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1、石油工程概论固井与完井4.1 固井固井l井身结构的概念l井身结构的内容包括：井身结构的内容包括：l下入套管的层次、直径、深度；下入套管的层次、直径、深度；l各层套管所对应的钻头尺寸；各层套管所对应的钻头尺寸；l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。4.1 固井固井l井身结构的概念井身结构的概念l一开钻头尺寸及钻深一开钻头尺寸及钻深l表层套管尺寸及下深表层套管尺寸及下深l二开钻头尺寸及钻深二开钻头尺寸及钻深l技术套管
2、尺寸及下深技术套管尺寸及下深l三开钻头尺寸及钻深三开钻头尺寸及钻深l油层套管尺寸及下深油层套管尺寸及下深l各次固井的水泥返高各次固井的水泥返高套管和套管柱套管和套管柱l油井套管是优质钢材制成的无缝管或焊接管，两端均加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。工有锥形螺纹。l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。l套管套管壁厚壁厚范围范围5.21-16.13mm5.21-16.13mm。l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、
3、L L、P P、Q Q，常用钢级为，常用钢级为P110P110、N80N80、J55J55。l套管柱（套管串）通常由同一外径、相同或不同钢级及套管柱（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。的要求。导管导管(3.31)(3.31)目的：目的：l封隔地表疏松层，防止钻井液渗入地基影响井封隔地表疏松层，防止钻井液渗入地基影响井架稳定架稳定;l钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置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。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
4、中一般为10-20m10-20m，在沼泽地，在沼泽地区可达上百米。区可达上百米。表层套管（表套）表层套管（表套）表表层层套套管管为为井井中中最最外外层层套套管管，下下入入深深度度视视地地层层情况而定，一般为几十几百米。情况而定，一般为几十几百米。注注水水泥泥浆浆时时，管管外外的的水水泥泥浆浆通通常常要要返返至至地地面面，使使套套管管与与地地表表地地层层牢牢牢牢的的固固结结在在一一起起，以以达达到到固固结结并并封封隔隔地地表表松松软软不不稳稳定定的的地地层层、防防止止井井中中流流体体污污染染表层的目的。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
5、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。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。对对象象：大大段段漏漏失失层层；严严重重垮垮塌塌地地层层；高高压压水水层层；压压力力相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。注注水水泥泥浆浆时时，技技术术套套管管外外的的水水泥泥浆浆不不一一定定返
6、返至至地地面面，返返高高一一般般应应达达到到所所封封隔隔地地层层以以上上100m；但但对对高高压气层，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。油层套管油层套管/生产套管（油管）生产套管（油管）油油层层套套管管为为井井中中最最里里层层管管柱柱，下下入入深深度度取取决决于于目目的层（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。注注水水泥泥浆浆时时，油油层层套套管管外外的的水水泥泥浆浆返返高高一一般般应应达达到到所所封封隔隔油油气气层层以以上上200m；但但对对高高压压气气井井则则将将水水泥泥浆返至地面。浆返至地面。目的：目的：将不同压力的油气水
7、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。钻井尾管钻井尾管/钻井衬管钻井衬管l在已下入一层中间套管后采用，即只在裸眼井段下套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，套管柱不延伸至井口。注水泥，套管柱不延伸至井口。l采用尾管可以减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头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。的负荷，同时又可接生大量套管和水泥，降
8、低固井成本。4.1 固井固井l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固井是用无缝钢管和水泥封固井壁的过程。其作用有：壁的过程。其作用有：l封固地表疏松地层封固地表疏松地层l封堵易塌易漏等复杂地层封堵易塌易漏等复杂地层l封隔不同压力的地层封隔不同压力的地层l封隔油、气、水层封隔油、气、水层l安放井口装置安放井口装置4.1 固井固井l下套管下套管套管串组成套管串组成l引鞋引鞋l旋流短节旋流短节l回压凡尔回压凡尔l套管套管l生铁圈生铁圈l套管套管l扶正器扶正器l升高短节升高短节4.1 固井固井l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
9、头胶塞胶塞4.1 固井固井l注水泥注水泥注水泥设备注水泥设备l水泥头水泥头l胶塞胶塞l管汇管汇l灰罐灰罐l混浆漏斗混浆漏斗l水泥车水泥车l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4.1 固井固井l注水泥注水泥单级注水泥单级注水泥l循环循环l注隔离液注隔离液l注水泥注水泥l顶胶塞顶胶塞l替泥浆替泥浆l碰压碰压l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4.1 固井固井l注水泥注水泥双级注水泥双级注水泥l注水泥注水泥l顶下胶塞顶下胶塞l替泥浆替泥浆l顶中胶塞顶中胶塞l替泥浆替泥浆l打开循环孔打开循环孔l注
10、水泥注水泥l顶上胶塞顶上胶塞l替泥浆替泥浆l碰压（关循环孔）、侯凝碰压（关循环孔）、侯凝对固井质量的要求对固井质量的要求l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、不断、能承受井下各种外力作用，抗腐蚀、不断、不裂、不变形不裂、不变形l水泥环有可靠的密封水泥环有可靠的密封环环空空封封固固段段不不窜窜、不不漏漏、胶胶结结良良好好，能能经经受高压挤注的考验受高压挤注的考验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4.2 完井完
11、井l常用完井方式常用完井方式l裸眼完井裸眼完井先期裸眼先期裸眼后期裸眼后期裸眼l射孔完井射孔完井l防砂完井防砂完井筛管防砂筛管防砂衬管砾石充填防砂衬管砾石充填防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 4.2 完井完井l常用完井方式常用完井方式l裸眼完井裸眼完井先期裸眼先期裸眼后期裸眼后期裸眼l射孔完井射孔完井l防砂完井防砂完井筛管防砂筛管防砂衬管砾石充填防砂衬管砾石充填防砂射孔完井射孔完井 4.2 完井完井l常用完井方常用完井方式式l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 l一口井从上往下是由井口装置、完井管柱和
12、井底结构三部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。分组成。l井口装置井口装置的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油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气井管、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、压裂和注生产、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。化学剂等）和安全生产的关键设备。l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的则包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。井下工具。l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相则是连接在
13、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。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：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。密封井口，以避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 1.1.1.1.井口装置井口装置井口装置井口装置 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
14、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。2.2.完井
15、管柱完井管柱 下下入入完完井井管管柱柱使使生生产产井井或或注注入入井井开开始始正正常常生生产产是是完完井井的的最最后后一一个个环环节节。井井的的类类型型（采采油油井井、采采气气井井、注注水水井井、注注蒸蒸汽汽井井、注注气气井井）不不一一样样，完完井井管管柱柱也也不不一一样样。即即使使都都为为采采油油井井，采采油油方方式式不不同同，完完井井管管柱柱也也不不同同。目目前前的的采采油油方方式式主主要要有有自自喷喷采采油油和和人人工工举举升升（有有杆杆泵泵、水水力活塞泵、潜油电泵、气举）采油。力活塞泵、潜油电泵、气举）采油。4.3 4.3 试油试油试油试油：对可能出油、气的生产层，在降低井内液柱：对可
16、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，然后对生压力的条件下，诱导油、气入井，然后对生产层的油、气、水产量、地层压力及油气物产层的油、气、水产量、地层压力及油气物理、化学性质进行测试的整套工艺技术（或理、化学性质进行测试的整套工艺技术（或作业过程），称为试油。作业过程），称为试油。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。4.3 4.3 试油试油l诱导油气流诱导油气流l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取全取准以下几方面资料
17、数据：取全取准以下几方面资料数据：完井测试完井测试 完完井井测测试试的的主主要要任任务务是是通通过过地地下下资资料料的的收收集集和和分分析析，确确定定油油气气层层的的工工业业价价值值，为为油油气气井井生生产产和和提提供供开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?此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢