采油机械绪论西南石油大学.pptx

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1、第1页/共157页石油工程五项工程技术：石油工程五项工程技术：地球物理勘探技术：地球物理勘探技术：第2页/共157页怎样找石油？怎样找石油？怎样找石油？怎样找石油？（一）地球地质调查法（一）地球地质调查法（一）地球地质调查法（一）地球地质调查法（二）地球物理勘探法（二）地球物理勘探法（二）地球物理勘探法（二）地球物理勘探法（三）地球化学勘探法（三）地球化学勘探法（三）地球化学勘探法（三）地球化学勘探法（四）放射性勘探法（四）放射性勘探法（四）放射性勘探法（四）放射性勘探法（五）钻井勘探法（五）钻井勘探法（五）钻井勘探法（五）钻井勘探法第3页/共157页钻井工程技术：钻井工程技术：第4页/共15

2、7页钻进中的循环状态示意图循环系统钻进中的循环状态示意图循环系统钻进中的循环状态示意图循环系统钻进中的循环状态示意图循环系统第5页/共157页第6页/共157页采油工程技术（本门课程重点学习内容）采油工程技术（本门课程重点学习内容）第7页/共157页油田地面工程技术：油田地面工程技术：第8页/共157页太阳公司在美国费城的炼厂太阳公司在美国费城的炼厂 炼油技术：炼油技术：第9页/共157页 因此，结合本门课程研究内容，因此，结合本门课程研究内容，采油工程技术采油工程技术是石油工程技术中的是石油工程技术中的一个重要环节，在该环节中主要研究将地层下方原油采集出来技术与方一个重要环节，在该环节中主要

3、研究将地层下方原油采集出来技术与方法。法。采油机械采油机械是石油开采的重要工具与手段，作为矿机专业的学生，对是石油开采的重要工具与手段，作为矿机专业的学生，对其的学习与掌握非常必要。因此本门课程在简要介绍部分采油工艺基础其的学习与掌握非常必要。因此本门课程在简要介绍部分采油工艺基础上，重点学习常见的采油机械设计要点与方法。上，重点学习常见的采油机械设计要点与方法。第10页/共157页我国部分油田我国部分油田分布分布第11页/共157页第12页/共157页 地下岩层中能够聚集并储藏石油或天然气的场所，称为油气藏。沉积在有机淤泥中的有机物质，在成岩过程中逐渐变成了石油和天然气，其中能生成并提供工业

4、数量石油的岩石叫生油岩，由生油岩组成的地层称为生油层。一、油气藏及油气藏形成主要条件一、油气藏及油气藏形成主要条件一、油气藏及油气藏形成主要条件一、油气藏及油气藏形成主要条件 第一节第一节第一节第一节 油气藏油气藏油气藏油气藏 第13页/共157页 同时油气藏的形成，必须有油气源和能使之聚集而不逸散的聚集空间圈闭。油气源和圈闭是油气藏形成的两个关键要素，但是，这两个基本要素仅仅是油气藏形成的必要条件，还不是充分条件。只有当该二要素被一系列地质要素和作用联系起来后，才能形成油气藏。联系油气源与圈闭的纽带，是油气运移。决定油气汇聚式运移的条件是盖层和输导层(主要为储集层)，亦即储盖层组合。第14页

5、/共157页综合起来看，油气藏的存在需具备以下一些条件：1.生油层 生油层是油气生成的基础，是油气资源评价和油气勘探的依据。生油层是由生油岩组成的。国内外的研究普遍认为，最好的生油层按岩性可以分为两大类：粘土岩类岩层和碳酸盐岩类岩层。第15页/共157页 2.储油层 储油层是指能够储存和渗滤流体的岩层。这里只强调具备储存和允许流体通过的能力，而并非指所有的储集层都一定含有油气。如果储集层中储存了油气则称其为含油气层。已经开采的含油气层称为产层。目目前前世世界界上上大大部部分分的的油油气气储储量量集集中中在在沉沉积积岩岩储储集集层层中中，其其中中又又以以碎碎屑屑岩岩和和碳碳酸酸盐盐岩岩储储油油层

6、层最最为为重重要要，少少数数储储集集在在其其它它沉沉积岩、岩浆岩和变质岩中。积岩、岩浆岩和变质岩中。石石油油地地质质学学常常按按岩岩石石类类型型分分为为三三大大类类：碎碎屑屑储储油油层层、碳碳酸酸盐岩储油层和其它岩类储油层盐岩储油层和其它岩类储油层。第16页/共157页3.盖层 盖层是紧邻储集层的不渗透岩层，起阻止油气向上逸散的作用。如石灰岩、石膏等不渗透岩层都可作为良好的盖层。在油气二次运移中，储盖层组合有重要意义。第17页/共157页4、圈闭 能阻挡油气继续运移，并能使油气聚集起来形成油气藏的地质场所称为圈闭。它包含有两个含义：要有适于油气运移、聚集和储存的储集层；能够阻止油气溢散的盖层和

7、遮挡层。根据控制圈闭形成的地质因素，可将圈闭分为三大类：构造型、地层型和复合型圈闭。第18页/共157页5、油气运移 油气运移在油气聚集中起着极重要的纽带与桥梁作用。一般认为油气都要经过两次运移：第一次，从生油层运移到储油层，称为初次运移；第二次，油气进入储油层以后的运移，称为二次运移。第19页/共157页1)油气的初次运移 油气的初次运移是指油气从富含有机质的生油岩中向储集层的运移，在储集层中，油气聚集为非连续相的滴珠或细流。压实作用是流体在地下运移的主要动力之一，压实的过程也即排液的过程，压力主要是由上覆沉积岩的重量引起的。第20页/共157页2)油气的二次运移 油气的二次运移是指油气以连

8、续相的形式在储集层中的运移，它是沟通油源与聚集区的纽带和桥梁，是工业性油气聚集形成所必需的。第21页/共157页二、油气藏类型 科学地划分油气藏的类型，是认识油气藏形成和分布规律以及指导开拓新含油气领域的一个重要方面。具有重要的理论和实践意义。油气藏是油气聚集的一个基本单元，存在于单一的圈闭中。它具有统一的热力、压力系统和油(气)水界面。油气藏常按下述方式分类。第22页/共157页1.油气层储油特征 按照油气储油空间和流体流动主要通道的不同，可将油藏划分为以下几种类型。1)孔隙型油藏 这类油藏以粒间孔隙为储油空间和渗流通道，故也称为孔隙性渗流，如砂岩储油层、砾岩储油层、生物碎屑岩储油层均属于此

9、类。第23页/共157页 2)裂缝型油藏 这类油藏的裂缝既是主要的储油空间又是渗流通道，称为裂缝性渗流。可能存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。碳酸盐岩储油层、变质岩、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。第24页/共157页 3)裂缝孔隙型油藏 这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间，以裂缝为主要渗流通道，称为双重介质渗流，裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低。我国任丘的碳酸盐岩油田，美国的斯普拉拍雷油田均属此类油藏。第25页/共157页 4)孔隙裂缝型油藏 这类油藏的粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道，也称为双重介质渗流，其裂缝发育而延伸不远，油层孔隙度较低。第26页/共157页 5)洞隙型油

10、藏 这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有次生孔隙。第27页/共157页2.油藏几何形态 油藏按几何形态可分为块状、层状、断块等类。1)块状油藏 这类油藏的油层有效厚度大(大于10m)，有气顶、底水，油藏具有统的水动力系统和良好的连通性，底水具有一定的补给能力。在选择完井方式时要考虑其有无气顶、底水、井眼是否稳定、是否出砂等，一般采用射孔完井或裸眼完井方式。第28页/共157页 2)层状油藏 这类油藏多属背斜圈闭，构造完整，具有统一的油水界面。油层在纵向剖面上分层性好，层数多。各单层的有效厚度小，单层厚度5-10m为厚层

11、状，1-5m为中层状，小于1m为薄层状，层间渗透率差异较大。我国大庆萨尔图油田、胜利胜坨油田、长庆马岭油田均属此类油藏。第29页/共157页 3)断块油藏 这类油藏断裂十分发育，构造被切割成为许多大小不等的断块。有些断块面积小于0.5km2，纵向上含油层系多，含油井段长。每个断块甚至同一断块内，不同油层不但有不同的油水界面，而且油气的富集程度、油层的物理性质、天然驱动能量的大小差异都较大。第30页/共157页 其中封闭型的断块，初期依靠弹性能量开采，后期宜采用选择性的点状注水。开启型的断块宜采用边缘或边外注水。出于这类油藏油层层系多，层间差异大，一般都采用射孔完井方式。我国胜利东辛油田、中原文

12、明寨油田均属此类油藏。第31页/共157页三、油气藏中油气水的分布1油气藏中油气水基本分布规律 由于油、气、水三者有显著的密度差异，油、气、水互不混相，因此在储油构造中，通常顶部是天然气，中间是石油，下部是水。气与油接触处称为油气界面，油与水接触处油水界面，如图11所示。图图1-1 1-1 油气藏内油、气、水分布示意图油气藏内油、气、水分布示意图 1 1气；气；2 2油；油；3 3水；水；4 4油气界面；油气界面；5 5油水界面油水界面 第32页/共157页 储油构造中通常还存在含油边界、含水边界、含气边界，如图12所示。在含油边界以外没有含油区，在含水边界以内就没有水，在含气边界以外就没有游

13、离的天然气。图图1-2 1-2 油、气、水边界示意图油、气、水边界示意图1 1含气边界；含气边界；2 2含油边界；含油边界；3 3含水边界含水边界 第33页/共157页2油藏中油、气、水分布的典型情况 在有大量可动水与油气共存的油气藏中，由于气柱、油柱高度及储集层厚度的不同，可以出现底水油藏、边水油藏、气顶油环油藏等类型。第34页/共157页 1)底水油藏 当油藏的油柱高度小于储集层在构造高点处的厚度时，油水界面的海拔高于储集层底面高点处的海拔，从含油面积内任意点钻井，在穿过油柱后都会钻遇底水，这类油藏(或油气藏)称为底水油藏(或底水油气藏)。第35页/共157页 2)边水油藏 当油藏(或油气

14、藏)的油柱(或油气柱)高度大于储集层在构造高点处的厚度时，油水界面的海拔低于储集层底面高点的海拔，油藏高点附近的油柱下面无底水，油水界面在高点附近出现缺损，只有在远离高点适当距离的地方钻井，才会在穿过油柱后钻遇底水，这类油藏(或油气藏)称为边水油藏(或边水油气藏)。第36页/共157页 3)气顶油环油气藏 当油气藏的气柱高度大于储集层在构造高点处的厚度时，油气界面的海拔低于储集层底面高点处的海拔，油气藏高点附近的气柱下面无底油，整个油体部分呈环状位于边水和气顶之间，这类油气藏称为气顶油环油气藏。第37页/共157页 第二节 石油与天然气基本性质一、石油的组成与性质1.石油的组成 石油在开采前称

15、为原油。石油主要由碳、氢元素组成，碳占8387%，氢占1014%，还有氧、氮和硫，但含量都不超过1，个别油田含硫量可达34。从石油中可以提炼出汽油、柴油、润滑油及其它一系列石油产品。第38页/共157页 石油是多种烃类(烷烃、环烷烃和芳烃)的复杂混合物，并含有少量的硫、氧和氮的有机化合物。原油中大多含有蜡、胶质、沥青质成分。蜡为烷烃，碳原子个数为1542左右时呈固态的碳氢化合物。原油中含蜡的百分数称为含蜡量。胶质为原油中分子量较大的烃类，并含有氧、氮、硫等杂质。第39页/共157页2.石油的性质 石油相对密度0.751.0，热值43.546MJ/kg。石油是一种有气味的粘稠液体，其色泽一般是黄

16、色、黑褐色或青色，也有无色透明的。第40页/共157页用途：用途：用途：用途：第41页/共157页1)饱和压力 地层原油在压力降低到开始脱气时的压力称饱和压力。原始饱和压力是指油田开采初期，地层保持在原始状况下测得的饱和压力。一般所说的饱和压力即指原始饱和压力。描述地面和地层石油物理性质主要有以下几项参数：描述地面和地层石油物理性质主要有以下几项参数：描述地面和地层石油物理性质主要有以下几项参数：描述地面和地层石油物理性质主要有以下几项参数：第42页/共157页2)原始溶解气油比 在地层原始状况下，单位重量(或体积)原油所溶解的天然气量称为原始气油比，单位是“立方米每吨或立方米每立方米”。油井

17、生产时，每采出一吨原油伴随采出的天然气量称生产气液比，单位是“立方米每吨”。第43页/共157页3)原油密度和相对密度 原油密度是指单位体积原油的质量。单位是“千克每立方米”。原油的相对密度是指原油在温度为20时的密度与温度为4时同样体积纯水密度之比值。4)原油粘度 石油在流动时，其内部分子之间产生的摩擦阻力称为原油粘度。单位是“毫帕秒”。第44页/共157页5)原油凝固点 原油冷却到失去流动性时的温度，叫做原油的凝固点。6)原油体积系数 地层条件下单位体积原油与其在地面条件下脱气后的体积之比值，称为体积系数。第45页/共157页7)原油收缩率 地层原油取到地面后，天然气逸出使体积缩小，收缩的

18、体积占原体积的百分数称为收缩率。8)原油压缩系数(又称压缩率)单位体积的地层原油，压力每增加或减小1帕时体积的变化称为压缩率，单位是“每帕或每兆帕”。第46页/共157页9)溶解系数 在一定压力范围内，每增加单位压力时，在单位重量原油中所溶解的天然气量。单位是“立方米每吨兆帕”。我国一些主要油田和部分世界油田的地面原油性质见表1-1和表1-2。地面原油(脱气石油)的性质主要取决于原油的组成。地下原油由于溶有大量的天然气，其物理性质与地面脱气石油有很大的不同。第47页/共157页第48页/共157页第49页/共157页二、天然气的组成与性质 1天然气的组成 天然气是烃类和非烃类气体组成的气体混合

19、物。其中烃类气体是碳原子数从C1C4的烷烃，即甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)；非烃类气体有CO2、H2S、N2等。第50页/共157页 当天然气中甲烷含量大于95时称为干气；当天然气中甲烷含量小于95(或乙烷以上的烃类含量大于5)时的天然气称为湿气。一般干气产于纯气藏，湿气多为伴生气。所谓伴生气是指同原油共生、共储、一同采出的气体(即油藏气)。第51页/共157页2天然气的性质 天然气是以气态碳氢化合物为主的各种气体组成的混合气体。有的从独立的气藏中采出，有的是伴生在石油中被采出。天然气一般无色，有汽油味和硫化氢味，可以燃烧。天然气是以气态碳氢化合物为主

20、，包括非烃气体在内的多种气体组成的混合气体。第52页/共157页描述天然气物理性质主要有以下几项参数：1）燃烧性 天然气当达到着火点后就马上燃烧。2）爆炸性 天然气在空气中的含量达到5%15%时，当混合气体遇到火源或强光照射就会发生爆炸。第53页/共157页3）体积系数 气体在油层条件下所占的体积与在标准状况(20和0.101MPa)下所占体积的比值。式中：式中：天然气的体积系数，无量纲量；天然气的体积系数，无量纲量；天然气在油层条件下所占有的体积，天然气在油层条件下所占有的体积，m m3 3；天然气在地面标准状况下所占有的体积，天然气在地面标准状况下所占有的体积，m m3 3。天然气的体积系

21、数是一个远远小于天然气的体积系数是一个远远小于1 1 1 1的数值。的数值。(1-1)(1-1)第54页/共157页4)弹性压缩系数 当压力每变化lMPa时，天然气体积的变化率称为天然气的弹性压缩系数。式中：式中：天然气的压缩系数，天然气的压缩系数，MPaMPa-1-1；压缩前天然气的体积，压缩前天然气的体积，m m3 3；压力改变后天然气体积的变化量，压力改变后天然气体积的变化量，m m3 3；压力的变化量，压力的变化量，MPaMPa。(1-2)(1-2)第55页/共157页5)天然气的粘度 当天然气流动时，由于气体内部分子间相对运动产生的摩擦力，称为天然气的粘度。6)天然气的密度和相对密度

22、 (1)天然气的密度 单位体积的天然气所具有的质量称为天然气的密度。(1-3)(1-3)(1-3)(1-3)式中：式中：天然气的密度，天然气的密度，kgkgkgkgm m m m3 3 3 3；天然气所具有的质量，天然气所具有的质量，kgkgkgkg；天然气的体积，天然气的体积，m m m m3 3 3 3。第56页/共157页(2)天然气的相对分子质量 1摩尔天然气在标准状况(20和0.101MPa)下所具有的质量称为天然气的分子质量。(3)天然气的相对密度 天然气的相对密度是指在某一温度、压力下天然气的密度与标准状况(20和0.101MPa)下干燥空气的密度之比。(1-4)(1-4)式中：

23、式中：天然气的相对密度，无量量纲；天然气的相对密度，无量量纲；天然气的密度，天然气的密度，kgkgkgkgm m m m3 3 3 3；干燥空气的密度干燥空气的密度,kgkgkgkgm m m m3 3 3 3 。第57页/共157页第三节、完井方式（完井的定义与要求）第58页/共157页第59页/共157页 固井与完井是油气井建井的重要环节，也是衔接钻井与采油工程且相对独立的一项系统工程。在钻成的井眼内按设计要求下入一套管串，并在其周围注入水泥浆，这项工作称为固井。固井是长期维持井眼、构建油流通道的根本手段。完完井井主主要要包包括括钻钻开开生生产产层层，确确定定完完井井方方式式与与方方法法以

24、以及及诱诱导导油油气气流流等，这些工作直接与油气井产能相关。等，这些工作直接与油气井产能相关。因因此此，固固井井与与完完井井质质量量的的优优劣劣会会严严重重影影响响油油气气井井产产后后的的生生产产能能力力和和油油井井寿寿命命，必必须须千千方方百百计计把把这这项项工工作作做做好好，为为油油田田的的长长期期稳稳产产奠定基础。奠定基础。第60页/共157页 固井与完井必须与所涉及的井身结构密切联系。所谓井身结构，包括入井套管层数、下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合，还涉及封固各层套管用的水泥返高等方面的问题，合理的井身结构既要考虑保证优质、快速、安全钻井，又要满足钻井与采油工艺的要求。

25、第61页/共157页 下入井内的套管，根据其功能，可分为导管、表层套管、技术套管（中间套管）和油层套管（生产套管）。（1）表层套管：用以封隔上部松软的易塌地层和易漏地层；安装井口，控制井喷；支承技术套管和油层套管。（2）技术套管：用以封隔钻井液难以控制的复杂底层，保证钻井顺利进行。如漏失、高压水层、严重坍塌层，以及非目的层位的油、气层和压力差悬殊的油气层。（3）油层套管：用以把油、气层与其它地层，以及不同压力的油气层分隔开来，以形成油、气通道，保证长期生产，满足开采和增产措施的要求。表层套管表层套管表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管油层套管油层套管油层套管油层套管第62页/共15

26、7页 当当设计好井身结构设计好井身结构后，就应后，就应进行套管柱设计进行套管柱设计，保证其拉、压强度等多种要求，保证其拉、压强度等多种要求，然后然后在钻好的井眼内下入满足要求的套管在钻好的井眼内下入满足要求的套管，注入符合要求的水泥浆固井注入符合要求的水泥浆固井，钻开生钻开生产层产层(该过程既要保护好油气层，又要有效控制油气层，防止事故性井喷发生该过程既要保护好油气层，又要有效控制油气层，防止事故性井喷发生)，进入到进入到完井与试油工序完井与试油工序。第63页/共157页一、完井方式一、完井方式第64页/共157页 A A、钻穿油层直至设计井深；、钻穿油层直至设计井深；B、然后下油层套管至油层

27、底部注水泥固井；然后下油层套管至油层底部注水泥固井；C C、最后射孔。、最后射孔。射孔弹射穿油层套管、水泥环，并穿透油层某射孔弹射穿油层套管、水泥环，并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。一深度，建立起油流的通道。1.1.射孔完井方式射孔完井方式 射孔完井是射孔完井是目前目前国内外使用国内外使用最为广泛最为广泛的一种完井方的一种完井方式，其中包括套管射孔完井和尾管射孔完井。式，其中包括套管射孔完井和尾管射孔完井。（一）垂直井完井方式垂直井完井方式(1)(1)套管射孔完井套管射孔完井 图图图图 套管射孔完井示意图套管射孔完井示意图套管射孔完井示意图套管射孔完井示意图水泥环水泥环水泥环水泥环表层套

28、管表层套管表层套管表层套管油层套管油层套管油层套管油层套管射孔孔眼射孔孔眼射孔孔眼射孔孔眼油层油层油层油层第65页/共157页 1）可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰;2）可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌;3）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。套管射孔完井优点套管射孔完井优点:第66页/共157页（2）尾管射孔完井（如右图所示）钻头钻至油层顶界；）下技术套管注水泥固井；）而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技术套管上；尾管和技术套管的重合段一般不小于50m再对尾管注水泥固井。）最后射孔，打开油层。图图图图 尾管射孔完井示意图

29、尾管射孔完井示意图尾管射孔完井示意图尾管射孔完井示意图表层套管表层套管表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管悬挂器悬挂器悬挂器悬挂器尾管尾管尾管尾管射孔孔眼射孔孔眼射孔孔眼射孔孔眼水泥环水泥环水泥环水泥环油层油层油层油层第67页/共157页尾管射孔完井优点尾管射孔完井优点:1 1）有利于保护油层）有利于保护油层 尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固，因此，可以采用与油层相配已被技术套管封固，因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。油层，有利

30、于保护油层。2 2）降低完井成本）降低完井成本 可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。降低完井成本。目前较深的油、气井大多采用此方法完井。目前较深的油、气井大多采用此方法完井。图图图图 尾管射孔完井示意图尾管射孔完井示意图尾管射孔完井示意图尾管射孔完井示意图第68页/共157页 射孔作业发生井喷几率最高，因此在射孔作业在射孔前和射孔过程都必须做好防喷及安全防范准备。射孔方式有：（1）正压射孔（装防喷装置，地面发送射孔信号，用压井液防喷）；（2）过油管负压射孔（安装井口，地面发送射孔信号，用注脂泵泵入密封脂防喷）；（3）油管输送负压射孔（安装井

31、口，打开井口向油管内投棒撞击引爆器起爆射孔（或加套压使引爆器起爆射孔），没有采用电缆传输信号，但弹渣与枪身留在井内）。以上三种方式中都必须安装地面防喷管汇。第69页/共157页1234567891011121314151-射孔作业车2-高滑轮3-钻机转盘4-套管头5-底座法兰6-油层套管7-表层套管8-电缆9-发火机构10-导爆索11-射孔弹12-弹架13-加重射孔作业车示意图14-水泥环15-油气层射孔弹射孔弹射孔弹射孔弹第70页/共157页2、裸眼完井方式 裸眼完井方式有两种完井方式方式1 直接裸眼完井 ）钻头钻至油层顶界附近；）下技术套管注水泥固井，水泥浆上返至预定的设计高度；）再从技术

32、套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。图图图图 先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式1-1-1-1-表层套管表层套管表层套管表层套管2-2-2-2-技术套管技术套管技术套管技术套管3-3-3-3-水泥环水泥环水泥环水泥环5-5-5-5-油层油层油层油层4-4-4-4-井眼井眼井眼井眼第71页/共157页方式2复合型完井方式 当油层上部有气顶或顶界附近有水层时，可将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部分，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段。图图图图 复合完井方式示意图复合完井方式示意图复合完井方式示意图复合完井方式示意图1-1-1-1-

33、表层套管表层套管表层套管表层套管2-2-2-2-水泥环水泥环水泥环水泥环3-3-3-3-技术套管技术套管技术套管技术套管4-4-4-4-气顶气顶气顶气顶5-5-5-5-射孔孔眼射孔孔眼射孔孔眼射孔孔眼6-6-6-6-油层油层油层油层7-7-7-7-裸眼井壁裸眼井壁裸眼井壁裸眼井壁第72页/共157页裸眼完井的最主要优点裸眼完井的最主要优点:油层完全裸露，因而油层具有油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积最大的渗流面积,其其产能较高产能较高。裸眼完井的最主要缺点裸眼完井的最主要缺点:1 1）不能克服）不能克服井壁坍塌井壁坍塌对油井生产的影响对油井生产的影响;2 2）不能克服）不能克服油层出砂油

34、层出砂对油井生产的影响；对油井生产的影响；3 3）不能克服生产层范围内不同压力的）不能克服生产层范围内不同压力的油、气、油、气、水层的相互干扰水层的相互干扰；4 4）无法进行）无法进行选择性酸化和压裂选择性酸化和压裂。图图图图 先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式1-1-1-1-表层套管表层套管表层套管表层套管2-2-2-2-技术套管技术套管技术套管技术套管3-3-3-3-水泥环水泥环水泥环水泥环5-5-5-5-油层油层油层油层4-4-4-4-井眼井眼井眼井眼第73页/共157页3 3、割缝衬管完井方式、割缝衬管完井方式 1）钻头钻头钻至油层顶界钻至油层顶界后；后；

35、2 2）下技术套管注水泥）下技术套管注水泥固井固井；3 3）再从技术套管中下入直径）再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿小一级的钻头钻穿油层至设计井深油层至设计井深；4 4）最后在油层部位）最后在油层部位下入预先割缝的衬管下入预先割缝的衬管。依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间将衬管悬挂在技术套管上，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。的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。图图图图 割缝衬套完井示意图割缝衬套完井示意图割缝衬套完井示意图割缝衬套完井示意图1-1-1-1-表层套

36、管表层套管表层套管表层套管2-2-2-2-技术套管技术套管技术套管技术套管3-3-3-3-水泥环水泥环水泥环水泥环4-4-4-4-衬管悬挂器衬管悬挂器衬管悬挂器衬管悬挂器5-5-5-5-割缝衬管割缝衬管割缝衬管割缝衬管6-6-6-6-油层油层油层油层第74页/共157页割缝衬管完井方式优点：割缝衬管完井方式优点：1 1）油油层层不不会会遭遭到到固固井井水水泥泥浆浆的的损损害害，可可以以采采用用与与油油层层相相配配伍伍的的钻钻井井液液或或其其它它保保护油层的钻井技术钻开油层；护油层的钻井技术钻开油层；2 2）当当割割缝缝衬衬管管发发生生磨磨损损或或失失效效时时也也可可以起出修理或更换。以起出修理

37、或更换。第75页/共157页 对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填完井方式。石充填完井方式。其步骤如下：其步骤如下：1 1）先将绕丝筛管下入井内油层部位；）先将绕丝筛管下入井内油层部位；2 2）再用充填液将在地面上预先选好的）再用充填液将在地面上预先选好的砾石砾石泵泵送至送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形环形空间内空间内，构成一个，构成一个砾石充填层砾石充填层，以阻挡油层砂流入，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。砾石充填完井一般都使用砾石充填完井

38、一般都使用不锈钢绕丝筛管不锈钢绕丝筛管而不而不用割缝衬管。用割缝衬管。4 4、砾石充填完井方式、砾石充填完井方式3-3-3-3-筛管筛管筛管筛管1-1-1-1-技术套管技术套管技术套管技术套管2-2-2-2-铅封铅封铅封铅封4-4-4-4-扶正器扶正器扶正器扶正器5-5-5-5-砾石砾石砾石砾石4-4-4-4-扶正器扶正器扶正器扶正器6-6-6-6-管堵管堵管堵管堵第76页/共157页（1）裸眼砾石充填完井方式 为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填。1)钻头钻达油层顶界以上约3m；2)下技术套管注水泥固井；3)再用小一级的钻头钻穿水泥

39、塞，钻开油层至设计井深；4)然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的1.5至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。一般砾石层的厚度不小于50mm。裸眼砾石填充完井示意图裸眼砾石填充完井示意图裸眼砾石填充完井示意图裸眼砾石填充完井示意图3-3-3-3-筛管筛管筛管筛管1-1-1-1-技术套管技术套管技术套管技术套管2-2-2-2-铅封铅封铅封铅封4-4-4-4-扶正器扶正器扶正器扶正器5-5-5-5-砾石砾石砾石砾石4-4-4-4-扶正器扶正器扶正器扶正器6-6-6-6-管堵管堵管堵管堵第77页/共157页（2）套管砾石充填完井方式 1)钻头钻穿油

40、层至设计井深后下油层套管于油层底部；2)注水泥浆固井；3)然后对油层部位射孔；要求采用高孔密（30孔m左右，目前正常情况常用16孔）、大孔径（20mm）射孔，以增大充填流通面积。4)有时还把套管外的油层砂冲掉，以便于向孔眼外周围的油层填入砾石，避免砾石和地层砂混和增大渗流阻力。图图图图 套管砾石填充完井套管砾石填充完井套管砾石填充完井套管砾石填充完井方式示意图方式示意图方式示意图方式示意图1-1-1-1-油层套管油层套管油层套管油层套管2-2-2-2-铅封铅封铅封铅封3-3-3-3-砾石砾石砾石砾石4-4-4-4-扶正器扶正器扶正器扶正器5-5-5-5-筛管筛管筛管筛管第78页/共157页5、

41、其他防砂筛管完井(1)预充填砾石绕丝筛管 预充填砾石绕丝筛管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。第79页/共157页 使用该防砂方法的油井产能低于井下砾石充填的油井产能，防砂有效期不如砾石充填长，不像砾石充填能防止油层砂进入井筒，只能防止油层砂进入井筒后不再进入油管。但其工艺简便、成本底，在一些不具备砾石充填的防砂井，仍是一种有效方法。因而国外仍普遍采用，特别在水平井中更常使用。第80页/共157页(2)金属纤维防砂筛管 金属纤维防砂筛管的基本结构如图1-7所示。图图1-7 1-7 金属纤维防砂筛管结构金属纤维防砂筛管结构1-1-基管；基管；2

42、-2-堵头；堵头；3-3-保护管；保护管；4-4-金属纤维；金属纤维；5-5-金属网金属网第81页/共157页(3)陶瓷防砂滤管 胜利油田研制的陶瓷防砂滤管，其过滤材料为陶土颗粒，其粒径大小以油层砂中值及渗透率高低而定，陶粒与无机胶结剂配成一定比例，经高温烧结而成。形状为圆筒形，装入钢管保护套中与防砂管连结，即可下井防砂。该滤砂管具有较强的抗折抗压强度，并能耐高矿化度水、土酸、盐酸等腐蚀。现已在油田现场推广使用。第82页/共157页(4)多孔冶金粉末防砂滤管 这种防砂滤管是用铁、青铜、锌白铜、镍、蒙乃尔合金等金属粉末作为多孔材料加工而成的。它具有以下特点：a.可根据油层砂粒度中值的大小，选用不

43、同的球形金属粉末粒径(20300)烧结，从而形成孔隙大小不同的多孔材料，因而其控砂范围大，适用广。b b b b一一般般渗渗透透率率在在10101010左左右右，孔孔隙隙度度在在30303030左左右右。不不仅仅控控砂砂能能力力强，而且对油井产能影响较小。强，而且对油井产能影响较小。c c c c一般采用铁粉烧结，因而成本低。一般采用铁粉烧结，因而成本低。d d d d用铁粉烧结的防砂管，其耐腐蚀性较差，应采取防腐处理。用铁粉烧结的防砂管，其耐腐蚀性较差，应采取防腐处理。第83页/共157页(5)多层充填井下滤砂器 美国保尔(Pall)油井技术公司推荐一种多层充填井下滤砂器，它是由基管、内外泄

44、油金属丝网、三四层单独缠绕在内外泄油网之间的保尔(Pall)介质过滤层及外罩管所组成。该介质过滤层是主要的滤砂原件它是由不锈钢丝与不锈钢粉末烧结而成的。因此可根据油层砂粒度中值、选用不同粒径的不锈钢粉末烧结，其控制范围广。第84页/共157页(6)外导向罩滤砂筛管 贝克休斯公司推出的外导向罩滤砂筛管，是绕丝筛管与滤砂管结合于一体的新产品。既具有绕丝预充填筛管，又具有滤砂管的性能，而且优于其各自的性能。该滤砂筛管由4个部件组成，带孔的基管外面是绕丝筛管，但钢丝由原来的梯形改为圆形的断面。筛管外面包以由细钢丝编织绕结的网套，代替原先的预充填砂粒，再外面是一外导向罩，用于保护滤砂筛管。第85页/共1

45、57页6）化学固砂完井 化学固砂是以各种材料(水泥浆、酚醛树脂等)为胶结剂，以轻质油为增孔剂，以各种硬质颗粒（石英砂、核桃壳等）为支撑剂，按定比例拌合均匀后，挤入套管外堆集于出砂层位。凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁防止油层出砂。或者不加支撑刑，直接将胶结剂挤入套管外出砂层中，将疏松砂岩胶结牢固防止油层出砂。第86页/共157页第87页/共157页（二）水平井完井方式 1、裸眼完井方式 裸眼完井是一种最简单的水平井完井方式。）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设计长度完井。裸眼完井主要用于碳酸盐岩等坚硬不坍塌地层，特别是一些垂直裂缝地层。图图

46、图图 裸眼水平井示意图裸眼水平井示意图裸眼水平井示意图裸眼水平井示意图1-1-1-1-9 5/8in9 5/8in9 5/8in9 5/8in套管套管套管套管2-2-2-2-造斜点造斜点造斜点造斜点3-3-3-3-8 1/2in 8 1/2in 8 1/2in 8 1/2in 井眼井眼井眼井眼4-4-4-4-油层油层油层油层第88页/共157页 2、割缝衬管完井方式 ）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。）割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中。割缝衬管完井主要用于不宜用套管射孔完井，又要防止裸眼完井时地层坍塌。因为完井方式简单，既可防止井塌，还可将水平井段

47、分成若干段进行小型措施，当前水平井多采用此方式完井。图图图图 割缝衬管完井示意图割缝衬管完井示意图割缝衬管完井示意图割缝衬管完井示意图1-1-1-1-封隔器；封隔器；封隔器；封隔器；2-2-2-2-9 5/8in9 5/8in9 5/8in9 5/8in套管；套管；套管；套管；3-3-3-3-造斜点造斜点造斜点造斜点4-4-4-4-悬挂器；悬挂器；悬挂器；悬挂器；5-5-5-5-5 1/2in5 1/2in5 1/2in5 1/2in套管；套管；套管；套管；6-8 1/2in6-8 1/2in6-8 1/2in6-8 1/2in井眼井眼井眼井眼7-7-7-7-扶正器；扶正器；扶正器；扶正器；8

48、-8-8-8-油层油层油层油层第89页/共157页 3、射孔完井方式 ）技术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并注水泥固井，完井尾管和技术套管应重合100mm左右；）最后在水平井段射孔。这种完井方式将层段分隔开，可以进行分层增产及注水作业，可在稀油和稠油层中使用，是一种非常实用的完井方法。图图图图 水平井射孔完井示意图水平井射孔完井示意图水平井射孔完井示意图水平井射孔完井示意图1-1-1-1-9 5/8in9 5/8in9 5/8in9 5/8in套管；套管；套管；套管；2-2-2-2-悬挂器；悬挂器；悬挂器；悬挂器；3-3-3-3-造斜点造斜点造斜点造斜点4-4-4-4-

49、8 1/5in8 1/5in8 1/5in8 1/5in井眼；井眼；井眼；井眼；5-5-5-5-射孔孔眼；射孔孔眼；射孔孔眼；射孔孔眼；6-6-6-6-油层油层油层油层第90页/共157页4.4.管外封隔器完井方式管外封隔器完井方式 管外封隔器完井是依靠管外封隔器实施层段的分隔，它可以按层段进行作业和生产控制。管外封隔器的完井方法，可以分三种形式：割缝衬管图图图图 套管外封隔器及割缝衬管完井示意图套管外封隔器及割缝衬管完井示意图套管外封隔器及割缝衬管完井示意图套管外封隔器及割缝衬管完井示意图1-1-1-1-套管外封隔器；套管外封隔器；套管外封隔器；套管外封隔器；2-2-2-2-割缝衬管割缝衬管

50、割缝衬管割缝衬管图图图图 套管外封隔器及滑套完井示意图套管外封隔器及滑套完井示意图套管外封隔器及滑套完井示意图套管外封隔器及滑套完井示意图1-1-1-1-悬挂器；悬挂器；悬挂器；悬挂器；2-2-2-2-套管外封隔器；套管外封隔器；套管外封隔器；套管外封隔器；3-3-3-3-滑套滑套滑套滑套；4-4-4-4-油层油层油层油层滑套图图图图 套管外封隔器及衬套射孔完井示意图套管外封隔器及衬套射孔完井示意图套管外封隔器及衬套射孔完井示意图套管外封隔器及衬套射孔完井示意图1-1-1-1-套管外封隔器；套管外封隔器；套管外封隔器；套管外封隔器；2-2-2-2-水泥封固段水泥封固段水泥封固段水泥封固段3-3