完井技术基础

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完井技术基础

2023-10-13 10:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

                                 完井技术基础                                                                     日期2017/9/27 11:36:22                                 

概述

根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求,在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式的过程叫做完井(Well Completion)。

 

1、完井的要求

1).油气层和井筒之间应保持最佳的连通条件,油、气层所受的损害最小;

2).油、气层和井筒之间应有尽可能大的渗流面积,油、气入井的阻力最小;

3).应能有效地封隔油、气、水层,防止气窜或水窜,防止层间的相互干扰;

4).应能有效地控制油层出砂,防止井壁垮塌,确保油井长期生产;

5)应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施,便于人工举升和井下作业等条件;

6).对于稠油油藏,则稠油开采能达到热采(主要蒸汽吞吐和蒸汽驱)的要求;

7).油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件;

8).工艺尽可能简便,成本尽可能低;

2、完井方式

1).射孔完井(perforating)又分为:套管射孔完井、尾管射孔完井;

2).裸眼完井方式 (Open-hole);

3).割缝衬管完井方式(Slotted Liner);

4).砾石充填完井方式 (Gravel Packed)  又分为:裸眼砾石充填完井、套管砾石充填完井、预充填砾石饶丝筛管;

3、完井井口装置

一口井从上往下是由井口装置、完井管柱和井底结构三部分组成。

 

井口装置主要包括套管头、油管头和采油(气)树三部分,井口装置的主要作用是悬挂井下油管柱、套管柱,密封油管、套管和两层套管之间的环形空间以控制油气井生产;回注(注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等)和安全生产的关键设备。

完井管柱主要包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。下入完井管柱使生产井或注入井开始正常生产是完井的最后一个环节。井的类型(采油井、采气井、注水井、注蒸汽井、注气井)不一样,完井管柱也不一样。即使都为采油井,采油方式不同,完井管柱也不同。目前的采油方式主要有自喷采油和人工举升(有杆泵、水力活塞泵、潜油电泵、气举)采油等。

井底结构是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的工具和管柱的有机组合体。

4、完井主要作业步骤

1).按设计要求摆放地面设备

2).立钻杆或管柱

3).装防喷器/功能/压力试验

4).刮管洗井

5).射孔校深

6).投棒点火

7).反涌/洗井

8).再次刮管洗井

9).下封隔器

10).下防砂管柱

12).下生产管柱

13).拆井口防喷器

14).装井口采油树

15).卸载

16).验收交井

==十大完井工具==

海上油(气)田完井生产管柱中常用井下工具种类包括:封隔器(Packer)、井下安全阀(SSSV)、滑套(Sliding Sleev)、工作筒(Nipple)、偏心工作筒(Side Pocket Mandrel)、座落接头(Seating Nipple)、流动短节(Flow Couping)、加厚管(Blast joint)、测试阀、泄油阀、工作筒、堵塞器等。

1、封隔器

封隔器是生产管柱中最主要的井下工具之一,其主要功能如下:

•        分隔生产层段,防止层间流体和压力的串通和干扰;

•        分隔压井液和生产液;

•        满足采油(气)生产和修井作业的各种要求;

•        保留住套管环空中的封隔液,起到保护套管和安全生产的作用。

用于海上油(气)田完井的封隔器可分为可回收式和永久式两大类型,而按坐封方式,可分为液压坐封、机械坐封和电缆坐封。封隔器可分为很多种,根据实际生产需要进行合理的选型。封隔器最主要的部分就是卡瓦和胶皮,有些封隔器没有卡瓦(裸眼井用封隔器)。封隔器种类繁多,最主要的功能就是卡瓦与套管间的支撑和脱皮与套管间的密封而进行一定位置的密封。

 

2、井下安全阀

井下安全阀是井中流体非正常流动的控制装置,如海上采油平台发生火灾、管线破裂、井喷、地震引起的油井失控等,这样井下安全阀能自动关闭,实现井内流体的流动控制。

1)安全阀的分类:

•        钢丝可回收安全阀

•        油管携带式安全阀

•        套管环空安全阀最常用的安全阀为油管携带式安全阀

2)作用原理

通过地面加压,液压油通过压力液控管线传至传压孔到活塞,推动活塞向下移动并压缩弹簧,将活瓣活门打开,如果一直保持液控压力,安全阀处于打开状态;释放液控管线压力,靠弹簧张力向上推动活塞上移,阀板处于关闭状态。

 

3、滑套(井下流动流体控制工具一种)

1). 滑套能够通过内外套之间的的配合,来关闭或者连通生产管柱与环空之间的连通,其主要作用如下:

•     完井后诱喷;

•     循环压井;

•     气举;

•     坐挂射流泵

•     多油层井可进行分采,分层测试,分层增注等;

•     多层混采;

•     下入堵塞器关井或油管试压;

•     循环化学药剂防腐等。

2). 工作原理

滑套通过移动内套筒来关闭或连通油管与环形空间的通道,当内套筒的孔道对着滑套本体的通道时,滑道处于打开状态,当两者错开时,滑套关闭。滑套上部有工作筒,用于固定与滑套有关的井下流动控制装置,内套筒上下各有一个密封端面,可与井下装置的密封盘根相配合起密封作用。将滑套开关工具连接在基本工具串之下,进行钢丝作业,可对井下滑套进行开关作业,有的向下震击使套筒下移打开滑套,有的则需向上震击使内套筒上移打开滑套。

 

4、工作筒(Nipple)

1)工作筒的分类和用途

►工作筒的分类:

(1)按定位方式分:有选择型(Selictivity)、顶部止动(Top NO-GO)和底部止动(Bottom  NO-GO)三类,如图a、b、c所示。

有些工作筒可兼有选择型和顶部止动(如图b)。所谓选择型是指工作筒的内径没有缩径部位,同一尺寸的坐入工具可以通过它,所以同一管串中可以下入多个同一尺寸的工作筒,顶部止动是指密封工作筒内径为缩径部位堵塞器顶部带上动台阶止动作用在顶部,而底部止动的缩径部位在底部,堵塞器密封段通不过去,在底部止动一般都安装在同一管柱的最底部,作为仪表挂座和防止钢丝工具串掉入井底。

(2)按工作压力分:有常压和高压,前者用于常规井,后者用于高压油气井。

►工作筒的用途:

坐入堵塞器。

坐入井下自动控制安全阀。

坐入单流阀。

下入减压工具(节流嘴)以降低井口压力。

与抛光短节(Polished  Nipple)配合,安装分离套或短节,修补油层附近的损坏油管或加厚管。

坐挂井下测量仪器。

钢丝作业时,可防止工具串落入井底。

 

5、偏心工作筒

1)功能结构

偏心工作筒是重要的完井井下工具之一,它与各种气举阀结合,实现不同的气举方式,下入不同尺寸的水嘴,实现分层配注,它的结构如图所示,由基管和偏心筒两部分组成,基管尺寸与油管尺寸相同,上部有定位套,偏心筒内有工具识别头、锁定槽、密封筒以及外部连通孔。

2)偏心工作筒的特点:

定位性:使各种井下工具偏心,准确定向进入偏心筒内。

识别性:使正确尺寸的井下工具偏心下入偏心筒,而使其它较大尺寸的工具通过基管。

允许较大的试验压力。

3)偏心工作筒的作用:气举、注化学药剂、注水、循环压井等。

 

6、堵塞器

在无井下安全阀或安全阀失效时,由钢丝作业,在工作筒内下入相应尺寸的堵塞器关井。在完井或修井作业时,对油管试压以及坐封液压封隔器。海上常用的工作筒为OTIS及BAKER两家公司产品。

7、气举阀(Gas Lift Valve)

偏心工作筒内下入气举阀,可实现不同的气举生产方式,如连续气举或间隙气举。

 

8、流动短节(Flow Coupling)

流动短节实际上是加厚管,其内径与油管内径一致,但外径稍大,通常用于安全阀上、下端。高产油气井使用,一般产量的油井可选择使用或不用,高产油气流在流经安全阀时会因缩径而产生节流作用,造成在其上、下两端产生涡流冲蚀磨损。

 

9、泄油阀

泄油阀一般安装在单流阀以上1-2根油管处,它是检泵作业上提管柱时油管内流体的排放口,以减轻修井机负荷和防止井液污染平台甲板和环境。泄油阀目前有两种:投棒泄流、投球液力泄流。前者用于稀油和高含水稠油井较合适;后者用于低含水稠油井,成功率高。

 

10、刮管器

1)用途:用于清除残留在套管内壁上的水泥块、水泥环、硬腊、各种盐类结晶或沉积物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等脏物,以畅通无阻地下入各种井下工具。尤其在井下工具与套管内径环形空间较小时,更应在充分刮销之后进行下步施工。

2)结构:由本体、刀板、固定块、压块等零件组成。

3)工作原理:入井前刮削器大片的最大安装尺寸比套管内径大,入井后刀片受力压下弹簧,由弹簧提供径向进给力。当刮削坚硬材料时,经多次刮削才能刮至套管内径尺寸。刮削器连接在下井管柱的下端,管柱的上下移动便是挂下过程中的轴向进给。

从刀片的结构可看出,每一螺旋形刀片有内外两个弧形切削刃,上下往复刮削时内外两刃轮流工作,两刃之间又有一较宽的横刃带面起着对已刮削面磨切作用。条形刀片按左螺旋线均匀分布在刮削器表面,有利于上返泥浆带走被刮切下来的杂物。

在完井过程当中,砂扮演着非常重要的角色。在防砂完井当中,人工砂粒能够有效地防止地层出砂,保证油气正常开采。在压裂作业当中,人工砂粒又能够有效支撑地层裂缝,防止裂缝重新闭合,今天大家一起来认识一下—神奇的砂。

==防砂技术==

油气井出砂是疏松砂岩油气藏面临的重要问题之一,油井出砂会造成油气井减产或停产,严重的可导致油气井报废,因此防砂作业是油气井完井作业中的重中之重。

1、出砂危害

油气井出砂是疏松砂岩油气藏面临的重要问题之一。出砂的危害主要表现在以下三个方面: 1)油井减产或停产 2)地面及井下设备加剧磨蚀 3)套管损坏,油井报废

 

2、出砂机理

地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度—地层强度。一般说来,地层应力超过过地层强度就可能出砂。地层应力包括构造应力、上覆压力、流体对颗粒的摩擦力、生产压差的拖曳力等。而地层强度由颗粒的胶结类型、胶结物含量、孔隙内流体内聚力、颗粒之间的摩擦力来决定。

3、出砂因素

1)先天因素

油气井出砂的先天因素指砂岩地层的地质条件,如胶结物含量及分布,胶结类型,成岩压实作用,地质年代等。一般说,胶结物含量高,分布均匀,地质年代早,埋藏深,成岩强度就高,越不易出砂,反之亦然。    2)开发因素

①采液速度突然发生变化或采油速度过高;

②低质量(指对地层伤害严重)和频繁的修井作业;

③不合理的生产及作业措施造成油层伤害;

④地层压力持续下降,油井含水上升;

⑤开发中、后期油井提液,加剧了对颗粒的冲刷,泥质胶结的地层防膨措施不当;

 

4、防砂方法

防砂方法分类按防砂机理及工艺条件,防砂方法大致分为机械防砂、化学防砂、砂拱防砂及其他方法。

1)机械防砂

①第一类:仅下入防砂用的滤砂管柱,如割缝衬管、绕丝筛管、各类地面预制成型的滤砂器(如双层预充填筛管、树脂砂粒滤砂管、金属棉纤维滤砂管、多孔陶瓷滤砂管等)。这种方法简单易行,施工成本低,但是滤砂器易堵塞,不能阻止地层砂进入井筒,只宜用于中、粗砂岩地层。②第二类:在下入绕丝筛管(或其他滤管)后,再用高渗透砾石充填于筛管和井壁之间的油井环空,并部分挤入井筒周围地层,形成多级过滤屏障,阻止地层砂运移,是当今最流行的防砂方法,也就是大家常说得—砾石冲填防砂。

2)化学防砂

化学防砂是通过向套管外地层中挤入一定数量的化学剂或化学剂与砂浆的混和物,达到充填、胶固地层之目的,提高地层强度,减缓出砂。按工艺性可分为两种:

①胶固地层:挤入树脂或其他化学固砂剂,直接将地层砂固结;

②人工井壁:用树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥等挤入井眼周围地层中,固结后建立一个可渗透的人工井壁,阻止地层出砂。化学防砂一般适用于薄层短井段,若井段太长,视情况采取措施分段施工。此法对粉细砂岩的防砂效果优于机械防砂。

3)砂拱防砂:

砂拱防砂是一种在油气井射孔完成后,不再下入任何机械装置或挤入化学剂的防砂方法。它防砂的实质是要靠一种机械作用力强迫压实出砂的裸眼井壁,以提高井眼周围的地层应力水平达到甚至超过地层未钻开前的原始应力。这样可减少出砂的可能性,油井投产时,地层砂流入射孔处,可自然堆积,形成具有一定承载能勺的砂拱,类似于桥梁的桥拱,可进一步阻止地层出砂。

5、砾石充填防砂

砾石充填防砂技术是目前应用最为广泛的一种防砂技术,该方法防砂可在井眼内(裸眼或套管内)正对出砂地层下入金属全焊接的绕丝筛管,然后泵入砾石砂浆于筛管和井眼环空,如果是套管射孔完成井,还要将部分砾石挤入射孔炮眼和周围地层空穴内,利用充填砾石的桥堵作用来阻止地层砂运移,而充填砾石又被阻隔于筛管周围。这种多级过滤屏障,保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断地举升至地面,而地层砂则被挡在地层内不会进入井筒,实现油井生产不出砂或轻微出砂。砾石充填防砂具有以下几个特点:

1)防砂强度高;

2)有效期长;

3)适应范围广;

4)产能损失相对较小;

==螺杆泵==

螺杆泵是一种容积泵,主要由转子和定子组成。由于定子和转子的特殊几何形状,分别形成单独的密封容腔,介质在轴向被均匀推行流动,液体以螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔,最后挤出泵体。

1、螺杆泵(screw pump)

螺杆泵是按迥转啮合容积式原理工作的新型泵种,其主要工作部件是偏心螺杆(转子)和固定的衬套(定子)。由于定子和转子的特殊几何形状,分别形成单独的密封容腔,介质在轴向被均匀推行流动,内部流速低,容积保持不变,压力稳定,因而不会产生涡流和搅动。除此之外,螺杆泵的定子选用多种弹性材料糅合制成,在高粘度流体、含有硬质悬浮颗粒介质或含有纤维介质的输送方面,与一般泵种相比具有明显优势,因此螺杆泵被广泛应用在出砂井和稠油井当中。

2、分类

►按照螺杆数目分:

1)单螺杆泵——单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的泵;

2)双螺杆泵——由两个螺杆相互啮合输送液体的泵;

3)多螺杆泵——由多个螺杆相互啮合输送液体的泵。

►按螺杆吸入方式分:

1)单吸式:介质从螺杆一端吸入,从另一端排出;

2)双吸式:介质从螺杆两端吸入,从中间排出。

3、按照泵轴位置分:卧式泵、立式泵。

3、驱动及结构形式

泵的驱动方式较多,一般有低速电机直联(6级、8级)、齿轮减速电机驱动、无级变速电机驱动等方式。传动可采用联轴器直接传动,或采用调速电机,三角带,变速箱等装置变速。

4、工作原理

当电动机带动泵轴转动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋转,另一方面它又沿衬套内表面滚动,于是形成泵的密封腔室。螺杆每转一周,密封腔内的液体向前推进一个螺距,随着螺杆的连续转动,液体以螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔,最后挤出泵体。

==电潜泵==

电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。自1928年第一台电潜泵投人使用以来,经过20世纪70年的发展,电潜泵采油在井下机组设计、制造及油井选择、机组选型成套、工况监测诊断及保护、分层开采和测试等配套工艺方面日臻完善,在制造适应高温、高粘度。高含砂、高含气、含H2S和CO2等恶劣环境的电潜泵机组方面也取得了很大进展。不仅用于油井采油,还用于气井排液采气和水井采水注水。

电潜泵是由多级叶导轮串接起来的一种电动离心泵,除了其直径小长度长外,工作原理与普通离心泵没有多大差别,其工作原理是:当潜油电机带动泵轴上的叶导轮高速旋转时,处于叶轮内的液体在离心力的作用下,从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周,由于液体受到叶片的作用,其压力和速度同时增加,在导轮的进一步作用下速度能又转变成压能,同时流向下一级叶轮人口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用,流体压能逐次增高而在获得足以克服泵出口以后管路阻力的能量时而流至地面,达到石油开采的目的。

==扣型==

扣型是工具中最常用的基础知识,也是比较难区分的一部分。对于现场工程师来说,扣型是很重要的。如果不了解扣型,要料、准备、指挥作业都要出很多问题,有可能影响现场作业进度,造成不必要的损失。

 

1、油套管螺纹类型

·       API 螺纹类型有:BTC(偏梯形螺纹)、 LTC(长圆螺纹)、 STC(短圆螺纹)、 NU(TBG不加厚油管螺纹)、 EUE(外加厚油管螺纹)、 XC(直连型套管螺纹)、 IJ(整体接头油管螺纹)等其它类型的API 螺纹。

·       VAM 系列螺纹:NEW VAM、VAM TOP(VAM TOP HT、VAM TOP  HC)VAM MUST、VAM ACE 、DINO VAM 、VAM FJL、VAM TM、 VAMSLIJ-II等

·       JFE 系列:JFE FOX(狐扣)、 JFE BEAR(熊扣)

·       Tenaris 系列:Tenaris NK3SB 、 Tenaris ER

·       Hunting  系列:Hunting Seal Lock Boss 、Hunting Seal Lock HT 、Hunting Seal Lock APEX

·       宝钢系列  产品:BGT1 、BGC

·       其它专利螺纹:天钢、WSP-1T 、 WSP-2T、NSCC 、NSCT等

2、油管常用螺纹

1) NewVAM

这种扣型特点是扣截面基本为矩形,螺距间隔相等,锥度不大,没有外加厚。在车间的生产滑套套筒端部见到。

2) EU(External upset)外加厚

EU 扣是一种外加厚油管扣型。在车间货架上认识变扣接头过程中还会发现三种和EU有关的标识。其中EUE(External Upset End)表示外加厚端,EUP(External Upset Pin)表示外加厚公扣,EUB(External Upset Box)表示外加厚母扣。

3)NU(Non-upset)没有外加厚

NU 表示是没有外加厚的油管接头。除了没有外加厚外和EU 一般还有一种区别就是NU 一般每英寸10 扣,EU 一般每英寸8 扣。其中NUE 表示非加厚端或者说端部非加厚。同样E 表示End。

3、钻杆常用扣型

钻杆扣一般常见为REG 和IF扣,其他如FH 等在工具车间没有找到。

根据经验:REG 扣和IF 扣一般分别是5 扣/in 和4 扣/in,但是大于4-1/2”即使是4 扣/in 也是REG 扣,也就是说大于4-1/2”一般都是REG 扣,小于4-1/2”IF 扣较多。

  

1) REG(API Regular Thread)API标准里的正规扣型

正规型钻杆接头采用的螺纹。该型螺纹曾用于连接内加厚钻杆,形成钻杆接头内径小于钻杆加厚端内径,而钻杆加厚端内径又小于钻杆管体内径的通径REG 扣和IF 扣摸起来,手感不一样。REG 扣细腻一些,IF 扣粗糙一些,原因就是单位长度的扣密度不同。

2) IF(API Internal Flush)API标准里的内平扣型

内平型钻杆接头采用的螺纹。该型螺纹用于连接外加厚或外内加厚钻杆,形成钻杆接头内径,钻杆加厚端内径与钻杆管体内径相等或相近的通径。

3) FH(API Full Hole)API标准里的贯眼扣型

贯眼扣顾名思义,就是眼一般大。那个眼呢?就是指钻杆接头内径和钻杆加厚端内径。而不是与钻杆管体内径,二者一般要比钻杆管体内径小。

4、油套管钢级总结

  

油套管通常都是由两部分组成,一部分为管体一部分为接箍。而油套管钢级有很多种,为方便现场使用和区分,通常是用颜色进行区分的。下面列举几个常用的色,具体见下表:

 

钢级

接箍颜色

管体带条颜色

H-40

J-55

绿

1绿

K-55

绿

3绿

N-80

C-75

C-75,9Cr

蓝+2黄

蓝+2 黄带

C-75,13Cr

蓝+1黄带

蓝+1 黄带

L-80,9Cr

红+2 黄带

红+棕+黄

C-90

C-95

T-95

粉红

粉红

P-110

P-125

其中钢级的数字代表1000Psi,例如N-80 表示最小屈服强度等于80000Psi 约等于55.16MPa。

冲管的扣型常见的冲管扣型有HYDRILL CS、 HYDRILL 511、TSWP,还有FL-4S有2-7/8″和4″。 1、HYDRILL CS为1.9寸且为外加厚, HYDRILL 511为2-7/8″且由细到粗, TSWP为4″且为双台肩而密封. 2、FL-CS为2-7/8″和 4″的冲管扣共用。 3、此外铣鞋等工具也有TSWP扣。

筛管、盲管扣型

§  BTC,为偏梯扣纹,常见的尺寸有5-1/2″、6-5/8″、7″等。

§  STC,为短圆纹,常见的尺寸有4-1/2″、5-1/2″、 6-5/8″、 7″ 、7-5/8″等。

§  LTC,为长圆扣,常见的尺寸有4″、4-1/2″、 5-1/2″、 7″ 等。

特殊扣型

·         密封单元专用扣

ACME扣型,常见的尺寸有3.25″、4″(3-5/8″)、4.75″、6″。

·         管性扣型

LP扣,截面为三角形,跟EU有点相似,但手摸上去有尖锐的感觉。 LP扣常用于高压管汇,常见尺寸有2″和3″等。

·         由壬扣

常见的有1502、1602。

·         套铣管

FJWP

==特殊完井==

1、致密储集层和裂缝性储集层的完井

致密性储集层一般是指低渗透的砂岩层,其渗透率在 0.01~0.001μm2之间。储集层是以孔隙-裂缝型和裂缝-孔隙型的居多,很少有单纯的孔隙型的。裂缝性储集层是指岩石中的裂缝提供了储油空间和渗透率的储集层,岩层可以是灰岩、泥、页岩、硅酸盐等沉积岩石。储集层的渗透率受裂缝的控制,可在很大的范围内变化,沉积岩石中的裂缝多为垂直发育。这两种储集层的完井方法与单纯孔隙型储集层的完井有许多不同,这是由储集层的特点所决定的。

1)致密储集层的完井

致密储集层的特点是产层的岩石强度较高,渗透率很低、产能低,单靠储集层的孔隙出油,采收率是极低的。采油中多需要进行压裂和酸化处理以增加地层的孔隙,以增加产量。这种井的完井主要应考虑井身能经受酸化和压裂。

  

致密储集层的完井原则是:套管强度要高,固井质量要良好,水泥返高达到要求,水泥石强度高。应当采取的措施是:使用套管扶正器和刮泥器,性能良好的前置液、顶替液、高速顶替水泥浆,顶替时活动套管,套管丝扣密封良好。选用优质丝扣密封油或丝扣粘和。用N80以上的厚壁套管,其抗内压强度应是地层破裂压力的1.2倍以上,套管柱的壁厚尽量一致,防止壁厚的突变,套管尽量无变形。尽量避免在套管内进行套铣等有害作业,压裂时要用上下封隔器封隔压裂井段。

2)裂缝性储集层的完井

裂缝性储集层的特点是裂缝的展布及发育不是均匀的,裂缝具有方向性,井眼与裂缝相交,井才能出油,相交越多,井的产量越高。这种井的钻井特点是应使井眼尽可能的多与裂缝相交。完井的特点是应使裂缝与井眼很好地连通,防止钻井完井过程中裂缝的闭合与堵塞。

裂缝性储集层的完井原则是使井眼尽可能多地穿过储集层的裂缝,采用水平钻井使水平井眼与垂直发育的裂缝尽量多地相交是目前应用较多的技术。在完井过程中采用裸眼完井最普遍,这是由于在采用射孔完井时,要下套管用水泥封固,然后射开储集层。水泥浆会堵塞裂缝使产层的渗透率大为下降;射孔孔道与分布不均匀的裂缝相交的可能大为减少。要使井眼与裂缝尽量多地连通,最好的完井方法就是采用裸眼完井及其变种的完井方法。当储集层比较坚固时,可采用裸眼完井,储集层强度稍差时,可采用筛管、衬管完井法;也可在筛管、衬管的适当部位加封隔器封隔弱地层,或使用砾石充填完井,尽量不用射孔完井。

2、水平井完井

钻水平井的目的是使井眼在近似水平的产层中多裸露或是使井眼尽量多的与大倾角的产层相交,使油井多出油。近几年来,水平井已是增加储量、恢复老油田产能的有效手段,并在国内外各油田广泛采用。由于水平井的井身特点,水平井的完井具有与直井不同的地方。水平井的完井方法分为敞开类和封闭类两大类八种,包括裸眼完井、筛管或衬管完井、筛管或衬管带封隔器完井、衬管或套管固井完井等。具体结构见下图。水平井的完井方式不仅取决于储集层的性质,也取决于井眼的曲率半径。由于套管在弯曲段的受力,影响到套管的下入,使一些井无法下套管完井。

1)长中曲率半径水平井完井

长曲率半径水平井其造斜段的造斜率为,(2°~6°)/30m,曲率半径在280m以上,钻进的方法和常规钻井是一样的,完井方法可采用直井的所有方法。中曲率半径的水平井其造斜段的造斜率为,(6°~20°)/30m,曲率半径在85~280m,由于造斜段半径小,需要用挠性钻杆或普通钻杆、弯接头、井下动力钻具等造斜钻具组合钻进造斜井段。由于造斜段的半径小,钻具起下时的摩阻增大,在下套管时,应当校核套管的弯曲应力,保证套管的下入。完井方法可采用直井的所有方法。

在套管能顺利下入井内时,可采用常规的固井方法。为了提高水平井的固井质量,用多下扶正器的方法来改善套管在水平井眼中的居中程度,通常是在水平井段每一根套管加一个扶正器。通常大流量洗井和上下活动套管会破坏水平段的岩屑床。在注水泥过程中加强活动套管,在顶替水泥浆时采用轻质顶替液,利用水泥浆与顶替液的密度差产生的漂浮作用使套管上浮居中,俗称“套管漂浮接箍下入法”。可采用轻柴油为顶替液,水平井射孔时,为了使射孔枪顺利下入,通常用钻具或油管送入。

2)短曲率半径水平井完井

短曲率半径的水平井造斜段的造斜率为,(30°~150°)/30m,曲率半径10~60m。钻进时只能采用柔性钻杆、弯外壳井下动力钻具、弯接头等造斜工具钻进斜井段。受曲率半径的限制,套管在通过造斜段时要急剧弯曲,会受很大的弯曲应力,套管往往会卡在井壁处不能下入。如果强行下入,会使套管受损。因此,短半径水平井一般是难以用套管固井完成的,多采用裸眼、筛管等方式完井。

 

 

 

(转自一点石油)



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