井身结构.ppt

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1、井 身 结 构 简 介,固井,钻井,下套管,井,完井,采油,内容提要,井身结构介绍 井身结构类型 完井技术简介,1、概念 井身结构采油目的层以上井段须下入专用套管的层次、深度以及相应的井眼（钻头）尺寸。,一、井身结构,2、井身结构的组成 导管,作用：在钻井一开始建立泥浆循环，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，保证井口正常钻井。,下入深度：2-40m，取决于第一层坚硬岩石所在位置。,导管尺寸：17和14,2、井身结构的组成 表层套管,作用:在钻井中用以巩固上部比较疏松易塌的不稳定岩层（松软地层及浅层气），还可用于安装防喷器等井口设备，以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象。（另

2、外还可支撑井口设备）,下入深度:30-1500m，取决于上部疏松岩层的位置。,套管尺寸:15和12,2、井身结构的组成 技术套管,作用:在钻井中用以封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利的钻达预定的生产目的层。（还可保护生产套管）,下入深度:取决于复杂地层的位置,套管尺寸:13和85/8,2、井身结构的组成 生产套管,作用:用以封隔油、气、水层，保证油井的顺利生产。保护井壁，隔断上履地层和油层的通路，在套管内形成举升油气的良好通道。,下入深度:取决于目的层位置,套管尺寸:5和7,实质：将生产层与其它层分开，使其不同压力的油、气、水层分开。还将作为油气生产和井下作业的通道，并用以实现油气井分层开

3、采、分层测试、分层注水、分层改造。,套补距：钻井时的方补心与套管头的距离，单位为米(m)。,套管深度：下入油层套管的深度，单位为米（m）。,套管直径：下入油层套管的公称直径，单位为毫米（mm）。,人工井底深度：完井时套管内最下部水泥顶界面至方补心的距离，单位为米(m)。,射开油层顶部深度：射开井段最上部至方补心的距离，单位为米(m)。,射开油层底部深度：射开井段最下部至方补心的距离，单位为米(m)。,内容提要,井身结构介绍 完井方式类型 完井技术简介,二、完井方式概念,完井方式是指油气井井筒与生产目的层的特定连通方式，以及为实现某一特定的连通方式所采用的井身结构、井口装置和技术措施。,合理的完

4、井方式应满足：（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具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、完井方式类型,（1）裸眼完井方式,裸眼完井方式分为,先期裸眼完井,复合型完井方式,后期裸眼完井,二、完井方式类型,（1）裸眼完井方式先期裸眼完井方式,先期裸眼完井方式是钻头钻至油层顶界附近后，下套管注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从

5、套管中下入直径较小的钻头，钻开油层至设计井深完井。,表层套管,生产套管,水泥环,油层,二、完井方式类型,（1）裸眼完井方式复合型完井方式,有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界附近又有水层时，可以将生产套管下过油气界面，使其封隔油气的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段，称之为复合型完井方式。,二、完井方式类型,（1）裸眼完井方式后期裸眼完井方式,不更换钻头，直至钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。,裸眼完井优点,油层完全裸露，油层具有最大的渗流面积，产能较高，完善程度高。,裸眼完井缺点,不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响不能克服生产层范围内不同压力

6、的油、气、水层的相互干扰无法进行选择性酸化或压裂先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌握该生产层的真实资料，以后钻进时如遇到特殊情况，会给钻井和生产造成被动,二、完井方式类型,（2）射孔完井方式,套管射孔完井,尾管射孔完井,射孔完井方式分为,二、完井方式类型,（2)射孔完井方式套管射孔完井,套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下生产套管至油层底部注水泥固井，最后射孔。射孔弹射穿油层套管，水泥环并穿透油层至某一深度，建立起油流的通道。,可选择性的射开不同压力，不同物性的油层，以避免层间干扰 可避开夹层水，底水和气顶，避开夹层的坍塌 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,缺点：

7、出油面积小，完善程度差对井深和射孔深度要求严格对固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层,二、完井方式类型,（2)射孔完井方式尾管射孔完井,尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下套管注水泥固井，然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在套管上，再对尾管注水泥固井，然后射孔,可以采用与油层相配伍的钻井液，以平衡压力，欠平衡压力的方法打开油层，有利于保护油层；可以减少套管重量和固井水泥的用量，从而降低完井成本,二、完井方式类型,（3)割缝衬管完井方式改进前,用同尺寸钻头钻穿油层后，套管柱下端连接衬管下入油层部位，通过套管外封隔器和注水泥 接头固井封隔油层顶界以上的环形空间。,二、完

8、井方式类型,（3)割缝衬管完井方式改进后,钻头钻至油层顶界后，先下套管注水泥固井，再从套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深，最后在油层部位下入预选的割缝衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器，将衬管挂在套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。,油层不会遭受固井水泥浆的损害；可以采用与油层相配伍的钻井液或其他保护油层的钻井技术钻开油层；当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式直接砾石充填,直接充填是先将绕丝筛管或衬管下入油层井内部分，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝

9、筛管（或衬管）与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式预制砾石充填,该方法是在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内、外双层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管，将此种筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式绕丝筛管的应用,（1）割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限制，最小为0.5mm，因此它适用于中、粗砂粒油层；而绕丝筛管的缝隙宽度最小可达0.12mm，故其适用范围广。（2）绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙，流体通过筛管时几乎没有压降，且绕丝

10、筛管的断面为梯形，具有一定的“自洁作用”，轻微的堵塞可被产出流体疏通，其流通面积比割缝衬管大。（3）绕丝筛管以不锈钢为原料，其耐腐蚀性强，使用寿命长，综合经济效益高。,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式裸眼砾石充填,钻头钻至油层顶界以上约3m后，下生产套管注水泥固井，再用小一级的钻头钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深，然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到生产套管的1.5-2倍，以确保充填砾石时有较大的环形空间，增加防砂层的厚度，提高防砂效果。,二、完井方式类型,4、砾石充填完井方式套管内砾石充填,钻头钻穿油层至设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥

11、固井，然后对油层部位射孔。要求采用高孔密、大孔径射孔以增大充填流通面积，有时还把套管外的油层砂冲掉，以便向孔眼外的周围油层填入砾石，避免砾石和地层砂混合而增大渗流阻力。,完 井 方 法 的 选 择,在选择完井方法时，一定要对产层的物性、开采方式合综合经济指标进行分析对比，主要考虑以下因素：储集层类型、储集层的均质程度、产层岩性的稳定性、产层附近有无底水或气顶、产层的渗透性等，然后选用与产层相匹配且能满足采油工艺要求的完井方法，以达到保护油气层，提高产量，延长油井寿命的目的。,优选完井方法的基本原则：针对油气藏的具体地质条件，结合工程要求进行短期和长期效益的综合考虑。,完 井 方 法 的 选 择

12、,胶结牢固,胶结疏松,低压低渗或高压低渗,低压高渗或高压高渗,无气顶、底水时，选择裸眼砾石完井或衬管完井、绕丝筛管、金属纤维筛管完井。其它情况选择套管砾石充填（或套管内下绕丝筛管、金属纤维筛管、多孔金属粉末防砂筛管）完井，或管外化学固砂。,有气顶,有气顶,无气顶,无气顶,有底水,有底水,有底水,有底水,无底水,无底水,无底水,无底水,射开产层中部1/3的射孔完井,射开产层下部2/3的射孔完井,射开产层上部2/3的射孔完井,射开产层全段的射孔完井,套管下过气顶钻至油水界面之上的衬管完井或射开产层中部的射孔完井,套管下过气顶的衬管完井或射开产层下部的射孔完井,钻至油水界面之上的衬管完井或射开产层上

13、部的射孔完井,裸眼完井或衬管完井或射开产层全段的射孔完井,碳酸盐岩,孔隙型油气藏,裂缝型油气藏,内容提要,井身结构介绍 完井方式类型 水平井完井技术简介,三、水平井开采技术,水平井发展概况,水平钻井比现代石油工业的历史还要长。早在200年前，英国在煤层中钻了一口水平井，以求从其中找油，随后于1780年和1840年间进行生产。20世纪初，美国和德国开始采用这种技术，1929年，美国在得克萨斯州钻了第一口真正的水平井。该井仅于1000米深处从井筒横向向外延伸了8米。由于工业上采用了水力压裂作为油层增产的有效技术措施，使水平井钻井停滞不前。例如，苏联和中国在50年代和60年代就已开始钻水平井，但直到

14、1979年才又重新起。,三、水平井开采技术,水平井发展概况,水平井的发展历史可分为两个阶段：第一阶段：70年代前，从技术上证实了钻水平井的可行性。结论：水平井技术上可行，经济上不行。原因：地点选择不对，而不是技术上不过关。第二阶段：70年代后，水平井钻井技术取得显著进行，水平井在一定范围内进入生产应用阶段。,三、水平井开采技术,水平井钻井技术,80年代初试验，90年代大规模推广，目前在美国已列为常规技术，用于各类油藏。成本：以降至直井1.5-2.0倍，最小为直井的1.2倍。产量：为直井4.0-8.0倍,水平井发展概况,三、水平井开采技术,大位移水平井多分支水平井小井眼水平井,b.用于油田整体开

15、发,美国能源部利用水平井来减缓Elk-Hills26R油藏原油产量递减和延长油田经济寿命。从1988-1995年共钻14口水平井，获良好效益。（这些井在寿命期间、扣除成本，纯收入2.37亿美元）该油藏最大可采储量比原先提高18.5%。,水平井钻井技术,水平井发展概况,三、水平井开采技术,水平井发展概况,水平井类型,(1)常规水平井,三、水平井开采技术,水平井开发多层系油气藏,水平井发展概况,三、水平井开采技术,蒸汽驱重力泄油水平井（胜利油田）,水平井发展概况,三、水平井开采技术,双井连通式水平井,水平井发展概况,产量比直井提高8倍。,三、水平井开采技术,用水平井连通有高低差的两孤立油藏,水平井

16、发展概况,三、水平井开采技术,水平井发展概况,双井蒸汽驱重力泄油水平井,三、水平井开采技术,(2)大位移水平井,水平井发展概况,大位移水平井,特大位移井,最大水平位移，1999年，10728m，M16井，英国，大于7。目前，水平位移10000m有3口。1997年我国南海东部公司，通过对外合作，在西江 24-3-A14井，水平位移8062.7m，当时是世界第一。主要用于海上或海油随采。,三、水平井开采技术,(2)大位移水平井,水平井发展概况,三、水平井开采技术,水平井发展概况,大位移水平开发不同类型的油气田 几个不相连的小断块油气田；几个油气田不在同一深度，方位也不一样，可采用多目标三维大位移井

17、开发。大位移水平井保护环境 可在环境保护要求低的地区用大位移井开发环境保护要求高的地区的油气田。,(2)大位移水平井,三、水平井开采技术,水平井发展概况,(2)大位移水平井,三、水平井开采技术,(3)多分支水平井,水平井发展概况,在一口主井眼的底部钻出2口或多口进入油藏的分支井眼（二级井眼），甚至再从二级井眼钻出三级井眼。,主井眼：可是直井、定向井、水平井分支井眼：可是定向井、斜井、水平井,三、水平井开采技术,水平井发展概况,三、水平井开采技术,(3)多分支水平井,水平井发展概况,水平分支井的功能,增大泄油面积，提高纵向和水平方向的扫油范围开采薄油层，屋脊油层动用用常规方式难以动用的储量及剩余

18、储量暴露更多的天然裂缝系统一口主井眼能起到多口井的作用，提高单井产量减少水气脊进减少岩性向异性影响降低水平井成本,三、水平井开采技术,分支井（多底井）分支井50年代初就已出现在前苏联，90年代以来在美国等西方国家得以大力发展，其原因是分支井给油气藏的开发带来显著的经济效益。目前有代表性的分支井技术及工具服务公司是美国的BAKER HUGHES公司。,(3)多分支水平井,水平井发展概况,三、水平井开采技术,水平井发展概况,(3)多分支水平井,三、水平井开采技术,水平井发展概况,(3)多分支水平井,分支井：从一个主井眼中侧钻出两个或两个以上的分支井眼的井。分支井可以从直井、定向井或水平井中开始分支

19、。,三、水平井开采技术,水平井发展概况,(3)多分支水平井,多井底井：一个主井眼中钻出两个以上同尺寸 的井眼。,三、水平井开采技术,(4)径向水平井,水平井发展概况,径向水平井是指在直井的半径方向上钻出的水平井。其曲率半径比常规的短曲率半径更短（0.3米），也称之为“超短半径径向水平井”，完成该水平井的钻井系统称之为“Ultrashort Radius Radial System”，简称URRS，其组成及所钻出的水平井的典型分布如图示。,三、水平井开采技术,(4)径向水平井,水平井发展概况,三、水平井开采技术,到2000年底，全世界的水平井井数超过了24000口，这其中绝大多数都属于美国和加拿

20、大两国。水平井技术成功率达到90%-95%。,水平井发展概况,三、水平井开采技术,水平井发展概况,世界水平井数量统计表(至1999年5月),三、水平井开采技术,国内水平井状况(2002年底)全国水平井共钻570口中石油209口(塔里木107口，辽河浅海分支井1口)中石化325口(胜利284口)中海油36口(大位移6口，海洋西部分支井1口)我国水平井技术仍处于初级阶段，除中石油塔里木，中石化胜利油田外，其他油田均未形成生产力，原因是多方面的，目前尚未很好解决。,水平井发展概况,三、水平井开采技术,国外水平井钻井技术指标(至2001年),水平井最大水平段达6118米水平井最大垂直深6062米水平井

21、最大单井进尺10172米双侧向水平井总水平段长度达到4550.1米(该井垂深1389.9米)多分支水平井总水平段长度达到11342米分支数最多为10分支,水平井发展概况,三、水平井开采技术,国内水平井最大水平段长度,水平井发展概况,三、水平井开采技术,2.水平井的优越性,(1)提高单井产能 计算结果表明：在相同泄油面积情况下，300m以上的水平井的采油指数是垂直井的3倍以上。提高单井产能的主要原因：水平井提高了油井与油藏的接触面积，另外水平井相当于一条长的准确定向的裂缝。,三、水平井开采技术,(2)减缓水气脊进(water or gas cresting)水平井尽量远离油气或油水界面，同时在保

22、持与垂直井相同产量的情况下，大大降低了井筒附近的生产压差和流体流动速度，减缓了油井生产对油水或油气界面变形的影响。水平井段长600m的水平井，其计算的临界速比垂直井高约4倍。,2.水平井的优越性,三、水平井开采技术,2.水平井的优越性,(2)减缓水气脊进(water or gas cresting),三、水平井开采技术,2.水平井的优越性,裂缝性油藏；层状油藏;倾斜的层状油藏稠油油藏；薄油层；低渗透油藏；高含水后期正韵律厚油层；断块油藏。,(3)开发一些特殊类型的油藏,(1)裸眼完井方式它是一种简单的水平井完井方式。即：技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头钻水平井段至

23、设计长度完井。,三、水平井开采技术,3.水平井完井技术,（2）割缝衬管完井方式 它是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。割缝衬管完井时割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中，如图 所示。该完井方式简单，既可防止井塌，还可将水平井段分成若干段进行小型措施。,三、水平井开采技术,（3）管外封隔器(ECP)完井方式 它是依靠管外封隔器实施层段的分隔，可以按层段进行作业和生产控制，,三、水平井开采技术,（4）射孔完井方式 它是将套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和套管重合100m 左右为佳，最后在水平井段射孔。如图 所示。,三、水平井开采技术,（5）砾石充填完井方式 在水平井段内，不论是进行裸眼井下砾石充填还是套管内井下砾石充填，其工艺都很复杂。裸眼水平井预充填砾石绕丝筛管完井，其筛管结构及性能同垂直井，但使用时应加扶正器，以使筛管在水平段居中，如图所示。水平井套管内预充填砾石绕丝筛管完井是先射孔完井然后下入预充填绕丝筛管，如图 所示。,三、水平井开采技术,