我国油气田井开采的基本方法

我国油气田井开采的基本方法目录第一章油气井的基本概念第一节油气井的基本概念第二节不同类型气藏的压力特征第三节油气流动特点第四节油气的采输第二章采油采气井控的基本概念及特点第一节压力的概念及相互关系第二节采油采气井控第三章采油采气井控的基本装备第一节采油采气井的井控设备第二节采油采气井下管串第三节井口井控设备第四节采油气流程第四章采油采气井控第一节采油采气井控设计基本要求第二节采油井的井控第三节采气井井控第四节注入井井控第五节长停井、废弃井井控第六节含硫化氢井的井控第五章高压油气井操作规程及应急管理第一节高压油气井操作规程第二节油气井的压井技术第三节井控应急管理第六章附录附录1:中国石油化工集团公司石油与天然气井井控管理规定([2006]47号)附录2:中国石化股份有限公司采油采气井井控安全技术管理规定([2006]426号)附录3:华北石油局、华北分公司采油采气井井控实施细则附录4:油气井井喷着火抢险作法第一章油气井的基本概念随着油气勘探开发领域的不断延伸和扩大，特别是深层、高压油气藏的开发对井控和相关人员的技术要求也越来越高。

震惊中外的2003年12月23日四川开县“罗家16H”井特大恶性井喷、硫化氢泄漏事故，再次提醒人们油气井井喷就是事故，井喷失控或着火是油气勘探开发中性质最为恶劣，损失难以估计的灾难性事故。

地层流体(油，气、水)一旦失去控制就会导致井喷和井喷失控，就会打乱正常的采油采气生产秩序，甚至毁坏采输设备、破坏油气资源、污染自然环境，危及生产人员和油气井的安全。

也由此产生了涵盖油气井勘探开发全过程的钻井、测井、录井、测试、井下作业、油气生产、注水(气)和报废井弃置处理等各环节的大井控理念，形成了钻井井控、作业井控、采油采气井控三项配套的井控技术系列。

与钻井井控、作业井控经历的经验、理论、现代井控发展阶段及配套的装备、工艺技术相比，采油采气井控工艺技术因其特殊性正在探索和走向成熟。

一些高级别的先进的井控装置，大大地增强了采油采气监测、控制和处理突发事件的能力。

本章是学习采油采气井控工艺技术的基础，从基础理论入手设置了油气井的基本知识、不同类型油气藏的压力特征、油气流动特点三节内容。

力求让学员从先进、实用、操作性上，掌握学习采油采气井控的必备基础知识。

第一节油气井的基本概念人们为了取得地下水开凿了水井。

水井实际是水层与地面的通道。

石油和天然气是埋藏在地下的宝贵矿产资源，为寻找开采和利用这些资源把它开采出来，也需要在地面和地下油(气)层之间建立一条油气通道，称为油井。

一般把进行油气勘探、索取油气层地质资料和开采石油、天然气所钻凿的岩石通道，统称为油气井。

为使油气井在油田开发过程中充分发挥作用，取得较好的经济效益，必须了解和掌握油气井的钻凿、油气井的完井井身结构、井身质量等方面的基础知识和工艺技术，对于采油采气和充分利用油气资源有着极为重要的意义。

一、油气井的基本知识自然界中，某些矿藏深埋在地下，要想把它们开采出来，需要在地面和目的层之间建立一条通道，这条通道称为井。

井的最古老的说法如水井就是水层到地面的取水通道。

一般矿山把煤层、矿层到地面的运煤、运矿石的垂直通道叫竖井或斜井。

油气工业把油气层至地面的采油气通道称为油气井。

典型的石油钻井如图1-1所示。

1.油气井的定义在油气勘探和开发过程中，凡是为从地下获得石油或天然气而钻的井，统称为油气井。

2.油气井的作用构建油气通道，开采地下的石油和天然气资源；获得油气勘探开发所需要的地质资料，发现和评价油气层；通过某些井往地层注水或注气等实施增产措施。

3.油气井的分类油气井依据不同的划分标准，分类有所不同。

一般井的类型通常依据井的作用、井的深度和井身结构等要素进行划分。

⑴依据钻井目的不同，可划分为探井和开发井在探井中又分为探井、预探井和详探井等。

在开发井中可分采油采气井、注水注气井、调整井、加密井和资料井等。

探井又称参数井，主要是了解地层的时代、岩性、厚度组合和区域地质构造以及地质剖面。

预探井是在确定了有利找油范围后，以发现和寻找油气藏为目的所钻的井。

详探井是在已发现油气的圈闭上进一步探明含油气边界和储量，以及了解油气层结构为目的所钻的井。

⑵依据井的作用不同，可划分为采油井、采气井、注入井、观察试验井等采油井(一般简称油井)是为开采地下油气层中的油而钻的井，主要用于采油。

因采油方式不同，又可分为自喷井和抽油井。

采气井(一般简称气井)是专为开采地下天然气而钻的井。

为保持油藏能量并利用注入物质来驱替地层油气以提高产量和采收率，采用人工方式注入水、气等流体而钻的井统称注入井。

因注入介质不同，又可分注水井、注蒸气井、注聚合物井、注气井等。

用来向地层注水的井称为注水井，用来向地层注气的井被为注气井。

观察井和试验井是在油气田开发过程中，为了解油层动态，油、气、水运动规律和变化情况而钻的井，这类井通常既是观察井、试验井又是生产井。

⑶依据钻井深度不同一般可划分为浅井、中深井、深井和超深井四类我国目前通用的按钻井完钻井深度划分井别的原则是：钻井完钻井深小于2000米的为浅井。

钻井完钻井深大于2000米，小于4500米的为中深井。

钻井完钻井深大于4500米，小于6000米的为深井。

钻井完钻井深超过6000米的为超深井。

⑷依据井型不同，可划分为直井、定向井、丛式井、水平井、分支井、欠平衡压力钻井等(井身剖面如图1-2所示)定向井通常是指按既定的方向偏离井口垂线一定距离钻达目标的井。

丛式井是指在一个井场或一个钻井平台上，按设计钻出两口或两口以上的定向井。

大位移井是指完钻后井底水平位移是垂深两倍以上的定向井。

水平井是指井斜角大于或等于86度，并保持这种角度钻完一定长度水平段的定向井。

分支井是指在一个井口下面钻有两个或两个以上井底的定向井。

欠平衡压力钻井是指钻井过程中井筒的液柱压力低于地层压力，井底处于欠平衡状态下的钻井。

⑸依据钻头驱动方式不同，可划分为转盘钻井、顶部驱动装置钻井、井底动力钻井等转盘驱动钻井是指利用安放在钻台上的转盘和带动钻柱、钻头旋转的钻井方法。

顶部驱动钻井是指利用安装在钻杆上方水龙头部位的动力装置带动钻柱、钻头旋转的钻井方法。

井底动力钻井是指利用井底动力钻具带动钻柱、钻头旋转的钻井方法，通常包括涡轮钻具钻井、螺杆钻具钻井等。

同时由于钻头驱动方式的发展变化又引入了复合钻进、滑动钻进等概念。

二、井身结构油井比水井复杂得多，主要由三部分组成，即井筒、完井结构和井口装置。

井筒由多层同心钢管并经水泥固结后形成。

油井中下入的第一层管子叫导管，其作用是建立最初的钻井液循环通道保护井口附近的地表层；油井中下入的第二层管子叫表层套管，一般为几十至几百米，其作用是封隔上部不稳定的松软地层和浅水层；油井中下入的第三层套管叫技术套管，是钻井中途遇到高压油、气、水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时，为保证钻井能钻到设计深度而下的套管；油井中下入的最内层套管叫油层套管，油层套管的下入深度取决于油层深度和完井结构。

其作用是封隔油、气、水层，建立一条供长期开采油、气的通道。

以上各层套管都要用水泥与地层固结在一起，并与井口装置连接起来，形成永久性通道。

正常采油生产时还要再下入油管，以便携带抽油泵、各种工具进入井内并通过油管将油气导出。

井身结构是指完钻井深和相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径和深度、各层套管外的水泥返高和人工井底等一组参数的组合。

1.井身结构的组成要素及作用一般来说井身结构的主要参数包括：导管、表层套管、技术套管、油层套管及套管外水泥环等，井身结构如图1-3所示。

⑴导管的作用导管的主要作用是引导钻头入井钻进和作为钻井液的循环出口。

通常是在开钻前人工挖成深2m 左右的圆井中，下入壁厚3-5mm 的钢质导管，外面浇注水泥封固制成简易井口。

⑵表层套管的作用表层套管是指下入井内的第一层套管。

其主要目的是用于封隔地表松散不稳定的地层或水层，安装井口防喷装置及其支撑技术套管的重量。

表层套管的下入深度依地区、井控等要求而不同，一般在几十米至几百米之间。

⑶技术套管(或中间套管)的作用技术套管是指下入井内的第二层(或其以后的)套管。

其主要目的是用于封隔表层套管以下至钻开油气层以前，易跨塌的松散地层、水层、漏层，或非钻探目的的中间油气层，以保证钻至目的层。

一般技术套管外面的固井水泥浆要求返至需要封隔的最上部油气层以上l00米左右。

对高压气井，为防止气窜一般固井水泥浆要求返至地面。

对尾管完井的最后一层技术套管则转为生产套管，承担油层套管职能。

⑷油层套管的作用油层套管是指下入井内的最后一层套管，一般有油层套管、尾管及尾管回接三种表现形式。

其主要目的是用来把油气层和其他层隔开，同时建立一条从油气层到地面的油气通道。

其上安装采油、采气树以控制油气。

⑸水泥环的作用固井水泥环主要是用来支撑和保护各层套管，封隔油、气、水，保护生产层。

2.套管的设计要求油井套管通常是用优质钢材制成的无缝管或焊接管，两端均加工有螺纹。

现场使用时，大多数套管是通过套管接箍、工具、附件等连接组成管串后入井。

套管设计主要包含但不限于以下内容：套管柱设计主要内容包括套管层次及各层套管的下入深度的确定；套管柱设计原则以能有效地保护油气层，规避井喷、井漏、井塌、卡钻等事故，具备处理井喷压井的能力，且经济性好、成本低；套管强度要满足套管入井后所承受各种应力的极限强度。

在不同类型的井中或在一口井的不同生产时期，套管柱的受力是不同的，套管柱所受的基本载荷可分为轴向拉力、外挤压力、内压力三种。

在设计套管柱时应保证套管柱“抗拉安全系数大于1.8、抗外挤安全系数大于1.125、抗内压安全系数大于1.25”三个基本要求。

在实际套管设计的时候，除应考虑满足钻井、油气层开发和产层改造的需要。

还应根据套管柱在井下的工况，考虑套管强度与套管柱受力之间的平衡关系，按套管受力最危险情况来进行套管的受力分析、强度校核，确保安全第一。

三、完井方法下入套管、尾管后，仅仅建成了井眼，通道还不完善，还需要完井。

完井是为满足各种不同性质油气层的开采需要，而选择的油、气层与井底的连通方式和井底结构。

依据在井底建立的油气层与油气井井筒之间连通渠道、方式的不同，也就构成了不同的完井方法。

1.常用完井方法目前国内外各油气田常用的完井方法有裸眼完井、射孔完井、衬管完井等，但都有其各自的适用条件和局限性⑴射孔完井射孔完井是国内外使用最为广泛的一种完井方法，是目前油井完井中应用最多的一种方法，用一种特殊的枪对准油、气层，射穿套管和水泥环并进入地层一定的深度，使油气通过射开的孔眼流入井筒，实现油层与井筒连通。

在直井、定向井、水平井中都可采用。

射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。

套管射孔完井是指用同一尺寸的钻头钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部并注水泥固井完钻后。