石油工程概论固井与完井PPT课件

oil zone 4.1 固井固井第1页/共33页4.1 固井固井井身结构的概念 井身结构的内容包括：井身结构的内容包括： 下入套管的层次、直径、深下入套管的层次、直径、深度；度； 各层套管所对应的钻头尺寸；各层套管所对应的钻头尺寸； 各层套管的水泥返高。各层套管的水泥返高。 合理的井身结构应既能满足钻井合理的井身结构应既能满足钻井和采油工艺的要求，又要符合节约和采油工艺的要求，又要符合节约钢材和水泥、降低钻井成本的原则。钢材和水泥、降低钻井成本的原则。第2页/共33页4.1 固井固井井身结构的概念井身结构的概念 一开钻头尺寸及钻深一开钻头尺寸及钻深 表层套管尺寸及下深表层套管尺寸及下深 二开钻头尺寸及钻深二开钻头尺寸及钻深 技术套管尺寸及下深技术套管尺寸及下深 三开钻头尺寸及钻深三开钻头尺寸及钻深 油层套管尺寸及下深油层套管尺寸及下深 各次固井的水泥返高各次固井的水泥返高第3页/共33页套管和套管柱套管和套管柱 油井套管是优质钢材制成的无缝管或焊接管，两端均加工有锥形螺纹。油井套管是优质钢材制成的无缝管或焊接管，两端均加工有锥形螺纹。 常用的标准套管常用的标准套管外径外径从从114.3mm114.3mm到到502mm502mm，共有，共有1414种。种。 套管套管壁厚壁厚范围范围5.21-16.13mm5.21-16.13mm。 套管套管钢级钢级目前目前APTAPT标准有标准有1010种，即种，即H H、J J、K K、N N、C C、L L、P P、Q Q，常用钢级为，常用钢级为P110P110、N80N80、J55J55。 套管柱（套管串）通常由同一外径、相同或不同钢级及不同壁厚的套管用套管柱（套管串）通常由同一外径、相同或不同钢级及不同壁厚的套管用接箍连接组成的，应符合强度及生产的要求。接箍连接组成的，应符合强度及生产的要求。第4页/共33页导管导管(3.31)(3.31)目的：目的： 封隔地表疏松层，防止钻井液渗入地基影响封隔地表疏松层，防止钻井液渗入地基影响井架稳定井架稳定; ; 钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来形成可控循环。置平面上来形成可控循环。 在坚硬的岩层中一般为在坚硬的岩层中一般为10-20m10-20m，在沼泽，在沼泽地区可达上百米。地区可达上百米。第5页/共33页表层套管（表套）表层套管（表套） 表层套管为井中最外层套管，下入深度视地层表层套管为井中最外层套管，下入深度视地层情况而定，一般为几十几百米。情况而定，一般为几十几百米。 注水泥浆时，管外的水泥浆通常要返至地面，注水泥浆时，管外的水泥浆通常要返至地面，使套管与地表地层牢牢的固结在一起，以达到固结使套管与地表地层牢牢的固结在一起，以达到固结并封隔地表松软不稳定的地层、防止井中流体污染并封隔地表松软不稳定的地层、防止井中流体污染表层的目的。表层的目的。目的：目的：封隔上部松软的复杂地层，防止淡水层污染；封隔上部松软的复杂地层，防止淡水层污染；安装套管头和井口装置，并通过套管头悬挂和支安装套管头和井口装置，并通过套管头悬挂和支撑后续各层套管。撑后续各层套管。第6页/共33页技术套管技术套管/ /中间套管（技套）中间套管（技套）目的：目的：用于封隔复杂地层，以保证顺利钻进；用于封隔复杂地层，以保证顺利钻进；保证采油管不被地层流体腐蚀。保证采油管不被地层流体腐蚀。对象：对象：大段漏失层；严重垮塌地层；高压水层；压力相大段漏失层；严重垮塌地层；高压水层；压力相差悬殊的油和气层等。差悬殊的油和气层等。 技术套管为中间套管，下入深度视地层情况而定。技术套管为中间套管，下入深度视地层情况而定。 注水泥浆时，技术套管外的水泥浆不一定返至地注水泥浆时，技术套管外的水泥浆不一定返至地面，返高一般应达到所封隔地层以上面，返高一般应达到所封隔地层以上100m；但对高；但对高压气层，为了防止气窜，常将水泥浆返至地面。压气层，为了防止气窜，常将水泥浆返至地面。第7页/共33页油层套管油层套管/ /生产套管（油管）生产套管（油管） 油层套管为井中最里层管柱，下入深度取决于目油层套管为井中最里层管柱，下入深度取决于目的层（油气产层）的深度和完井方式。的层（油气产层）的深度和完井方式。 注水泥浆时，油层套管外的水泥浆返高一般应注水泥浆时，油层套管外的水泥浆返高一般应达到所封隔油气层以上达到所封隔油气层以上200m；但对高压气井则将水；但对高压气井则将水泥浆返至地面。泥浆返至地面。目的：目的：将不同压力的油气水层与其它地层分开，形成油气通将不同压力的油气水层与其它地层分开，形成油气通道，保证油气生产，满足开采或增产措施的要求；道，保证油气生产，满足开采或增产措施的要求；便于进行分层开采；便于进行分层开采；保护井内设备。保护井内设备。第8页/共33页钻井尾管钻井尾管/ /钻井衬管钻井衬管 在已下入一层中间套管后采用，即只在裸眼井段下套管注水泥，套管柱不在已下入一层中间套管后采用，即只在裸眼井段下套管注水泥，套管柱不延伸至井口。延伸至井口。 采用尾管可以减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头的负荷，同时又可采用尾管可以减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头的负荷，同时又可接生大量套管和水泥，降低固井成本。接生大量套管和水泥，降低固井成本。第9页/共33页第10页/共33页4.1 固井固井固井的目的与作用固井的目的与作用 固井是用无缝钢管和水泥封固井壁的过程。其作用有：固井是用无缝钢管和水泥封固井壁的过程。其作用有： 封固地表疏松地层封固地表疏松地层 封堵易塌易漏等复杂地层封堵易塌易漏等复杂地层 封隔不同压力的地层封隔不同压力的地层 封隔油、气、水层封隔油、气、水层 安放井口装置安放井口装置第11页/共33页4.1 固井固井下套管下套管套管串组成套管串组成 引鞋引鞋 旋流短节旋流短节 回压凡尔回压凡尔 套管套管 生铁圈生铁圈 套管套管 扶正器扶正器 升高短节升高短节第12页/共33页4.1 固井固井下套管下套管套管串部件套管串部件套管套管套管扶正器套管扶正器单流阀单流阀水泥头水泥头胶塞胶塞第13页/共33页4.1 固井固井注水泥注水泥注水泥设备注水泥设备 水泥头水泥头 胶塞胶塞 管汇管汇 灰罐灰罐 混浆漏斗混浆漏斗 水泥车水泥车 混合池混合池灰罐灰罐水泥车水泥车混合漏斗混合漏斗地面管汇地面管汇混浆设备混浆设备第14页/共33页4.1 固井固井注水泥注水泥单级注水泥单级注水泥 循环循环 注隔离液注隔离液 注水泥注水泥 顶胶塞顶胶塞 替泥浆替泥浆 碰压碰压 关井侯凝关井侯凝打隔离液打隔离液 注水泥注水泥 放胶塞放胶塞 替泥浆替泥浆 碰压、侯凝碰压、侯凝第15页/共33页4.1 固井固井注水泥注水泥双级注水泥双级注水泥 注水泥注水泥 顶下胶塞顶下胶塞 替泥浆替泥浆 顶中胶塞顶中胶塞 替泥浆替泥浆 打开循环孔打开循环孔 注水泥注水泥 顶上胶塞顶上胶塞 替泥浆替泥浆 碰压（关循环孔）、侯凝碰压（关循环孔）、侯凝第16页/共33页第17页/共33页对固井质量的要求对固井质量的要求套管有足够的强度套管有足够的强度能承受井下各种外力作用，抗腐蚀、不能承受井下各种外力作用，抗腐蚀、不断、不裂、不变形断、不裂、不变形水泥环有可靠的密封水泥环有可靠的密封环空封固段不窜、不漏、胶结良好，环空封固段不窜、不漏、胶结良好，能经受高压挤注的考验能经受高压挤注的考验第18页/共33页4.2 完井完井l完井工艺过程完井工艺过程l钻开产层钻开产层l安装井底（完井方式）、井口装置安装井底（完井方式）、井口装置l射孔、酸化（可选项）射孔、酸化（可选项）l诱导油气流诱导油气流l试油试油第19页/共33页4.2 完井完井常用完井方式常用完井方式 裸眼完井裸眼完井先期裸眼先期裸眼后期裸眼后期裸眼 射孔完井射孔完井 防砂完井防砂完井筛管防砂筛管防砂衬管砾石充填防衬管砾石充填防砂砂先期裸眼完井先期裸眼完井 后期裸眼完井后期裸眼完井 第20页/共33页4.2 完井完井常用完井方式常用完井方式裸眼完井裸眼完井先期裸眼先期裸眼后期裸眼后期裸眼 射孔完井射孔完井 防砂完井防砂完井筛管防砂筛管防砂衬管砾石充填防衬管砾石充填防砂砂射孔完井射孔完井 第21页/共33页4.2 完井完井常用完井方式常用完井方式 防砂完井防砂完井筛管防砂筛管防砂衬管砾石充填衬管砾石充填防砂防砂筛管完井筛管完井 砾石充填完井砾石充填完井 第22页/共33页 一口井从上往下是由井口装置、完井管柱和井底结构三一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。部分组成。 井口装置井口装置的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和套管与套管之间的环形空间以控制油油管、套管和套管与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。裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。 完井管柱完井管柱则包括油管、套管和按一定功用组合而成则包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。的井下工具。 井底结构井底结构则是连接在完井管柱最下端的与完井方法则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。相匹配的工具和管柱的有机组合体。 完井井口装置完井井口装置第23页/共33页井口装置井口装置：关闭和控制井中流体流出的设备，用于有效地密封井口，以避：关闭和控制井中流体流出的设备，用于有效地密封井口，以避免井中流体喷出或泄漏。免井中流体喷出或泄漏。井口装置包括井口装置包括套管头、油管头和采油（气）树套管头、油管头和采油（气）树三部分三部分第24页/共33页第25页/共33页 套管头套管头：用于密封井口两层套管间的环形空间，并起到悬：用于密封井口两层套管间的环形空间，并起到悬挂和承受下一层套管部分重量的作用。挂和承受下一层套管部分重量的作用。套管水泥浆返至地面后，可以不安装套管头。套管水泥浆返至地面后，可以不安装套管头。钻井过程中，套管头上安装防喷器；完井后，其上安钻井过程中，套管头上安装防喷器；完井后，其上安装油管头。装油管头。 油管头油管头：用于密封井口套管与油管间的环形空间，悬挂油：用于密封井口套管与油管间的环形空间，悬挂油管。油管头上安装采油树。管。油管头上安装采油树。 采油树采油树：由各种闸门、四（三）通及节流阀组成，安装在：由各种闸门、四（三）通及节流阀组成，安装在油管头上，用以控制油气流动，达到安全、有计划的生产油管头上，用以控制油气流动，达到安全、有计划的生产和完成各种采油作业的目的。和完成各种采油作业的目的。第26页/共33页2.2.完井管柱完井管柱 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，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。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。电泵、气举）采油。 第27页/共33页4.3 4.3 试油试油试油试油：对可能出油、气的生产层，在降低井内：对可能出油、气的生产层，在降低井内液柱压力的条件下，诱导油、气入井，液柱压力的条件下，诱导油、气入井，然后对生产层的油、气、水产量、地层然后对生产层的油、气、水产量、地层压力及油气物理、化学性质进行测试的压力及油气物理、化学性质进行测试的整套工艺技术（或作业过程），称为试整套工艺技术（或作业过程），称为试油。油。 试油工艺由试油工艺由诱导油、气入井诱导油、气入井和和完井测试完井测试两部分组成。两部分组成。第28页/共33页4.3 4.3 试油试油诱导油气流诱导油气流 又称为替喷，常用又称为替喷，常用方法有：方法有：自喷排液自喷排液抽汲提捞抽汲提捞清水替喷清水替喷气举替喷气举替喷井下泵排液井下泵排液第29页/共33页取全取准以下几方面资料数据：取全取准以下几方面资料数据：完井测试完井测试 完井测试的主要任务是通过地下资料的收集和分完井测试的主要任务是通过地下资料的收集和分析，确定油气层的工业价值，为油气井生产和提供开析，确定油气层的工业价值，为油气井生产和提供开发方案提供可靠依据。发方案提供可靠依据。 油、气、水产量；油、气、水产量； 原始地层压力；原始地层压力； 油气层的温度；油气层的温度； 油、气、水样；油、气、水样； 油气渗透率和表皮系数等。油气渗透率和表皮系数等。4.3 4.3 试油试油第30页/共33页4.3 4.3 试油试油常用计量方法有：常用计量方法有：计量标定罐计量标定罐刮板流量计刮板流量计 油井计量油井计量 涡轮流量计涡轮流量计孔板流量计孔板流量计涡轮流量计涡轮流量计气井计量气井计量第31页/共33页思考题思考题1. 1.井身结构的内容井身结构的内容? ?2.2.固井的目的与作用固井的目的与作用? ?3.3.套管串的主的部件套管串的主的部件? ?4.4.注水泥的工艺过程注水泥的工艺过程? ?5.5.注水泥的主要设备注水泥的主要设备? ?6.6.完井的工艺过程有哪些完井的工艺过程有哪些? ?7.7.常用的完井方式有哪几种常用的完井方式有哪几种? ?8.8.试油常用的计量仪器有哪些试油常用的计量仪器有哪些? ?第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页