石油工程概论第四章 油气井工程2课件

6.2油气井工程工艺流程6.2油气井工程工艺流程一口井的基本工艺过程一、钻前准备 二、钻进 三、固井 四、完井一、钻前准备•（1）修公路。建立通向井场 的运输通道，以保证钻井设备、 器材和原材料的运输、供应。•（2）平井场及打基础。根据 井的深浅、设备的类型及设计 要求，平整井场、进行设备基 础施工，为设备的安装创造可 靠条件。•（3）钻井设备的搬迁和安装。二、钻进•钻进是进行钻井生产取得进尺的唯一过程，是用足够 的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头牙齿吃入岩石 中并旋转以破碎井底岩石的过程。在井底产生岩屑后， 流经钻柱内孔和钻头喷嘴的洗井液，冲击井底，随时 将井底岩屑清洗、携带到地面，这一过程称之为洗井。•在转盘钻井的整个钻进过程中，不管钻头是否破碎岩 石，钻柱是否在旋转，洗井都是始终在进行的，除非 是在接单根、起下钻或其他无法循环的特殊情况下， 洗井液的循环不能停止，否则将会造成井下事故。二、钻进•在钻进过程中，随着岩石的破碎，井眼 在不断加深，因此钻柱也需要及时接长。 钻柱主要由钻杆组成，每当井眼加深了 一根钻杆的长度时，就向钻柱中接入一 根钻杆，此过程叫做接单根。二、钻进•由于钻头在井底破碎岩石，钻头会逐渐 磨损，当磨损到一定程度后需要更换钻 头，这样就必须将全部钻柱从井内起出 来，更换新钻头，之后再重新将全部钻 柱下入井中，这一过程称之为起下钻。 有时为了处理井下事故、测井斜等特殊 情况，也需要起下钻。二、钻进•要使井眼能够继续向下加深，保持所形成的井 眼稳定，保证上部强度低的地层不被井内洗井 液压裂，在必要的时候必须采用特定的工艺， 将已钻出的井眼用下套管后再注入水泥浆的方 法加以封固，将已钻穿的地层与井眼分隔开来， 然后再在已封固的井眼内下一较小尺寸的钻头 继续向下钻出新井段。每改变一次钻头尺寸， 开始钻一新的井段的工艺叫开钻。•三、固井

表层套管的功用

–封隔上部松软的易塌、易漏地层；

–安装防喷器等井口装置，控制钻开高压层时可 能发生的井喷现象；

–支撑技术套管和生产套管的重量。下深：几十米到几百米，通常30~100m；管外水泥返高：返至地面。•生产套管的功用三、固井

–将油气层与其它地层，以及不同压力的地层分 隔开；

–为油气生产提供长期稳定的通道。下深：取决于目的层的深度和完井方法；管外水泥返高：返至所封隔的油气层以上100m。三、固井•一口井开钻前根据该井的钻探目的，本地区的地质条件及钻井工艺技术水平所确定的套管层次、尺寸、各层套管的下入深度、管外水泥返高及每层套管相对应的钻头尺寸，称之为该井的井身结构。

三、固井

1.下套管

将按强度要求设计好的套管及其附件组成的套管 柱下入到一钻出的井眼内的工艺过程称为下套管。（1）套管•••用优质钢材制成的一种无缝钢管，长度在10m左右；两端车有螺纹，用套管接箍联接；为了满足钻井的需要，套管具有不同的直径、壁厚和钢级。1.下套管三、固井（2）套管柱下部结构•引鞋：引导套管入井，防止套管插入井壁或刮削井壁。•套管鞋：引导钻具顺利进入套管，防止钻具的接头、钻头被套管底部挂住。（2）套管柱下部结构1.下套管三、固井•旋流短节：使水泥浆旋流上返，以利于提高顶替效率，保证注水泥质量。•回压凡尔：下套管过程中减轻套管重量；注水泥过程中防止水泥浆倒流，保证水泥浆上返高度。•承托环：控制水泥塞高度。（2）套管柱下部结构

自下而上的顺序是：1.下套管三、固井

引鞋+套管鞋+旋流短节+回压 凡尔+承托环+扶正器+套管+

扶正器+……（3）下套管基本工艺过程与下钻相同三、固井

2.注水泥

用一套专用设备将设计用量的干水泥和水配制成合适的 水泥浆注入井内，并使其返至套管外设计的位置称为注水泥。

（1）油井水泥••

为硅酸盐水泥的一种； 油井水泥需要具有：–耐高温、高压能力；–较高的早期强度；–较短的候凝时间；–较强的耐腐蚀能力。三、固井（3）注水泥设备和工具

2.注水泥

下灰车供水车

撬装式水泥设备•注水泥工具包括：水泥头、顶胶塞和底胶塞。底胶塞三、固井

2.注水泥

（3）注水泥设备和工具3.井口安装三、固井•下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装 井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各 层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用 来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井 水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封 套管间的环形空间，防止压力互窜。套管头还 是防喷器、油管头的过渡连接。陆地上使用的 套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、 监控井况、注平衡液等作业。4.套管试压三、固井•套管试压是检查固井质量的重要组成部分。安 装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做 套管头密封的耐压力检查和与防喷器联接的密 封试压。套管内压入水泥塞后要做套管柱的压 力检验，钻穿套管鞋鞋2~3米后（技术套管）要 做地层压裂试验。生产井要做水泥环的质量检 验，用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情 况。固井质量的全部指标合格后，才能进入到 下一个作业程序。•一口井钻达预定的井深，称为“完钻”。完钻以后的 工作，统称为“完井”。但在实际工作中，从钻开油 气层开始，就已经进入完井阶段。钻进和完井有所交 叉。•通常完井分成探井完井和开发井完井。四、完井•探井的完井包括发现有生产价值的油气、开始下油层 套管、注水泥固井、射孔、试油气、直到弃井或临时 性弃井。•开发井的完井包括钻开油气层、下油层套管、注水泥、射孔、下生产管柱和装井口、直到交井。•2.选择适合的完井方法四、完井图6-15直井完井方法示意图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-筛管完井f-砾石充填完井•3.完井井口装置四、完井•完井井口装置是安装在地面（或海床）上的，用以悬挂和 固定井内的各种管柱，和控制、引导井内油气流的设备。 通常包括套管头、油管头和采油（气）树三大部件。•套管头在完井中起着支撑和密封油层套管的作用。•油管头与油层套管连通，起着悬挂、支撑井中油管柱，密 封油管柱和套管的环形空间。油管头还能通过壳体的旁侧 出口和法兰上的侧孔注入液体、缓蚀剂，监控井内情况。 采油树安装在油管头上，是油气井生产的总闸门，用来控 制和调节油气流的生产。四、完井图6-16采油树示意图l-套管头法兰；2，4-油管挂；3-油管头部侧法兰闸门；5-采油树生产总闸门；6-采油树生产闸门；7-采油树通井闸门；8-采油树生产压力表；9-油层套管监测压力表；10-油管头旁侧闸门•4.油气井的射孔方法四、完井•固井后，油气层被封闭了，完井前要 用射孔弹把封固的油气层射开，这就 叫射孔。射孔完井是当前完井的重要 方法。该法是用聚能射孔弹将套管、 水泥环和部分油层射穿，使产层的油 气流进入套管内，借助产层自身的压 力（或抽吸）流出地面。•射孔方法有正压射孔和负压射孔两种，负压射孔又分为过油管射孔和油管传输射孔。•4.油气井的射孔方法四、完井•正压射孔是在套管里的液柱压力大于地 层压力下进行射孔。因此，完井液中的 各种固相物质、游离水进入孔道致使孔 道部分堵死，或使水敏性的矿物膨胀， 使油气产量降低。因此，在深井和复杂 井中，正压射孔已被负压射孔取代。•4.油气井的射孔方法•负压射孔是在生产管柱的封隔器坐封后，在生 产管柱内的压力低于油气层的压力下，用电缆 送下射孔弹到预定的油气层深度上射孔。四、完井•过油管射孔是将聚能弹串联在一起，通过坐封 后油管柱的内管道，用电缆把射孔弹下到预定 深度射孔。过油管射孔因受油管内径的限制， 射孔弹的直径较小，火力较低，射穿套管后进 入油气层的距离较短，在使用上受到一定的限 制。•4.油气井的射孔方法四、完井•另一种是用油管送射孔弹下井射孔。这种 方法是将事先配好的射孔枪接在油管柱的 下部，下入到井下预定深度，用调整油管 深度的办法使射孔枪的射孔弹对准油气层 的射孔层位，封隔器坐封和装好采油树后， 打开清蜡闸门和总闸门，用投捧或环形空 间如压的办法起爆射孔。油管输送射孔有 许多优点，应用较多。•5.完井试油气•完井作业的最后工序是试油气。可分成探井试油气和生产井试油气。四、完井•探井试油气主要是了解地层的真实情况和生产 能力，为勘探的情况和生产能力做出评价。探 井试油气一般采用分层测试，从下到上，试完 一层封闭一层。如果试油气有生产价值，可保 持该油气井，进行临时弃井作业。•5.完井试油气四、完井•生产井的试油要按开发方案的试油气程序进行。 其主要内容与钻杆测试相仿，但试油气的时间 要长得多，资料的收集更全面详细，资料的解 释也更系统、深入。通过测试和解释，了解油 气井在各种条件下的生产能力，为油田的开发 提供实际依据。•5.完井试油气四、完井•所谓试油，就是测试油井的生产能力，取全取 准各项资料，为油田开发提供依据。试油是一 项十分重要的工作，油井产量的高低，油、气、 水的物理化学性质，油层压力和温度，都要通 过试油来取得。•有的油井在井下二三百米的井段内，分布着几 套油层，这就需要自下而上分层试油。以便取 得各个层段的产量、压力及其他相关资料。•5.完井试油气四、完井•一般情况下，对于有自喷能力的油层，通过在井口更换3~4 个不同直径的油嘴进行测试，测试时油嘴直径的更换应该由 小到大。每一油嘴测试的时间为为2~3天，直到油井的