井筒工艺常识

井筒工艺常用概念勘探项目管理部周广清一、钻井钻井设备井身结构钻井过程完井方式固井方法井眼类型工程质量钻井设备地面设备悬吊系统动力系统循环系统井架、底座、游动滑车、大绳、滚筒、吊环……钻机、柴油机、转盘……泥浆泵、循环槽、震动筛、循环罐、除泥器、脱气器、搅拌器……井控系统井控系统防喷器组、钻井四通、节流管汇、液压控制装置、司钻控制台……井下工具常用工具方钻杆、钻头、钻鋌、钻杆、扶正器、震击器……特殊工具地质导向、垂直钻井、随钻扩眼、随钻测井……钻井设备井身结构导管：用于支承表层套管，一般下深在20-50米表层套管：用于封闭上部松软易塌地层，安装井口，支承技术套管和油层套管。一般下深200-400米技术套管：用于封隔用钻井液难以控制的复杂地层（钻遇或即将钻遇高压层、漏失层、严重坍塌层、缩径层），保证下部正常钻进。油层套管：用以把油气层与其他流体层以及不同压力的油气层分隔开，为油气产层创造通道。钻井过程一开：全井首次开钻二开：下完表层套管后，第二次开钻三开：下完第一层技术套管后，第三次开钻四开：下完第二层技术套管后，第四次开钻中完作业：打完技术套管的深度后，所进行的各种作业。

包括：中间电测、下技术套管、固井、候凝、SFC测井、试压等。完井作业：打完全井井深后，所进行的各种作业。

包括：完钻电测、下油层套管、固井、候凝、SFC测井、试压等。（1）裸眼完井让储集层裸露，只在储集层以上用套管封固的完井方法。先期裸眼完井：先固井，后打开储集层。后期裸眼完井：先打开储集层，后固井。①裸眼完井的适用范围：只适用于在孔隙型、裂缝型、裂缝一孔隙型或孔隙一裂缝型坚固的均质储集层中使用。适合于井中只有单一的储集层，不需分层开采，无含水含气夹层的井。完井方式②裸眼完井法的优点：减少污染：缩短浸泡时间，减少钻井污染；避免固井伤害、射孔伤害；完善程度高，最大限度释放油层产能；③裸眼完井法的缺点适应面窄，不适应于胶结疏松、油水共存、层间压力差异大的产层，不能克服井壁坍塌、产层出砂、层间干扰对油井生产的影响。增产措施受限，针对性难以保证。后期裸眼完井并没有避免钻井液、洗井液和水泥浆对产层的污染。（2）射孔完井（套管完井）下入油套封固产层再用射孔弹将套管、水泥环、部分产层射穿，形成油气流通道的完井方法。目前是使用最多的完井方法。射孔密度一般为10～20孔/m，最大可达36孔/m；射孔孔道直径一般为10～16mm，最大可达25mm；射孔的相位角常在72°～180°，沿螺旋分布；射孔工艺有正压射孔和负压射孔。完井方式主要优点：能比较有效地封隔和支持疏松易塌的生产层。能够分隔不同压力和不同特点的油气层。可进行无油管完井和多油管完井。可以进行分层测试、分层开采、分层注水、分层酸化压裂。主要不足：难以避免钻井液、水泥浆及射孔对产层的伤害。油气流入井内的阻力较大。

射孔完井

固井就是把水泥注入套管和地层之间环空的过程，但由于地质、钻井和后期开采的不同要求，注水泥的工艺方式和过程也存在着差异。常用的固井方法主要有：

1.常规固井

2.分级注水泥

3.尾管注水泥

4.预应力固井固井方法

打前置液

注水泥浆

顶胶塞

替钻井液

碰压常规固井

在套管柱中安装分级箍，完成两级或多级注水泥作业，一般情况下分两级固井。分级注水泥可以降低环形空间的静液柱压力，从而不仅减少了注水泥作业中发生井漏的可能性，而且降低了施工压力。还可以防止或减少水泥浆失重造成的油气水上窜，有利于提高固井质量。一般情况下，水泥封固段大于1500m就应该采用分级注水泥工艺。施工程序：一级固井：注前置液→注水泥浆→压胶塞→碰压→蹩压打开分级箍并循环出残余水泥浆→候凝二级固井：注前置液→注水泥浆→压胶塞→碰压→候凝分级注水泥

对于深井，由于下入套管过长，这样不但套管难以设计选择，而且固井施工安全和固井质量难以保证，因此采用先下尾管固井，然后进行尾管回接到井口的方式解决这一困难。用钻杆将套管柱送到待封井段，其顶部悬挂在上一层套管内的套管柱称为尾管。对尾管进行注水泥的工艺叫做尾管固井。尾管固井不仅可以节约套管，减轻钻机负荷和降低施工压力，而且有利于保护油气层，解决深井、复杂井中常规固井无法解决的问题。施工程序：注前置液→注水泥浆→压胶塞→碰压→倒扣循环出残余水泥浆→候凝。尾管注水泥

预应力固井是指在下完套管后，给套管预先施加一定的拉力（在套管的弹性强度内），然后再固井的方法。预应力固井主要是用于开采地下稠油。因为开采稠油需要注入高温蒸汽(320～

340℃),如不先施加拉力，套管将因高温受热膨胀产生内应力集中现象，造成套管损坏，预应力解决了这个问题。施工程序：提拉预应力→注前置液→注水泥浆→压胶塞→碰压→候凝预应力固井水泥中应掺入水泥总重30－40％的石英砂，做为热稳定剂。水泥必须返至地面。预应力固井井眼类型直井定向井：斜井、水平井分支井：开窗侧钻、分支水平井河50大型丛式井组：

384m×110m平台上完成7个平台45口井，钻穿油层849层优化设计、防碰扫描、井眼轨迹预测与控制等技术

定向井AB完钻井深2128m，井斜87.5°；垂深592.90m，位移1636.43m；水平段长1355.97m，位垂比2.803。创胜利油田水平井垂深最浅、水平段最长、位垂比最大三项技术指标以及中国石化集团公司位垂比最大、水平段最长两项指标。

水平井150.7m135.67m145.4m83.94m主井眼402.97m筛管下深1790.63m水平段总进尺918.68m，共用一趟钻60h日产原油103吨，为邻井的3倍多第三分支井眼第二分支井眼第四分支井眼埕北26B-支平1井第一口鱼骨状分支水平井控制含油面积0.34km2地质储量59万吨分支水平井工程质量井身质量：全角变化率、狗腿度。

是指井眼轨迹在方位、斜度方面的变化速度井眼质量：井径扩大率。

是指实际井眼直径比钻头直径扩大的比率。

井径扩大率=（Ø实际-Ø钻头）/Ø钻头X100%Ø实际：一般由测井资料获得油气层保护钻井工艺：欠平衡钻井井筒介质：钻井液、完井液

可以有效地保护储层、避免漏掉油气层，完成常规钻井无法完成的任务，适用于低压、低渗、水敏性、裂缝性等地层。欠平衡钻井埕北244井：钻至2951.37米时，钻井液密度1.06井漏，1.04井涌，打不成钻。采用欠平衡钻井技术和装备，边涌边钻、边漏边钻，既保证了钻井的成功，又有效地保护了油气层。试油，10mm油嘴，日产油235t、日产气6940m3。采用密度低于地层压力系数的钻井液进行钻井的技术。钻井液可以是液体、泡沫、气体王古1井解决了3421m～3444m长达770米井段的严重漏失问题测试日产油467m3，天然气3504m3。

有助于解决漏、喷和压差卡钻等钻井复杂问题，提高机械钻速。欠平衡钻井渤深6-13井：第一口现场试验井，实现了欠平衡钻进、不压井起下钻、不压井电测、不压井下套（筛）管等完井管柱。

全过程欠平衡钻井技术欠平衡钻井钻进起钻钻井液（泥浆）：气相、液相（水基、油基）、气液混合相作用：

携岩护壁

冷却

平衡保护。。。钻井液、完井液通过减少界面张力而降低毛细管力；增加滤液的挥发性，使滤液易被气化，有效消除水锁；不含固相，消除了固相对低渗气层喉道的堵塞，避免了固相伤害；完井液中的生物酶可以有效清除滤饼，解除钻井过程中形成的滤饼对储层渗透率的影响；具有较强的抑制性，可以减轻粘土矿物的水化膨胀，减少水敏的损害。生物完井液钻井液、完井液无固相完井液无粘土，密度可调，粘度可调。采用无机盐、有机盐提高液相密度，密度1.02～2.0g/cm3。强抑制性，平均渗透率恢复值＞80%。引入强抑制性处理剂MEG、甲酸盐等提高抑制性。钻井液、完井液二、录井1、取全取准各项地层原始资料、建立地层剖面2、发现与评价油气层3、指导钻井安全施工、保护油气层1、地质录井2、气测录井3、工程录井4、辅助录井作用技术系列地质录井：地质预告观察记录岩屑录井岩心录井荧光录井

泥页岩密度

碳酸盐岩含量古生物分析

。。。气测录井：烃类气体全烃、组分非烃气体

H2S、CO2。。。工程录井：钻井液录井密度、粘度失水、切力。。。

工程参数辅助录井：岩石热解地化录井、热蒸发色谱录井罐顶气轻烃录井、定量荧光录井核磁共振录井。。。综合录井三、测井测井：应用地球物理的一个重要分支；采用声、电、磁、放射性等物理测量方法，在井眼中对地层物理参数和井眼状况进行连续测量；对测得的数据进行处理和解释，以解决油田勘探、开发中的各类地质和工程技术问题；

发现油气层、储层和油气资源评价、油藏管理的重要手段。应用：储层评价、油藏静态与动态描述、综合地质研究、油井检测与工程应用。20世纪20年代以来，测井技术已经历了四次的更新换代，从简单的测量逐步演化形成一套高精度的、相互匹配的、集成化的系统。

第一代：模拟测井（60年代以前）第二代：数字测井（60年代开始）第三代：数控测井（70年代后期）第四代：成像测井（90年代初期）测井技术发展历程测井技术声波速度测井声波幅度测井声波变密度测井声成像测井

电磁测井声波测井核测井生产测井其它测井电成像测井电磁波测井普通电阻率测井侧向测井感应测井自然伽马测井核磁共振测井补偿密度测井补偿中子测井井温流量测井持水率测井产液剖面测井吸水剖面测井各种类型射孔井壁取心VSP测井电缆地层测试测井技术分类探井测井技术系列常规砂泥岩剖面系列：三孔隙度测井：补偿声波（数字声波）、补偿中子、补偿密度三电阻率测井：高分辨率感应电阻率（深、中、浅）自然电位、自然伽马、井径小组合（综合仪）：4米电阻率、2.5米电阻率、微电极复杂岩性剖面系列（含咸水泥浆、砂砾岩体）：三孔隙度测井：补偿声波（数字声波）、补偿中子、补偿密度三电阻率测井：双侧向电阻率（深、中）+微球聚焦电阻率（浅）自然电位、自然伽马、自然伽马能谱、井径（一）自然电位测井自然电位测井是在裸眼井中测量井壁上不同浓度的盐溶液（泥浆滤液和地层水）相接触时，由于扩散作用和扩散吸附作用形成的自然电动势的变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方法。自然电位形态

Rmf＜Rw时，正异常

；

Rmf≈Rw时，无异常；Rmf＞Rw时，负异常。泥岩基线负异常正异常单位：mV适用条件：砂泥岩剖面、泥浆滤液电阻率和地层水电阻率不同的裸眼井。自然电位曲线应用：①划分渗透层；②估算泥质含量；③判断岩性，进行地层对比；④确定地层水电阻率；⑤判断水淹层；⑥沉积相研究。（二）自然伽马测井自然伽马测井是在井内测量岩层中自然存在的放射性核素核衰变过程中放射出来的伽马射线的强度，来研究地质问题的一种测井方法。主要放射性核素：U238、Th232、K40单位：API自然伽马曲线特征1.曲线不光滑，有放射性涨落误差（统计起伏）。2.忽略涨落误差，与自然电位曲线相似。3.砂岩及碳酸盐岩储集层具有低伽马异常，纯泥岩有较高伽马值，当相邻泥岩岩性相近时，其平均值也构成一条直线，叫泥岩线。自然伽马测井的应用①划分储集层；

砂岩：半幅点；碳酸盐岩：结合孔隙度②计算地层泥质含量；③划分岩性和地层对比；

自然伽马数值④计算粒度中值；

粒度大小与沉积环境、沉积速度及颗粒吸附放射性物质的能力有关，岩性越细，放射性越强。⑤分析沉积相等；（二）自然伽马测井自然伽马能谱测井测井原理：根据铀、钍、钾的自然伽马能谱的特征，用能谱分析的方法，将测量到的铀、钍、钾的伽马放射性的混合谱，进行谱的解析，从而来确定铀、钍、钾在地层中的含量。U、Th、K在岩石中的分布规律与岩石的矿物成分、成岩环境及地下水活动有密切关系。自然伽马能谱测井提供五条曲线：GRSL、KTH、U、TH、K自然伽马能谱测井是一种特殊的测量地层自然放射性的测井方法，它不仅能测量出地层总自然伽马，还能测量出地层中放射性核素铀（U）、钍（Th）、钾（K）的含量。能谱测井资料应用1、寻找高放射性储集层高铀储层：地层水活动带，高U，低Th、K；高钾储层：如含有钾盐、长石、粘土矿物等富含有机质的页岩储集层：铀含量高，钍、钾含量低含高放射性矿物：如含独居石、锆石等，铀、钍、钾含量都增高2、计算泥质含量K、Th、KTH与泥质含量相关性好能谱测井资料应用Th/U：2-8，沉积环境以半还原环境为主的海相沉积。还原环境氧化环境氧化－还原环境3、研究沉积环境（Th/U）Th/U>7：为陆相沉积，氧化环境、风化层；Th/U<7：为海相沉积，灰色和绿色泥页岩；Th/U<2：为海相黑色泥岩、磷酸盐岩，还原环境。4、判断粘土矿物类型在绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而铀的含量相对较低，因此，根据Th/K大致确定粘土类型。5、研究生油层岩石中的有机质对铀的富集起重要作用，所以铀的含量反映了有机碳的含量。U/K：估计泥岩生油能力，愈高愈好(三)电阻率测井电阻率测井主要包括：普通电阻率测井微电极测井双侧向测井双感应测井高分辨率阵列感应测井

1.划分岩性剖面和确定岩层界面2.求岩层的真电阻率3.粗略判断油气水层4.地层对比和地质制图普通电阻率曲线应用1、普通电阻率测井低值高值目前常用曲线：4米底部梯度电阻率曲线2.5米底部梯度电阻率曲线双侧向测井适用条件2、双侧向测井侧向电阻率相当于井眼、冲洗带、过渡带、原状地层、围岩几部分电阻率的串联，高阻部分影响大。适用条件：盐水泥浆、高阻薄层、碳酸盐岩及火成岩等高阻地层。埕北246井盐水泥浆（钻井液电阻率小于0.5Ω·m/18℃）

油层：高值，深、浅侧向电阻率为低侵特征。

水层：低值，受盐水泥浆影响为低侵特征。日产油252t,日产气7×104m3,不含水A碳酸盐岩地层储层发育段电阻率为相对低值。相对致密层电阻率增高1.定性判断油、气、水层；2.储层划分；3.确定地层真电阻率，计算含水饱和度；4.与孔隙度测井组合，计算地层水电阻率；5.油田地质应用地层对比和油层非均质性研究测井资料应用双侧向测井3、感应电阻率测井感应测井适用条件感应测井：感应电阻率相当于井眼、冲洗带、过渡带带、原状地层、围岩几部分电阻率的并联，低阻部分影响大。适用条件：油基或淡水泥浆砂泥岩剖面、中—低阻地层（小于50欧姆米）、中厚层（大于2米）。感应电阻率测井

目前采集的主要有双感应、高分辨率感应、阵列感应等测井资料。主要应用：

①划分渗透层②

确定岩层真电阻率③

快速、直观地判断油、水层④地层水电阻率、含油饱和度等参数计算⑤研究地层侵入特征油层：低侵特征深感应＞中感应水层：高侵特征深感应＜中感应纯泥岩层：深感应、中感应电阻率基本重合河86-59井油层低侵水层高侵双感应测井曲线淡水泥浆普通感应高分辨率感应高分辨率感应优点：

(1)纵向分辨率高，受层厚影响小，可有效识别薄层。

(2)探测深度大，可以探测到2.3米以外的地层，其测量的电阻率与地层实际较接近。高分辨率感应测井能评价薄层，准确的识别夹层，反映层内电阻率细微的变化。薄层识别与评价高分辨率阵列感应测井水层增阻侵入ZS6井油层减阻侵入

3218.5-3225.5米6mm油嘴放喷,日产油76.30

方、气2607方径向电阻率变化

定性确定流体性质正差异：微电位大于微梯度（正幅度差）负差异:微梯度大于微电位（负幅度差）重合：微梯度等于微电位测井曲线特征：4、微电极测井探测冲洗带电阻率;由微电位和微梯度两条曲线组成;微电位曲线反映冲洗带电阻率，微梯度反映泥饼电阻率。微电极曲线应用1.划分岩性和储集层2.确定岩层界面3.扣除非渗透性夹层，确定含油砂岩的有效厚度4.确定井径扩大井段5.确定冲洗带电阻率和泥饼厚度（四）补偿声波测井补偿声波测井：指声波速度测井，也叫声波时差测井，测量的是滑行波通过地层的传播速度，记录的是声波到达两个接收器的时间差。TR2滑行波直达波反射波R1i砂泥岩剖面：泥岩声波速度小，时差大；砂岩声波速度大，时差小；钙质胶结时，声波时差减小。补偿声波测井资料应用1.确定地层岩性岩性砂岩灰岩白云岩骨架时差(μs/ft)55.54743碳酸盐岩剖面：致密石灰岩和白云岩声波时差低，含泥质时声波时差增大，有孔隙和裂缝时声波时差明显增大。声波数值大2.计算孔隙度

Δt=φΔtf+(1-φ)Δtma3.识别气层和裂缝声波时差：△t水<△t油<△t气气层特点：①声波时差增大②周波跳跃4.合成地震记录5.检测压力异常和断层（五）补偿中子测井补偿中子测井是一种热中子测井，是利用中子源向地层发射的快中子经与地层中的原子核发生弹性散射被减速为热中子，从而探测热中子密度的测井方法。

由于地层中各种核素的减速能力不同，所以由不同核素组成的不同岩性的地层减速长度不同。在地层所有核素中，氢核的减速能力最强。氢核越多，对热中子的减速能力越强，所以热中子计数率大小反映岩层含氢量。因此，岩性不同，孔隙度不同，热中子在中子源周围的分布不同。孔隙度越大，含氢量越多，减速长度越小，则在源附近的热中子越多；相反，孔隙度越小，减速长度越大，则在较远的空间形成热中子。主要应用1.确定地层孔隙度

Φ=CNL-SH*NSH2.交会计算地层矿物含量和孔隙度。

1=φ+V1+V2

ρb=φρf+V1ρ1+V2ρ2

ΦN=φΦNf+V1ΦN1+V2ΦN2

3.中子、密度曲线重叠定性判断气层（挖掘效应）。4.划分裂缝发育层段。主要应用5.中子、密度、声波曲线重叠直观判断岩性（六）密度测井补偿密度测井：

是用伽马源发射的伽马射线照射地层，根据康谱顿效应测量地层体积密度的测井方法（DEN)。岩性密度测井：

是用伽马源照射地层，用长短源距伽马探测器测量能够产生光电效应和康谱顿效应的伽