連續油管作業機原理(油氣井完成的步驟有哪些？)

連續油管車的工作原理？？？

有連續油管車組和連續油管半掛車之分，不過原理是一樣的。說原理之前先說說連續油管車的組成：車底盤，連續油管滾筒、連續油管注入頭，連續油管檢測儀，倒管器，防噴器，臺上發動機，隨車啟動機等；

之所以采油連續油管車的原因是：車裝載，機動性強，適應中國西南、西北山區、丘陵等油田惡劣路況。

具體原理：連續油管工具從大的范圍來分有地面使用的工具和井下使用的工具兩大類。

連續油管設備在進行井口安裝和地面維護等情況下使用的工具均稱為連續油管的地面工具或裝置。

連續油管在進行井下作業，安裝在連續油管自由端，下入到井下進行施工作業時使用的工具均稱為連續油管井下工具。

連續油管井下工具：

1、工具接頭：

1.1  內卡連接器

1）工具簡介

內卡瓦連接器是將井下工具與連續管進行連接的一種連接工具。連接時，將卡瓦插入  連續管內壁，初步預緊可以使卡瓦外齒咬緊連續管內壁。當受軸向力時，在卡瓦錐面貼合作用下產生徑向卡緊力將連續管內壁咬住，實現井下工具與連續管的連接。

2）使用方法

使用本工具前，需要根據連續管的尺寸和壁厚確定合適的卡瓦和密封頭。確定后，將連續管內壁離端口150mm距離處的焊縫打磨光滑，并且確保O型圈密封處光滑、工具能插到位。

安裝時，將心軸、卡瓦、密封頭等插入到連續管內徑的合適位置，擰緊芯軸上的推動螺母，預緊卡瓦，然后將下連接頭連接上，即可完成安裝。當工具與連續管之間產生作用力時，卡瓦與連續管壁將會越拉越緊。

1.2  外卡連接器

1）工具簡介

外卡瓦連接器是通過緊定螺釘和卡瓦共同作用，將井下工具與連續管進行連接的一種連接工具。緊定螺釘和卡瓦雙重保證連接的可靠性。連接器上的“O”型圈可以保證工具與連續管之間的密封。

2）使用方法

連接時，用切割刀在相對較直的地方將連續管切平整，并用銼刀去掉切口毛刺并倒約1×45°的角。

將連接器的上接頭、卡瓦、下接頭拆分，先將上接頭、卡瓦先后插入連續管中，下接頭裝完密封圈后插入連續管，直至連續管通過兩個密封O型圈，完成后下移卡瓦和上接頭，并用管鉗將上下接頭用力擰緊。

卡瓦預緊后，仍需安裝緊定螺釘，先用攻槽螺釘通過上接頭的螺紋孔在連續管壁上造槽，用手擰緊攻槽螺釘后再用扳手擰3～4圈，這是就在連續管壁上產生一凹槽，用緊定螺釘替換攻槽螺釘，直至八個螺釘均完成，緊定螺釘安裝完成。

1.3  壓制式連接器

1）工具簡介

壓制式連接器是將井下工具與連續管進行連接的一種連接工具。通過連續管環壓工具對連續管進行壓制，實現連接。

2）使用方法

使用本工具前，將連續管內壁離端口65mm距離處的焊縫打磨光滑，并且確保O型圈密封處光滑、工具能插到位。

安裝時，先在連續管外圈標定相應的壓環位置，將本工具插到位后，用環壓工具在標記位置處進行環壓，完成后將襯套上緊，既可使連接后無大臺階，又可防止壓制松動。

1.4  緊定螺釘連接器

1）工具簡介

緊定螺釘連接器是通過緊定螺釘，將井下工具與連續管進行連接的一種連接工具。緊定螺釘連接器的連接可靠性，主要是由緊定螺釘在連續管壁上產生的凹槽深度、螺釘數量和材質決定的。連續管壁凹槽的生成需要攻槽螺釘。

2）使用方法

工具裝全O型圈后，插入；連續管中，并且確保O型圈通過連續管切口。將12個攻槽螺釘全部用手擰到頭，防止工具與連續掛相對滑動。第一次將全部攻槽螺釘擰兩圈，如果一切順利，將每個攻槽螺釘繼續向里擰兩圈。完成后，將攻槽螺釘替換成緊定螺釘，并擰緊。

連續油管井下工具：

2、單流閥：

雙瓣回壓閥

1）工具簡介

雙瓣回壓閥是標準的連續管工具，可以防止緊急情況時井底壓力進入連續管，引起連續管損壞或地面設備出現故障。在作業中，球和其它投射物均可順利通過雙瓣回壓閥。

2）使用方法及特點

裝好密封圈后，連接于連接器下方。

連接簡單、方便；

低壓時，聚四氟乙烯密封，高壓時，金屬與金屬密封。

3、沖洗工具：

作為水平井沖砂配套工具

最主要的就是噴頭。針對砂粒不

同直徑，不同沉降速度，不同的

板結程度，開發不同型式的噴頭。

噴頭的型式有：直射流、前后射流、

固定旋轉射流、旋轉射流等。

3.1 固定旋流噴頭

1）工具簡介

固定旋流噴頭是沖洗工具一種，沖洗時由于噴射孔的偏心，噴出的流體碰觸井壁后產生旋流效果，可以實現有效地清洗。。

2）使用方法

根據工藝設計、選擇合適的噴嘴安裝上后，連接在基本工具串上。

3.2 前后射流噴頭

1）工具簡介

前后射流噴頭是沖洗工具一種，沖洗時工具同時前、后方向噴射，進行有效地清洗。

2）使用方法

根據工藝設計、選擇合適的噴嘴安裝上后，連接在基本工具串上。

3.3 注氮噴頭

1）工具簡介

注氮頭是進行注氮作業的一種工具，向上的噴嘴可以增加注氮排液的效果。

2）使用方法

根據工藝設計、選擇合適的噴嘴安裝上后，連接在基本工具串上。

3.4 前后射流噴頭

1）工具簡介

旋轉射流噴頭是沖洗工具一種，噴射時由于噴射孔的偏心和離心作用，使噴射頭產生旋轉，并且噴出的流體碰觸井壁后產生旋流效果，可以實現有效地清洗。根據工藝設計、選擇合適的噴嘴安裝上后，連接在基本工具串上。

2）使用方法

根據工藝設計，選擇合適的噴嘴安裝上后，

連接在基本工具串上。

3.4 旋轉注酸頭

1）工具簡介

旋轉注酸頭是油田井下酸化作業的一種工具，酸化時在井下進行旋轉噴射酸化。

2）使用方法

根據工藝設計、選擇合適的噴嘴安裝上后，連接在基本工具串上，

安全有效的進行酸化作業。

連續油管工作作業強度大了?累不累

還可以，肯定比鉆井、修井輕松一點，但也別想有多好，野外作業肯定會很辛苦的，即使干活少但條件就那樣，做好心理準備，連續油管就是前期準備工作累一些，裝井口、管匯等，開始施工后就輕松一些了

鉆機打三千米用什么鉆桿！

有一篇文章你可以看看，希望對你有幫助 近年來國內外開發和研制的小井眼鉆井裝備及配套工具，包括小井眼鉆機；小井眼井下鉆具，如各種小井眼鉆頭、鉆井液馬達、小井眼用高強度特殊鉆桿、減小鉆柱振動和疲勞破壞的井下工具、射流沖擊器、小井眼打撈和震擊工具、小井眼鉆具報警系統；小井眼連續取心裝置；小井眼井控設備；小井眼固井工具等。對發展國內的小井眼鉆井技術提出了建議。

20 世紀90年代以來，小井眼鉆井技術作為一種經濟型鉆井技術取得了長足的進步。這種鉆井工藝技術的發展帶動了小井眼鉆井裝備及配套工具的技術進步，而裝備及配套工具的技術進步又推動了工藝技術的進一步發展。目前小井眼鉆井裝備及配套工具的最新進展主要表現在以下幾方面。

小井眼鉆機

小井眼鉆進方式有旋轉鉆進、井下馬達鉆進、連續取心鉆進等，與其配套的小井眼鉆機類型有小型常規石油鉆機、采礦式連續取心鉆機、修井機、連續油管作業機和專用小井眼鉆機。瑞典、美國、德國、加拿大、比利時、意大利、澳大利亞和羅馬尼亞等國家均開發與應用了新型小井眼石油鉆機，但總的來說，專用的小井眼鉆機為數不多，改進的小井眼鉆機仍占多數。

目前具有代表性的國外公司小井眼鉆機主要有：低成本的美制kenting 小井眼鉆機；瑞典石油勘探公司的裝有小型防噴器的 小井眼液壓鉆機，可鉆井徑50.8-76.2mm，井深217-2666 的小井眼井；法國的foraslim 小井眼鉆機是目前世界最先進的小井眼專用鉆機，占地面積為常規井場的，既可用于鉆121.66mm 和96mm 小井眼，也可用于連續取心鉆井，自動化程度高，鉆深達3500M，比用常規鉆機節約費用25%-47%；意大利SOLIMEC公司推出的G—100、G—100HD、G—150、G—200 和G—250 型系列小井眼鉆機，是目前世界上唯一的小井眼鉆機系列；AMOCO 公司和NABOR 公司共同研究開發的SH11 型小井眼石油鉆機，配有數控系統和專家井控系統，全液壓驅動，鉆井液凈化系統為清潔器和離心機；歐共體規劃項目研究開發的小井眼石油鉆機，采用頂驅系統，SH111、 SH66高強度鉆桿，同時還配備了取心裝置、錄井和測井裝置、井涌監測儀和報警系統；英國鉆井設備公司研制的小井眼鉆機，采用液力驅動，鉆深能力達3000M，新式鉆桿排放系統和先進檢測儀器，既可鉆井又可取心。

小井眼井下鉆具組合

1．小井眼鉆頭

（1）牙輪鉆頭目前國外采用改進的碳化鎢合金鑲齒（TCI）牙輪鉆頭，如美國Baker 公司研制出的能適應轉速為200r/m 98．4m 牙輪鉆頭，具有較厚的錐形外殼和直徑較小的輪軸，鉆頭長度由常規的146mm 減小到121mm，增強了側鉆能力，壽命提高了30-40%。從目前發展情況看，單牙輪鉆頭將會成為一種適用于各種地層中鉆小井眼的低成本高效率鉆井工具，加拿大使用單牙輪鉆頭鉆研磨性硬砂巖，一只單牙輪鉆頭進尺相當于2 只三牙輪鉆頭的總進尺。

（2）金剛石鉆頭以dbs 公司、克里斯坦森公司等為代表，專門研制了抗偏轉的小尺寸pdc鉆頭、熱穩定聚晶金剛石鉆頭（tsp）和天然金剛石鉆頭。這種鉆頭能適應高轉速，可用于連續取心和鉆進。新型pdc聚晶金剛石鉆頭tsd金剛石鉆頭，在深層、中硬地層鉆井及擴眼效果很好，在降低扭矩、鉆頭冷卻方面比普通的pdc 和tsd鉆頭效果好。穹形設計的金剛石鉆頭，在耐磨結構上更緊湊，更適用于鉆較硬巖石。amo買粉絲 公司還開發出了避免小型聚晶金剛石過早損壞的抗渦旋轉鉆頭，在穿透能力方面取得了突破性進展。小型聚晶金剛石鉆頭將成為小井眼技術的一個發展方向。

（3）混合型pdc/tsp鉆頭美國maurer 工程公司為美國能源部研制了一種混合型pdc/tsp 高效鉆頭，PDC切削齒置于齒前排上，以高速度鉆軟地層；而TSP切削齒置于PDC切削齒的后排，用于鉆易損壞PDC 切削齒的硬夾層。該鉆頭在特定的大功率馬達帶動下能有效破巖。

（4）小井眼連續取心鉆頭在連續取心作業中，1000-3000M 的井，59%使用金剛石取心鉆頭，硬質合金鉆頭應用于小井眼取心還在繼續研究。目前國外已研制了能提高取心質量的雙體鉆頭，通過使用繩索打撈器改變鉆頭塞而改變鉆頭功能，使鉆頭進行鉆進或取心。

目前國內已研制了152.4MM 牙輪鉆頭、PDC鉆頭、雙心- 偏心BDC 鉆頭、無活動件鉆頭及單牙輪鉆頭，但牙輪鉆頭壽命與國外同類產品相比有差距。

2．鉆井液馬達

目前國外已經有高、中、低3種轉速和多種直徑的小井眼鉆井液馬達，其抗高溫性能已超過200攝氏度。美國Maurer 工程公司為美國能源部研制85.73mm大功率小井眼鉆井液馬達，配合pdc/tsp 高效鉆頭，能使鉆速提高2倍，降低鉆井成本50-60%。

美國Anadrill 公司和英國shell 研究開發機構開發了一套儀表化的井下導向馬達，以提高地質導向的效果。該馬達固定和可調彎外殼系統組合可使鉆具具有多種造斜功能，造斜率最大可超過15度、30.5M。國內也研制成功多種尺寸小井眼鉆井液馬達。

3．鉆桿

為適應小井眼鉆井，使整個鉆井過程中鉆柱尺寸最小，國外已開發出高強度特殊鉆桿。標準新鉆桿有：外徑88.9MM，接頭101.6-127MM的小井眼高扭矩鉆桿和專為85.73MM英寸井眼設計的外徑為65MM的鉆桿。

4．減小鉆柱振動和疲勞破壞的井下工具

為了減小鉆柱振動和疲勞破壞，國內外主要采用的配套工具有：抗偏轉的PDC 鉆頭、減小扭轉振動的柔性轉盤或頂驅、鉆井液馬達和液力加壓器、耐疲勞新型鉆桿接頭。圖1 為配套使用的井下液力加壓器，該工具可增加鉆頭壽命，在許多地層鉆進都比轉盤鉆進快3-5 倍，鉆井成本可降低50-70%。現在已出現了串聯的液力加壓器，目前最多到三級，其作用原理與單級相同，只是加壓器上需作用更大的鉆壓。

5．射流沖擊器

在小井眼鉆井過程中，配套使用射流沖擊器，利用沖擊H回轉聯合鉆進既可以提高鉆井速度，又可以防止井斜，從而達到提高鉆井質量，降低鉆井成本的目的。

6． 小井眼打撈和震擊工具

目前國內外根據需要研制出多種適合小井眼的打撈筒和震擊器，如用于打撈83.2MM 和89.6MM鉆具的104MM 打撈筒、高壓小井眼用各種尺寸井下循環接頭- 液力倒扣接頭、液壓及裂縫圓盤接頭以及安全接頭。耐高壓用的小井眼震擊器有單作用和雙作用兩種。國內牡丹江、高峰等石油機械廠生產小井眼用打撈、震擊工具，但材料還不過關。

7．小井眼鉆具報警系統

國外目前已研制成功一種用于小井眼連續油管鉆井的鉆具報警系統，這套系統能夠檢測到連續油管的受損情況，避免造成嚴重的井下事故。該系統通過一個井筒內傳感器將連續油管受損情況傳輸到地面控制室，從儀表控制盤上給操作者提供一種看得著、聽得見的井下鉆具信息。

小井眼連續取心裝置

小井眼連續取心技術源于礦業連續取心技術，實質上就是繩索式取心。一般來說，小井眼連續取心裝置包括取心鉆機、取心鉆桿、取心鉆頭、巖心筒和其它所需工具。現在已經能在104.8MM 或更小的井眼中取心，并采用鉆柱抗振技術來提高巖心收獲率。Amo買粉絲公司采用薄壁鉆桿和電纜可回收巖心筒連續取心鉆井系統取心。該系統采用頂部驅動旋轉外平鉆桿，連續取心長度可達12.19m，開發井中平均取心收獲率達98.3%。圖2 為Amo買粉絲 公司小井眼取心井下鉆具組合。國內常規小井眼取心工具的研制主要以四川油田為主，如川6-3 等。煤炭部已完成了繩索式取心工具的研制。

小井眼井控設備

為保證小井眼鉆井的安全，國外已改進和完善了小井眼井控防噴裝置和除氣器，研制出先進的以探測進出井鉆井液流量和以聲波反射原理為基礎的地層溢流檢測系統。國外的井控設備有：全封、半封閘板防噴器和鉆柱內防噴工具、動平衡壓井所需除氣裝置和管匯，并儲備有性能良好的重鉆井液。

公司開發的小井眼井控專家系統，可利用計算機進行現場連續監測：smedving 公司研制Gaskick系統；INTEQ公司研制動態模擬器及溢流檢測軟件；shell 公司的井涌早期檢測系統能測出0.16立方米的侵入量。

勝利油田1999年試驗了隨鉆氣侵檢測儀，該儀器采用便攜式計算機進行數據處理與分析，以鉆井泵產生的壓力波作為檢測儀的聲源。目前，隨鉆氣侵檢測儀已在"- 口小井眼鉆井中推廣應用，均取得了良好效果，該儀器的研究成功對完善我國小井眼和復雜地層鉆井井控技術具有重要意義。

小井眼固井工具

國外研制成功一種新設備，可與50.8MM連續油管配合用于小井眼固井作業。由J型槽和位于連續油管端部的65MM密封組成的一個特殊裝置可與位于88.9MM套管柱端部的密封井眼插座自動連接或脫扣。這種工具可回收、容易調整和重復使用。在固井中發生事故時可被剪斷使連續油管起出井眼。該工具提供了常規注水泥方法不能實施場合下的一種經濟的注水泥方法。

發展建議

（1）在小井眼技術中，完善的設備及配套工具是技術發展的關鍵，目前對小井眼繩索連續取心的專用鉆柱、使用油基鉆井液時的井涌監測控制裝置、鉆桿的雙肩連接等方面還應加強研究。

（2）與國外相比，國內小井眼設備及工具還不完善，限制了小井眼技術的發展，目前已開發研制的小井眼工具多應用于152.4MM井眼，規格型號單一。

（3）小井眼技術因其成本低必然成為石油工業主要技術，建議國內各油田應根據小井眼技術低成本的特點，制定裝備和配套工具的發展規劃，加快小井眼裝備及配套工具的發展與應用。

（4）從目前國內小井眼技術應用來看，還存在著后期作業工具與小井眼鉆井工具不配套的情況，建議加強小井眼鉆采一體化配套工具的研制。

（5）從降低鉆井作業成本、提高鉆速的角度考慮，建議加快小井眼鉆機的改進與研制及高轉速小井眼鉆頭的研究。

連續油管作業里 采油樹是什么 它的英文名是什么

采油樹

[詞典] Christmas tree; proction tree;

[名] x-tree;

[例句]法蘭廣泛用井口裝置、采油樹及其它井控設備，作連接用。

Flange widely used wellhead equipment, oil trees and other well 買粉絲ntrol equipment for 買粉絲nnecting with

所謂采油樹，就是在采油井上樹起一根主干，上面枝生各種儀表，石油人習慣地把這套采油設備形象地稱為“采油樹”。 而由于其安裝在上面的各類儀表看起來就像圣誕樹上面的裝飾品，所以外國人的單詞本來就不多，所以就用圣誕樹來代替了。

油氣井完成的步驟有哪些？

完井(即油氣井完成)是鉆井工程的最后一個重要環節,主要包括鉆開生產層、確定井底完成方法、安裝井底和井口裝置以及試油投產。完井質量直接影響油井投產后的生產能力和油井壽命，因此必須千方百計地把完井工作做好，為油氣井的順利投產、長期穩產創造條件。

一、打開生產層完井就是溝通油氣層和井筒，為確保油氣從地層流入井底提供油流通道。任何限制油氣從井眼周圍流向井筒的現象稱為對地層損害的“污染”。實踐證明：鉆開生產層的過程或多或少都會對油氣層產生損害。因此，保護油氣層是完井所面臨的首要問題。過去，世界范圍內油價較低、油源充裕，在很大程度上忽視了對油氣層的保護。自20世紀70年代中期，西方一些國家出現能源危機以來，防止傷害油氣層，最大限度地提高油氣井產能才上升到重要地位，成為目前鉆井技術中最主要的熱門課題之一。

1.油氣層傷害的原因油氣層傷害機理的研究工作開展以來，有各式各樣的說法。最近比較精辟的理論認為：地層損害通常與鉆井液固體微粒運移和堵塞有關，還與化學反應和熱動力因素有關。在復雜條件下，要充分掌握油層損害機理是比較困難的。因此，目前的研究結果大多只能定性地指導生產實踐，離定量評價還有一定的差距。

鉆生產井常用的鉆井液為水基泥漿。由于鉆進過程中鉆井液柱壓力一般大于地層壓力，在壓差作用下，鉆井液中的水、粘土等會侵入油氣層，對油氣層造成各種不同性質的傷害。

1)使產層中的粘土膨脹研究得知，油砂顆粒周圍一般都有極薄的粘土膜。砂粒之間的微孔道非常多，油氣層內部還有許多很薄的粘土夾層。在鉆井液自由水的侵入作用下，砂粒周圍的粘土質成分將發生體積膨脹，使油氣流動通道縮小，降低產出油氣的能力。

2)破壞油氣流的連續性油氣層含油氣飽和度較高時，油氣在孔隙內部呈連續流動狀態。少量的共生水貼在孔隙壁面，把極微小的松散微粒固定下來，在相當大的油氣流動速度下也不會被沖走。當鉆井液濾液侵入較多時，會破壞油氣流的連續性，原油或天然氣的單相流動變成油、水兩相或氣、水兩相流動，增加了油氣流動阻力。一旦水成為連續的流動相，只要流速稍大，就會把原來穩定在顆粒表面的松散微粒沖走，并在狹窄部位發生堆積，堵塞流動通道，嚴重降低滲透率。

3)產生水鎖效應，增加油氣流動阻力滲入油氣層中的鉆井液濾液是不連續的，而是呈一段小水栓一段油氣的分離狀態。在有些地方還會形成油、水乳化液。由于彎曲表面收縮壓的關系，會大大增加油氣流入井的阻力。

4)在地層孔隙內生成沉淀物

2鉆開生產層的鉆井液類型鉆井液類型對生產層的損壞成 本清水適用于裂縫性油氣層最低低固相(無固相)鉆井液較小中水包油乳化液較小中油包水乳化液小較高油基鉆井液小高原油小中空氣(天然氣)最小中二、井底完成方法井底完成方法是指一口井完鉆后生產層與井底所采用的連通方式和井底結構。從采油氣的觀點來看，對各種完成方法的共同要求有如下幾點：

(1)油氣層和井筒之間的連通條件最佳，油氣層受到的傷害最小；(2)油氣層和井筒之間的滲流面積盡可能大，油氣流入的阻力最小；(3)有效封隔油層、氣層和水層，防止各層之間互相竄擾；(4)有效控制油層出砂，防止井壁坍塌，保證油氣井長期穩定生產；(5)能滿足分層注水、注氣、壓裂、酸化、人工舉升以及井下作業等要求；(6)稠油開采能達到注蒸汽熱采的要求；(7)油田開發后期具備側鉆的條件；(8)工藝簡便，成本低廉。

油氣井完成之后，其井底結構不易改變。所以應根據油氣層的具體情況，參照各地的實踐經驗慎重選定合理而有效的井底完成方法。目前國內外常用的井底完成方法有裸眼完井、射孔完井、割縫襯管完井及礫石充填完井等。

1.裸眼完井法不用套管封固而直接裸露油氣層的井底完成方法稱為裸眼完井法。油氣層以上井筒固井完畢后，再換小鉆頭打開油氣層稱作先期裸眼完井。圖5-11為直井先期裸眼完井示意圖。后期裸眼完井則是不更換鉆頭直接鉆穿油氣層后，才對油氣層以上的井段進行固井作業。圖5-12為直井后期裸眼完井示意圖。裸眼完井法的最大優點是油氣層直接與井底相通，流通面積大、流動阻力小、施工簡單、成本低、產量高。

圖5-11先期裸眼完井

圖5-12后期裸眼完井

用裸眼完井方法完成的井，產層容易坍塌，不能控制油氣層出砂，一般只適用于巖層堅硬致密且無油、氣、水夾層的單一油氣層。油氣層性質相近的多油氣層的井也可采用，但無法進行分層開采。裸眼完井法是一種早期的完井方法，隨著高效能、大威力油氣井射孔技術的出現，裸眼完井法油氣層全裸露的優點也不如過去那么突出。裸眼完井可用于直井、定向井以及水平井中。裸眼完井法有多種變形以提高其適應性。

2.射孔完井法射孔完井方法是目前國內外使用最廣泛的完井方法。在直井、定向井以及水平井中都可采用。射孔完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井。

套管射孔完井是用同一尺寸的鉆頭鉆穿油氣層直至設計井深，下油層套管至油氣層底部并注水泥固井，然后再用射孔器射穿套管和水泥環，并射入生產層內一定深度。油氣就可通過射孔所形成的孔道流入井內。圖5-13為直井套管射孔完井示意圖。

圖5-13套管射孔完井

尾管射孔完井是在鉆達油氣層頂部時，下技術套管注水泥固井，然后換小鉆頭鉆穿油氣層直至設計井深，用鉆具將尾管送下一并懸掛在技術套管上(尾管和技術套管的重合段一般不小于50m)。再對尾管注水泥固井，然后射孔。油氣層部位的結構與射孔完井方法完全相同。圖5-14為直井尾管射孔完井示意圖。

圖5-14尾管射孔完井

射孔完井法的優點是：

(1)能有效支撐疏松易塌的生產層；(2)能有效封隔油層、氣層和水層，防止氣竄、水竄；(3)可以進行分層測試、分層開采和分層酸化等各種分層工藝措施；(4)可進行無油管完井、多油管完井等。

(5)除裸眼完井方法外，比其他完井方法都經濟。

射孔完井法的主要缺點是：在鉆井和固井過程中，油氣層受鉆井液和水泥漿的侵害較為嚴重；由于射孔孔眼的數目和深度有限，油氣層與井底連通面積小，油氣流入井內的阻力較大。

3.割縫襯管完井法割縫襯管完井法是在裸眼完成的井中下入割縫襯管的完井方法。與裸眼完井相對應，割縫襯管完井也分先期和后期兩種工序。先期割縫襯管完井是在鉆達油氣層頂部時下套管固井，然后換小鉆頭打開油氣層，最后在油氣層的裸露部分下入一根預先在地面打好孔眼或割好縫的襯管，并用卡瓦封隔器將襯管懸掛固定在上部套管上。圖5-15為直井先期割縫襯管完井示意圖。后期割縫襯管完井是直接鉆穿油氣層后，才對油氣層以上的井段注水泥固井。圖5-16為直井后期割縫襯管完井示意圖。油氣只能經過襯管的孔眼或割縫才能流入井中。割縫襯管完井法可以防砂和保護井壁，但無法進行分層開采。它工藝簡單、操作方便、成本低，多用于出砂不嚴重的中粗砂巖油氣層，可在直井、定向井以及水平井中采用。

圖5-15先期割縫襯管完井

圖5-16后期割縫襯管完井

4.礫石充填完井法對于膠結疏松、出砂嚴重的地層一般采用礫石充填完井方法。該方法能夠有效保護井壁、解決防砂問題，但施工工序復雜。礫石充填完井法分為裸眼礫石充填完井和套管礫石充填完井兩種方法。

裸眼礫石充填完井是在套管下到油氣層頂部固井后，再鉆開生產層，并用井下擴孔器對油氣層部位進行擴孔，然后下入繞絲篩管，采用循環的方法用液體把預先選好的礫石帶至井內，充填于井底。裸眼礫石充填完井的優點是流動面積大、流動阻力小，缺點是無法進行分層開采。圖5-17為裸眼礫石充填完井示意圖。

套管礫石充填完井是在鉆開油氣層后，下套管固井、射孔。清洗射孔炮眼后，下入繞絲篩管，充填礫石。用該方法完井可以進行分層開采。套管礫石充填完井現在多采用高密度充填，其效率高、防砂效果好、有效期長。圖5-18為套管礫石充填完井示意圖。

圖5-17裸眼礫石充填完井

圖5-18套管礫石充填完井

礫石充填完井方法在直井、定向井中都可采用。但在水平井中應慎用，因為在水平井中易發生砂卡，礫石充填失敗則不能達到防砂目的。

三、完井井口裝置在油氣井測試和生產過程中，都必須有一套絕對可靠的井口裝置，以便能有控制、有計劃地進行井內作業和油氣生產。完井井口裝置是裝在地面用以懸吊和安放各種井內管柱，控制和引導井內油氣流出或地面流體注入的井口設備。完井井口裝置通常包括套管頭、油管頭和采油樹三大主要部件。

完井井口裝置的類型應根據油氣層的特點來確定。低壓油氣井的井口裝置比較簡單，只要密封環形空間，裝上油管頭和采油樹即可。對于高壓油氣井，則要求具有足夠的強度和可靠的密封性。同時還必須滿足安全測試、酸化壓裂和采油、采氣等工藝的要求。對于含硫化氫的油氣井應該采用防硫井口裝置，以保證安全生產。

1.套管頭如果油氣層壓力較低，且各層套管的固井水泥均返至井口，可以不裝套管頭，只需用環形鐵板將環形空間封焊住，采油樹直接裝在油管頭的法蘭盤上。

對于要求較高的油氣井，固井后一般要裝上套管頭，以密封兩層套管間的環形空間、懸掛第二層套管柱并承受部分重力。套管頭鉆井時可用于安裝井口防噴器。

套管頭下端的絲扣與技術套管連接，油層套管通過卡瓦坐在套管頭的斜坡內。卡瓦上有用鋼墊圈壓緊的抗油密封，密封其環形空間。套管頭上端法蘭用于連接油管頭。

如果水泥未返至井口，水泥固結點以上為自由套管柱。當井內溫度、壓力等變化時，套管長度會隨之伸長或縮短，從而引起套管柱自身及套管頭的受力情況發生變化。影響井內自由套管柱受力的因素有套管自身重力、溫度變化、井內鉆井液、油氣或注入流體的密度變化、套管柱內液面高度變化等。安裝套管頭時應對這些影響進行分析和計算，確定合理的套管柱初拉力值。保證自由套管柱的下部不至于受壓彎曲、失去穩定而破壞；上部套管柱要能承受最大拉力負荷，不發生絲扣滑脫或套管斷裂。目前已有比較成熟的計算方法，保證在油井開采過程中，自由套管柱處于有利的受力狀態而不至于發生破壞。

2.油管頭油管頭用于密封油管和生產套管的環形空間，懸掛油管柱和安裝采油樹。高壓油氣井目前多采用由特殊四通和錐形油管掛組成的油管頭。

在油層套管固井后，將油管頭的四通裝在套管頭的法蘭上。下完油管后將錐形油管掛連接在油管柱的上端，再用提升短節送至特殊四通的錐面座上，并用頂絲將錐形油管掛頂緊。油管和油層套管之間的環形空間通過油管掛及其上的密封環和O形密封圈密封。

應注意坐入錐形油管掛時不能猛提猛頓，不要碰傷其密封部位。

3.采油樹采油樹是由各類閘閥、四通或三通以及節流閥等配件組成的總成。采油樹安裝在油管頭上面，用以控制油氣流動，進行有計劃的安全生產以及完成測試、注液、酸化壓裂等作業。

四、完井工藝完井工藝因油氣井完成方法不同而異。經常進行的工作有射孔，下油管，安裝井口裝置，誘導油氣流，完井測試，酸化投產等。

1.射孔目前國內外大多數井都采用射孔完井方法完成。廣泛使用聚能射孔器(即射孔槍)完成射孔作業。射孔槍裝好射孔彈后，被輸送到井內的預定位置。引爆聚能射孔彈就可產生高溫、高壓、高速的噴射流直奔目標位。

射孔彈炸藥的爆炸是迅速的物理化學熱反應，溫度高達3000～5000℃。由于溫度極高，產生了極熱的氣態物質，體積迅速膨脹到原來的200～900倍，將處于強烈壓縮狀態的勢能瞬間變成動能。該動能沖擊波的速度可達200～800m/s，使爆炸點周圍壓力急劇升高，可達幾千至幾萬兆帕。利用爆炸時具有方向性的特點，將炸藥做成錐形凹槽狀。其聚焦作用導致在焦點上的聚能射流具有最大的密度和最大的穿透能力，很容易穿透套管壁、水泥環，并在地層中形成一定深度的孔眼。

射孔時井底壓力大于油氣層壓力叫做正壓射孔。正壓射孔后的殘渣和碎屑難以從地層中排出，會造成射孔通道的堵塞，極大地傷害油氣層。射孔時井底壓力小于地層壓力叫負壓射孔。負壓射孔后在壓差作用下地層流體馬上可以流向井底，從而能帶出殘渣，不污染產層。負壓射孔是近年發展起來的新型射孔技術，已廣泛地用于生產。

現代射孔工藝有電纜輸送套管槍射孔、電纜輸送過油管射孔、油管輸送射孔、油管輸送射孔聯作、高壓噴射和噴砂射孔、定方位射孔、超高壓正壓射孔、連續油管輸送射孔等工藝技術。

過油管射孔的工藝過程如下：將油管下到井內，在采油樹上安裝封井器、防落器、防噴管、防噴盒。將射孔槍、電纜接頭和井下儀器裝入防噴管內，并與電纜相連。安裝就緒后，打開防落器和封井器，借助于電纜把射孔槍下出油管鞋。放射性測井校對井深后對準層位引爆射孔。然后起出電纜，當射孔槍和井下儀器進入防噴管后，立即關閉采油樹總閘門。放掉防噴管內的壓力，再卸掉采油樹以上的裝置。

過油管射孔具有負壓射孔的優點，特別適合不停產補孔和打開新層，避免關井和起、下油管。但由于受油管直徑的限制，無法實現高孔密和深穿透，一次射開的產層厚度受限。目前多用于海上油氣井和不停產井。

油管輸送射孔工藝是把射孔槍接在油管柱上，借助于油管把射孔槍送到射孔位置。射孔前用射孔液造成負壓環境。坐好油管串，安上封井器，放射性測井校深后，對準層位引爆射孔彈，丟槍后試油。引爆方式有投棒引爆、油管加壓引爆、環空加壓引爆、電引爆等多種，從油管內投入鐵棒撞擊引爆最簡單、也最常用。

油管輸送射孔工藝的特點是能實現高孔密、深穿透，負壓清潔孔眼效果好、安全性高，特別適用于斜井、水平井以及稠油井，高壓地層和氣井必須采用。

2.下油管油管是地下油氣流向地面的通道，也是用來實現洗井、壓井、酸化、壓裂等措施的工具。油管是用優質鋼材制成的無縫鋼管，用接箍連接成油管柱。油管柱最下端的油管鞋是一個小內徑的油管短節，用于防止井下壓力計及其他入井工具掉落井底。

下在油層部位的篩管即為割縫或帶眼油管。長度一般在6～8m，孔眼直徑為12mm。所開孔眼的總面積要大于油管內截面積，目的是增大油氣流動通路，防止較大巖屑進入油管內，彌補由于油管鞋截面積過小而影響產量。

in。

由于油管柱與套管間的環空由油管掛密封，由地層流入井內的油氣只能進入篩管并沿著油管上升到地面。采油樹與地面采油管線相連,有控制地將油氣從井內輸出。

3.誘導油氣流下完油管、安裝好井口裝置后，下一步的工作一般是誘導油氣流。對于因井內液柱壓力過高而不能自噴的油氣井，應設法降低井內液柱高度或流體密度，從而降低液柱壓力，誘導油氣流進入井內。常用的方法有替噴法、提撈誘噴法、抽汲誘噴法和氣舉法等。

1)替噴法用原油或清水等低密度液體將井內的鉆井液循環替出，降低液柱壓力以誘使油氣流入井內的辦法稱為替噴法。替噴時清水從油管注入井內，逐步替出井內鉆井液。對于高壓井或深井，為了不致造成井內壓力變化過猛，可以先用輕鉆井液替出重鉆井液，再用清水替出輕質鉆井液的辦法進行替噴，確保井身安全。

2)提撈法提撈誘噴法是用特制的提撈筒，將井筒中的液體逐筒地撈出來，以降低液柱高度、誘導油氣流進入井內。這種方法一般是在替噴后仍然無效的情況下采用。

提撈誘噴法的一種變化稱為鉆具排液法。可以把裝有回壓閥的下部鉆具視為一個長的提撈筒，速度較快地將井內液面降低1000～1500m。

3)抽汲法抽汲法實際上是在油管柱內下入一個特制的抽子，利用抽子在油管內上下移動形成的部分真空，將井內部分清水逐步抽出去，從而降低井內液柱高度，達到誘噴的目的。

抽汲法可將井內液柱高度降到很低。抽子下行時閥打開，水從抽子中心管水眼流入油管內；上提抽子時閥關閉，油管內的水柱壓力使膠皮脹開緊貼油管內壁而起密封作用。抽子之上的水柱隨抽子上移而被排出井口。替噴后仍不能自噴的井，可采用抽汲法誘噴。

4)氣舉法氣舉法與替噴法的原理類似，只是替入井內的不是清水而是壓縮空氣。氣體是從環空注入而不是經油管注入。由于氣體密度小，只要油氣層傷害不是很嚴重，一般氣舉后可達到誘噴的目的。在某些有條件的地區，還可以用鄰井的高壓天然氣代替壓縮機進行氣舉。對替噴無效的井，也可采用氣舉法誘噴。

4.完井測試完井測試的主要任務是測定油氣的產量、地層壓力、井底流動壓力、井口壓力以及取全取準油、氣、水的資料，為油氣開采提供可靠的依據。

1)油氣產量的測定從油氣井中產出的油、氣、水進入分離器后，氣體經分離傘從上部排出，油和水沉降下來。玻璃連通管中的液面高度能反映分離器內油水液面的變化。記錄玻璃管中液面上升一定高度所需的時間，就能算出每口井的產液量，經采樣分析可得到油水含量。

通常用節流式流量計測定天然氣的產量。流量計的孔板直徑要適應天然氣的產量范圍。

2)地層壓力和井底流動壓力關井待井內壓力恢復到穩定后，用井下壓力計測得的井底壓力即為地層壓力。也可用關井井口壓力和液柱壓力計算得出地層壓力。對于滲透性差的地層，關井使井內壓力恢復需要很長時間。為了節省時間，可根據一段時間內的壓力恢復規律推斷地層壓力。

井底流動壓力是指穩定生產時測得的井底壓力。如果是油管生產，由套壓和環空液柱壓力可算得井底流動壓力。

3)井口壓力油氣井井口壓力包括油壓和套壓。油壓反映井口處油管內壓力，套壓反映井口處油管與套管環形空間的壓力。生產時油壓和套壓不同，關井壓力穩定后油壓和套壓應相等。可以在地面上通過壓力表讀得這兩個壓力值。

4)油、氣、水取樣取樣是為了對產層流體進行分析和評價。因此，要求取出的樣品具有代表性和不失真。一般情況在井口取樣。有時為了保持油氣在地下的原始狀態，需要下井下取樣器到井底取樣并封閉，然后取到地面用于測試和分析。

思考題

1.鉆井的作用是什么?2.現代旋轉鉆井的工藝過程特點是什么?3.井身結構包括什么內容?4.鉆井工藝發展經歷了幾個階段?有些什么特點?5.石油鉆機由哪些系統組成?各個系統的作用是什么?6.防噴器有哪些類型？各有什么用途？

7.鉆柱主要由哪幾種部件組成？

8.方鉆桿為什么要做成正方形?9.扶正器、減振器、震擊器等輔助鉆井工具各有什么用途?10.普通三牙輪鉆頭主要由哪幾部分組成?11.石油鉆井使用的金剛石鉆頭有哪些類型?各在什么條件下使用?12．鉆井液的功用是什么?13．水基鉆井液由哪些部分組成？屬于什么樣的體系？

14．鉆井液性能的基本要素有哪些？

15．鉆井液密度與鉆井工作的關系如何?16．怎樣優選鉆頭？

17．井斜控制標準是什么?18．壓井循環的特點是什么？

19．常規井身軌跡有哪幾種類型？

20．井內套管柱主要受哪些外力作用？設計套管柱的基本原則是什么?21．套管柱由哪些基本部件組成？

22．描述注水泥的基本過程。

23.鉆開油氣層時常采取哪些保護措施?24．目前常用哪幾種完井方法?25.誘導油氣流的主要方法有哪些?26.完井井口裝置有哪些部件?各起什么主要作用?

水平井分段壓裂改造技術

王培義李宗田蘇建政孫良田

（中國石化石油勘探開發研究院，北京100083）

摘要 水平井技術于1928 年提出，20 世紀40 年代付諸實施，20世紀80年代相繼在美國、加拿大、法國等國家得到廣泛工業化應用，并由此形成了一個研究和應用水平井技術的新高潮。本文闡述了國內外水平井分段壓裂工藝技術及其應用效果，傳統的填砂打液體膠塞及封隔器分隔壓裂技術勞動強度大，作業周期長，水力噴射壓裂是水平井分段壓裂發展的方向。

關鍵詞 水平井 分段壓裂 應用效果

Staged Hydraulic Fracturing Proceeding of Horizontal Well

WANG Pei-yi，LI Zong-tian，SU Jian-zheng，Sun Liang-tian

（Exploration and Proction Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083）

Abstract The horizontal well technology was proposed in 1928，brought into operation in 1940s，and successively widely instrialized used in U.S.A，Canada，France in 1980s.So a new meridian was developed that time.This paper gives an overall description the staged hydraulic fracturing proceeding of horizontal well in domestic and abroad，and introces its field application.Traditional liquid cement isolation and packer isolation in hydraulic fracturing proceeding makes labour intensity raised and leads working cycle longer.Hydrojet fracturing proceeding is a trend in staged hydraulic fracturing proceeding.

Key words horizontal well staged hydraulic fracturing field application

水平井通過擴大油層泄油面積提高油井產量，提高油田經濟效益，目前已經成為油氣田開發的一種有效手段，特別對于低滲油氣藏效果更加顯著。為了充分發揮水平井優勢，提高低滲透油田開發效益，水力壓裂改造成為儲層增產的重要措施。

國內外于20世紀80年代開始研究水平井的壓裂增產改造技術，在水力裂縫的起裂、延伸、壓后產量預測和分段壓裂施工工藝技術等方面取得了一定進展，但總體來講不配套、不完善，特別是水平井分段壓裂改造工藝技術與實際生產需求還存在較大的差距，有待進一步開展攻關研究。本文主要介紹目前國內外常用的幾種水平井分段壓裂工藝技術［1～3］。

1 水平井分段壓裂改造技術

1.1 液體膠塞隔離分段壓裂技術（化學隔離技術）

國內外在20世紀90年代初采用該技術，主要用于套管井。其基本做法是：①射開第一段，油管壓裂；②用液體膠塞和砂子隔離已壓裂井段；③射開第二段，通過油管壓裂該段，再用液體膠塞和砂子隔離；④采用這種辦法，依次壓開所需改造的井段；⑤施工結束后沖砂沖膠塞合層排液求產。該方法的優點是施工安全系數高。缺點是：①所使用的液體膠塞濃度高，對所隔離的層段傷害大；②由于壓后排液之前要沖開膠塞和砂子，沖砂過程中對上下儲層均會造成傷害；③施工工序繁雜，作業周期長；④綜合成本高。因此，該技術方法20世紀90年代初發展起來后沒有得到進一步發展與推廣應用。

1.2 水平井雙卡上提壓裂多段技術

此項技術可以一次性射開所有待改造層段，壓裂時利用導壓噴砂封隔器的節流壓差壓裂管柱，采用上提的方式，一趟管柱完成各層的壓裂（圖1）。優點：①分層改造目的性強；②井筒隔離效果好。缺點：容易砂卡封隔器，造成井下事故。需進一步攻關研究。

圖1 雙封分層壓裂管柱示意圖

1.3 封隔器+機械橋塞分段壓裂技術

該技術為：射開第一段，油管壓裂，機械橋塞座封封堵；再射開第二段，油管壓裂，機械橋塞座封封堵，按照該方法依次壓開所需改造的井段，打撈橋塞，合層排液求產（圖2）。優點：①具備雙封分壓的特點；②砂卡時處理事故比雙封管柱容易。缺點：①作業周期長；②砂卡風險大［4，5］。

圖2 水平井機械隔離分段壓裂管柱示意圖

1.4 環空封隔器分段壓裂技術

環空封隔器分段壓裂，首先把封隔器下到設計位置，從油管內加一定壓力坐封環空壓裂封隔器，從油套環空完成壓裂施工，解封時從油管加壓至一定壓力剪斷解封銷釘，同時打開洗井通道閥，洗井正常后起出壓裂管柱，重復作業過程，實現分射分壓（圖3）。

圖3 環空分層壓裂管柱示意圖

1.5 限流分層壓裂技術

限流法分層壓裂是一種完井壓裂技術，它主要用于未射孔的新井。限流壓裂技術機理是在壓裂過程中，當壓裂液高速通過射孔孔眼進入儲層時會產生孔眼摩阻且隨泵注排量的增加而增大，帶動井底壓力的上升，井底壓力一旦超過多個壓裂層段的破裂壓力，即在每一個層段上壓開裂縫。如果層多、層薄，物性差異大，那么就會導致各裂縫啟裂和延伸不均衡，影響增產效果（圖4）。

圖4 限流分層壓裂管柱示意圖

1.6 水力噴射加砂分段壓裂技術

水力噴射分段壓裂技術就是將水力噴射技術和壓裂技術相結合，其技術原理是根據伯努利方程，將壓力能轉換為動能，在地層中射流成縫，通過環空注入液體使井底壓力剛好控制在裂縫延伸壓力以下，環空泵注的液體在壓差作用下進入射流區，與噴嘴噴射出的液體一起被吸入地層，驅使裂縫向前延伸，因井底壓力剛好控制在裂縫延伸壓力以下，壓裂下一層段時，已壓開層段不再延伸，因此，不用封隔器與橋塞等隔離工具，實現自動封隔。通過拖動管柱，將噴嘴放到下一個需要改造的層段，可依次壓開所需改造井段（圖5）。

水力噴射壓裂技術可以在裸眼、篩管完井的水平井中進行加砂壓裂，也可以在套管井上進行，施工安全性高，可以用一趟管柱在水平井中快速、準確地壓開多條裂縫，水力噴射工具可以與常規油管相連接入井，也可以與大直徑連續油管（ϕ60.3mm）相結合，使施工更快捷，國內外已有數百口井用此技術進行過酸壓或加砂壓裂處理［6～8］。

圖5 噴射壓裂技術示意圖

2 現場應用效果

吉林油田，由于井比較淺，大部分水平井采用環空分段壓裂技術，用該工藝壓裂投產的水平井，壓后初期產量為10.8～14.2m3/d，穩定產量是周圍直井產量的3～5倍。

長慶油田自1993年在安塞油田第一口水平井——塞平1井成功實施分段壓裂以來，已利用填砂打膠塞分段壓裂技術改造了7口井17層段。長慶油田在2005年引進哈里伯頓公司水力噴射分段壓裂技術基礎上，2006年在4口井實施了水力噴射分段壓裂，其中莊平7井投產后日產油7t，取得了較好的改造效果。

大慶油田在葡萄花油田實施8 口水平井限流壓裂，投產2 口井，平均日產量達到43.7t，未壓裂水平井日產為9.7t，壓裂增產3.4倍。2007年封隔器分段壓裂占水平井壓裂總井數的75.6%，增產效果是直井壓裂的4.5倍，是水平井限流壓裂的1.4～2.5倍。將分段壓裂與限流壓裂相結合，開展水平井分段限流工藝研究，試驗8口井，降低了施工成本與風險，并取得了較好的增產效果。

勝利油田套管限流分層壓裂實施了高89-平1井、史127-平1井、商75-平1井3口井的分段壓裂，其中史127-平1井水平段長351.3m，實施限流改造井段3488.5～3646.5m，長度為 158.0m，壓后初期日產液 20.3m3，日產油 11.5m3，穩定日產油6.45m3，含水量為7%。

3 結論

（1）水平井的增產措施是低滲透水平井長期高效開發的重要手段，應加大水平井的分段壓裂措施的現場實施研究力度。

（2）水平井開發經過十余年的科技攻關，取得了很多成果，但在水平井分層壓裂工藝配套等許多方面有待于進一步提高。

參考文獻

［1］牛寶榮，徐向陽，何紅梅.國內外水平井開采配套技術［J］.吐哈油氣，2007，12（2）：183～187.

［2］陳作，王振鐸，曾華國等.水平井分段壓裂工藝技術現狀及展望［J］.天然氣工業，2007，27（9）：78～80.

［3］姜洪福，隋軍，龐彥明等.特低豐度油藏水平井開發技術研究與應用［J］.石油勘探與開發，2006，33（3）：364～368.

［4］宋振云，陳建剛，王興建等.水平井筒機械隔離分段壓裂技術［J］.鉆采工藝，2007，30（4）：75～77.

［5］ElRafie E A，Wattenbarger R A.Comprehensive Evaluation of Horizontal Wells with Transverse Hydraulic Fractures in a Layered Multi 2 phase Reservoir［J］.SPE 35211，1996.

［6］沈忠厚.水射流理論與技術［M］.東營：石油大學出版社，1998.390～423.

［7］Jaatmadja J B.Hydrajet-f racturing stimulation process proves effective for off shore brazil horizontal wells［J］.SPE 88589，2004.

［8］McDaniel B W，Jim B.Surjaatmadja，Larry Lockwood，Halliburton；Rod L.Sutherland，Key Proction Co.Evolving New Stimulation Process Proves Highly Effective in Level 1 Dual-Lateral Completion.SPE7 8697-MS，2002.

很赞哦!（3）