① 油气井完成的步骤有哪些
完井(即油气井完成)是钻井工程的最后一个重要环节,主要包括钻开生产层、确定井底完成方法、安装井底和井口装置以及试油投产。完井质量直接影响油井投产后的生产能力和油井寿命,因此必须千方百计地把完井工作做好,为油气井的顺利投产、长期稳产创造条件。
一、打开生产层完井就是沟通油气层和井筒,为确保油气从地层流入井底提供油流通道。任何限制油气从井眼周围流向井筒的现象称为对地层损害的“污染”。实践证明:钻开生产层的过程或多或少都会对油气层产生损害。因此,保护油气层是完井所面临的首要问题。过去,世界范围内油价较低、油源充裕,在很大程度上忽视了对油气层的保护。自20世纪70年代中期,西方一些国家出现能源危机以来,防止伤害油气层,最大限度地提高油气井产能才上升到重要地位,成为目前钻井技术中最主要的热门课题之一。
1.油气层伤害的原因油气层伤害机理的研究工作开展以来,有各式各样的说法。最近比较精辟的理论认为:地层损害通常与钻井液固体微粒运移和堵塞有关,还与化学反应和热动力因素有关。在复杂条件下,要充分掌握油层损害机理是比较困难的。因此,目前的研究结果大多只能定性地指导生产实践,离定量评价还有一定的差距。
钻生产井常用的钻井液为水基泥浆。由于钻进过程中钻井液柱压力一般大于地层压力,在压差作用下,钻井液中的水、粘土等会侵入油气层,对油气层造成各种不同性质的伤害。
1)使产层中的粘土膨胀研究得知,油砂颗粒周围一般都有极薄的粘土膜。砂粒之间的微孔道非常多,油气层内部还有许多很薄的粘土夹层。在钻井液自由水的侵入作用下,砂粒周围的粘土质成分将发生体积膨胀,使油气流动通道缩小,降低产出油气的能力。
2)破坏油气流的连续性油气层含油气饱和度较高时,油气在孔隙内部呈连续流动状态。少量的共生水贴在孔隙壁面,把极微小的松散微粒固定下来,在相当大的油气流动速度下也不会被冲走。当钻井液滤液侵入较多时,会破坏油气流的连续性,原油或天然气的单相流动变成油、水两相或气、水两相流动,增加了油气流动阻力。一旦水成为连续的流动相,只要流速稍大,就会把原来稳定在颗粒表面的松散微粒冲走,并在狭窄部位发生堆积,堵塞流动通道,严重降低渗透率。
3)产生水锁效应,增加油气流动阻力渗入油气层中的钻井液滤液是不连续的,而是呈一段小水栓一段油气的分离状态。在有些地方还会形成油、水乳化液。由于弯曲表面收缩压的关系,会大大增加油气流入井的阻力。
4)在地层孔隙内生成沉淀物
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由于油管柱与套管间的环空由油管挂密封,由地层流入井内的油气只能进入筛管并沿着油管上升到地面。采油树与地面采油管线相连,有控制地将油气从井内输出。
3.诱导油气流下完油管、安装好井口装置后,下一步的工作一般是诱导油气流。对于因井内液柱压力过高而不能自喷的油气井,应设法降低井内液柱高度或流体密度,从而降低液柱压力,诱导油气流进入井内。常用的方法有替喷法、提捞诱喷法、抽汲诱喷法和气举法等。
1)替喷法用原油或清水等低密度液体将井内的钻井液循环替出,降低液柱压力以诱使油气流入井内的办法称为替喷法。替喷时清水从油管注入井内,逐步替出井内钻井液。对于高压井或深井,为了不致造成井内压力变化过猛,可以先用轻钻井液替出重钻井液,再用清水替出轻质钻井液的办法进行替喷,确保井身安全。
2)提捞法提捞诱喷法是用特制的提捞筒,将井筒中的液体逐筒地捞出来,以降低液柱高度、诱导油气流进入井内。这种方法一般是在替喷后仍然无效的情况下采用。
提捞诱喷法的一种变化称为钻具排液法。可以把装有回压阀的下部钻具视为一个长的提捞筒,速度较快地将井内液面降低1000~1500m。
3)抽汲法抽汲法实际上是在油管柱内下入一个特制的抽子,利用抽子在油管内上下移动形成的部分真空,将井内部分清水逐步抽出去,从而降低井内液柱高度,达到诱喷的目的。
抽汲法可将井内液柱高度降到很低。抽子下行时阀打开,水从抽子中心管水眼流入油管内;上提抽子时阀关闭,油管内的水柱压力使胶皮胀开紧贴油管内壁而起密封作用。抽子之上的水柱随抽子上移而被排出井口。替喷后仍不能自喷的井,可采用抽汲法诱喷。
4)气举法气举法与替喷法的原理类似,只是替入井内的不是清水而是压缩空气。气体是从环空注入而不是经油管注入。由于气体密度小,只要油气层伤害不是很严重,一般气举后可达到诱喷的目的。在某些有条件的地区,还可以用邻井的高压天然气代替压缩机进行气举。对替喷无效的井,也可采用气举法诱喷。
4.完井测试完井测试的主要任务是测定油气的产量、地层压力、井底流动压力、井口压力以及取全取准油、气、水的资料,为油气开采提供可靠的依据。
1)油气产量的测定从油气井中产出的油、气、水进入分离器后,气体经分离伞从上部排出,油和水沉降下来。玻璃连通管中的液面高度能反映分离器内油水液面的变化。记录玻璃管中液面上升一定高度所需的时间,就能算出每口井的产液量,经采样分析可得到油水含量。
通常用节流式流量计测定天然气的产量。流量计的孔板直径要适应天然气的产量范围。
2)地层压力和井底流动压力关井待井内压力恢复到稳定后,用井下压力计测得的井底压力即为地层压力。也可用关井井口压力和液柱压力计算得出地层压力。对于渗透性差的地层,关井使井内压力恢复需要很长时间。为了节省时间,可根据一段时间内的压力恢复规律推断地层压力。
井底流动压力是指稳定生产时测得的井底压力。如果是油管生产,由套压和环空液柱压力可算得井底流动压力。
3)井口压力油气井井口压力包括油压和套压。油压反映井口处油管内压力,套压反映井口处油管与套管环形空间的压力。生产时油压和套压不同,关井压力稳定后油压和套压应相等。可以在地面上通过压力表读得这两个压力值。
4)油、气、水取样取样是为了对产层流体进行分析和评价。因此,要求取出的样品具有代表性和不失真。一般情况在井口取样。有时为了保持油气在地下的原始状态,需要下井下取样器到井底取样并封闭,然后取到地面用于测试和分析。
思考题
1.钻井的作用是什么?2.现代旋转钻井的工艺过程特点是什么?3.井身结构包括什么内容?4.钻井工艺发展经历了几个阶段?有些什么特点?5.石油钻机由哪些系统组成?各个系统的作用是什么?6.防喷器有哪些类型?各有什么用途?
7.钻柱主要由哪几种部件组成?
8.方钻杆为什么要做成正方形?9.扶正器、减振器、震击器等辅助钻井工具各有什么用途?10.普通三牙轮钻头主要由哪几部分组成?11.石油钻井使用的金刚石钻头有哪些类型?各在什么条件下使用?12.钻井液的功用是什么?13.水基钻井液由哪些部分组成?属于什么样的体系?
14.钻井液性能的基本要素有哪些?
15.钻井液密度与钻井工作的关系如何?16.怎样优选钻头?
17.井斜控制标准是什么?18.压井循环的特点是什么?
19.常规井身轨迹有哪几种类型?
20.井内套管柱主要受哪些外力作用?设计套管柱的基本原则是什么?21.套管柱由哪些基本部件组成?
22.描述注水泥的基本过程。
23.钻开油气层时常采取哪些保护措施?24.目前常用哪几种完井方法?25.诱导油气流的主要方法有哪些?26.完井井口装置有哪些部件?各起什么主要作用?