1.1油井完井

采油工程
主讲:于云琦
绪论
• 一、石油的生成及生产流程 • 1、有机生油说 • 很久很久以前，在地球上生存着许多的生物，森林茂密，从单 细胞生物到大型的恐龙，动物种类繁多，突然某一时刻，地球 上发生了急剧的、毁灭性的变化，使地球上的生物大量死亡， 并被迅速掩埋，随着沉积物不断增多，使这些生物的埋藏深度 不断增加，在深地层的高温、高压、缺氧的环境下，植物变成 了煤，动物变成了石油。 • 2、无机生油说 • 有人认为石油是由碳元素和氢元素经过化学反应而产生的。 • 当前国内外大多数人都主张有机生油的说法。
• (3) 技术套管 • 技术套管又叫中间套管，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。 • (4) 油层套管 • 油层套管，也称为生产套管，其作用是保护井壁，形成油 气通道，隔绝油、气、水层，下入深度是根据目的层的位 置和不同完井方法来决定的。常用套管尺寸 5 1 2 in， 5 140mm,和 6 8 in 168mm。 • 注意：套管的公称尺寸是指套管的外径，壁厚不同其内径 不同。（表1-1）
二、 钻开油气层
• 钻开油层时应注意既要防止井喷，又要防止泥浆侵 入地层降低其渗透率，要正确选择泥浆的相对密度， 使泥浆柱产生的井底压力等于油层压力。既达到平 衡钻井。
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三 、完井方式
• （一）裸眼完井方式
• 裸眼完井是指在钻开的生产层位不下 入套管的完井方式，裸眼完井有两种： 先期裸眼完井以及后期裸眼完井。 • 1.先期裸眼完井是（1）钻头钻 至油层顶界附近后，（2）下套管注 水泥固井。（3）再从套管中下入直 径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油 层至设计井深完井。
一、石油的生成及生产流程
• • 7、油气储运工程 将各计量站的油集中到转油站，进行脱水，计量后 外输。 • 8、炼油工程 • 最后，原油被输送到炼油厂进行加工，以成品油外 输。
学习采油工程的意义
• 什么是采油工程？ • 采油工程是把油藏中的原油采到地面上来的所有工艺技 术的总称。 • （1）祖国需要石油 • （2）地下的原油要合理地开采 • （3）降低吨油成本，创造更多财富
5.砾石充填完井方式
图1-16 水平井裸眼预充填砾石筛管完井示意图 1 —技术套管；2—悬挂器； 3—扶正器；4—预充填砾石绕丝筛管 5—裸眼；6—油层
图1-17 水平井套 管内预充填砾石筛管完井示意图 1—悬挂器；2—水泥环；3—扶 正器；4—尾管；5—预充填砾石 绕丝筛管；6—射孔孔眼；7—油 层
图1-1 井身结构示意图 1 —导管；2—表层套管；3—技术套管 4 —油层套管；5—水泥环
• (1) 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。下入深度通常为2～40m。导 管的直径尺寸一般在450mm( 17 1 2 in)和375mm( 14 1 2 in) 等。 • (2) 表层套管。表层套管又叫地面套管、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 眼和安装封井器。其下入深度一般在30～150m之间。它的直 径尺寸在400mm( 15 3 in)和324mm( 12 3 in)等。表层 4 4 套管外的水泥返至地面。
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图1-5 射孔完井方式示意图 1—表层套管；2—油层套管；3—水泥环； 4—射孔孔眼；5—油层
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尾管射孔完井是（1）在钻头钻至油层 顶界后，（2）下套管注水泥固井，（3）然 后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深， （4）用钻具将尾管送下并悬挂在套管上， （5）再对尾管注水泥固井，（6）然后射孔。 射孔完井的特点：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，还可以避开夹层水、底水 和气顶，可防止井壁的坍塌，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。其缺点是出油面积小、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。尾管射孔比起 套管射孔来可节省钢材和水泥的用量。
采油工程的内容
• • • • • 油井的构成 采油方法：自喷、有杆泵、无杆泵 给油层补充能量的方法：注水 克服采油中的四害：砂、蜡、水、稠 修井
第一章 油井完井与试油
完井与试油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。
（二）水平完井的特点
• 根据井轴轨迹不同把水平井分为三种基本类型，即大曲 率半径水平井、中曲率水平井、小曲率半径水平井。水 平段位移分别超过3000m、1500m和300m。 • 根据工艺不同水平井的完井方法分为：裸眼完井、 割缝衬管完井和套管射孔完井。
， 1、裸眼完井。
2、割缝衬管完井
图1-12 水平井裸眼完井示意图 1—技术套管；2—油层；3—裸眼
一、石油的生成及生产流程
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3、油藏 当石油和天然气生成以后，就要发生流动运移，最 后流入一个称为圈闭的密闭场所储存起来，就形成了油 藏。因而油藏就是储存了石油的圈闭，是两个不渗透的 层（盖层、底层）与四周不渗透的遮挡物中间夹着的储 存了油气的渗透的层。 4、资源勘探工程 原油埋藏于地下，需要人们花气力去寻找它，找油 的过程称为油气勘探。
2.后期裸眼完井是（1）不更换钻头 钻穿油层至设计井深，（2）再将套管下 至油层顶部，（3）为防止固井时水泥浆 损害套管鞋以下的油层，通常在油层段 垫砂或者替入低失水、高粘度的钻井液， 以防止水泥浆下沉。（4）注水泥固井， （5）钻冲出油层段的砂子、泥浆完井。 • 裸眼完井的特点：油气层与井底直 接连通，整个油层完全裸露，油层与井 底没有任何障碍，所以油气流入井渗流 面积大，阻力很小，其产能较高，但是 裸眼完井不能保护井壁，不能进行分层 开采和分层改造，所以仅能适用于岩层 非常坚固稳定，又无气水夹层的单一油 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； 层或油层性质相同的多油层井。
第一节 油 井 完 井
• 完井是指油井钻达设计井深后，使 井底和油层以一定结构连通起来的 工艺。 • 一、井身结构 • 井深结构是指油井钻完后，所下入 套管的层次、直径、下入深度,相应 井段的钻头直径和完钻井深及各层 套管外水泥浆的上返高度和人工井 底深度等。 • 如图１－1所示。 • 注意在；在井史资料里井身结构是 以数据表的形式给出的。
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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
• 主要用于油井防砂的完井方式，包括割缝衬管完井、
绕丝筛管完井及预制滤砂管完井以及绕丝筛管砾石充填完
井。 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。即是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用油层
• （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，包括套管 射孔完井和尾管射孔完井。 1.套管射孔完井程序是：（1）钻 开油层直至设计井深，（2）然后下套 管到油层底部以下一定深度，（3）注 水泥固井，（4）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。
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，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂的目的。
详细内容将在第八章防砂一节中讲。
四、水平井完井
• 水平井被认为是80年代石油工业勘探开发技术重要的 发展之一，国内大部分油田90年代开始采用水平井完 井技术，从而大幅度提高油气勘探、开发的社会效益和 经济效益。 • （一）水平完井方法适用的地质条件 • 1．薄层油藏，2．高垂向渗透性油藏，3．纵向裂缝油 藏， 4．非均质油藏， 5．有气顶或底水接触面问题的 油藏
图1-13 水平井割缝衬管完井 1—技术套管；2—悬挂器；3—割缝衬管； 4—裸眼；5—扶正器
3.射孔完井
4.管外封隔器（ECP）完井方式
图1-15 套管外封隔器的完井示意图 1 —悬挂器；2—套管外封隔器；3—割 缝衬管；4—裸眼；5—油层
图1-14 水平井尾管射孔完井示意图 1—技术套管；2—悬挂器；3—水泥环； 4—尾管；5—扶正器；6—射孔孔眼； 7—油层
一、石油的生成及生产流程
• • 5、钻井工程与完井工程 经过地质勘探，确认为地下有工业油流，就要进行 钻井，即用钻机驱动钻杆，带动钻杆下面的钻头向油藏 钻孔，当井钻穿油层后，下入套管，固井，然后用射孔 枪打穿套管与水泥环，沟通了油层与井筒的连通通道， 原油就可以流到井底了，这时我们就说一口井完成了。 • 6、采油工程 • 采油工程的任务是通过生产井和注入井控制油藏， 使油藏中的油气顺利地流入井底，并举升到井口，然后 流动到计量站进行油气分离和计量。