油气井完井课件

油气井完井工艺2015年3月钻修井作业公司油气井完井工艺2015年3月钻修井作业公司1二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型1二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类一、完井基础知识完井作业是海上油气田开发工作中的重要环节，油藏开发方案和采油工艺方案都要通过完井工作来实施。完井工作不是一项单一的作业技术而是一项综合技术和系统工程，与采油工艺方案有着直接联系。常见完井的作业程序一般为：射孔作业－防砂作业－生产管柱作业。一、完井基础知识完井作业是海上油气田开发工作中的重要环节，油一、钻开储集层1、钻开后储集层储油性质的变化2、钻开后储集层岩石力学性质的变化3、钻开储集层的基本要求二、油气井完井井底结构类型一、完井基础知识一、完井基础知识一、钻开储集层储集层特点：

•储集有一定压力的油气水；

•地层孔隙和裂缝比较发育，具有较好的原始渗透率钻开储集层的技术要求：

•保护油气层、防止钻井液污染

•控制油气层、防止不必要的井喷，安全钻开储集层。一、完井基础知识一、钻开储集层一、完井基础知识1、钻开后储集层储油性质的变化

一般，井内液柱压力大于地层压力，在压差作用下，钻井液中的液相和固相进入储层岩石孔隙和裂缝之中，造成孔道堵塞，使储集层受到污染。水侵：钻井液中的自由水侵入储层的现象。泥侵：钻井液中的固相物质侵入储层的现象。

一、完井基础知识1、钻开后储集层储油性质的变化一、完井基础知识（1）水侵对油气层的损害

使储集层中的粘土成分膨胀，使油流通道缩小破坏油流连续性，增加油流阻力产生水锁效应，增加油流阻力在地层孔隙中生成沉淀物（2）泥侵对油气层的损害

钻井液直接进入较大的地层孔隙，形成堵塞形成内泥饼，造成永久性损害一、完井基础知识（1）水侵对油气层的损害一、完井基础知识2、钻开后储集层岩石力学性质的变化储集层被钻开后，打破了原来的力学平衡，岩石发生了侧向变形，从而对储集层结构造成影响。•对孔隙较多、较大的砂岩储集层，影响不明显。•对于裂缝性储层，影响明显，产生侧向变形后，有些微小裂缝张开程度明显减小，使储集层的渗透率降低。•长期采油生产，使储层压力降低，砂岩的骨架受力增加，砂岩会被压碎而造成出砂。一、完井基础知识2、钻开后储集层岩石力学性质的变化一、完井基础知识3、钻开储集层的基本要求采用合理的钻井液体系，避免水侵和泥侵的损害采用合理的钻井液密度，采用平衡或欠平衡钻井采用良好的井身结构，减小储集层浸泡时间在其他生产环节中也尽量防止污染

—使用低失水、低密度的水泥奖

—减小试油或其它作业中的关井、压井次数。一、完井基础知识3、钻开储集层的基本要求一、完井基础知识二、油气井完井井底结构类型

1、对完井井底结构类型的要求

（1）最大限度的保护储集层，防止对储集层造成伤害（2）减小油气流入井筒内的流动阻力（3）有效的封隔油气水层，防止各层之间的相互干扰（4）克服井塌或出砂，保障长期稳产，延长井的寿命（5）可以实施注水、压裂、酸化等增产措施（6）工艺简单、成本低

一、完井基础知识二、油气井完井井底结构类型一、完井基础知识2、完井的井底结构

根据储层条件，完井的井底结构可分为四类：（1）封闭式井底—钻开后下油套或尾管固井，射孔；（2）敞开式井底—钻开后产层裸露，或下筛管不固井；（3）混合式井底—产层下部裸露，上部下套管固井射孔；（4）防砂完井——砾石充填。

一、完井基础知识2、完井的井底结构一、完井基础知识现场常见的完井方法（1）裸眼完井法（2）射孔完井法：套管射孔完井和尾管射孔完井（3）射孔下优质筛管完井法（4）砾石充填防砂完井法：裸眼砾石充填和套管砾石充填。一、完井基础知识现场常见的完井方法（1）裸眼完井法一、完井基础知识生产管柱分采过电缆封隔器井下安全阀合采防砂完井优质筛管防砂套管内防砂水平裸眼井防砂砾石充填防砂套管内砾石充填裸眼砾石充填TCP负压射孔射孔作业一、完井基础知识生产管柱分采过电缆封隔器井下安全阀合采防砂完井优质筛管防砂套二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型射孔枪的下入射孔枪的下入油气井完井课件二、射孔作业

射孔作业是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。射孔是完井工艺的重要组成部分，它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。目前广泛使用的射孔弹为聚能弹。射孔弹分为深穿透型和大孔径型两种，能满足高温、中温、低温地层的完井射孔需要。

射孔方式分为电缆射孔、油管（钻杆）输送射孔（TCP）和过油管射孔。四种射孔方法的比较。海上油气田常用的射孔是油管输送射孔：简称TCP，用油管输送射孔枪到射孔层位进行射孔。

射孔工艺有正压射孔和负压射孔，液柱压力和地层压力的高低。二、射孔作业2、安装底部定位封隔器1、下底层刮洗管柱同位素源接头射孔封隔器(尚未坐封）测井仪负压阀校深电缆点火头同位素源套管钻杆射孔段1500m1550m1420m80m1400m100m2、安装底部定位封隔器1、下底层刮洗管柱同位素源接头射孔封隔同位素接头钻杆震击器安全接头封隔器吸震器负压阀点火头射孔枪同位素接头钻杆震击器安全接头封隔器吸震器负压阀点火头射孔枪负压值的选择

负压射孔是指井筒压力小于储层压力，在负压射孔瞬间，由于负压差得存在，在地层产生一个反向回流，冲洗射孔孔眼，避免孔眼堵塞和射孔液对产层的损害。负压差过大时，可能会造成地层微粒运移、堵塞喉道，并使疏松的地层出砂，从而产生更大的伤害，只有选择合适的压差，才可以避免有害流体侵入，还可在负压差的作用下冲洗射孔孔道，减轻压实影响，从而提高产能。二、射孔作业负压值的选择负压射孔是指井筒压力小于储层压力，在负压射

负压值是负压射孔的关键，一方面要保证孔眼清洁、冲刷出孔眼周围的破碎压实带中的细小颗粒，满足这一要求的负压成为最小负压；另一方面负压值不能超过某个值，以免造成地层出砂、套管挤毁、垮塌等问题，对应的这一临界值为最大负压差。原则二、射孔作业负压值是负压射孔的关键，一方面要保证孔眼清洁、冲刷出孔眼射孔管柱负压返涌示意图负压返涌的作用是排除射孔时产生的弹碎屑、炮灰，消除地层

的程序。正压射孔完成后，为了防止返涌时地层出砂卡住射孔

枪，将射孔枪提到射孔层位顶部，然后座封RTTS封隔器，投棒砸开负压阀，实现负压返涌。空管柱高度（造负压用）同位素接头射孔封隔器负压阀钻杆液面射孔枪人工井底二、射孔作业射孔管柱负压返涌示意图空管柱高度同位素接头射孔封隔器负压阀钻有枪身射孔器二、射孔作业有枪身射孔器二、射孔作业射孔弹结构射孔弹壳起爆药主装药药型罩二、射孔作业射孔弹结构射孔弹壳起爆药主装药药型罩二、射孔作业深穿透射孔弹结构起爆药弹壳主装药药型罩二、射孔作业深穿透射孔弹结构起爆药弹壳主装药药型罩二、射孔作业射孔瞬间状态二、射孔作业射孔瞬间状态二、射孔作业理想的射孔孔道二、射孔作业理想的射孔孔道二、射孔作业实际的射孔孔道二、射孔作业实际的射孔孔道二、射孔作业二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型防砂完井作业作为完井技术已经走过了几十年的历史，但真正比较成熟的防砂完井技术始于80年代中后期。80年代以后，由于大量高科技的广泛应用，解决了疏松砂岩井、特别是疏松砂岩稠油井防砂完井技术中一系列的难题。因此，现在的防砂完井技术和完井综合质量都达到了相当高的水平。目前世界上最具代表性防砂完井技术为有：STACKPACK（逐层射孔，逐层防砂）技术；DUALTRIP（两趟管柱，多层防砂）技术；ONETRIP（一趟管柱，多层防砂）技术。

渤海地区防砂技术的发展状况三、防砂工艺防砂完井作业作为完井技术已经走过了几十年的历史，但真正比较成目前海上油田已很少使用Stack-Pack防砂完井技术。用得最多的是优质筛管简易防砂技术和“One-Trip”砾石充填防砂技术。优质防砂筛管技术在渤海几个油田应用中显示出了极大优势，并获得了较好的防砂效果，提高了油井产能。近期随着一次多层防砂技术的成熟，实现了压裂充填防砂技术，提高了防砂的质量和效果。

渤海地区防砂技术的发展状况三、防砂工艺目前海上油田已很少使用Stack-Pack防砂完井技术。用得优质筛管防砂技术基管滤砂件过滤介质浙江苍南众星公司生产的优质筛管三、防砂工艺优质筛管防砂技术基管滤砂件过滤介质浙江苍南众星公司生产的优质优质筛管防砂技术优点：成本低、作业时间短，但是效果较充填防砂差。现场作业施工简单，二次作业容易打捞；缺点：对筛缝过滤精度加工控制比较困难，导致防砂效果较砾石充填防砂差。三、防砂工艺优质筛管防砂技术优点：三、防砂工艺下入沉砂封隔器射孔完毕后，再次刮管洗井。一般用电缆下入，井斜大的井可以用钻杆下入。沉砂封隔器一般座封于底层射孔段底部以下1～3米，座封位置要避开套管接箍。优质筛管防砂技术三、防砂工艺下入沉砂封隔器射孔完毕后，再次刮管洗井。优质筛管防砂技术三、下定位插入密封下底层筛管下底层盲管下底层隔离封隔器总成下防砂外管柱优质筛管防砂技术三、防砂工艺下定位插入密封下防砂外管柱优质筛管防砂技术三、防砂工艺下中层筛管下中层盲管下中层隔离封隔器总成下顶层筛管下顶层盲管下防砂外管柱优质筛管防砂技术三、防砂工艺下中层筛管下顶层筛管下防砂外管柱优质筛管防砂技术三、防砂工艺将整个管串悬挂于井口，下防砂服务工具和中心管柱。下隔离封隔器座封工具和倒角油管（或冲管）。下防砂服务工具和中心管柱优质筛管防砂技术三、防砂工艺将整个管串悬挂于井口，下防砂服务工具和中心管柱。下防砂服务工将中心管柱和顶部封隔器的总成连接起来,试循环。顶部封隔器总成:磨铣延伸筒+“SC-1”封隔器+座封工具。下顶部封隔器总成优质筛管防砂技术三、防砂工艺将中心管柱和顶部封隔器的总成连接起来,试循环。下顶部封隔器总到位前投座封球，到位后把定位密封插入到沉砂封隔器里。打压，座封顶部封隔器。500psi×2min→0,1300psi×5min→0；1800psi×5min，2300psi×5min→0；关闭防喷器，环空打压验封。2000psi×10min；OK！座封顶部封隔器优质筛管防砂技术三、防砂工艺到位前投座封球，到位后把定位密封插入到沉砂封隔器里。打压，座脱手、剪切球座打开防喷器，正转管柱15圈。缓慢上提管柱，服务工具脱手，打压剪切球座。优质筛管防砂技术三、防砂工艺脱手、剪切球座打开防喷器，正转管柱15圈。缓慢上提管柱，服务循环测试验封打压座封优质筛管防砂技术三、防砂工艺循环测试验封打压座封优质筛管防砂技术三、防砂工艺各层封隔器从下至上依次座封。起钻，甩防砂服务工具。防砂作业结束。优质筛管防砂技术三、防砂工艺各层封隔器从下至上依次座封。优质筛管防砂技术三、防砂工艺One-Trip

防砂工艺技术三、防砂工艺One-Trip

防砂工艺技术三、防砂工艺2023年8月15日43前言One-trip防砂工艺技术自1998年在渤海地区开始广泛应用，先后在JZ93、SZ36-1II期、QHD32-6油田使用，取得了良好的防砂效果。One-trip防砂技术大大缩短了完井时间，节约了作业成本。One-trip防砂技术原理简单、施工方便、易于掌握和操作。三、防砂工艺2023年7月30日43前言One-trip防砂工2023年8月15日44一、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。三、防砂工艺2023年7月30日44一、下沉砂封隔器射孔完毕，再次刮管洗2023年8月15日45二、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。三、防砂工艺2023年7月30日45二、下防砂管柱下定位密封总成。下筛管2023年8月15日46二、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。三、防砂工艺2023年7月30日46二、下防砂管柱下中层筛管、盲管及隔离2023年8月15日47三、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。三、防砂工艺2023年7月30日47三、下服务工具所有的筛管、盲管及隔离2023年8月15日48四、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。三、防砂工艺2023年7月30日48四、下中心管试压所有的隔离密封、充填2023年8月15日49五、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。三、防砂工艺2023年7月30日49五、下顶部封隔器总成冲管试压完毕，即2023年8月15日50六、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。三、防砂工艺2023年7月30日50六、下钻、座封顶部封隔器连接完顶部封2023年8月15日51七、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。三、防砂工艺2023年7月30日51七、服务工具脱手验封完毕，打开防喷器2023年8月15日52八、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。三、防砂工艺2023年7月30日52八、座封隔离封隔器服务工具脱手后，再2023年8月15日53九、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。三、防砂工艺2023年7月30日53九、隔离封隔器验封在座封位置上提管柱2023年8月15日54十、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，测试完毕即可进行砾石充填。三、防砂工艺2023年7月30日54十、底层砾石充填服务工具再次下放到底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；井口砾石三、防砂工艺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2023年8月15日57十一、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。三、防砂工艺2023年7月30日57十一、底层反循环冲砂出现脱砂压力后，2023年8月15日58十二、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。三、防砂工艺2023年7月30日58十二、底层检验充填效果反循环冲砂完毕2023年8月15日59十三、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。三、防砂工艺2023年7月30日59十三、上提至中层作业底层验证合格后，2023年8月15日60十四、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。三、防砂工艺2023年7月30日60十四、上层砾石充填作业中层验证合格后2023年8月15日61十五、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。三、防砂工艺2023年7月30日61十五、准备下步作业起出服务工具后，只二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型二、射孔工艺一、完井基础知识三、防砂工艺四、常见生产管柱类型四、常见生产管柱类型常规电泵管柱属电泵合采管柱，适用于所有尺寸的套管无分采要求的生产井，主要用于地层压力低的生产井或油田生产中晚期管柱结构简单，油井出砂容易处理电潜泵管柱卸油阀单流阀控制管线放气阀四、常见生产管柱类型常规电泵管柱属电泵合采管柱，适用于所有尺Y型电泵分采管柱电泵分采管柱，适用于9-5/8˝以上套管9-5/8˝套管内径满足将生产管柱和机组同时下入，Y型接头的外径210（216）mm该图为典型的高压油气井管柱，当油井具备自喷能力后，可以通过停电泵、捞Y堵后直接自喷生产9-5/8“套管电潜泵总成生产油管动力电缆电潜泵"Y"管柱控制管线放气阀"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分层密封四、常见生产管柱类型Y型电泵分采管柱电泵分采管柱，适用于9-5/8˝以上套管9-Y型电泵合采管柱电泵合采管柱，适用于9-5/8˝以上套管9-5/8˝套管内径满足将生产管柱和机组同时下入，Y型接头的外径210（216）

mm无分采要求的生产井，主要用于地层能量较高、具有自喷能力的生产井。当油井具备自喷能力后，可以通过停电泵、捞Y堵后直接自喷生产。不易出现管柱被卡现象9-5/8“套管电潜泵总成生产油管动力电缆电潜泵"Y"管柱控制管线放气阀"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-GO9-5/8”套管堵塞器座带孔管分层密封四、常见生产管柱类型Y型电泵合采管柱电泵合采管柱，适用于9-5/8˝以上套管9-属电泵分采管柱，适用于7˝套管因7˝套管内无法同时下入机组和生产管柱（机组最小外径98mm，油管最小外径93mm，两者之和已超出7˝套管外径），即7˝套管内径无法满足下入Y型接头的要求该类生产管柱，可以实现分层开采。但该类油井在生产中出现问题最多，在大修井中占32％，故障显示为丢手管柱遇卡。电潜泵总成生产油管动力电缆电潜泵丢手管柱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”套管导向器丢手管柱总成单流阀卸流阀控制管线9-5/8“套管丢手管柱四、常见生产管柱类型属电泵分采管柱，适用于7˝套管因7˝套管内无法同时下入机组和常用井下工具四、常见生产管柱类型常用井下工具四、常见生产管柱类型

过电缆封隔器可取式封隔器封隔油套环空通过放气阀实现套压释放及循环电缆从封隔器穿透孔通过四、常见生产管柱类型过电缆封隔器可取式封隔器四、常见生产管柱类型3、电缆封隔器（以ALLIBURTON的为例）序号名称序号名称序号名称序号名称1顶部接头10剪切销钉19上锥体28销钉2塞11开口环20卡瓦保持体29(垫)环3下接头12弹簧21开口环30塞4密封圈13锁定卡瓦22弹簧31塞5活塞14锁定卡瓦套23卡瓦32密封圈6密封圈15短节管24下锥体33卡瓦保持弹簧7密封圈16端密封件25剪切销钉34螺栓8心轴17中密封件26固定销钉35锚爪保持器弹簧9内卡瓦帽18保持接头27托帽36锚爪3272321191828151013987643413731TopViewSectionA-AAA262524222017161429121153332363530工作原理

液压通过传压孔推动活塞(5)下行，活塞推动（9）、（13）和件（14）下行，剪断剪切销钉（件10）。活塞继续下行，压缩胶皮，推动上锥体（件19）下行,剪断销钉(28)，并迫使卡瓦（23）向外张开住套管,从而完成坐封。解封时,上提管柱，先剪断剪切销钉（25）,继续上体管柱，开口环（21）将上锥体向上提,迫使卡瓦(23)收缩，封隔器解封。堵头28四、常见生产管柱类型3、电缆封隔器（以ALLIBURTON的为例）序号名称序号4、HALLIBURTON放气阀上接头密封圈弹簧外套密封套支撑环密封圈活塞支撑环密封圈密封锥密封座密封圈下接头工作原理当控制管线内加压时，压力推动活塞（8）上行，密封锥（11）离开密封座（12），电缆封隔器下面的气体通过放气孔，进入电缆封隔器上面油套环空，再通过井口定压放气阀放空。放气孔，总流动面积＝5.06cm2四、常见生产管柱类型4、HALLIBURTON放气阀上接头密封圈弹簧外套密封套

滑套连接于生产管柱建立或关闭油套连通通道实现分层生产或注水使用钢丝作业和专用工具实现开关四、常见生产管柱类型滑套连接于生产管柱四、常见生产管柱类型2、滑套（以ALLIBURTON的为例）

工作原理

(参