海上油气生产工艺

914.4毫米(36")井眼x119米660.4毫米(26")井眼x335米DST2:2433.0-2448.0mDST1:2521.0-2532.0m212.7毫米(8-1/2") 图3-1 W12-1-6井井身结构图311.2毫米(12-1/4")海上油气生产工艺讲义第一章 生产工艺基础第一节 井身结构一、井身结构1、各层套管的功用1）隔水套管（导管）为2～40m 2）表层套管为了能控制溢流、井喷等紧急情况，需要安装井口防喷装置。

这些装置就安在表层套管上。

井喷关井时的巨大向上裁荷就由表层套管承担了。

它是一段较长的无缝管。

它的功用是：A ）安装井口，承担井喷关井时的向上载荷；B ）承担以后几层套管的部分重量；C ）加固地表松软土层、流砂层等，保证钻井工作顺利进行；D ）封隔地层破裂压力小的地层，防止井喷压井时压裂地层，3）技术套管亦称中间套管，是为了保证钻井工作的顺利进行而下的。

其功用是：A）按可能使用的最大泥浆密度考虑，保护有可能被压裂的地层。

B）封隔漏、塌、喷地层。

C）解决上部与下部地层对泥浆密度提出的相互矛盾的要求。

D）解决可能出现的各种困难问题。

4）油层套管也叫生产套管，用以封隔油、气、水层，以利于分层开采，防止底水，并形成生产通道，或用以封堵暂不开采的油、气层。

5）尾管它用于保护生产层位,节约开支以及射孔等作用。

2、井身结构的确定按地层破裂压力和实际情况设计各层套管下入深度。

以W12-1-6井为例，其井身结构和各层套管下入深度见下图3－1。

二、下套管、注水泥当钻达预定井段时，由专业人员使用下套管专业工具从地面下入规定尺寸的套管到预定深度，然后就开始固井注水泥作业，在套管与井眼之间注上水泥。

1、注水泥过程注水泥的流程见图3－2。

1）下完套管以后，循环泥浆洗井，如图3－2a；2）放入下胶塞，见图3－2b。

注入水泥浆；3）水泥浆注完以后，放上胶塞，替入泥浆。

下胶塞到底时间视水泥量多少而定，可能在替泥浆之前，也可能在替泥浆开始之后。

下胶塞到底被挡住之后，水泥浆蹩破下胶塞，自其孔中流出，从管外环空上返，如图3－2c；4）替泥浆到上胶塞下行到与下胶密相碰时，注水泥工作结束。

两塞相碰叫碰压，因此时泵压突然升高，如图3-2d；5）如果水泥返高很高，可以用双级注水泥，即把注水泥工作分成两步来做，每—步的做法与上述相同。

图3-2 注水泥过程2、注水泥设备注水泥设备包括固井泵、吹灰系统和固井管线等。

1） 固井泵 属于往复泵，能打很高的压力。

2） 胶塞用来在套管内隔开水泥浆与泥浆，不使相混；刮净套管内壁上附着的泥浆。

双塞法注水泥使用两个胶塞，下胶塞中空，上部有一层隔膜将中心孔封住，当下胶塞到达井底位置时，被承托环挡住，即将循环通路堵死，泵压增高，高的泵压将隔膜蹩破，恢复了循环。

上胶塞继续下行，待两塞相碰，再次将通路堵死，泵压又突然上升。

此突然升高的泵压结出了明确信号，说明替泥浆工作已经完成。

3、注水泥质量要求1）水泥返高要符合要求；2）水泥塞高度要符合要求。

阻流环距套管鞋长度应大于20m ；3）水泥环封固良好，不漏油、漏气。

用变密度测井或声幅测井合格；4）在水泥塞顶面高度合格后，进行套管试压。

30分钟内下降少于0.5Mpa ；5） 孔后油水不窜通。

第二节 自喷采油一、井口装置井口装置是表层套管的最上端和油管头、变径接头之间连接的所有固定组件。

它以套管四通为主体，连接控制阀门和悬挂封隔机构等（悬挂套管和油管，隔离、控制各环形空间和连接并支撑采油树）。

1、套管头套管头连接套管柱上端，由套管悬挂器及其锥座组成，用于支承下一层较小的套管柱并密封上下两层套管间的环形空间。

海上油田的井一般有多层套管及环形空间，由此有多个套管头。

最下部套管头安装在隔水导管顶端，其上法兰与中间套管头的下法兰相连接，其下端是螺纹或焊接滑套。

中间套管头的上下法兰分别与上下套管头相连。

最上部套管头上下法兰分别与油管头的下法兰和下面一级套管的上法兰连接。

2、套管悬挂器套管悬挂器是坐在最下部套管头或中间套管头的锥座中，用于牢固地悬挂下一级较小的套管柱，并在所悬挂的套管和套管头锥座之间提供密封的一种装置。

图2－2 套管头示意图 图2-3 油管头示意图 图2-4 顶丝法兰盘悬挂油管示意图1-套管四通；2-盘根；3-顶丝法兰盘 1-油管；2-顶丝法兰盘；3-油管悬挂器；4-油管悬挂器；5-顶丝；6-钢圈 4、7-盘根； 5-顶丝；6-压帽；7-钢圈3、油管头油管头安装在最上部套管头的上端，由油管悬挂器及其锥座组成，用支承油管柱，并密封油管与生产套管间的环形空间。

4、油管悬挂器油管悬挂器是坐在油管头的锥座中，用于悬挂油管柱，并在所悬挂的油管的油锥座之间提供密封的一种装置。

海上油气田完井一般都下有井下安全阀，因此油管挂都必须有连接液控管线的通道，电潜泵井还必须有井下放气阀（GVV ）通道和电缆穿越并密封。

5、油嘴油嘴是采油树上用于控制油井流量的部件，它安装在翼阀与出油管线之间。

油嘴也可以用来控制气举井的注气量和注水井的注水量。

油嘴有固定式和可调式两种。

固定式油嘴内装有可更换的零件，这个零件具有固定的小孔，用来节流。

可调式油嘴则有一个由外部控制的可变面积的小孔和一个与之对应的小孔面积指示机构。

油嘴的大小习惯上一英寸分为64份。

如果某口井的油嘴是32，那么它的油嘴大小表示方法是32/64英寸。

二、采油树采油树由阀门、异径接头、油嘴及管路配件组成，是一种用于控制生产，并为钢丝、电缆、连续油管等修井作业提供条件的装置。

其结构见图１.2。

1、海上平台采油树分类海上平台按结构形式，可分为分体式和整体式两图1－2 采油树剖面图1－清蜡阀；2－主阀；3－地面安全阀；4－油嘴；5－采油树；6－套管头； 7－SCSSV 和GVV 液控管线；8－缓蚀剂注入管线；9－套管阀种。

分体式是由一些阀门等独立部件组装而成。

整体式是将主阀、安全阀、清蜡阀和翼阀等制成一个整体部件，阀与阀之间的距离较小，既省空间又耐高压，特别适用于海上平台的油气井。

按生产井分类和完井生产方式，可分为自喷井、电潜泵井、气举井、螺杆泵井、注水井、气井的采油树等。

采油树各主要阀门、元件说明（图1-2、3）：1． 井下安全阀（DHSV ），在海底下约100M 处的油管内．液压控制。

2．总阀，手动截止阀。

3．地面安全阀（SSV ），亦可用手动使它不工作，钢丝作业时可在控制板上使其停止作用。

4．防喷阀，亦称清蜡阀门，手动截止阀。

它用于钢丝作业、抽汲、清蜡作业等。

5。

防喷管接头，它在钢丝作业时用于联接防喷管。

6．仪表法兰，带有热电偶套管接头和压力计支管。

7．热电偶套管接头。

8．压力表接头9．翼阀，手动截止型，亦称生产闸门。

10．可调油嘴，长管直径0～3”；短管直径0～l ”。

11．回压阀门（油嘴后截止阀）。

崖13—1气田的采油树如图１一4所示，由两个模块组成：①主阀模块：包括一个地面主安全阀和一个手动主阀。

②四通模块：用于与翼阀、修井阀和压井阀连接。

连接方式均为法兰式连接。

两模块均由在锻压不锈钢实体上钻孔和加工而成，考虑到冲刷腐蚀问题，采油树的四通模块与翼阀／压井阀的接口采用135度向上引出。

三、 井口安全控制设备井口安全控制设备指的是自动关井系统。

当油井或平台处理设施出现异常情况时，自动关井系统应能及时自动关闭油气井并停止油气处理，以防止危机安全和造成环境污染的事故。

也可在现场实行手动关停。

自动关井系统包括安全阀、探测装置、井口控制盘和控制管线。

安全阀有地面安全阀（SSV ）和井下安全阀（SCSSV ）。

地面安全阀可以是气动或液动的，而井下安全阀一般都是液压控制的。

平台上的每一口井都有一个井口控制盘。

在井口控制盘中安装着一个或若干个由仪表元件组成的控制回路。

每个控制回路主管一个安全阀的开与关。

当回路中传递压力的流体（仪表气或液压油）增压，所控制的安全阀打开；当传递压力的流体降压，所控制的安全阀关闭。

以涠11－4油田为例，它所采用的井口控制盘是选用美国TEST 公司制造.该控制盘具有完善的井上安全阀(SSV)气动控制回路,井下安全阀(SCSSV)液压控制回路以及用于安全目的的易熔塞回路。

1、气动控制回路与液压控制回路井口控制盘气源来自仪表风系统,供风压力1000kPa.井口控制盘的气动回路分为两种不同压力的气动控制回路。

一种气动控制回路的压力设定值为800kPa ，其用途是:1) 用做气动逻辑控制回路的逻辑转换及地面安全阀的操作气源。

2) 用来驱动液压油泵。

图１—4 崖13—1气田采用的采油树另一种气动控制回路的压力设定值为344kPa ，其用途是：1) 用作易熔塞控制回路的控制气源。

2) 是用作气动逻辑控制回路的控制气源。

液压是由气动泵产生的，用于驱动井下安全阀及放气阀的动作。

液压油设在井口控制盘内的油箱供给。

井口控制盘内配有两台气动液压泵。

液压系统的设置压力为31500kPa 。

2、井口控制盘的功能1) 在井口控制盘上可以有选择地对每一口井或全部井的井下安全阀、地面安全阀和电潜泵进行操作控制，也可以在PUQ 中控房内对某一口井的地面安全阀和电潜泵实现远程关井和停泵。

2) 当井口区发生火灾或温度高于设定温度600时，井口控制盘即立即自动关闭所有井的井下安全阀、地面安全阀和电潜泵，并将状态信号送至中央控制盘和火灾控制盘进行指示和报警并发出二级关断信号。

3) 每一口井的出油管线上设有PSL 和PSH 压力开关，当出油管线内压力高于PSH 设定值或低于PSL设定值时，HI －LO PILOT 动作，井口盘就自动关闭该井的地面安全阀及电潜泵，并将信号送至中控室报警。

4) 操作者在观察到异常状态或意外事故时，可以在井口区手动触发关断回路。

通过井口控制盘达到关闭井下安全阀、地面安全阀和电潜泵的目的。

3、HI －LO PILOT 的作用图1—6 地面翼安全阀、地面主安全阀液压控制回路图1—7 井下安全阀液压控制回路它是调定的高压、低压检测器，当井口的出口压力大于或小于调定的压力时，那么HI－LO－PILOT将给一个信号到井口控制盘，井口控制盘将自动关闭这口井的SSV，保证平台的正常生产。

涠11-4油田是电潜泵生产, 逻辑上凡引起SSV关闭的信号都同时关停该井的电潜泵。

开井时, 由于井口压力低, HI-LO PILOT 低压信号存在, 地面安全阀无法打开, 因此HI-LO PILOT 要打到 BYPASS 位置。

4、易熔塞回路拉出易熔塞回路充气控制阀的手动杆，使易熔塞回路工作压力保持在344kPa；当井口区发生火灾或温度高于60摄氏度时，易熔塞被熔化，将有以下动作：1) 井口控制盘的PALL-1717指示变红。

2) 中央控制盘和火灾盘同时发出声光报警及ESD2级关断。