第一章钻完井工程概述
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第一章定向井(水平井)钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念1.定向井丛式井发展简史定向井钻井被(英)T.A.英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。
”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。
定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。
定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。
当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。
并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。
最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。
早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。
有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。
救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达10,654米;水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的RytchFarm油田钻成的M11井,水平位移高达1,0114米。
垂深水平位移比最高的是Statoil公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14;丛式井口数最多,海上平台:96口;人工岛:170口;我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段,50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾350米,水平位移444.2米,最大井斜92°,水平段长160米;70年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关,使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。
油气田地下地质学 - 第一章第一章钻井地质(Chapter1 well drilling geology)第一节井位部署一、井的类别(本节重点) 1 探井发现油气,解决有没有油气的问题,有多少油气?地质井:盆地普查阶段,为取得基础工业质资料而钻的井,在地震资料不能覆盖区主要解决构造和地层。
参数井:盆地区域勘探阶段,为了解一级构造单元地质情况而钻的井,了解地层层序、厚度、岩性、生油、储油和盖层条件,并为物探资料的解释提供参数。
预探井:圈闭预探阶段,以发现油气为目的而钻的井。
评价井:在已获得工业油流的圈闭上,为查明含油气规模而钻的井。
水文井:为了解水文地质问题或寻找水源而钻的井。
定向井:为特殊的地质或工程需要而钻的规定了井眼轨迹的井。
2开发井评价井钻探后根据开发方案,按照一定的井网方式和井网密度而钻的井,以高效果科学地采出地下石油为目的。
采出油气油(气)井:采出油气的井水井:向地层中注水,以保持地层压力验替油气的井。
调整井(一、二、三次):油气田开采一段时间后,根据开发动态和数值模拟资料,以提高储量动用程度和采收率为目的而钻的井。
检查井:为监测油、气藏开采动态而钻的井。
其它还有更新井、三采井等。
二、井号编排与命名 1探井地质井:以一级构造单元+“D”命名。
参数井:盆地名称的第一个字+“参”字+序号,如江参1井、塔参1井预探井:二级构造名称+序号,如轮南1井、塔中1井,序号比较小评价井:油气田名称+序号,如马101井,数字比较大水文井:以一级构造单元+“S”命名定向井:在井号后加小定“x”,如柳1x2井:表示柳1井旁边钻的第2口斜井 2开发井油井和水井:按井排编号;用油气田名称第一个汉字+井排+井号。
如东河11-2-1 调整井(一、二、三次):在原基础井网基础上加上标识:如南阳油田加J、H等字符,大庆在原井排基础上加D或代表其期次的号等检查井:井号前“检” 三、井位部署 1探井布井原则1 不同阶段井位部署原则参数井:勘探初期,1口井控制1个构造带,一般部署在隆起区,预探井:一个局部构造带设计一口预探井,目的是发现油气评价井:以出油的预探井为中心,向四周部署2 不同油藏井位部署原则以高点为中心的放身状布井以高产层系或含含油圈闭为基础,先肥后瘦,扩边连片布井 2开发井部署原则排状切割注水布井面积井网部署注采井环状布井不均匀点状布井第二节钻井地质设计与完井一、单井地质设计 1设计依据⑴区域地质资料地层综合柱状图构造图、构造剖面图油、气、水层资料。
第一章、绪论第一节、钻井完井工程在石油工业中的地位石油和天然气作为世界上的主要能源和优质化工原料,是当今社会经济发展中重要的生产力要素之一。
目前,世界能源消费的结构比例为:石油40%,天然气22.9%,煤炭27.4%,核能7.1%,水电2.5%,石油和天然气的比例占到世界能源消费的62.9%。
一个国家对石油和天然气的拥有量和占有量已成为综合国力的重要标志。
石油在一个国家的国民经济中的地位和作用是非常重要的,它对于经济、政治、军事和人民生活都有极大的影响。
石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工的能源和化工原材料生产部门。
钻井是石油勘探、石油开发的一个非常重要的环节和手段。
在世界范围内,油田在石油勘探阶段的总投资中钻井的费用达到55%—80%,在石油开发阶段的总投资中钻井的费用超过50%,从中可见钻井工作所占的比重。
一个国家在钻井技术上的进步程度,往往反映了这个国家石油工业的发展状况,因此,许多国家竞相宣布本国钻了世界上第一口油井,以显示他们在世界石油工业发展史曾经做出的贡献和所处的地位。
石油勘探有多种方法,但钻井是最重要也是最终判断地下是否有油的手段。
当一个地质圈闭经钻探并获得了有工业开采价值的油气流后就算找到了一个油田。
下一步的工作就是进一步搞清楚这个油田的具体范围和出油能力。
因此,在钻探过程中发现油气后,就应立即查清油层的层数、深度、厚度,并要搞清油层的岩性和其他物理性质,还要对油层进行油气生产能力的测试和原油性质的分析,然后再进行扩大钻探,进一步探明圈闭含油气情况,算出地下的油气储藏量有多少。
这样,对一个油田来说,它的初步勘探工作才算结束。
通过地质勘探,发现有工业价值的油田以后,就可以着手准备开发油田的工作了。
油田开发是指在认识和掌握油田地质及其变化规律的基础上,在油藏上合理的分布油井和投产顺序,以及通过调整采油井的工作制度和其它技术措施,把地下石油资源采到地面的全过程。
油田从详探到全面投入开发的工作顺序一般为:在见油的构造带上布置探井,迅速控制含油面积;在已控制的含油面积内,打资料井,了解油层的特征;分区分层试油,求得油层产能参数;开辟生产试验区,进一步掌握油层特性及其变化规律;根据岩心、测井和试油、试采等各项资料进行综合研究,作出油层分层对比图、构造图和断层分布图,确定油藏类型;油田开发设计;根据最可靠、最稳定的油层钻一套基础井网,钻完后不投产,根据井的全部资料,对全部油层的油砂体进行对比研究,然后修改和调整原方案;在生产井和注水井投产后,收集实际的产量和压力资料进行研究,修改原来的设计指标,定出具体的各开发时期的配产、配注方案。
第⼀章油井完井概述第⼀章油井完井概述§1—1 油井基本知识凡是属于进⾏⽯油勘探、索取油(⽓)层地质资料和开采⽯油、天然⽓所钻凿的岩⽯通道,统称为⽯油井。
⼀.⽯油井的作⽤1.获取⽯油勘探所需要的地质资料,发现和评价油⽓⽥。
2.开采地下油⽓层中的⽯油和天然⽓。
3.检查注⽔开发油⽥⽔线推进情况。
4.改造油层。
5.利⽤⽯油报废井往地层⾥注⽔、注⽓。
⼆.⽯油井的钻凿1.钻井应⽤钻井机械设备向地下岩层钻凿孔眼,并采⽤⼀定的⼯艺技术措施与⽅法是之构成地⾯到地下油(⽓)层通道的⼯艺过程。
2.钻井⼯艺过程钻前准备,钻进和完钻三个阶段(1)基本概念:井⼝:井眼顶部;井底:井眼底部;井径:井眼直径⼤⼩;井壁:井眼周壁;井段:井⾝某段;井⾝:整个井筒。
(2)⽅补⼼:旋转钻井时,带动井下钻具旋转的转盘中间⽤来卡住⽅钻杆的部件。
⽅补⼼顶⾯是计算井深的起点。
(3)完钻井深:从转盘⽅补⼼上平⾯到井底的距离。
正常情况下,每⼝井都必须钻达设计完钻井深。
钻井过程⽐较复杂,易出现井喷和卡钻事故。
三.井的类型1.根据井的作⽤分类井筒基本概念采油井(油井):开采地下原油钻凿的井眼。
分为:⾃喷井、⾮⾃喷井。
采⽓井(⽓井):开采地下天然⽓钻凿的井眼。
注⽔井:注⽔开发油⽥,为给地层注⽔补充能量⽽钻凿的井眼。
⽔源井(⽔井、热⽔井):为注⽔⽤⽔、油⽥⼯业⽤⽔和民⽤⽔提供充⾜⽔源⽽钻凿的井眼。
观察井(实验井):开发过程中,为了解油层动态、油⽓⽔运动规律和变化情况⽽钻凿的井眼。
探井、了解地层的年代、岩性、厚度、⽣储盖的组合和区域地质构造,地质剖⾯局部构造⽽钻凿的井眼。
2.根据井的深度分类浅井:井深:500~1000⽶。
中深井:井深:1000~2500⽶。
深井:井深:2500~4000⽶。
超深井:井深:4000⽶以上。
3.根据井眼轨迹分类垂直井:井斜⾓⼩于150。
⽔平井:在钻到⽬的层位时,井斜⾓超过850,并进⽬的层⽔平钻进距离超过10倍以上由层厚度。
完井部份一、完井概念笼统的讲,完井是指裸眼井段钻达到设计深度后,使井底和油气层以一定的结构方式连通起来的整个作业工艺。
完井又可细分为钻井完井和生产完井。
1. 钻井完井:如果是套管完井,它包括从钻井作业开始,直到完成全部固井、CBL测井作业结束为止的全过程。
如果是裸眼井完井,它包括从钻井作业开始,直到钻完裸眼井段,替入油层保护液,并完成电测作业为止的全过程。
2. 生产完井:从钻井完井作业结束之后,根据油、气、水井生产工艺要求,所进行的与井身结构建设、油气层保护、生产管柱设计、直至投产作业结束,其间一系列的作业过程叫生产完井。
3.钻井井身结构为了确保安全顺利地钻达目的层,钻井过程中所采用的某种套管柱组合结构形式叫井身结构。
典型井身结构,如图--1所示。
图—1 井身结构示意图①方补心;②-套管头;③-导管;④-表层套管;⑤-表层套管水泥⑥-技术套管;⑦-技术套管水泥环;⑧-油层套管;⑨-油层套水泥环;1.导管:井身结构下入的第一层套管,用来隔离海水和地表淤泥层,以利于钻井作业,一般使用30”套管,下入深度泥面以下大约50M左右。
2.表面套管:井身结构中的第二层套管,下入后立即用水泥固井,水泥返至地面,一般使用20”套管,下入深度一般为几十米至几百米不等。
3.技术套管:表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。
在钻到目的层之前,用来隔离在钻井途中可能遇到的其它油、气、水层、漏失层和易坍塌层等复杂地层,以利钻井顺利作业。
一般使用13-3/8”套管,下入深度和固井水泥返高,根据现场实际情况而定。
4.油层套管:井身结构中最内一层套管叫油层套管,用来封隔目的层中的油、气、水层,射孔后为长期开采目的层的油、气、水层提供通道。
一般使用5-1/2”~9-5/8”套管,下入深度根据现场实际情况而定。
固井时一般要求水泥返高至最上一层油、气层顶部以上200~250m。
二、渤海地区油田防砂完井主要作业工艺简介(以“一趟管柱作业,多层防砂”技术为例)主要作业程序:1)作业前的准备工作施工设计—由项目经理组织完井监督编写,它应包括现场主要施工作业步骤设计(含安全内容)、地质射孔方案设计、完井液体系配方设计以及作业设备、器材准备清单等。