第一章油井完井與試油第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)油井完井完井是銜接鉆井和采油工程而又相對獨立的工程，是從鉆開油層開始，到下套管注水泥固井、射孔、下生產(chǎn)管柱、排液，直至投產(chǎn)的一項系統(tǒng)工程。第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、井身結(jié)構(gòu)井深結(jié)構(gòu)是指油井鉆完后，所下人套管的層次、直徑、下人深度及相應(yīng)的鉆頭直徑和各層套管外水泥漿的上返高度等。圖1—1井身結(jié)構(gòu)示意圖1－方補心；2－套管頭；3－導(dǎo)管；4－表層套管；5－表層套管水泥環(huán)；6－技術(shù)套管；7－技術(shù)套管水泥環(huán);8－油層套管；9－油層套管水泥環(huán);10－油層上線;11－油層下線；12－人工井底；13－膠木塞;14－承托環(huán)；15－套管鞋;16－完鉆井底。注：油補距指轉(zhuǎn)盤方補心上平面到套管四通上平面的距離第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日(一)導(dǎo)管導(dǎo)管使鉆井一開始就建立起泥漿循環(huán)，保護井口附近的地層，引導(dǎo)鉆頭正常鉆進。下人深度取決于第一層較堅硬巖層所在的位置，通常為2～40m。導(dǎo)管下部要用混凝土穩(wěn)固地固定于堅硬的巖層上。所用導(dǎo)管的直徑尺寸一般為450mm和375mm等。第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日(二)表層套管表層套管4又叫地面套管、隔水層套管，它的作用是用來封隔地下水層，加固上部疏松巖層的井壁，保護井眼和安裝封隔器。其下入深度取決于上部疏松巖層的位置，一般在30～150m之間。它的直徑尺寸為400mm和324mm等。表層套管外的水泥返至地面。第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日(三)技術(shù)套管技術(shù)套管6又叫中間套管，用來保護和封隔油層上部難以控制的復(fù)雜地層。下入深度根據(jù)復(fù)雜層位置而定。但是，下技術(shù)套管會使完井成本大幅度增加，因此，實踐中很少采用。第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、鉆開油氣層鉆開油氣層是完井的首要工序，是鉆井工程的關(guān)鍵一步。這一工作的好壞直接影響到一口井生產(chǎn)能力，關(guān)系到是否能夠正確迅速地取得油層的各項資料。當油層被打開時，1、防止井噴等嚴重事故；泥漿柱的壓力小于油層的壓力，且井口又控制不當時。2、防止油層損害泥漿柱壓力大于地層壓力時，則泥漿中的水、粘土顆粒以及其他有害物質(zhì)，會侵入油層造成損害，使井筒附近的滲透率降低，影響油井產(chǎn)量，有時甚至不出油。因而鉆開油層時應(yīng)根據(jù)油層壓力的高低和巖石性能嚴格選擇壓井液，以保證安全生產(chǎn)，不損害或盡可能少損害油層。通常鉆高壓油層采用密度較大的壓井液(性能指標依地層而異)，對于壓力較低的油層，應(yīng)當減小壓井液的密度，以免損害油層。第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、完井方式完井方式是指油層與井底的連通方式、井底結(jié)構(gòu)及完井工藝。對于不同地層性質(zhì)、不同類型的井所采取的完井方式是不同的。不論采用那種方法，都需要滿足以下幾個方面的要求：(1)油層和井筒之間應(yīng)保持最佳的連通條件，油層所受的損害??；(2)油層和井筒之間應(yīng)具有盡可能大的滲流面積，油氣流人井筒阻力最小；(3)應(yīng)能有效地封隔油、氣、水層，防止氣竄或水竄，防止層間的相互干擾；(4)能有效地防止油層出砂，防止井壁坍塌，確保油井長期生產(chǎn)；(5)應(yīng)具備便于人工舉升和井下作業(yè)等條件；(6)工藝簡便、先進、安全可靠，成本低。第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日(一)裸眼完井方式裸眼完井是指在鉆開的生產(chǎn)層位不下人套管的完井方式。裸眼完井有兩種：先期裸眼完井和后期裸眼完井。先期裸眼完井是鉆頭鉆至油層頂界附近后，下套管注水泥固井。水泥漿上返至設(shè)計高度后，再從套管中下人直徑較小的鉆頭，鉆穿水泥塞，鉆開油層至設(shè)計井深完井。圖1-2先期裸眼完井示意圖1－表層套管；2－技術(shù)套管；3－水泥環(huán)；4－井眼；5－油層第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日后期裸眼完井是不更換鉆頭，先鉆開油層至設(shè)計井深，再將套管下至油層頂部，注水泥固井，固井時，為防止水泥漿損害套管鞋以下的油層，通常在油層段墊砂或者替人低失水、高粘度的鉆井液，以防止水泥漿下沉。圖1—4后期裸眼完井示意圖1－表層套管；2－技術(shù)套管；3－水泥環(huán)；4－套管外封隔器；5－井眼；6－油層第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日復(fù)合型完井有的厚油層適合于裸眼完成，但上部有氣頂或頂界附近又有水層時，也可以將套管下過油氣界面，使其封隔油層的上部，然后裸眼完井，必要時再射開其中的含油段，此類完井可稱復(fù)合型完井為方式。圖1—3復(fù)合型完井方式1－表層套管；2－水泥環(huán)；3－技術(shù)套管；4－氣頂；5－射孔孔眼；6－油層；7－裸眼井壁第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日裸眼完井特點分析1、最大特點是油氣井與井底直接連通，整個油層完全裸露，油層與井底沒有任何障礙，所以油氣流人井內(nèi)的阻力很小，其產(chǎn)能較高，2、裸眼完井的適用范圍很小，僅能適用于巖層非常堅固穩(wěn)定，又無油氣水夾層的單一油層或油層性質(zhì)相同的多油層井。3、砂巖油、氣層的中、低滲透層大多數(shù)需要壓裂改造，裸眼完井無法進行壓裂施工；4、砂巖中大都有泥頁巖夾層，遇水多易坍塌而堵塞井筒，有油、氣、水的井無法進行分層開采和分層改造。因此，中低滲透的砂巖油層、具有泥頁巖夾層的砂巖油層和有油、氣、水的井的油層都不適合裸眼完井。碳酸鹽巖油氣層，包括裂縫性油氣層，如20世紀70年代中東的不少油田，我國的華北任丘油田古潛山油藏，四川氣田等大多適用裸眼完井。因為裸眼完井無法進行增產(chǎn)措施、控制底水錐進和堵水，以及射孔技術(shù)的改進，所以多轉(zhuǎn)變?yōu)樘坠苌淇淄昃?。第十二頁，共二十六頁?022年，8月28日(二)射孔完井方式射孔完井是國內(nèi)外最為廣泛和最主要使用的一種完井方式，射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。1、套管射孔完井是鉆穿油層直至設(shè)計井深；然后下套管到油層底部注水泥固井；最后射孔。射孔彈射穿套管、水泥環(huán)并穿至油層某一深度，建立起油流通道，如圖1—5所示。圖1-5套管射孔完井方式示意圖1－表層套管；2－油層套管；3－水泥環(huán)；4一射孔孔眼；5—油層第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日套管射孔完井優(yōu)、缺點優(yōu)點：套管射孔完井既可以選擇性地射開不同壓力、不同物性的油層，以避免層間干擾，又可以避開夾層水、底水和氣頂，避開夾層的坍塌，具備實施分層注、采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。缺點：出油面積小、完善程度較差，對井深和射孔深度要求嚴格，固井質(zhì)量要求高，水泥漿可能損害油氣層。第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層頂界后，下套管注水泥固井，然后用小一級的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計井深，用鉆具將尾管送下并懸掛在套管上，再對尾管注水泥固井，然后射孔，如圖1—6所示。尾管射孔完井由于在鉆開油層以前上部地層已被套管封固，因此，可以采用與油層相配伍的鉆井液以平衡壓力、欠平衡壓力的方法鉆開油層，有利于保護油層。此外，這種完井方式可以減少套管用量和油井水泥的用量，從而降低完井成本。目前較深的油井大多采用此方法完井。圖1-6尾管射孔完井示意圖1－表層套管；2－技術(shù)套管；3－尾管；4－射孔孔眼；5－油層；6－懸掛器；7－水泥環(huán)第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日(三)襯管完井方式襯管完井方式是鉆頭鉆至油層頂界后，先下套管注人水泥固井，再從套管中下人直徑小一級的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計井深。最后在油層部位下人預(yù)選割縫的襯管，依靠襯管頂部的襯管懸掛器(卡瓦封隔器)，將襯管掛在套管上，并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間，使油氣通過襯管的割縫流人井筒，如圖1—7所示。a、采用懸掛器b、直接承坐圖1—7襯管完井示意圖1－表層套管；2－技術(shù)套管；3－水泥環(huán)；4－襯管懸掛器；5－割縫襯管；6－油層第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日襯管置于井底的方式對于不同的油、氣層，襯管置于井底的方式應(yīng)該不同。1、薄層采用短襯管，襯管直接坐于井底，如圖1-7(b)所示。2、若油、氣層的厚度大，采用長襯管時，需要使用懸掛器將襯管懸掛于套管下部，并用堵塞器來分隔油層與上部井眼的連通。也可以采用卡瓦式封隔器來代替懸掛器和堵塞器，將襯管懸掛固定在油層套管上，并把油層套管與襯管的環(huán)形空間間隙堵塞住，如圖1-7(a)所示第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日襯管完井的特點及適用范圍特點：1、這種完井工序油層不會遭受固井水泥漿的損害，可以采用與油層相配伍的鉆井液或其他保護油層的鉆井技術(shù)鉆開油層，當割縫襯管發(fā)生磨損或失效時也可以起出修理或更換。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，同時在一定程度上起到防砂的作用。襯管完井方式是當前主要的完井方式之一。適用范圍：由于這種完井方式的工藝簡單，操作方便，成本低，故而在一些出砂不嚴重的中、粗砂油層中廣泛使用，特別在水平井中使用較普遍。第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日(四)礫石充填完井方式對于膠結(jié)疏松出砂嚴重的地層，一般應(yīng)采用礫石充填完井方式。即先將繞絲篩管下人井內(nèi)油層部位，然后用充填液把在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼，或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)，構(gòu)成一個礫石填充層，以阻擋油層砂流人井筒，達到保護井壁、防砂的目的。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日礫石充填完井示意圖圖1-8裸眼礫石充填完井示意圖1－技術(shù)套管；2－鉛封；3－篩管；4，6一扶正器；5一礫石；7一油層；8——絲堵圖1—9套管礫石充填完井示意圖1－油層套管；2—鉛封；3－礫石；4－扶正器；5，7－油層；6－夾層；8－篩管第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日使用不銹鋼繞絲篩管而不使用割縫襯管的原因(1)割縫襯管的縫口寬度由于受加工割刀強度的限制，最小為0．5mm，因此割縫襯管只適用于中、粗砂油層，而繞絲篩管的縫隙寬度最小可以達0．12mm，故其使用范圍廣；(2)繞絲篩管是由繞絲形成的一種連續(xù)縫隙，流體通過篩管時幾乎沒有壓降，且繞絲篩管的斷面為梯形，外窄內(nèi)寬，且有一定的“自潔作用”，輕微的堵塞可被產(chǎn)出的流體疏通，其流通面積比割縫襯管大得多；(3)繞絲篩管以不銹鋼為原料，其耐腐性強，使用壽命長，綜合經(jīng)濟效益高。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日裸眼礫石充填套管礫石充填在地質(zhì)條件允許，使用裸眼完井而又需要防砂時，就應(yīng)采用裸眼礫石充填完井方式。其工序是鉆頭鉆達油層頂界以上約3m后，下套管注水泥固井，再用小一級的鉆頭鉆穿水泥塞，鉆開油層至設(shè)計井深，然后更換鉆頭，將油層部位的井徑擴大到套管外徑的1．5～2倍，以確保充填礫石時有較大的環(huán)形空間，增加防砂層的厚度，提高防砂效果，如圖1—8所示圖1-8裸眼礫石充填完井示意圖1－技術(shù)套管；2－鉛封；3-篩管；4,6-扶正器；5-礫石；7-油層；8-絲堵第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日套管礫石充填完井工序是：鉆頭鉆穿油層至設(shè)計井深后，下套管至油層底部，注水泥固井，然后對油層部位射孔。要求采用高孔密、大孔徑射孔，以增加充填流通面積，有時還把套管外的油層砂沖掉，以便向射孔外的周圍油層填人礫石，避免礫石和油層砂混合增大滲流阻力，如圖1—9所示。圖1—9套管礫石充填完井示意圖1－油層套管；2—鉛封；3－礫石；4－扶正器；5，7－油層；6－夾層；8－篩管第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日預(yù)充填礫石繞絲篩管防砂完井該方法是在地面預(yù)先將符合油層特性要求的礫石填入具有內(nèi)外雙層繞絲篩管的環(huán)形空間而制成的防砂管，將此種篩管下人井內(nèi)，對準出砂油層進行防砂。該防砂方法其油井產(chǎn)能低于井下礫石充填，防砂有效期不如礫石充填長，它不能像礫石充填那樣防止油層砂進入井筒，只能防止油層砂進入井筒后不再進入油管，但其工藝簡單、成本低，對一些不具備礫石充填的防砂井，仍是一種有效的防砂完井方法。如圖1—10所示。圖1—10