵转动，将电能转换为机械能，继而转换成压力能，将油举升倒地面。 检泵工序过程检泵工序过程 压井（洗井）压井（洗井）起抽油杆起抽油杆换装井口换装井口 起泵起泵 探砂面冲砂探砂面冲砂配下泵管柱配下泵管柱下泵下泵 试抽交井试抽交井下抽油杆下抽油杆安装采油树安装采油树 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 4、通井、刮壁 通井：用规定外径和长度的柱状规，下井 直接检查套管内径和深度的施工。通井规外 径一般小于套管内径6-8mm。 刮壁：刮壁

10、：是下入带有套管刮壁器的管 柱，刮削套管内壁，清除套管内壁上的水泥 、硬蜡、盐垢及炮眼毛刺等杂物的作业。刮 壁目的是使套管内壁光滑畅通，为顺利下入 其他工具清除障碍。 （双图片击播放） 刮壁 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 5、试注 试注：就是在油井完成后，到正式投入注水前所进行的新井投注或油井改注 的试验与施工过程。目的是取得注水资料，提供注水初步经验，为油田开发方案 提供依据。试注工艺主要分为排液、洗井、转注，以及实施必要的增注措施等几 个阶段。 通井规 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 6、气举和液氮排液气举： 气举：是使用高压气体压缩机向井内打入高 压气体，用高压气体

11、置换井筒内液体的施工方法 。其目的是大幅度降低井底回压，使地层中流体 进入井筒。 液氮排液：是一种安全的气举施工，是使用 专用液氮车将低压液氮转换成高压液氮，并使高 压液氮蒸发注入井筒，替出井内液体。 气举方式：常规气举、气举阀气举、连续油 管气举（与液氮泵车配合作业） 连续油管气举 （双图片击播放） 7、射孔 射孔是将射孔枪下至油气 井目的层位，射穿套管、水泥 环并射入地层一定深度，建立 地层流体与井筒的流动通道。 按照射孔工艺分为：正压射孔 、负压射孔、超正压射孔按照 射孔枪输送方式分为：电缆传 输射孔、油管输送射孔。 （双图片击播放） 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 8、油水井

12、封窜 套管外窜通：油水井发生套管外壁与水泥环或水泥环与井壁之间的窜通，导 致分层采油和注水以及分层改造措施无法实现，严重影响到油田的开采速度和最 终采收率。 找窜：通过测井和井下作业方法落实管外窜槽层位和井段的过程称为找窜。 验窜：通过井下作业方式，具体验证某一井段或层位是否窜槽或窜槽量的施 工，称为验窜。 管外窜槽的原因：固井质量不合格；射孔时振动引起水泥环破裂；开采过程 中管理措施不当引起地层出砂和坍塌，造成窜槽；分层作业时高压憋窜。 找窜方法：找窜方法：声幅测井找窜；同位素测井找窜；封隔器找窜；验窜方法相同于 封隔器找窜。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 封窜的方法： 循环法封

13、窜：对窜通时间不长、窜通量不大的管外窜通井，可以采用循环法 封窜。所谓循环法就是将水泥浆以循环而不憋压的形式替入窜槽，使水泥浆凝固 ，以达到封窜的目的。 挤入法封窜：当井壁坍塌，窜槽体积大，形状不规则，且堆积有大量岩块时 ，应采用挤入水泥浆的方法进行封堵。 循环挤入法封窜：循环挤入法实际上就是循环与挤入两种方法的联合使用， 它使水泥浆在不憋压的方式下进入窜槽，再用挤入的方法，使水泥浆充填好， 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 9、找漏、堵漏 由于套管质量、管外油、气、水的腐蚀和施工原因造成套管破漏，直接影响 油水井的正常生产，因此要恢复油井正常生产必须堵漏。要成功堵漏：首先要确 定漏失

14、的类型、漏失位置、漏失压力和漏失量，以便于确定堵漏方法和提高施工 效率。 套管找漏的方法：测流体电阻法、木塞法、井径仪测井法、封隔器找漏法、 FD 找漏法，井下视像等，目前现场主要采用工程测井法和封隔器找漏法。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 封隔器找漏：就是将单封隔器或双封隔器及其它配套工具下入井内，利用封 隔器将可能漏失的井段卡住，根据找漏目的从油管或套管内打压，通过压力变化 来确定漏失情况。 堵漏：堵漏方法有挤水泥堵漏、综合化学堵剂堵漏和机械封堵。挤堵水泥浆 和综合化学堵剂方法在施工上大体相同。是将堵剂以一定的压力和排量挤入破漏 管外，

15、并在套管内留有一定长度的水泥塞，经2448h 反应凝固后再钻通，试压 符合要求，施工结束。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 封隔器： Y211封隔器 RTTS封隔器 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 1 1）挤入法）挤入法 2 2）循环挤入法）循环挤入法 （1 1）套管平推法）套管平推法 （2 2）钻具（光油管）挤入法）钻具（光油管）挤入法 （3 3）封隔器挤水泥法）封隔器挤水泥法 水 泥 浆 堵 漏 的 方 法 就是在井口处就是在井口处 于控制状态下，于控制状态下， 通过液体的一通过液体的一 定挤入压力将定挤入压力将 水泥浆替挤到水泥浆替挤到 目的层的方法。目的层的方法。

16、将一定数量的符合性能要求的水将一定数量的符合性能要求的水 泥浆循环到设计位置，然后上提泥浆循环到设计位置，然后上提 工具柱后，施加一定液体压力使工具柱后，施加一定液体压力使 水泥浆进入目的层的施工工艺。水泥浆进入目的层的施工工艺。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 套管平推法：在井内无任何结构，利用原井套管作为挤水泥的通道，从井 口直接挤水泥的方法。不能分层作业，套管壁上易留水泥环。 钻具（光油管）挤入法：就是将钻具下到挤封井段设计位置，利用钻具作挤 入通道的一种挤入方法。挤入过程不动钻具，施工较简单且易反洗井，套管壁不 会有大段残留水泥环。 封隔器挤水泥法：挤水泥针对性强，使非挤封层

17、得到较好保护，对上部套管 破漏及非常规井避免了上部套管承受高压，做到了有目的挤封。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 循环挤入法：将一定数量的符合性能要求的水泥浆循环到设计位置，然后上 提管柱后，施加一定液体压力使水泥浆进入目的层的施工工艺。采用循环挤人法 重点解决两方面的问题。第一，对挤封层段多，易单层突进的油、气、水层采用 循环挤人法能使水泥浆较均匀进入各挤封层，从而提高挤封效果。第二，对吸收 量小，挤入压力高的层段，采用循环挤入法能有效控制挤入压力，并可达到挤封 目的。 不同的是：挤入法是将一定水泥浆循环到设计位置不替置，紧接着再挤水泥 浆后替置，其用水泥量大，多适用于多层同时挤

18、封。循环法是将一定量地面配制 的水泥浆循环到设计位置，上提钻具挤入，其用水泥量少，适用于单层挤封。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 机械堵漏工艺分类机械堵漏工艺分类 卡漏管柱卡漏管柱 整体式堵整体式堵 漏管柱漏管柱 丢手式堵丢手式堵 漏管柱漏管柱 机械堵漏：选用合适的堵漏工艺管柱，利用封隔器卡在目的层上下，封隔器 胶筒封隔油套环形空间，堵层光油管通过，使堵水目的层的液流与上下生产层隔 开，同时又无法进入油管内，实现封堵目的层。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 生产层 人工井底人工井底 卡漏管柱 生产层生产层 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 人工井底 丢手式堵漏管柱

19、 卡堵层 生产层 生产层 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 整体式堵漏管柱 生产层生产层 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 10、压裂、酸化工艺技术 水力压裂 利用地面高压泵组，将压裂液以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在 井底憋起高压；当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底 附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂 ，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和 导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。 水力压裂的工艺过程 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 酸化 酸化是油气井增产、水

20、井增注的主要手段之一。酸化增产的原理是通过井眼 向地层注入一种或几种酸液（或酸性混合液），利用酸与地层中可反应矿物的化 学反应，即通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物的溶解和溶蚀作用 增加孔隙、裂缝的流动能力，从而达到使油气井增产（或注水井增注）的目的。 酸化工艺分类： 酸洗：也称表皮解堵酸化，主要用于砂岩、碳酸盐岩油水井的表皮解堵及疏 通射孔孔眼。 基质酸化：也称常规酸化，是在低于储层岩石破裂压力下将酸液挤入储层孔 隙空间，使酸液沿径向渗入地层而溶解地层孔隙空间的颗粒以及其它堵塞物，扩 大孔隙空间而恢复或提高地层渗透率，主要用于解除钻井、完井、大修等入井流 体及沉积物在近井地带的伤害

21、。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 酸化压裂：也称酸压，压开裂缝后注入酸液，以沟通井筒附近高渗带或其它 裂缝系统、清除井壁附近污染、增大油气向井眼流通面积、改善油气井流动方式 和增大井眼附近渗流能力。主要用于碳酸盐岩油、气井储层改造。 二、常规修井工艺技术二、常规修井工艺技术 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 三、大修工艺技术 在石油井的生产过程中，往往由于井下事故等原因，使油水井不能正常生产 ，特别是发生井下卡钻和井下落物后，将造成油水井的减产或停产，严重时使油 水井报废。 油水井大修的主要内容包括：打捞作业、解卡作业、油水井封窜作业、套管 修复及侧钻等。 井下事故：由于各种因数而

22、造成油水井井内管柱遇卡，工具、仪器及钻柱落 井的现象称为井下事故； 卡钻：凡是所下管柱及工具在井内不能活动的现象叫做卡钻； 落物（落鱼）：因事故留滞在井内的物体。 卡点：被卡管柱被卡段的最上端位置叫做卡点。 打捞：采用相应的措施和工具捞出井下落物的作业过程。 鱼顶：落物（落鱼）的顶端叫做鱼顶。 处理井下事故的原则： 保护油水层不受污染和破坏 不损坏油层套管（井身） 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 1、打捞作业 根据井下落物的种类可将打捞作业分成四类： (1)管类落物打捞,如油管、钻杆、封隔器、工具等。 (2)杆类落物打捞，如（断脱的）抽油杆、测试仪器、加重杆

23、等。 (3)绳类落物打捞，如测井钢丝、电缆等。 (4)小件落物打捞，如铅锤、刮蜡片、压力计、取样器和凡尔球、牙轮等。 打捞施工前应考虑的几个问题： （1）落实井况。 （2）制定打捞方案 。 （3）选择下井工具。 打捞作业的步骤: （1）下铅摸打印，以便分析井下鱼顶形态、位置。 （2）根据印痕分析井下情况及套管环形空间的大小，选择合适的打捞工具。 （3）按操作程序下打捞工具进行打捞。 （4）捞住落物后即可活动上提。 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 打捞工具： 常用来打捞管类落物的工具有：公锥、母锥、滑块卡瓦打捞矛、接箍捞矛、 可退式打捞矛、可退式打捞筒、开窗打

24、捞筒等。 常用打捞杆类落物的工具有：抽油杆打捞筒、组合式抽油杆打捞筒、活页式 捞筒、三球打捞器、摆动式打捞器、测试井仪器打捞筒等。 绳类落物打捞常用工具有：内钩、外钩、内外组合钩、老虎嘴等。 小件落物打捞常用工具有：一把抓、反循环打捞篮、磁力打捞器等。 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 公锥 母锥 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 矛类打捞工具： 滑块捞矛：是一种在落鱼鱼腔内进行打捞的不可退式工具。主要用于打捞油 管、钻杆等带通孔的下井工具。 接箍捞矛：主要用于接箍的打捞，井内落物中凡带有接箍的管类、杆类落物 均可使用。关键是下部的卡瓦牙片。 可退式捞矛：主要

25、用于管类落物 的打捞，在光管类落物无接箍且卡阻 力较大时，应限制使用，以免拔劈落 物。 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 筒类打捞工具： 可退式卡瓦打捞筒：主要用于井 内管、杆类落鱼的外部打捞。是管类 落物无接箍状态下的首选工具。 强磁打捞筒：主要用于井底磁性小物件如钢球 、螺母、钳牙、牙轮、碎块铁等的打捞。 开窗捞筒与一把抓：开窗捞筒主要用于打捞带 接箍的无卡阻油管、钻杆等落物。一把抓用于打捞 井底上的小物件。 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 开窗捞筒 一把抓 强磁打捞筒 钩类打捞工具：主要用于打捞井内脱落的电缆、落入井内的钢丝绳及测井钢 丝等，是打捞绳类

26、、缆类落物理想的工具。 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 內钩外钩 老虎嘴 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 2、解卡作业 卡钻：是指油水井在生产、作业过程中，由于操作不当或某种原因造成的井 下管柱或井下工具在井下被卡住，按正常方式不能上提的一种井下事故。 卡钻事故按其形成的原因可分为以下几种类型： （1）油水井生产过程中造成的油管或井下工具被卡，如砂卡、蜡卡等。 （2）井下作业不当造成的卡钻，如落物卡、水泥（凝固）卡、套管卡等。 （3）井下下入了设计不当或制造质量差的井下工具造成的卡钻，如封隔器不 能正常解封造成的卡钻。 测卡：测量卡点的常用方法计算法和测卡仪测卡法。在现场，测卡方法一般 就

27、是利用原井下管柱测定其受某一上提拉力时的伸长量，来计算出卡点位置。 解卡方法： （1）活动解卡：在井内管柱及设备能力允许范围内，通过上提下放反复活动 管柱，以达到解卡目的；适用于各种管柱或落物卡钻。 （2）震击解卡：将震击器与打捞工具一起下井，当捞住并抓紧落物后，根据 井况对被卡管柱连续上击或下击，将卡点震松以解卡；适用于落物被砂卡、化学 堵剂卡、物件卡及套损卡等。 （3）倒扣解卡：在井内被卡管柱较长，可采用反扣打捞工具，将被卡管柱捞 获分别倒出，使之卡点受力分解实现解卡；适用于活动和震击解卡无效时的各种 类型卡钻。 （4）套铣解卡：选择合适的套铣工具，将卡点周围的致卡物套铣干净；适用 砂卡、水泥卡、封隔器卡及小件落物卡等。 三、大修工艺技术三、大修工艺技术 （5）浸泡解卡：对卡点注入相溶的解卡剂，通过浸泡一定时间，将卡点溶解 ；适用于蜡卡、泥饼卡、水泥卡等。 （6）磨蚀解卡：利用磨铣工具，对卡点进行磨铣，以达到解除卡钻的目的； 适用于打捞工具无法进入落物以及其他工艺不奏效时使用。 （7）爆炸（松扣）解卡：用电缆将一定数量的导爆索下至卡点处，引爆后利 用爆炸震动，使卡点钻具松动解卡；适用于卡点较深的管柱卡。 （8）切割解卡：应用切割工具在卡点以上位置将被卡管柱割断，将上部管柱 起出，对于处理腐蚀严重的遇卡管柱