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第二章  相关知识

2013-02-25 21:46阅读:

第二章 相关知识

一、井的概念

在地面和地下油()层之间建立一条油气通道,从而把埋藏在地下几 十米至几千米的油气层中的石油和天然气开采出来,这条通道就是井。在油田勘探和开发过程中,凡是为了从地下获得油()而钻的井,统称为石油井。对于一口钻完进尺的井眼,井内有钻井液和泥饼保护井壁,这时的井称为裸眼井。
裸眼井下入套管,再用水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间,封隔油(气、水)层后,就形成了可以开采油气的石油井。为了不同的勘探目的和适应油、气田开发的需要,在油气田的不同部位上,分别打着不同类型的井。主要类型有探井、资料井、生产井、注水井、调整井、观察井、检查井。
1.探井:在经过地球物理勘探证实有希望的地质构造上,为探明地下构造及含油、气情况,寻求油气田而钻的井称为探井。
2.生产井:用来采油、采气的井称为生产井。

3.资料井:为了取得编制油田开发方案所需要的资料而钻的井,称为资料井。这种井要求全部或部分取岩心。
4.注水井:用来向油层内注水保持油层压力的井称为注水井。
5.调整井:为挽回原油区的储量损失,改善断层遮挡地区的注水开发效果而补钻的井称为调整井。调整井用以扩大扫油面积,提高采油速度,改善开发效果。
6.观察井:在油田开发过程中,专门来观察油田地下动态的井,叫观察井,如观察各类油层的压力,含水变化规律和单层水淹规律等。观察井一般不负担生产任务。
7.检查井:在油田开发过程中,为了检查油层开采效果而钻的井称为检查井

二、井身结构

1.概念:井身结构是指直径、深度和作用各不相同的数组套管和水泥封固套管外径与井眼环形空间的组合,其结构如图1-2-1所示。
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2.井身结构的组成、作用及相关名词术语
井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。
1)导管:导管是井身结构中下入的第一层套管,其作用为保证井口附近的地表层不坍塌。
2)表层套管:是井身结构中下入的第二层套管叫表层套管,下入后用水泥浆固井并返至地面,深度一般为几十至几百米,其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。
3)技术套管:下在表层套管与油层套管之间,是指钻井过程中遇到高压油、气、水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时,为钻至目的地层而下的套管,其层次由复杂层的多少而定。作用是封隔难以控制的复杂地层,保持钻井工作顺利进行。
4)油层套管:井身结构中最内的一层套管,其下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油、气层顶部100150m。其作用是封隔油、气、水层,建立一条供长期开采油、气的通道。
5)水泥返高:是指固井时,水泥将沿套管与井壁之间的环形空间上返面到转盘平面之间的距离。
6)联顶节方入:指钻井转盘上平面到第一根套管接箍上平面之间的距离。
7)完钻井深:从转盘上平面到钻井完成时钻头所钻进的最后位置之间的距离,是计算井深的基础数据。
8)套管深度:从转盘上平面到套管鞋的深度。
9)人工井底:钻井或试油时,在套管内留下的水泥面叫人工井底。其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离。

三、井口装置——采油树

井口装置主要由套管头、油管头和采油树本体三部分组成,是油气井最上部控制和调节油、气井生产的主要设备,按工作压力不同,常用的有250型、350型和700型和1000型多种,工作压力分别为25MPa35MPa70MPa100MPa
1.井口装置的作用
1)连接下井的各层套管,密封各层套管环形空间,悬挂套管部分重量。
2)悬挂油管及下井工具,承挂井内的油管柱重量,密封油套环形空间。
3)调节和控制油井生产。
4)保证各项井下作业施工,便于压井作业,起下作业等措施施工和顺利测压、清蜡等油井日常生产管理。
5)录取油套压资料。
2.井口装置各组成部分的作用
1)套管头是在整个采油树的最下端。其作用是把井内各层套管连接起来,使各层套管间的环形空间密封不漏。但需说明的是有的油田生产井只下油层套管,不装套管头,在套管上端接一套管法兰或在套管上接一根套管短节,直接用螺纹连接。
2)油管头是装在套管头上面的,主要由套管四通和油管悬挂器组成。其作用是悬挂井内的油管柱,密封油套管环形空间。
3)采油树本体是指总闸门以上的部分,由闸门、四通、油嘴等组成,其作用是控制和调节油气井生产,使油气沿给定的出油管道进入分离器或输油管线;在压井作业中,用于控制压井液的流动方向。
3.油、套补距
1)油补距:是指钻井转盘上平面到套管四通法兰上平面之间的距离。
2)套补距:是指钻井转盘上平面到套管短节法兰上平面之间的距离,在数值上套补距等于油补距加上套管四通高度(见油套补距示意图)。

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油、套补距示意图
1、套管 2、套管第一根接箍上平面 3、套管短节法兰上平面(套管四通法兰下平面)4、套管四通 5、套管闸门 6、套管四通法兰上平面 7、转盘补心平面
3.油套补距的计算:
油补距=L—(L1L2
套补距=LL1
式中:L—联顶节方入(方入、联入)
L1—最后一根套管接箍上平面到套管短节法兰上平面之间的距离。
L2—套管短节上平面与套管四通法兰上平面之间的距离。

四、地层测试与增产措施

油井增产措施的成败,关键是由选井选层的准确性来确定,而选井选层原则是多方面的,这里只讲与地层测试直接相关的内容。
完整的地层测试卡片,可以提供地层静压力值。对于探井,静压力代表地层的原始地层压力;对生产井(采油井、注水井、观察井),静压力代表目前地层压力,这个压力值的重要性,在于它准确地表示出地层能量是否充足(因为根据地层压力可以计算地层的压力系数的大小);流动曲线可以准确地计算地层在某生产压差下的平均日产油量,对于探井它可以评价产层的工业价值,对于生产井它可以计算油井在某一深度位置下泵的生产能力;压力恢复曲线形态,是地层渗透性及被污染程度的综合反应,比如我们常说的“厂”字型曲线,表示地层被污染十分严重,而反“S”型曲线,则说明地层较深处被污染堵塞;压力曲线呈缓慢上升(卡片图呈三角形),说明地层本身渗透率低。总之,压力恢复曲线的种种形态都有它实际的地质含义,更为重要的是压力恢复曲线可以计算表皮系数(s)、堵塞比和因堵塞而引起的压力降,这些数值的大小,直接告诉人们油井近井筒地带地层受污染的程度,它可以帮助决策者确定对低产层的具体改造措施,而不同措施的经济投入差价是很大的,所以具有十分重要的经济意义。
研究和经验标明,判定地层被污染堵塞的s值,对双重介质(孔、洞和裂缝)碳酸盐岩地层和砂岩地层(孔)的数量级界限是不同的,一般认为碳酸盐岩地层:s=-3地层无污染、s>-3地层被污染s=-3~-7地层改造措施见效(超完善);砂岩地层s=1地层无污染,s>1地层被污染,s<1地层改造措施后见效(超完善)。
实际上s值的大小不仅仅只表明地层被污染和损坏的情况,而且往往与射孔打开程度及压裂形成的裂缝有关,即受所谓“拟表皮”的影响,在不考虑“拟表皮”影响的条件下,s值有如下分类:
3-1 表皮系数s值分类表
分类级别
严重堵塞
堵塞
较完善
完善
酸化
压裂
s值数量值
>20
5~20
1~5
-1~1
-3~-1
<-3
CDe2s大约值
>1015
1015~103
103~10
10~5
5~0.5
<0.5
在实际应用上,堵塞及严重堵塞的碳酸盐岩地层,酸化是根本的增产措施,而如果碳酸盐岩裂缝欠发育,往往采用酸压措施,达到深度酸化获高产的目的。对于砂岩地层,如果s值达到严重堵塞或接近严重堵塞及曲线反映为深部污染或曲线呈缓慢上升的低渗透地层,就应当选择水力加砂压裂;s值为1~5数量级采用高能气体压力(目的层深度最好小于2500m),不但效果好而且成本低,如果砂岩胶结物的碳酸盐含量较高,可以选择土酸酸化措施。但一定要慎重(地层为非水敏和非酸敏),注意地层本身的孔、渗条件,否则酸化难以见效。这里要特别提出的是对于生产井和注水井,因堵塞而造成的低产和低注入量,高能气体压裂措施往往会收到事半功倍的效果。同样措施井的效果评价也离不开地层测试资料。

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