一油井完井与试油.ppt

第一章 油井完井与试油 完井是指裸眼井钻达设计井深后，使 井底和油层以一定结构连通起来的工 艺它是钻井工程最后的一个重要环 节，又是采油工程的开端，与以后采 油、注水及整个油气田的开发是紧密 联系的而油井完成质量的好坏直接 影响到油井的生产能力与经济寿命， 甚至关系到整个油田能否得到合理的 开发因此，了解有关完井的知识， 对采油技术人员来说显得十分重要 第一节 油井完井 • 完井是衔接钻井和采油工程而又相对独立 的工程，是从钻开油层开始，到下套管注 水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直 至投产的一项系统工程 一、井身结构 • 井深结构是指油 井钻完后，所下 人套管的层次、 直径、下人深度 及相应的钻头直 径和各层套管外 水泥浆的上返高 度等 图1—1 井身结构示意图 1－方补心；2－套管头；3－导管；4－表层套管；5 －表层套管水泥环；6－技术套管；7－技术套管水 泥环;8－油层套管；9－油层套管水泥环;10－油层上 线;11－油层下线；12－人工井底；13－胶木塞;14－ 承托环；15－套管鞋;16－完钻井底 注：油补距指转盘方补心上平面到套管四通上平面 的距离 (一)导管 • 导管使钻井一开始就建立起泥浆循环， 保护井口附近的地层，引导钻头正常钻进 。

下人深度取决于第一层较坚硬岩层所在 的位置，通常为2～40m导管下部要用混 凝土稳固地固定于坚硬的岩层上所用导 管的直径尺寸一般为450mm和375mm等 (二)表层套管 • 表层套管4又叫地面套管、隔水层套管，它 的作用是用来封隔地下水层，加固上部疏 松岩层的井壁，保护井眼和安装封隔器 其下入深度取决于上部疏松岩层的位置， 一般在30～150m之间它的直径尺寸为 400mm和324mm等表层套管外的水泥返 至地面 (三)技术套管 • 技术套管6又叫中间套管，用来保护和封隔 油层上部难以控制的复杂地层下入深度 根据复杂层位置而定但是，下技术套管 会使完井成本大幅度增加，因此，实践中 很少采用 二、钻开油气层 • 钻开油气层是完井的首要工序，是钻井工程的关键一步 这一工作的好坏直接影响到一口井生产能力，关系到是否 能够正确迅速地取得油层的各项资料 • 当油层被打开时， • 1、防止井喷等严重事故；泥浆柱的压力小于油层的压力 ，且井口又控制不当时 • 2、防止油层损害 泥浆柱压力大于地层压力时，则泥浆 中的水、粘土颗粒以及其他有害物质，会侵入油层造成损 害，使井筒附近的渗透率降低，影响油井产量，有时甚至 不出油。

• 因而钻开油层时应根据油层压力的高低和岩石性能严格选 择压井液，以保证安全生产，不损害或尽可能少损害油层 通常钻高压油层采用密度较大的压井液(性能指标依地 层而异)，对于压力较低的油层，应当减小压井液的密度 ，以免损害油层 三、完井方式 • 完井方式是指油层与井底的连通方式、井底结构及完井工 艺对于不同地层性质、不同类型的井所采取的完井方式 是不同的 • 不论采用那种方法，都需要满足以下几个方面的要求： • (1)油层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油层所受的损 害小； • (2)油层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油气流人 井筒阻力最小； • (3)应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止 层间的相互干扰； • (4)能有效地防止油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期 生产； • (5)应具备便于人工举升和井下作业等条件； • (6)工艺简便、先进、安全可靠，成本低 (一)裸眼完井方式 • 裸眼完井是指在钻开的生产层位 不下人套管的完井方式裸眼完 井有两种： • 先期裸眼完井和后期裸眼完井 • 先期裸眼完井是钻头钻至油层顶 界附近后，下套管注水泥固井 水泥浆上返至设计高度后，再从 套管中下人直径较小的钻头，钻 穿水泥塞，钻开油层至设计井深 完井。

图1-2先期裸眼完井示意 图 1－表层套管；2－技术套 管；3－水泥环；4－井眼 ；5－油层 后期裸眼完井 • 是不更换钻头，先钻 开油层至设计井深， 再将套管下至油层顶 部，注水泥固井，固 井时，为防止水泥浆 损害套管鞋以下的油 层，通常在油层段垫 砂或者替人低失水、 高粘度的钻井液，以 防止水泥浆下沉 图1—4 后期裸眼完井示意图 1－表层套管；2－技术套管；3 －水泥环；4－套管外封隔器； 5－井眼；6－油层 复合型完井 • 有的厚油层适合于裸眼完 成，但上部有气顶或顶界 附近又有水层时，也可以 将套管下过油气界面，使 其封隔油层的上部，然后 裸眼完井，必要时再射开 其中的含油段，此类完井 可称复合型完井为方式 图1—3 复合型完井方式 1－表层套管；2－水泥环；3－ 技术套管；4－气顶；5－射孔 孔眼；6－油层；7－裸眼井壁 裸眼完井特点分析 • 1、最大特点是油气井与井底直接连通，整个油层完全裸 露，油层与井底没有任何障碍，所以油气流人井内的阻力 很小，其产能较高， • 2、裸眼完井的适用范围很小，仅能适用于岩层非常坚固 稳定，又无油气水夹层的单一油层或油层性质相同的多油 层井。

• 3、砂岩油、气层的中、低渗透层大多数需要压裂改造， 裸眼完井无法进行压裂施工； • 4、砂岩中大都有泥页岩夹层，遇水多易坍塌而堵塞井筒 ，有油、气、水的井无法进行分层开采和分层改造 • 因此，中低渗透的砂岩油层、具有泥页岩夹层的砂岩油层 和有油、气、水的井的油层都不适合裸眼完井碳酸盐岩 油气层，包括裂缝性油气层，如20世纪70年代中东的不少 油田，我国的华北任丘油田古潜山油藏，四川气田等大多 适用裸眼完井因为裸眼完井无法进行增产措施、控制底 水锥进和堵水，以及射孔技术的改进，所以多转变为套管 射孔完井 (二)射孔完井方式 • 射孔完井是国内外最为广泛 和最主要使用的一种完井方 式，射孔完井包括套管射孔 完井和尾管射孔完井 • 1、套管射孔完井是钻穿油层 直至设计井深；然后下套管 到油层底部注水泥固井；最 后射孔射孔弹射穿套管、 水泥环并穿至油层某一深度 ，建立起油流通道，如图1— 5所示 图1-5套管射孔完井方式示意 图 1－表层套管；2－油层套管 ；3－水泥环；4一射孔孔眼 ； 5—油层 套管射孔完井优、缺点 • 优点： 套管射孔完井既可以选择性地射开 不同压力、不同物性的油层，以避免层间 干扰，又可以避开夹层水、底水和气顶， 避开夹层的坍塌，具备实施分层注、采和 选择性压裂或酸化等分层作业的条件。

• 缺点：出油面积小、完善程度较差，对井 深和射孔深度要求严格，固井质量要求高 ，水泥浆可能损害油气层 2、尾管射孔完井 • 是在钻头钻至油层顶界后，下 套管注水泥固井，然后用小一 级的钻头钻穿油层至设计井深 ，用钻具将尾管送下并悬挂在 套管上，再对尾管注水泥固井 ，然后射孔，如图1—6所示 • 尾管射孔完井由于在钻开油层 以前上部地层已被套管封固， 因此，可以采用与油层相配伍 的钻井液以平衡压力、欠平衡 压力的方法钻开油层，有利于 保护油层此外，这种完井方 式可以减少套管用量和油井水 泥的用量，从而降低完井成本 目前较深的油井大多采用此 方法完井 图1-6尾管射孔完井示意图 1－表层套管；2－技术套管；3－尾 管；4－射孔孔眼；5－油层；6－悬 挂器；7－水泥环 (三)衬管完井方式 • 衬管完井方式是钻头钻至 油层顶界后，先下套管注 人水泥固井，再从套管中 下人直径小一级的钻头钻 穿油层至设计井深最后 在油层部位下人预选割缝 的衬管，依靠衬管顶部的 衬管悬挂器(卡瓦封隔器)， 将衬管挂在套管上，并密 封衬管和套管之间的环形 空间，使油气通过衬管的 割缝流人井筒，如图1—7 所示 a、采用悬挂器 b、直接承坐 图1—7 衬管完井示意图 1－表层套管；2－技术套管；3－水 泥环；4－衬管悬挂器；5－割缝衬 管；6－油层 衬管置于井底的方式 • 对于不同的油、气层，衬管置于井底的方式应该 不同。

• 1、薄层采用短衬管，衬管直接坐于井底，如图1- 7(b)所示 • 2、若油、气层的厚度大，采用长衬管时，需要使 用悬挂器将衬管悬挂于套管下部，并用堵塞器来 分隔油层与上部井眼的连通也可以采用卡瓦式 封隔器来代替悬挂器和堵塞器，将衬管悬挂固定 在油层套管上，并把油层套管与衬管的环形空间 间隙堵塞住，如图1-7(a)所示 衬管完井的特点及适用范围 • 特点： 1、这种完井工序油层不会遭受固井水泥 浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其 他保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发 生磨损或失效时也可以起出修理或更换 • 2、它既起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁 坍塌堵塞井筒，同时在一定程度上起到防砂的作 用衬管完井方式是当前主要的完井方式之一 • 适用范围：由于这种完井方式的工艺简单，操 作方便，成本低，故而在一些出砂不严重的中、 粗砂油层中广泛使用，特别在水平井中使用较普 遍 (四)砾石充填完井方式 • 对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采 用砾石充填完井方式即先将绕丝筛管下 人井内油层部位，然后用充填液把在地面 上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼 ，或绕丝筛管与套管之间的环形空间内， 构成一个砾石填充层，以阻挡油层砂流人 井筒，达到保护井壁、防砂的目的。

砾石充填完井示意图 图1-8裸眼砾石充填完井示意图 1－技术套管；2－铅封；3－筛管 ；4，6一扶正器；5一砾石；7一油 层；8——丝堵 图1—9 套管砾石充填完井示意图 1－油层套管；2—铅封；3－砾石 ；4－扶正器；5，7－油层；6－ 夹层；8－筛管 使用不锈钢绕丝筛管而不使用割缝 衬管的原因 • (1)割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限 制，最小为0．5mm，因此割缝衬管只适用于中 、粗砂油层，而绕丝筛管的缝隙宽度最小可以达0 ．12mm，故其使用范围广； • (2)绕丝筛管是由绕丝形成的一种连续缝隙，流体 通过筛管时几乎没有压降，且绕丝筛管的断面为 梯形，外窄内宽，且有一定的“自洁作用”，轻微 的堵塞可被产出的流体疏通，其流通面积比割缝 衬管大得多； • (3)绕丝筛管以不锈钢为原料，其耐腐性强，使用 寿命长，综合经济效益高 裸眼砾石充填 套管砾石充填 • 在地质条件允许，使用裸眼 完井而又需要防砂时，就应 采用裸眼砾石充填完井方式 其工序是钻头钻达油层顶 界以上约3m后，下套管注 水泥固井，再用小一级的钻 头钻穿水泥塞，钻开油层至 设计井深，然后更换钻头， 将油层部位的井径扩大到套 管外径的1．5～2倍，以确 保充填砾石时有较大的环形 空间，增加防砂层的厚度， 提高防砂效果，如图1—8 所示 图1-8裸眼砾石充填完井示意图 1－技术套管；2－铅封；3-筛管； 4,6-扶正器；5-砾石；7-油层；8-丝堵 套管砾石充填 • 完井工序是：钻头钻穿 油层至设计井深后，下 套管至油层底部，注水 泥固井，然后对油层部 位射孔。

要求采用高孔 密、大孔径射孔，以增 加充填流通面积，有时 还把套管外的油层砂冲 掉，以便向射孔外的周 围油层填人砾石，避免 砾石和油层砂混合增大 渗流阻力，如图1—9所 示 图1—9 套管砾石充填完井示意图 1－油层套管；2—铅封；3－砾石；4－扶 正器；5，7－油层；6－夹层；8－筛管 预充填砾石绕丝筛管防砂完井 • 该方法是在地面预先将符合油层 特性要求的砾石填入具有内外双 层绕丝筛管的环形空间而制成的 防砂管，将此种筛管下人井内， 对准出砂油层进行防砂该防砂 方法其油井产能低于井下砾石充 填，防砂有效期不如砾石充填长 ，它不能像砾石充填那样防止油 层砂进入井筒，只能防止油层砂 进入井筒后不再进入油管，但其 工艺简单、成本低，对一些不具 备砾石充填的防砂井，仍是一种 有效的防砂完井方法如图1—10 所示 图1—10 预充填绕丝筛管 1－接箍；2－压盖；3－内丝筛管； 4－砾石；5－外绕丝筛管；6－中心管 其它防砂完井 • 为解决油层出砂问 题，还可采用金属 纤维防砂筛管、陶 瓷防砂滤管(如图1。