海上油田完井基本知识讲座

完井工艺介绍完井的定义衔接钻井工程与采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始到下套管注水泥、固井、射孔先期防砂，下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。海上油田由于其特殊性，钻完井的工作界面在于从固井结束开始。因钻完井的一体化的实行，目前这种界面正在消失！完井的分类射孔完井：能有效地封隔含水夹层、易塌夹层、气顶和底水；能完全分隔和选择性地射开不同压力、不同物性的油气层，避免层间干扰；能具备实施分层注采和选择性增产措施的条件。裸眼完井：油气层完全裸露，具有最大渗流面积。不能阻挡油层出砂、不能避免层间干扰，也不能有效地实施分层措施。适用于岩性坚硬、井壁稳定、无气顶或底水、无含水夹层的块状碳酸岩或硬质砂岩油藏，和层间差异不大的层状油藏。完井的分类砾石充填完井：是最有效的早期防砂完井方式，主要用于胶结疏松、易出砂的砂岩油藏，特别是稠油砂岩油藏。分为套管砾石充填和裸眼砾石充填完井，在渤海油田完井中，套管内射孔和砾石充填防砂完井所占比例较大，裸眼砾石充填完井和裸眼特殊筛管完井等方式。多级复合完井：根据油藏的具体特点选用以上多种完井方式的组合。射孔工艺技术射孔开始射孔开始穿套管射孔完成完井的分类完井技术47”尾管9-5/8”套管油管7”Casing6-1/8”Hole7”套管油管射孔防砂工艺技术不同类型的出砂地层零强度干砂毛管力强度潮湿砂异常弱胶结弱胶结较弱胶结产出的液体中含有少量或大量固相颗粒称为出砂。除了砂子之外,固相可能包括石灰岩、白云岩和焦炭等。

1.剪切破坏过低的井底压力近井筒地层性质的变化近井筒应力的变化剪切导致的胶结物和地层性质的变化2.拉伸破坏过高的生产速率出砂与地层的拖拉力有关自稳定性（由于空穴的增长，流体梯度变小和出砂趋于停止）空穴导致的破坏(例如蚯蚓洞)，可能导致进一步的应力集中和出砂。地层出砂机理July,1997,ZiqiongZheng就地应力地层中的应力无处不在。外来的破坏会导致应力的重新分布和集中。当集中的应力超过了岩石的强度的时候，出砂就发生了。井筒失稳－实验室观察sHmaxsHmin各种典型的防砂完井类型单独下筛管裸眼砾石充填-分选差-产能高-无敏感粘土选择性射孔/定向射孔-压实地层/含弱胶结地层-避气或避水管内压裂充填管内砾石充填/高速水充填-便于分层-分选好至差-中等投资-干净的分选好的-产能高-分选好-产能高膨胀筛管-便于分层-分选好至差-投资大筛管筛管种类、使用范围及其优缺点

筛管的种类很多，但目前使用比较广泛的有三种：a）绕丝筛管b）金属微孔多层网布筛管c）筛孔形金属棉筛管（海总内部）d)STARS筛管其中用得最多的是绕丝筛管。

绕丝筛管筛缝宽度：.006”

到.030”

不等生产公差：.001”

－.002”

（允许情况）流动面积：6%到35%绕丝形状：▲型（自洁）或房子型（防冲蚀）缺点：现场施工作业量比较大，作业过程中技术性比较强，因作业时砾石充填层有时存在“空洞”的可能，可能导致防砂失败；

注：筛管用户陆地检验方法1/3L

L2kg塞规1ft1ft（检验段）检验段W1/3W1cm检验段高渗透率砾石层未充填好的空洞砾石充填的利弊砾石充填封隔器炮眼定位封隔器套管●先直接靠网布筛眼挡地层（大）砂。然后，由地层砂逐渐形成砂桥挡地层砂。●很显然，这层砂环桥的渗透率远不如砾石的渗透率高。金属微孔多层网布防砂原理网眼直径＜d50微孔多层网布地层砂间隙≈10mm基管封隔器套管射孔炮眼渗透率低的砂环、砂堵C、筛孔形金属棉筛管适用范围和优点：

适合于不进行管内砾石充填的、原油粘度不太高的、黏土含量在10%以下的井。在大斜度/水平油、气井里施工有其优点；内径大，有利于测试作业；易套洗缺点：●加工时缝隙比较难以控制（即过滤精度难以控制）●因使用这种筛管时，管内一般不再进行砾石充填，因此，生产时，一旦地层砂出来后，将很快在套管环空和炮眼里形成渗透率很低的砂环和砂堵，若原油黏度高、黏土含量高的话，将会严重影响正常生产。微孔多层网布地层砂基管封隔器套管射孔炮眼间隙≈10mm渗透率低的砂环、砂堵金属微孔多层网布防砂原理筛孔形金属棉筛管组成：由基管和外部绕丝组成。绕丝通过焊接或其它机械方式与基管相连。绕丝筛管SLIM-PAK组成：带孔基管，胶结预充填材料，外部绕丝外面的绕丝是通过焊接或其它机械方式与基管相连根据地层情况不同，预充填材料的厚度从.11”到.14”Single-ScreenPrepack组成：带孔基管,绕丝，胶结预充填材料和外部带孔的外罩绕丝和外罩是通过焊接方式与基管相连根据尺寸的不同，充填材料的厚度从.34”到.41”Dual-ScreenPrepack组成：带孔基管，内层绕丝，充填材料，外部绕丝内层和外层绕丝与基管通过焊接连接根据尺寸的不同，充填材料的厚度从.19”到.72”不等STARS优质筛管以单层厚壁优质无缝钢管做基管，也可以直接用单层厚壁油管和套管做基管，基管上钻有若干个阶梯孔，滤砂件通过螺纹旋接在基管孔中，整体结构与油管和套管相似。

STARS优质筛管STARS优质筛管防砂完井现场作业示例1）按设计要求摆放地面设备2）立钻杆或管柱3）装防喷器/功能/压力试验

4）刮管洗井（见图示）为了最大限度的降低油气层的污染，射孔前彻底清洗套管，确保最后清洗后的返出液在半小时内的连续浊度值≤30μm

5）射孔校深（见图示）6）投棒点火

主要作业步骤7）反涌/洗井8）刮管洗井9）下定位封隔器10）下防砂管柱11）泵送砂浆作业12）下生产管柱13）撤井口防喷器14）装井口采油树15）卸载荷16）验收交井17）交完井总结/存档

防砂完井现场作业示例套管闸门井内赃物钻头返出（赃）液套管清洗示意图

刮管洗井

为了最大限度的降低油气层的污染，射孔前彻底清洗套管，确保最后清洗后的返出液在半小时内的连续浊度值≤30μm

用不同的清洗液清洗人工井底套管钻杆主要作业步骤同位素源接头射孔封隔器(尚未坐封）安全接头测井仪负压阀测井电缆点火头同位素源套管钻杆吸震器投点火棒射孔射孔炮眼射孔管柱校深及射孔示意图射孔校深射孔段1500m1550m1420m80m1400m100m投棒点火射孔枪完井液缸泵柴油机输砂泵柱塞泵管汇污液池油嘴放空进油气分离器压力表（管线）闸门BOP钻杆反循环时来自平台泥浆泵动力机组密封件砾石充填封隔器砾石充填转换工具总成密封孔生产筛管冲洗管套管底部封隔器密封件泵送砾石作业流程示意图射孔段套管闸门图例：砂浆；反出液；井口砾石砂浆输砂泵混合水正常循环充填充填即将结束（立即）反循环操作失误射孔段砂浆脱水砾石封隔器生产筛管裸眼筛管防砂油管挂安全阀过电缆封隔器滑套坐落接头封隔器STAR放气阀3-1/2“油管螺杆泵裸眼封隔器盲管裸眼封隔器STAR油层油层裸眼优质筛管管柱水平分支井防砂水平分支井管柱

引鞋

油管

井下安全阀

封隔器

95/8套管

STAR筛管

滑套

电缆

电潜泵

BZ25-1南油田完井技术现场实施介绍

1、下沉砂封隔器射孔完毕，再次刮管洗井冲砂后即可下入沉砂封隔器。一般油井用电缆下入，井斜大的井可以用钻杆下入。下入深度：射孔底界以下1.5米。砾石充填防砂2、下防砂管柱下定位密封总成。下筛管，下入时检查筛管的筛缝。下盲管。下隔离封隔器总成。砾石充填防砂2、下防砂管柱下中层筛管、盲管及隔离封隔器总成。下上层筛管、盲管。砾石充填防砂3、下服务工具所有的筛管、盲管及隔离封隔器已经下入完毕，将整个管串悬挂于井口，即可下服务工具。下底部密封总成。下冲管。下砾石充填转换工具。下冲管。下中间密封总成。下冲管。砾石充填防砂4、下中心管试压所有的隔离密封、充填转换工具及冲管已经下入完毕，将整个管串悬挂于盲管顶部，即可在服务工具内部下入中心管。下完中心管后，中心管插入充填转换工具内；在中心管顶部装盲堵，在下入位置和循环位置对中心管与冲管环空试压。砾石充填防砂5、下顶部封隔器总成冲管试压完毕，即可将中心管、顶部转换工具及顶部封隔器的总成逐层连接。先连接中心管，再连接转换工具与冲管，最后连接封隔器总成与盲管。砾石充填防砂6、下钻、座封顶部封隔器连接完顶部封隔器总成，连接钻杆，下钻使定位密封插入沉砂封隔器。连接地面管线，钻杆内打压，座封顶部封隔器。关闭防喷器，环空打压验封。砾石充填防砂7、服务工具脱手验封完毕，打开防喷器，正转管柱12-15圈。上提管柱服务工具脱手。砾石充填防砂8、座封隔离封隔器服务工具脱手后，再次下放至最低位置，上提至第二负荷显示位置。钻杆打压，座封底层隔离封隔器。砾石充填防砂9、隔离封隔器验封在座封位置上提管柱至压力下降，钻杆打入液体，环空无返出，验封。砾石充填防砂10、底层砾石充填服务工具再次下放到底，上提找好循环位置和反循环位置，在循环位置关闭万能防喷器，先做循环测试和挤注测试，测试完毕即可进行砾石充填。砾石充填防砂11、底层反循环冲砂出现脱砂压力后，停止泵砂；环空打压，保持压力上提管柱至压力下降，开泵环空替入液体反循环冲砂。砾石充填防砂12、底层检验充填效果反循环冲砂完毕，管柱再次下放至循环位置，验证充填效果。根据此时的泵排量和压力，可以计算出充填系数和盲管砂高。砾石充填防砂13、上提至中层作业底层验证合格后，上提管柱至中层。首先座封中层隔离封隔器并验封。进行中层砾石充填并验证充填效果。砾石充填防砂14、上层砾石充填作业中层验证合格后，上提管柱至上层。进行上层砾石充填并验证充填效果。作业完毕起出服务工具。砾石充填防砂15、准备下步作业起出服务工具后，只留筛管、盲管及封隔器在井内。下步可以准备下生产管柱。砾石充填防砂三、渤海主要油井

生产管柱介绍海上油田生产基本知识讲座目录1、设计生产管柱的基本原则2、自喷管柱合采管柱分采管柱3、机采管柱4、注水管柱合注管柱分注管柱1、设计生产管柱的基本原则符合安全要求；满足正常生产工艺要求；满足生产测试和增产措施要求；结构简单，施工容易；2、自喷管柱安全阀控制管线井下安全阀生产油管循环滑套可取封隔器NO-GO导向器套管座落接头油层人工井底安全阀控制管线井下安全阀生产油管套管循环滑套固定封隔器座落接头导向器油层人工井底直接可取式合采管柱插入可取式合采管柱插入定位密封NO-GO油层油层

合采管柱安全阀控制管线井下安全阀分层封隔器（单卡瓦）NO-GO导向器套管座落接头油层人工井底安全阀控制管线井下安全阀生产油管套管循环滑套导向器直接可取式分采管柱插入可取式分采管柱定位密封总成NO-GO循环滑套生产油管

防砂封隔器滑套或油嘴生产筛管分层密封隔离封隔器坐落接头油层油层油层底部封隔器油层油层滑套或油嘴分采管柱安全阀控制管线井下安全阀双管封隔器带孔管负压阀9-5/8“套管座落接头油层人工井底安全阀控制管线井下安全阀生产油管直接可取式分采管柱插入可取式分采管柱循环滑套生产油管油层伸缩接头循环滑套生产油管油层固定封隔器定位密封总成点火头射孔枪密封筒射孔枪点火头负压阀带孔管座落接头可取封隔器生产滑套定位密封封隔器生产滑套座落接头循环滑套斜向器固定封隔器座落接头分采管柱1安全阀控制管线井下安全阀1、生产油管2、尾管悬挂器3、油管定位器4、变扣接套5、封隔器6、负荷显示接头7、密封接头8、密封芯子9、封隔器10、负荷显接头11、滑套12、高级筛管13、密封芯子14、密封接头15、裸眼封隔器16、复核显示接头17、座落接头18、高级筛管19、单向阀20、引鞋水平井可取分采管柱安全阀控制管线井下安全阀双管封隔器带孔管NO-GO9-5/8“套管座落接头油层人工井底直接可取式分采管柱循环滑套生产油管SPM循环滑套生产油管油层固定封隔器定位密封总成密封筒带孔管座落接头导向器NO-GO安全阀控制管线井下安全阀可取封隔器带孔管NO-GO9-5/8“套管座落接头油层人工井底"Y"接头分采管柱循环滑套生产油管油层固定封隔器定位插入密封密封筒带孔管导向器循环滑套"Y"接头3、机采管柱海上油田人工举升方式潜油电动离心泵采油螺杆泵采油水力喷射泵（射流泵）采油气举海上油田人工举升方式举升方式优点缺点潜油电泵排量大，易操作、地面设备简单，适用于斜井，可同时安装井下测试仪表，海上应用广泛不适用于低产液井，高电压，维护费高，还适用于高温井，一般泵挂深度不超过3000m,选泵受套管尺寸限制螺杆泵易操作管理，无活动部件，寿命长，适用于定向井，易维护和更换，可在动力液中加入所需的药剂泵效低，系统设计复杂，不适用于含较高自由气井，地面系统工作压力较高，油田中高含水期间，地面处理装置容量要求较大射流泵系统具有高泵效，适用于高粘度油井，并适用于低含砂流体工作寿命相对较低气举适应产液量范围大，适用于定向井，灵活性好，可远程提供动力，适用于高气油比井况，易获得井下资料受气源及压缩机的限制，不适用于稠油和乳化油，工况分析复杂，对油井抗压件有一定的要求海上油田人工举升方式优缺点变压器电控柜接线盒井口动力电缆安全阀电缆封隔器电缆穿透器生产油管泵油气分离器保护器潜油电机控制管线防气阀卸油阀单流阀油层套管ABC潜油电泵安装示意图螺杆泵螺杆泵工作原理抽油杆扶正器生产油管抽油杆套管螺杆泵总成扶正器生产油管套管螺杆泵管柱射流泵管柱封隔器阀座总成射流泵总成动力液（环空）混合液（油管）地层液限位器尾管油层油层合采生产油管套管电潜泵总成电潜泵管柱电潜泵总成动力电缆卸油阀单流阀生产油管套管动力电缆自平衡卸油阀电潜泵管柱安全阀电缆穿透器安全阀电缆穿透器电缆封隔器电缆封隔器放气阀控制管线控制管线放气阀合采生产油管电潜泵总成9-5/8“套管电潜泵管柱电潜泵总成动力电缆卸油阀单流阀生产油管动力电缆电潜泵"Y"管柱电缆穿透器井下安全阀电缆封隔器控制管线放气阀"Y"接头电缆封隔器电缆穿透器井下安全阀定位密封生产滑套防砂管座落接头NO-GO7”套管导向器堵塞器座带孔管控制管线放气阀分层密封合采

分采电潜泵总成电潜泵毛细管管柱电潜泵总成动力电缆卸油阀单流阀生产油管动力电缆电潜泵丢手管柱电缆穿透器井下安全阀放气阀电缆封隔器电缆穿透器井下安全阀打捞/定位密封生产滑套防砂管座落接头NO-GO7”套管导向器控制管线放气阀电缆封隔器毛细管抽油杆氮气筒生产油管丢手管柱总成单流阀卸流阀控制管线9-5/8“套管套管合采分采生产油管循环滑套卸油阀电潜泵总成通杆封隔器/带活门（活门）电潜螺杆泵管柱不压井电潜泵管柱生产油管电缆减速器电机螺杆泵总成氮气筒防污装置总成封隔器动力电缆转子定子泵吸入口毛细管

油层油层合采4、注水管柱

注水封隔器套管人工井底注水管套管直接可取式合注管柱插入可取式合注管柱定位密封总成注水管