8固井、完井与试油

第八章固井、完井与试油

●固井●

试油

●油气井完成第一节固井

固井：在钻出的井眼内下入套管柱，并在套管柱与井壁之间注入水泥浆，使套管与井壁固结在一起的工艺过程。主要包括：下套管和注水泥两个过程。

一、固井的目的

1、安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压油气水层；

2、巩固疏松井段，隔离复杂地层；

3、封隔地下油气水层，防止上下串通；

4、封隔暂不开采的油气层；

5、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层；

6、为油气生产建立长期稳定的通道。

二、井身结构

保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的洗井液体冲垮

巩固上部比较疏松易塌

的不稳定岩层；安装防喷器等井口设备，控制钻开高压层时可能发生的井喷现象封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利地钻达预定的生产目的层

封隔油、气、水层，保

证油井的正常生产生产套管技术套管表层套管导

管

指井内所下套管层数、尺寸、深度、水泥返高等。

三、下套管

1、定义：将按强度要求设计好的套管及其附件组成的套

管柱下入井眼内的工艺2、套管性质：油井用套管使用无缝钢管制成的，长度一

般为10m左右，要满足钻井和采油的需要，必须要有足够的强度。⑴套管抗拉强度：套管柱是由丝扣连接而成的，因此丝扣

是套管柱最薄弱的环节⑵套管抗挤强度：当套管受外挤压力大于本身的抗挤强度

时就会发生失稳挤扁、破坏⑶套管抗内压强度：套管的切向应力达到钢材平均屈服极限

时的内压力3、套管柱设计：尺寸设计、强度和密封性设计

①套管设计目的：在最经济的条件下使得井眼得到可靠的保证——下入井内的套管不断、不裂、不变形，套管强度满足井下受力要求。

②套管设计顺序：由内向外、由下向上即油层套管→技术套管→表层套管

③套管设计理论和方法：等安全系数法、双轴应力法、等拉力余量法。

根据套管柱可能存在的破坏形式，按照强度和外载相平衡的原则进行套管柱设计。

套管的主要破坏形式

•滑扣：主要由于受拉力作用引起；•挤扁：主要由于受外挤力作用引起；•屈服破坏：主要由于受内压力作用引起。4、套管柱下部结构

•引鞋：引导套管入井，防止套管插入井壁或刮削井壁。•套管鞋：引导钻具顺利进入套管，防止钻具的接头、

钻头被套管底部挂住。

•旋流短节：使水泥浆旋流上返，以利于提高顶替效率，保证注水泥质量。

•回压凡尔：下套管过程中减轻套管重量；注水泥过程中防止水泥浆倒流，保证水泥浆上返高度。•承托环

：控制水泥塞高度。

扶正器：使套管在井内居中，保证管外水泥环均匀分布。分为弹性扶正器和刚性扶正器。

自下而上的顺序是：

引鞋+套管鞋+旋流短节+回压凡尔+承托环+扶正器+套管+扶正器+……

一般要求水泥环在最上部油层50～100m以上。

四、注水泥

水泥浆是由干水泥和水配制而成，用一套专用设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设计用量注入井内，使其返至套管外设计的位置。水泥返高指固井时套管与井壁之间水泥环上升的高度，常指水泥环上端到井口方补心的距离。1、注水泥设备和工具

•

注水泥设备包括：水泥车、水泥罐车、供液车和压塞车。

水泥罐车

水泥车

供液、压塞综合车

•注水泥工具包括：水泥头、顶胶塞和底胶塞。

顶胶塞

2、注水泥工艺流程

装水泥头、循环洗井

放下底胶塞、打隔离液

注水泥浆

压顶胶塞井筒中替换成洗井液碰压

完井工程：

是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。

完井工程设计的任务

★

对油气层潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽可能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；

★

通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择完井方式、方法和选定套管尺寸。

第二节油气井完成

液柱压力小于油气层压力洗井液产生油、气侵

导致井喷事故

液柱压力大于油气层压力洗井液侵入油、气层

堵塞地层通道

渗透率下降“枪毙”油气层

1．洗井液对油气层的损害

洗井液液柱压力通常大于地层压力

水侵和泥侵

各种不同性质和不同程度的损害

沿油气层的裂缝侵入

(1)泥侵对油气层的损害

泥侵的原理：

泥饼形成以前，固相颗粒进入孔隙通道，堵塞孔隙通道或减小孔隙通道的有效直径。

泥侵的深度：20～30mm，甚至达300mm乃至更远。

影响泥侵的主要因素有：

①压差的大小。压差越大，泥侵越严重。②生产层的性质。油气渗透率越大，泥侵越严重。③洗井液的固相含量。洗井液中固相含量越多，颗粒越细，堵塞就越严重。

(2)水侵对油气层的损害

①引起粘土膨胀，从而使油气流动通道截面积缩小，形成堵塞。

②与地层中的可溶性盐类产生化学沉淀物堵塞油气流动通道。

③破坏孔隙内油气的连续性。④产生水锁效应，增加油流阻力。

影响水侵的主要因素有：

①压差的大小：压差↑→水侵↑②生产层的性质：油层渗透率K↑→

水侵↑

③失水量的大小：失水量↑→水侵↑

2．保护油气层的措施

①针对油气层特点，采用合理的完井方法，提高油气层段的钻井速度，加快测井、固井、试油气等完井作业的速度，以减少洗井液对油气层的侵泡时间。

②合理选择洗井液密度，控制井内压差，采用平衡钻井技术，既可以减少洗井液对油气层的损害，又可以提高钻开油气层的速度，减少洗井液的侵泡时间。

③使用低固相、无固相优质洗井液钻开生产层，控制洗井液的失水量，提高洗井液的造壁能力。

④在完井液中加入桥堵剂(石灰粉、硬沥青粉等)，以减少固体颗粒的侵入。

⑤使用表面活性剂处理洗井液，降低洗井液滤液与原油间的表面张力。减少油气在孔隙通道中的流动阻力。

⑥提高洗井液的矿化度以减轻水侵的危害，防止油气层中的泥岩吸水膨胀。

采用水基洗井液钻开生产层时，只要液柱压力大于地层压力，要完全消除对油气层的侵害是不可能的。因此从保护油气层的观点出发，在有条件的情况下，可以考虑使用油基洗井液、油包水乳化洗井液

、气体洗井液

及

泡沫洗井液等，来打开油气层。

完井方式：油层与井筒的连通方式完井方式要求：

(1)保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；(2)应具有尽可能大的渗流面积，入井的阻力最小；(3)有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰；(4)有效防止油层出砂和井壁坍塌，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)施工工艺简便，成本低。

二、完井方式

完井方式分类：

●套管或尾管射孔完井●割缝衬管完井

●裸眼完井

●

裸眼或套管内砾石充填完井

(一)裸眼完井方式

先期裸眼完井方式复合型完井方式

后期裸眼完井方式