新型完井工具

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石油勘探开发流程之固井、完井

石油勘探开发流程之固井、完井

固井是油气井建立过程中的重要环节之一,其主要的目的是封隔井内的油、气、水层,防止层间窜通,保护油气井套管,增加油气井寿命。套管下完后,立即接通循环管线和注水泥管线,做好注水泥前的准备工作。


固井过程中所需要的浆体主要包括前置液和水泥浆两大部分。前置液是注水泥浆之前注入井内的液体,包括冲洗液和隔离液。打隔离液之前首先泵入冲洗液,一般是密度和粘度较小的液体,目的是为了稀释和分散钻井液,清洗井眼,冲刷井壁。较常用的清洗液一般采用含有分散剂和表面活性剂混合物的化学冲洗液。

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隔离液一般采用密度和粘度较高的液体,其主要作用是隔离钻井液和水泥浆,防止两者相混。隔离液的密度一般应稍大于钻井液的密度,以起到良好的隔离效果。在薄弱底层,加入特定的堵漏材料也可预防顶替过程中的水泥浆的漏失。隔离液一般由增粘剂、降失水剂、分散剂、加重剂和水等材料混合而成。水泥浆是由干水泥、水及各种添加剂混合而成浆体。固井过程中,可能采用两种或两种以上密度的水泥浆,油层部位用密度较高的水泥浆(首浆),上部采用密度相对较低的水泥浆(尾浆)。


为提高固井质量,减少固井过程中对生产层的损害,满足施工要求,国内外逐步发展起了一些先进的固井工艺技术,并研制了相应的固井装置和工具,比如分级固井、尾管固井、和内管固井工艺等。目前,常规固井技术相对比较成熟,但在高温高压深井、超深井、大位移水平井、分支井、高压气井、小井眼小间隙井等复杂环境下的固井还存在一些技术问题,造成固井质量不高。

完井

完井是衔接钻井和采油而又相对独立的工程,是从钻开油层开始,到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液,直至投产的系统工程。完井的目的是建立生产层和井眼之间的良好联通,并能使油气井长期稳产、高产。


依据油气藏类型和油气层的特征,为能够最有效的开发油气田,延长油气井寿命和提高其经济效益,应当选择合理的完井方式。常见的井的类型有直井、定向井、水平井和分支井。在完井过程中常见的井底结构根据井眼与地层间的联通状态可以分为四大类:封闭式井底结构、敞开式井底结构、混合式井底结构和防砂完井。



在这四大类中又可细分为12种常见的完井方法:

(1)射孔完井;

(2)管内砾石充填防沙完井;

(3)先期裸眼完井;


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(4)衬管顶部注水泥完井;

(5)悬挂式衬管完井;

(6)膨胀衬管完井;

(7)半闭式裸眼完井;

(8)半闭式衬管完井法;

(9)裸眼砾石充填完井;

(10)渗透性人工井壁射孔完井法;

(11)渗透性人工井壁衬管完井法;

(12)渗透性人工井壁裸眼完井法。

除了根据完井井底结构将完井方式分类外,还可以将完井方法分为:射孔完井法、衬管完井、裸眼完井、砾石充填完井和人工井壁完井等几大类。而在上述井底结构中,以射孔完井、衬管完井、裸眼完井和砾石充填完井较为常见,目前应用最多的是射孔完井。


射孔完井:射孔完井是指在产层段下入油层套管,用水泥封固产层后再用射孔弹将套管、水泥射穿,并穿进部分产层岩石形成油气流的通道,联通产层和井筒的完井方法。射孔是目前国内外使用最广泛的完井方法。射孔器是油气井射孔完井作业必不可少的穿孔工具。射孔器指完成射孔工作的设备、装置及其组合。有聚能射孔器、水力射孔器、复合射孔器等,最常用为聚能射孔器。


射孔的主要工具是射孔枪,它将几十发甚至几百发射孔弹串在一起,用导爆索引爆进行射孔的工具。按其枪身结构分为两类,若将射孔弹装配在密封的钢管内,则称其为有枪身式射孔器;若将单个密封的射孔弹用钢丝、金属杆或薄金属带连起来,直接下井射孔,则称为无枪身式射孔器。  



射孔弹常用的的激发方式有下述几种:

(1)电缆激发点火方式;

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(2)投棒激发点火方式;

(3)投棒(投球)与管内加压联合激发点火方式;

(4)环空加压点火方式。  



射孔常用的工艺有:电缆传输射孔、过油管电缆传输射孔、油管传输射孔、油管传输射孔与地层测试联作、复合射孔工艺、超正压射、定向射孔等传统工艺以及高压水利射孔、水力喷砂射孔和激光射孔等新型工艺。


射孔工艺对套管及水泥层之外的油层的物性会产生影响,会引起在射出的孔周围油层物性的改变。


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