本科2-第2章气井完井
石油开采中的油气井完井与人工举升技术
石油开采中的油气井完井与人工举升技术石油是世界上最重要的能源之一，而其开采过程中的油气井完井与人工举升技术则是确保石油能够有效开采出来的关键环节。
本文将介绍石油开采中油气井完井的基本概念和流程，以及人工举升技术的应用范围和工作原理。
一、油气井完井概述油气井完井指的是在从地下储层中提取石油和天然气时，通过在井筒中设置各种设备和管道，形成油气流通和控制的系统。
油气井完井的主要目的是确保石油和天然气能够顺利地从地下储层流向地面，同时实现流体控制和监测等功能。
油气井完井的基本流程包括三个主要阶段：井筒结构完井、井口完井和油层完井。
井筒结构完井阶段主要是钻井、套管和水泥固井等工序，目的是确保井筒的稳定和安全。
井口完井阶段主要是安装各种井口设备，包括防喷器、井口树和安全阀等，以保证井口的安全和井筒的控制。
油层完井阶段主要是通过射孔技术将井筒与油层连接起来，使石油和天然气能够顺利地流向井筒。
二、人工举升技术的应用人工举升技术是一种常用的石油开采技术，适用于油井和天然气井等不同类型的井口。
人工举升技术主要是通过人工力量将石油和天然气从井筒中抽出来，实现井下能源的输送和井上的生产。
人工举升技术的应用范围广泛，包括常见的抽油杆泵和潜油电泵等。
抽油杆泵是最常用的人工举升设备，通过上下运动的抽油杆将井底的石油抽上来。
潜油电泵则是将电力传输到井底，通过电动机带动泵体工作，将石油抽上来。
三、人工举升技术的工作原理人工举升技术的工作原理主要是通过上下运动的力量将石油从井底抽出来。
以抽油杆泵为例，其工作原理如下：首先，通过电机或者驱动装置带动驱动机构，将能量传输到井底；接下来，能量通过驱动机构带动上下运动的抽油杆，将泵体上部的活塞抬起；然后，在泵体下部的吸油阀打开的同时，泵体上部的压油阀关闭，使得井底的石油被抽上来；最后，随着抽油杆的继续上升，泵体上部的活塞下落，压油阀打开，将石油排出泵体。
四、结论油气井完井与人工举升技术是石油开采中必不可少的环节，其重要性不可忽视。
完井技术基础
完井技术基础概述根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式的过程叫做完井(Well Completion)。
1、完井的要求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，防止井壁垮塌，确保油井长期生产；5)应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件；6).对于稠油油藏，则稠油开采能达到热采(主要蒸汽吞吐和蒸汽驱)的要求；7).油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件；8).工工艺尽可能简便，成本尽可能低；2、完井方式1).射孔完井(perforating)又分为:套管射孔完井、尾管射孔完井；2).裸眼完井方式 (Open-hole)；3).割缝衬管完井方式(Slotted Liner)；4).砾石充填完井方式 (Gravel Packed) 又分为:裸眼砾石充填完井、套管砾石充填完井、预充填砾石饶丝筛管；3、完井井口装置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。
井口装置主要包括套管头、油管头和采油(气)树三部分，井口装置的主要作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和两层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、压裂和注化学剂等)和安全生产的关键设备。
完井管柱主要包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。
下入完井管柱使生产井或注入井开始正常生产是完井的最后一个环节。
井的类型(采油井、采气井、注水井、注蒸汽井、注气井)不一样，完井管柱也不一样。
即使都为采油井，采油方式不同，完井管柱也不同。
目前的采油方式主要有自喷采油和人工举升(有杆泵、水力活塞泵、潜油电泵、气举)采油等。
2-气井完井
无枪身射孔器
按照联炮直径分为43型、54型、63型、80型等
特点是射孔器在井下作业时，射孔弹、导爆索及雷管等 均浸没在井液中，直接承受井内的温度和压力。
54DP14无枪身射孔器
•装 药 量: •相 位: •联炮直径 : •混凝土靶穿深: •平均穿孔孔径: 14 g 0°及45° 54 mm 289 mm 9.2 mm
（2）过油管射孔
3、特殊射孔工艺 油管传输射孔与MFE联作 (1) 一次性起下管柱，既可射孔， 又可取道测试资料，可降低试油成 本，缩短试油周期，加快气田勘探 开发步伐。 (2) 该技术能实现负压射孔，减少 压井液对地层的损害，取道的测试 资料能反映地层本来面目。因此， 地层评价资料解释符合率更7a 孔密及孔径 对产能的影响
图5-7b 孔密及孔深 对产能的影响
图5-7c 孔密及相位角 对产能的影响
:θ =45° ； : Le =0.5m； :d=0.01m ； 孔深随着孔密的增加，对产能的影响较大 :Le =1.0m ； :θ =60° ； :d=0.02m ； :Le =1.5m ； :θ =90° ； :d =0.03m； 孔径和相位角随孔深的增加，对产能的影响不大 :θ =120°； :Le =2.0m ； :d =0.04m； :Le =2.5m ； :θ =180°； :d =0.05m。 :Le =3.0m ； :θ :Le =3.5m 。 =360/0° 。
井眼
表层套管
套管
套管的外径 X 深度
技术套管
油 管
油层套管 生产套管
178mm x 2702.73m
左边：井眼尺寸
右边：套管尺寸
直径×深度
直径×深度
油 管
油层尾管 生产尾管
油气井完井
一、完井基础知识
1、钻开后储集层储油性质的变化 一般，井内液柱压力大于地层压力，在压差作用
下，钻井液中的液相和固相进入储层岩石孔隙和裂 缝之中，造成孔道堵塞，使储集层受到污染。
水侵：钻井液中的自由水侵入储层的现象。 泥侵：钻井液中的固相物质侵入储层的现象。
一、完井基础知识
（1）水侵对油气层的损害 使储集层中的粘土成分膨胀，使油流通道缩小 破坏油流连续性，增加油流阻力 产生水锁效应，增加油流阻力 在地层孔隙中生成沉淀物
二、油气井完井井底结构类型 1、对完井井底结构类型的要求
（1）最大限度的保护储集层，防止对储集层造成伤害 （2）减小油气流入井筒内的流动阻力 （3）有效的封隔油气水层，防止各层之间的相互干扰 （4）克服井塌或出砂，保障长期稳产，延长井的寿命 （5）可以实施注水、压裂、酸化等增产措施 （6）工艺简单、成本低
二、射孔作业
原则
负压值是负压射孔的关键，一方面要保证孔眼清洁、冲刷出 孔眼周围的破碎压实带中的细小颗粒，满足这一要求的负压成为最 小负压；另一方面负压值不能超过某个值，以免造成地层出砂、套
管挤毁、垮塌等问题，对应的这一临界值为最大负压差。
二、射孔作业
射孔管柱负压返涌示意图 负压返涌的作用是排除射孔时产生的弹碎屑、炮灰，消除地层 的程序。正压射孔完成后，为了防止返涌时地层出砂卡住射孔 枪，将射孔枪提到射孔层位顶部，然后座封RTTS封隔器，投棒 砸开负压阀，实现负压返涌。
常见完井的作业程序一般为：射孔作业－防砂作业－生产管柱作 业。
一、完井基础知识
一、钻开储集层
1、钻开后储集层储油性质的变化 2、钻开后储集层岩石力学性质的变化 3、钻开储集层的基本要求
二、油气井完井井底结构类型
讲义四、完井
射孔系列完井 1、射孔完井 、 2、射孔套管内下绕丝筛管完井 、 3、射孔套管内下预充填砾石筛管完井 、 4、射孔套管内金属纤维筛管完井 、 5、射孔套管内井下砾石充填完井 、
套管砾 石 充填 完井
有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件， ①有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件， 因而要求实施分隔层段的储层。 各分层之间存在压力、 因而要求实施分隔层段的储层。②各分层之间存在压力、岩性差 因而要求实施选择性处理的储层。 岩性疏松出砂严重的中、 异，因而要求实施选择性处理的储层。③岩性疏松出砂严重的中、 粗、细砂粒储层。 细砂粒储层。
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2．裸眼完井方法 ．
西安石油大学
后期裸眼完井 不更换钻头， 不更换钻头，直接钻穿油层 至设计井深， 至设计井深，然后下技术套管至 油层顶界附近，注水泥固井。 油层顶界附近，注水泥固井。此 为后期裸眼完井。 为后期裸眼完井。
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2．裸眼完井缝衬管完井方法 ．
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1．射孔完井方法 ．
西安石油大学
射孔关键技术
1) 电缆输送套管枪射孔工艺 2) 油管输送射孔 3) 油管输送射孔联作工艺 4) 电缆输送过油管射孔
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2．裸眼完井方法 ．
西安石油大学
裸眼完井就是井眼完全裸露，井内不下任何管柱。 先期裸眼完井和 裸眼完井就是井眼完全裸露，井内不下任何管柱。分先期裸眼完井和 后期裸眼完井。适用条件为： 后期裸眼完井。适用条件为： ①岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。 岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。 ②无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 ③单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。 ④不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。
气井完井知识点
气井完井知识点1．完井方法的选择依据是什么？答：油、气井的完井方法，主要依据油、气层的岩性特征及储集层性质决定的，完井方法是否合理直接关系到能否顺利投产和以后长期正常生产的大问题。
因此，油气井完井方法选择的原则：应该是：（1）能有效地连通油、气层与井眼，油、气流入井内的阻力要小。
（2）能有效地封隔油、气、水层，防止互相窜扰，并能满足分层开采和管理的要求。
（3）有利于井壁稳固，保证油、气井长期稳定生产。
（4）所采用的完井方法工艺简单，完井速度快，成本低。
2．油、气井完井方法有哪几种？答：（1）先期完成法。
先期完成是在钻开油（气）层之前，先下入生产中间套管，然后再钻开油（气）层。
用裸眼或衬管（筛管）完成。
（2）后期完成法。
后期完成是先钻开油、气层，然后再下入油层套管。
属于后期完成的有：贯眼完成、射孔完成、尾管射孔完成和清水压井条件下过油管射孔完成。
现在又出现了油管输送式射孔完成或叫无电缆射孔完成。
3．什么是贯眼完成？答：贯眼完成又叫下筛管完成，就是在套管上穿孔或割缝，其应用条件同先期完成。
这种完井法的优点是油、气层暴露得比较充分，出油（气）流畅，防砂效果较好，缺点是，在生产过程中，油（气）层出水后，不易封堵。
4．什么叫射孔完成？答：是在固井后对油（气）层射孔，造成油。
气流入井筒的知道。
其优点在于各油、气水层不会互相干扰一便于分层开采，分层注水，分层酸化或压裂，适应性较强。
缺点是油气层暴露面积小。
油、气流入井中阻力大特殊作业后，防砂效果差，不利于疏松油气层的开采。
5．什么叫尾管射孔完成？答：即油层套管上部与技术套管重复100～200m，油层套管外环形空间注水泥，最后在油层部位射孔完井。
该法主要是从节约套管出发，还要考虑技术套管无损伤，无窜漏现象方可。
采用尾管完成后，若技术套管损坏时。
亦可采用回接油层套管至井口的方法。
6．什么叫清水压井条件下过油管射孔完成？答：这种完成方法又称永久完成，是把油管管柱下端下到生产层的最顶部，装好井口装置。
第一章油水井完成第二节井身结构及完井
先期完成法是先下入油层套管再钻开油、气层。 先期完成法又有先期裸眼完成法和衬管完成法之分。 这类完成法的优点是：油、气裸露面积大，油、气 流入井内的阻力小；排除了钻开油、气层时上部地 层的干扰，有利于安全钻开油、气层和采取保护油 气层的措施；压井液浸泡油层的时间短，减少了泥 浆对油、气层的侵害。 其缺点是：必须弄清层位，卡准套管鞋位置；难以 避免油层出砂和井壁坍塌给生产带来的影响等。
（三）技术套管 在表层套管里面下入的一层套管（即表层套 管和油层套管之间）。 作用：主要是为了处理钻进过程中遇到的复 杂情况，如隔绝上部高压油（气、水）层、 漏失层或坍塌层，以保证钻进的顺利进行。
（四）油层套管 油井内最后下入的一层套管称为油层套管， 亦叫完井套管，简称套管。 作用：是封隔住油、气、水层，建立一条封 固严密的永久性通道，保证石油井能够进行 长时期的生产。 油层套管下入深度必须满足封固住所有油、 气、水层。同时，在最下一个油层底部要有 一个足够的沉砂口袋（即由油层底部未射孔 井段套管和井底所组成的筒状结构），以保 证油井能进行长时期的安全生产。
优点；有选择地在油、气层部位射开孔道，而其余 层位仍被油层套管密封住，防止了各个油、气、水 层相互串扰，有利于进行分层采油、分层改造和修 井作业，避免了井壁坍塌对油、气层的影响。这种 方法的适应性强，是我国各油田目前广泛采用的一 种油井完成方法。 缺点：钻井与固井时泥浆对油层的侵害较为严重； 由于射孔孔眼数目，孔径有限，油、气层与井底连 通面积小，油、气流入井内的阻力大；有的射孔成 功率和准确性还不够高；不易防砂；不适用于裂缝 性油、气田等。
第一章井水井完成
第二节井身结构及完井
完井复习资料.doc
1、完井定义：指油气井的完成，即建立生产层与井眼之间的公好连通，是联系钻井和采油两大生产过程的一个关键环节。
完井是以汕气储集层的地质结构、储集层的岩石力学性质和汕层物性以及地层流体物性为基础，根据开发开采的技术要求，研究储集层与井眼的最佳连通方式的技术工艺过程。
2、完井内容：钻开生产层；下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液；确定完井井底结构，使井眼与产层连通；安装井底和井口装置等环节，直至投产。
3、储层岩性特征：汕气储层的岩石以碎屑岩和碳酸盐岩为主，少量岩浆岩和变质岩以及页岩。
4、储层物性：孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性。
储层流体：油、气、水。
6、油气藏分类：（1）按油气储集空间和流动通道不同分类：孔隙型汕气藏、裂缝型汕气藏、裂缝孔隙型汕气藏、孔隙裂缝型油气藏、洞隙型油气藏。
（2）按油藏儿何形态分类：块状油气藏、层状油气藏、断块油气藏、透镜体汕气藏。
（3）按原汕物性分类：常规汕藏、稠汕汕藏、高凝汕汕藏、天然气藏°7、地应力：岩层产生一种反抗变形的力，这种内部产生的并作用在地壳单位面积上的力。
8、地应力的具体确定方法：（1）矿场应力测量；（2）利用地质地震资料分析；（3）岩心测量；（4）地应力计算。
9、井身结构：不同尺寸钻头所钻井深和与之对应的不同尺寸套管的F入深度。
10、套管类型:（1）表层套管：封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂层，安装井口、悬挂及支撑后续各层套管。
（2）中间套管：表层和生产套管间因技术要求而下，可以是一层、两层或更多层主要用来封隔井下复杂地层。
（3）生产套管：钻达目的层后下入的最后一层套管，用以保护生产层，提供油气生产通道o （4）尾管：在已下入一层技术套管后采用，只对裸眼井段下套管（注水泥）, 而套管柱不延仲至井口o减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头的负荷；节省套管和水泥；一•般深井和超深井。
11、井身结构设计原则：（1）有效保护油气层；（2）避免漏、喷、塌、卡等井下事故，安全、快速钻井；（3）发生井涌时，在一定压力范围内，具有压井处理溢流能力；（4）卜.套管顺利，不至于压差卡套管°12、四个剖面：孔隙压力剖面，破裂压力剖面，坍塌压力剖面，漏失压力剖面。