鉆井完井工程札記.doc

鉆井完井工程札記1. 井眼軌道設(shè)計(jì)與控制1,井眼軌道設(shè)計(jì)的原則和方發(fā)基本概念；油氣井是以勘探開發(fā)石油天然氣為目的，在地層中鉆出的具有一定深度的圓柱形孔眼，1. 井眼軸線；井眼中心線2. 井眼軌道；表示井眼軸線形狀的圖形3. 井深；從轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心面到井底的深度4. 測(cè)深；自鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤面到井內(nèi)某測(cè)點(diǎn)間的井眼軸線的實(shí)際長(zhǎng)度5. 井斜角；井眼軸線上某一點(diǎn)的切線與該鉛點(diǎn)垂線之間的夾角。6. 方位角；從正北方線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至井眼軸線上某一點(diǎn)的切線在水平方向上的投影線的夾角。7. 垂深；井眼軸線上某測(cè)點(diǎn)至井口轉(zhuǎn)盤面所在水平面的垂直距離，8. 北坐標(biāo)；9. 東坐標(biāo)；10. 井眼曲率單位長(zhǎng)度井段井眼軸線的切線所轉(zhuǎn)過的角度，11. 井斜變化率；單位長(zhǎng)度井段井斜角的變化值，12. 方位變化率；單位長(zhǎng)度井段的方位角變化值，13. 井底水平位移；井口與井底兩點(diǎn)在水平投影上的垂直距離。二；井身剖面 1. 直井段；2. 造斜點(diǎn)；3. 造斜率4. 造斜段；5. 穩(wěn)斜段；6. 降斜段；7. 目標(biāo)點(diǎn)；8. 靶區(qū)和靶區(qū)半徑；包含目標(biāo)點(diǎn)在內(nèi)的一個(gè)區(qū)域叫靶區(qū)；9. 靶心距；實(shí)鉆井眼軸線到目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，三；油氣井分類；1按目的分類(1) 探井；探井是為了了解地層的時(shí)代，巖性，厚度，生油巖，儲(chǔ)集層，蓋層組合和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，局部構(gòu)造為目的。和發(fā)現(xiàn)油汽藏并探明油氣邊界和儲(chǔ)量，了解油氣構(gòu)造為目的的各種井。包活地層探井，預(yù)探井，詳探井和地質(zhì)淺井，(2) 開發(fā)井；為油氣田各種采油，采氣井，注水，注氣井等2，按井的深度分類；淺井（井深小于2000米），中深井（井深20004500），深井（井深45006000),超深井（井深大于6000）3. 按井眼軌道分類；（1） 直井 ；設(shè)計(jì)井眼軸線為鉛垂線，實(shí)鉆井眼軸線大體沿軸線方向。（2） 定向井；沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軌道，按既定的方向偏離井口垂線一定距離，鉆達(dá)目標(biāo)的井。它可分為；1. 普通定向井；在一個(gè)井場(chǎng)內(nèi)僅有一口最大井斜角小于60度的定向井，2. 大斜度井；在一個(gè)井場(chǎng)內(nèi)僅有一口最大井斜角在6086度之間的定向井。3. 水平井；，大于86度，并保持這種角度鉆完一段長(zhǎng)度的水平的定向井。4. 叢式井；在一個(gè)井場(chǎng)內(nèi)有計(jì)劃地鉆出兩口以上的定向井組。5. 多底井；一個(gè)井口下下面有兩個(gè)或兩個(gè)以上的井底的定向井6. 斜直井；用傾斜鉆機(jī)或傾斜井架完成的，自井口開始井眼軌道一直是一段斜直井段的定向井。四；1，井眼軌道設(shè)計(jì)的原則和方法井眼軌道的類型；按在空間直角坐標(biāo)系的形狀，可分為二維井眼軌道和三維井眼軌道。二維井眼軌道只有井斜角的變化，三維井眼軌道有井斜角的變化和方位角的變化。2，設(shè)計(jì)井眼軌道的原則1） 根據(jù)油氣田勘探開發(fā)要求，保證實(shí)現(xiàn)鉆井目的2） 根據(jù)油氣田的構(gòu)造特征，油氣產(chǎn)狀，有利于提高油氣產(chǎn)量和采收率，改善投資效益。3） 在選擇造斜點(diǎn)，井眼曲率，最大井斜角等參數(shù)時(shí)，有利于鉆井，采油，和修井作業(yè)。4） 在滿足鉆井目的的前提下，盡量選擇比較簡(jiǎn)單的剖面類型，力求使設(shè)計(jì)的井斜段最短，以減小井眼軌道控制的難度和鉆井工作量，有利于安全?？焖巽@井，降低鉆井成本。3，井眼軌道設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中有關(guān)因素的選擇1.造斜點(diǎn)的選擇原則，選擇比較穩(wěn)定的地層，避免在巖石破碎帶，漏失地層，流沙層或者容易坍塌等復(fù)雜地層定向造斜。1）地層可鉆性均勻，不應(yīng)有硬夾層。2） 垂深大，水平位移小的井，造斜點(diǎn)應(yīng)深。以簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)，加速鉆井。3） 垂深小，水平位移大的井，造斜點(diǎn)應(yīng)淺，以減少定向施工的工作量。 2，最大井斜角； 對(duì)于直井，井斜角控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，對(duì)于常規(guī)定向井和水平井，當(dāng)井斜角小于15度時(shí)，方位不穩(wěn)定，因此，最大井斜角應(yīng)大于15度。3，井眼曲率在鉆井中，井眼曲率是一個(gè)重要參數(shù)，井眼曲率過大會(huì)給鉆井，采油，和修井作業(yè)造成困難，因此。應(yīng)根據(jù)具體情況選取井眼曲率的最大值。4，井眼軌道類型的選擇1直井 2，三段制井眼軌道 3，五段制井眼軌道 4“S”型井眼軌道5，二維定向井井眼軌道設(shè)計(jì)步驟；定向井井眼軌道設(shè)計(jì)一定要認(rèn)真執(zhí)行井眼軌道設(shè)計(jì)原則，選擇合理的井眼軌道設(shè)計(jì)類型，結(jié)合本井情況，設(shè)計(jì)出良好的井眼軌道。1） 掌握原始資料主要是該地區(qū)的地質(zhì)剖面，地表對(duì)井位的限制條件，目的層位的垂直井深和總水平位移，自然造斜規(guī)律，工具造斜能力，鉆井技術(shù)水平和故障提示等。2） 根據(jù)井眼軌道設(shè)計(jì)原則，選一個(gè)井眼軌道類型，3） 根據(jù)原始資料選定造斜點(diǎn)的位置，并確定造斜率和降斜率的大小。4） 確定最大井斜率。5） 計(jì)算剖面上各井段的井斜角，方位角，垂直井深，水平位移，6） 核算井眼曲率，使其滿足對(duì)他的各種限制條件，并作出井身的控制圓柱，也就是誤差范圍。7） 繪制井眼軌道圖，標(biāo)出安全圓柱。2,鉆井液在鉆井工程中，人們常常以“泥漿是鉆井的血液”來形象說明鉆井液在鉆井中的重要地位。鉆井液的作用可以概括為；清洗井底，攜帶巖屑；冷卻和潤(rùn)滑鉆頭和鉆柱；平衡地層壓力；保護(hù)井壁；協(xié)助破巖；地質(zhì)錄井；將水力功率傳給鉆頭；保護(hù)油氣層等。在鉆井實(shí)踐過程中鉆井液技術(shù)不斷發(fā)展，從最初采用清水開始，經(jīng)歷了清水，天然泥漿，細(xì)分散泥漿，粗分散泥漿，不分散低固相泥漿，無固相泥漿等幾個(gè)階段。在這一過程中，為了解決某些復(fù)雜問題，出現(xiàn)了油基泥漿以及空氣，泡沫等新型鉆井液，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了粘土和水形成“泥漿”的范圍，因此人們用鉆井液來代替泥漿這一名稱。第一節(jié)；鉆井液性能和調(diào)控根據(jù)API推薦的試驗(yàn)程序，需檢測(cè)的鉆井液常規(guī)性能包括；密度，馬氏漏斗粘度，塑形粘度，動(dòng)切力，靜切力，API濾失量，高溫高壓濾失量，PH值和堿度，含砂量，固相含量，膨潤(rùn)土含量和濾液中各種無機(jī)離子濃度等，鉆井液的上述性能能直接影響鉆井的速度和質(zhì)量。一；鉆井液的密度 鉆井液的密度主要是調(diào)節(jié)鉆井液的靜液柱壓力來平衡地層孔隙壓力，確保安全鉆井。有時(shí)也用來平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，以避免發(fā)生井塌。密度過高，會(huì)引起鉆井液過度粘稠，容易漏失，鉆速下降，損害油氣層和鉆井成本增加等一系列問題。密度過低，則容易發(fā)生井涌甚至井噴，有時(shí)還會(huì)造成井塌，井徑縮小，和攜屑能力下降等。 2，調(diào)節(jié)鉆井液密度的方法 提高鉆井液的常用方法；加入重材料如重晶石，石灰石等，此外加入可溶性無機(jī)鹽如NaCl可以將鉆井液密度提高到1200Kg/立方米左右。降低鉆井液密度的常方法；用機(jī)械和化學(xué)絮凝的方法清除固相，降低鉆井液的固相含量；加水稀釋，但有時(shí)會(huì)增加處理劑的用量和費(fèi)用；混油，但是鉆井液成本增加，且影響地質(zhì)錄井；鉆低壓油層時(shí)可選用充氣鉆井液等。二，鉆井液的流變性鉆井液流動(dòng)和變形的特性稱為流變性，其中流動(dòng)性是主要的，鉆井液的流變性是鉆井液的一項(xiàng)基本性能，他在解決下列鉆井問題時(shí)起著十分重要的作用。1） 攜帶巖屑，保證井底和井眼的清潔。2） 懸浮巖屑和重晶石3） 合理確定水利參數(shù)，減少循環(huán)壓力損失，充分發(fā)揮鉆頭水功率的作用，提高機(jī)械鉆速。4） 減輕鉆井液造成的壓力激動(dòng)和對(duì)井壁的沖刷防止井漏和井塌事故的發(fā)生5） 有效的發(fā)揮固控設(shè)備的效能6） 防止氣侵因此，鉆井液流變性與安全，快速鉆井密切相關(guān)，對(duì)鉆井液的流變參數(shù)進(jìn)行有效的控制，優(yōu)選和調(diào)整，已成為當(dāng)今鉆井液工藝技術(shù)的重要組成部分第3節(jié) ，常用鉆井液簡(jiǎn)介一，鉆井液體系的選擇1，選擇鉆井液體系的基本準(zhǔn)則迄今為止，還不存在任何一種情況下均適用的鉆井液。因此必須根據(jù)井的類別和地層等情況，在綜合考慮各方面的因素之后，對(duì)一口井所使用的鉆井液體系進(jìn)行合理的選擇。主要考慮的各方面因素有；井下安全；是否鉆遇巖鹽，石膏層；井下溫度和壓力；井漏；泥頁巖層穩(wěn)定性；井眼軌跡；壓差卡鉆；儲(chǔ)集層損害；鉆井液成本。2，根據(jù)油氣井的類型選擇體系（1） 區(qū)預(yù)探井和預(yù)探井區(qū)域探井和預(yù)探井的主要目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層位。由于井下地質(zhì)情況不清楚，必須選用不影響地質(zhì)錄井并有利于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)層的鉆井液體系，及要求鉆井液的熒光度和密度要低，因此對(duì)這一類的鉆井液一律不得混入原油和柴油。為維護(hù)這類鉆井液的低密度和低固相，應(yīng)盡量使用不分散的聚合物鉆井液。（2） 生產(chǎn)井生產(chǎn)井主要是為了開發(fā)油田，以獲取高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)為目的。它是在已掌握井下地質(zhì)情況進(jìn)行的，因此對(duì)這類鉆井液的要求，主要是保護(hù)好油氣層和提高鉆速。固相含量和固相顆粒的分散程度是影響鉆素的重要因素，因此對(duì)于生產(chǎn)井，在上部地層多采用不分散聚合物鉆井液，鉆至油層時(shí)再換用相應(yīng)的完井液以保護(hù)油層。(3) 調(diào)整井調(diào)整井的主要特點(diǎn)是地層壓力高，其原因多是因?yàn)橛蛯娱L(zhǎng)期注水導(dǎo)致底層的復(fù)雜性而造成的。因此這類鉆井液的密度常常高達(dá)2000Kg/每立方米。這樣大的密度給鉆井液的配置和維護(hù)帶來較大的困難，為了提高固兼容限量，一半多選用分散鉆井液體系，必要時(shí)可選用油基鉆井液。（4） 超深井超深井的特點(diǎn)是高溫和高壓、因此對(duì)其鉆井液的基本要求是；熱穩(wěn)定性好，在高溫作用一段時(shí)間后，性能不發(fā)生明顯變化；高溫對(duì)性能的影響較輕，高溫的性能與常溫的性能不宜太大；高壓差下泥餅的可壓縮性好。為了適應(yīng)以上性能，除油基鉆井液外最為理想外，目前國(guó)內(nèi)對(duì)付超深井最有效的是水基鉆井液是分散性的三磺鉆井液體系。近年來又進(jìn)一步發(fā)展成聚磺鉆井液體系，該類鉆井液兼有聚合鉆井液和三磺鉆井液的一般優(yōu)點(diǎn)，可顯著提高鉆井速度和井壁穩(wěn)定性，又能減少卡鉆事故的發(fā)生。（5） 定向井和水平井定向井和水平井的特點(diǎn)是井眼傾斜，甚至與地面平行。在鉆井過程中鉆具與井壁的接觸面積大，摩擦阻力大，極易發(fā)生卡鉆。與直井相比，不平衡水平應(yīng)力和井壁圍巖應(yīng)力對(duì)井壁的穩(wěn)定性更加不利，并且由于井斜段巖屑床的行成，該類井的攜屑問題難以解決，針對(duì)這些情況必須采取比直井要求更高的防塌，防咔和攜屑等 技術(shù)措施。近年來，我國(guó)鉆定向井的 數(shù)量大幅度增長(zhǎng)，如陽離子聚合去鉆井液和鉀石灰反絮凝鉆井液，較好地解決了因井斜而加劇的井塌問題。3，根據(jù)地層特點(diǎn)選擇體系（1） 鹽膏層如果鉆遇很薄的鹽膏層或鹽膏夾層，常常因?yàn)榭扇苄喳}的的侵入而引起鉆井液的性能發(fā)生不符合施工要求的變化，有兩種處理方法；一是及時(shí)選用抗鹽，抗鈣的添加劑及時(shí)進(jìn)行處理維護(hù)，使鉆井液維持設(shè)計(jì)所要求的性能；另一種辦法是在進(jìn)入鹽膏層前將鉆井液轉(zhuǎn)化為鹽水體系。如果遇到較厚的鹽膏層，此時(shí)極易發(fā)生縮徑，卡，塌等一些嚴(yán)重問題，為避免這些嚴(yán)重問題的發(fā)生，一項(xiàng)有效的措施是選用油基鉆井液；另一措施是選用飽和鹽水鉆井液，（2） 易塌地層易坍塌頁巖地層的井壁穩(wěn)定問題是至今尚未完全解決的一大技術(shù)難題。由于頁巖類型和引起坍塌的原因差別較大，不能設(shè)想用某一種鉆井液體系就能解決所有的井塌問題，況且很多情況下主要是由于地層原始應(yīng)力等力學(xué)因素引起井壁失穩(wěn)，因此僅依靠鉆井液的抑制性來解決井壁穩(wěn)定問題的想法也是不現(xiàn)實(shí)的。解決該問題的正確途徑是，首先從分析不穩(wěn)定地層礦物組分與結(jié)構(gòu)特征入手，找出井壁失穩(wěn)的原因；然后通過認(rèn)真分析各種鉆井液體系及處理劑與井壁的關(guān)系，確定防塌的對(duì)策和具體措施。例如；1） 對(duì)于強(qiáng)分散高滲透性的砂泥巖地層，應(yīng)采用強(qiáng)包被的聚合物鉆井液2） 對(duì)于硬脆性頁巖及微裂縫發(fā)育的易塌層，應(yīng)選用瀝青類處理劑來封堵層理和裂隙，并起降低高溫高壓（HTHP）濾失量和泥餅滲透性作用。3） 對(duì)于存在混層粘土礦物的易塌層，必須選擇抑制性強(qiáng)的鉆井液，如鉀基聚合物鉆井液，鉀石灰鉆井液和陽離子聚合物鉆進(jìn)液等，最好加入封堵劑。4） 井塌常發(fā)生在異常壓力存在或構(gòu)造應(yīng)力發(fā)育的地帶，因此應(yīng)根據(jù)裸眼井段最高的地層壓力系數(shù)確定鉆井液密度，防止負(fù)壓鉆井。（3） 易漏失地層對(duì)于容易發(fā)生鉆井液漏失的地層，應(yīng)采取以防漏為主的措施。比如，當(dāng)鉆遇低壓裂縫性易漏地層時(shí)，應(yīng)根據(jù)地層壓力系數(shù)的不同，分別選用密度小于1000Kg/每立方米的泡沫鉆井流體，充氣鉆井液和水包油乳化鉆井液，以及密度小于1200Kg/每立方米的水基鉆井液，以避免因鉆井液密度過大而引起漏失。（4） 易卡鉆地層壓差卡鉆多發(fā)生于易形成較厚泥餅的高滲透性地層，如粗砂巖地層等，這一類地層一般對(duì)鉆井液有以下要求；1） 減小壓差是防咔的有效措施，因此要求鉆井液要有合理的密度。2） 固相含量應(yīng)盡可能低，3） 根據(jù)鉆井液類型的不同選擇有效的潤(rùn)滑劑，對(duì)探井，資料井，應(yīng)選擇對(duì)地質(zhì)錄井資料沒有影響的無熒光潤(rùn)滑劑。4） 應(yīng)儲(chǔ)備足夠的解卡劑，一旦發(fā)生卡鉆，可及時(shí)浸泡解卡。4，根據(jù)儲(chǔ)集層性質(zhì)選擇體系由于各種儲(chǔ)集層的性質(zhì)差別很大，損害機(jī)理也各不相同，因此打開油氣井的鉆井完井液的設(shè)計(jì)工作，必須按照目前已經(jīng)建立的評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層損害的一套試驗(yàn)方法去進(jìn)行，然后在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出最有利于保護(hù)儲(chǔ)集層的體系和配方。二，鈣處理鉆井液鈣處理鉆井液是一類以鈣離子提供抑制性化學(xué)環(huán)境的鉆井液，常用的鉆井液有三種；石灰，石膏，氯化鈣相應(yīng)稱為石灰鉆井液，石膏鉆井液，氯化鈣鉆井液。近年來為了克服石灰鉆井液的弱點(diǎn)，采用石灰和KOH聯(lián)合處理，形成了鉀石灰鉆井液。三，含鹽鉆井液凡是鹽超過10000mg/L(氯離子含量超過6000mg/L）的鉆井液統(tǒng)稱為含鹽鉆井液。它包括三種類型；1） 鹽水鉆井液。其含鹽量自1%開始直到飽和以前都屬此類。2） 海水鉆井液。它是一種有海水配成的鉆井液，不僅含有30000mg/L的鹽，且含有一定量的Ca離子和Mg離子。3） 飽和鹽水鉆井液。其含鹽量已達(dá)飽和，即濃度為315000mg/L左右（隨溫度而變化）。優(yōu)點(diǎn)；（1） 抗鹽抗鈣能力強(qiáng)，適用于鉆含鹽地層和深井（2） 可有效地抑制泥頁巖水化，防止井塌（3） 可有效地抑制地層造漿，鉆井液性能好，流動(dòng)性好（4） 對(duì)油層損害小四，鉀基鉆井液鉀基鉆井液是以各種鉀基為主處理劑的水基鉆井液，國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，鉀基鉆井液可使井壁穩(wěn)定，井下安全，具有明顯的防塌效果。（1） ，KCl-聚合物鉆井液（2） KCl-分散性鉆井液（3） KOH-褐煤鉆井液（4） KOH-木質(zhì)磺酸鹽鉆井液（5） 鉀石灰鉆井液五，聚合物鉆井液聚合物鉆井液是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來的鉆井液體系，廣義上講，凡是使用線性水溶性聚合物的鉆井液體系都可稱為聚合物鉆井液。按照聚合物品種可分為單一丙烯酰胺類聚合物鉆井液，多種大金屬鹽復(fù)配聚合物鉆井液，陽離子聚合物鉆井液，復(fù)合離子聚合物鉆井液。不分散低固相鉆井液包活兩個(gè)基本要求；即“不分散”和“低固相”。不分散是指鉆井液中所包含的各種固相粒子的粒度分布，一直保持在所需的范圍之內(nèi)，不再進(jìn)一步分散；鉆井液對(duì)新鉆出的巖屑也起抑制其分散的作用?！暗凸滔唷眲t意味著鉆井液固相含量低，特別是活性固相的含量低。不分散的目的是要盡量減少小于1um顆粒的含量，以便保持優(yōu)良的鉆井液性能，以減小細(xì)小顆粒對(duì)鉆速的不良影響。“低固相”則要求“包被”所有的鉆屑，防止其分散變細(xì)，以便在地面清除，不至于因鉆屑混入引起鉆井液低密度固相含量增加，使鉆速降低。不分散是手段，低固相才是目的。六，油基鉆井液油基鉆井液指以油作為連續(xù)相的鉆井液，早在20世紀(jì)20年代人們就曾使用原油作為鉆井液以避免和減少鉆井中各種復(fù)雜的情況，但在實(shí)踐過程中原油的特點(diǎn)是；切力小，難以懸浮重晶石，濾失量較高，以及原油得以揮發(fā)組分容易引起火災(zāi)。后來逐漸發(fā)展成以柴油作為連續(xù)相的兩種油基鉆井液；真油基鉆井液和油包水乳化鉆井液。前者又稱為普通油鉆井液，其中水是無用的組分，含水量不應(yīng)超過10%；而后者的含水量一般在10%-60%范圍內(nèi)，水作為必要組分均勻的分散在柴油中。與水基鉆井液相比，油基鉆井液具有能抗高溫，抗鹽侵，有利于井壁穩(wěn)定，潤(rùn)滑性好和對(duì)油氣層損害性小等多種優(yōu)點(diǎn)，目前已發(fā)展成鉆高難度的高溫深井，大斜度定向井，水平井和各種復(fù)雜地層的重要手段，并且還可廣泛用于低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液。為適用海洋鉆探的需要，叢20世紀(jì)80年代開始，有逐步推廣低毒油包水鉆井液。目前由于普通油基鉆井液已較少使用，因此通常所說的油基鉆井液是指以柴油或低毒礦物油作為連續(xù)相的油包水乳化鉆井液。油包水乳化鉆井液是以水滴為分散相，油為連續(xù)相，并添加適量的乳化劑，潤(rùn)滑劑，親油膠體和加重材料等所形成的穩(wěn)定的乳狀液體系。第4章 ，固井與完井固井和完井不僅是油氣井建井過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而且是銜接鉆井和鉆井工程又相對(duì)獨(dú)立的一項(xiàng)工程。在鉆成的井眼內(nèi)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下入一套套管，并在周圍注入水泥，這項(xiàng)工作稱為固井。古井是長(zhǎng)期維護(hù)井眼，構(gòu)建油流通道的根本手段。完井主要包活鉆開生產(chǎn)層，確定完井方式與方法以及誘導(dǎo)油氣流等，這些工作直接與油氣產(chǎn)能有關(guān)，因此固井與完井質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)嚴(yán)重影響油氣井投產(chǎn)后的生產(chǎn)能力和油井壽命。第1節(jié) ，井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)包括井套管層次，下入深度以及井眼尺寸與套管尺寸的配合還涉及封固各層套管用的水泥返高等方面問題，合理的井身結(jié)構(gòu)既要考慮到保證優(yōu)質(zhì)，快速，安全鉆井，又要滿足鉆井和采油工藝的要求，并要兼顧經(jīng)濟(jì)性。一，入井套管層次及各層套管的作用一口井下入的套管根據(jù)其功用，可分為，導(dǎo)管，表層套管，技術(shù)套管（或者稱為中間套管）和油層套管（或稱為生產(chǎn)套管）。1） 表層套管；用來封隔上部松軟的易塌地層和易漏地層；安裝井口，控制井噴；支撐技術(shù)套管和油層套管。其下入深度隨情況不同由十幾米到幾百米，管外水泥漿通常返高到地面。鉆高壓氣井時(shí)，如上部巖層疏松，破碎，未了防止高壓氣竄出地面，應(yīng)將表層套管下深些，并使套管鞋座于致密，堅(jiān)硬的巖層上。2） 技術(shù)套管用于封隔用鉆井液難于控制的復(fù)雜地層，保證鉆井順利進(jìn)行。例如漏失，高壓水層，嚴(yán)重坍塌層，以及非目的層的油，氣層或壓力懸殊的油，氣層。技術(shù)套管不是一定要下的，可以采用優(yōu)質(zhì)鉆井液，加快鉆井速度等措施來控制井下的復(fù)雜情況，爭(zhēng)取不下或少下技術(shù)套管。技術(shù)套管的水泥返高，一般應(yīng)返高到封隔地層100米以上。對(duì)于高壓氣井，為了防止漏氣，常將水泥漿返到地面。3） 油層套管用來把油，氣層及其他地層，以及不同壓力的油，氣層分割開來，以形成油，氣通道，保證長(zhǎng)期生產(chǎn)，滿足開采和增產(chǎn)措施的要求。油層套管的下入深度決定于目的層的深度和完井方法。水泥漿一般返到封隔油，氣層100米，對(duì)于高壓氣井，水泥漿應(yīng)返到地面，以利于加固套管，增強(qiáng)螺紋密封性，提高套管抗內(nèi)壓能力。對(duì)轉(zhuǎn)達(dá)目的層后可能加深的井，井身結(jié)構(gòu)應(yīng)留有余地，以備必要時(shí)還能再下一層套管。二，井身結(jié)構(gòu)的確定原則1） 能有效的保護(hù)油氣層，是不同壓力梯度的油氣層不受鉆井液損害2） 應(yīng)避免，漏，噴，塌，卡等復(fù)雜情況發(fā)生，為安全順利鉆井創(chuàng)造條件，使鉆井周期最短3） 鉆下部高壓地層時(shí)所使用的較高密度鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力，不至于壓裂上一層套管鞋處薄弱的裸露地層。4） 下套管過程中，井內(nèi)鉆井液液柱壓力與地層壓力之差，不至產(chǎn)生壓差卡套管事故。5） 滿足采油采氣工藝和增產(chǎn)措施要求。二，注水泥API油井水泥標(biāo)準(zhǔn)水泥的性能，如流動(dòng)性，凝結(jié)和稠化時(shí)間強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性等與其所處的溫度，壓力條件密切相關(guān)，尤其是溫度的影響極大。為了適應(yīng)變化，API油井水泥系列中有九種水泥可供選擇。目前世界上已有40多個(gè)廠家按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)水泥，使API標(biāo)準(zhǔn)油井水泥向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO)過度的主要基礎(chǔ),API標(biāo)準(zhǔn)水泥見下圖；API級(jí)別使用深度范圍，米類型備注普通抗硫酸鹽型中高A0-1830*-普通水泥B-*中熱水泥C*早強(qiáng)水泥D1830-3050-*中溫中壓條件E3050-4270-*超高溫高壓條件F3050-4880-*超高溫高壓條件G0-2440-*基本水泥H0-2440-*基本水泥I3660-4880*-超高溫高壓條件*表示有該級(jí)該類水泥，-表示沒有 近年來API標(biāo)準(zhǔn)又做了大的變動(dòng)；一是取消了A-H級(jí)水泥特定的使用深度范圍；二是取消了J級(jí)水泥。全世界統(tǒng)計(jì)表明。最普通使用的是G,H級(jí)水泥，其次是A,B,C級(jí)水泥，D,E,F 級(jí)水泥現(xiàn)在很少使用。目前采用G,H級(jí)水泥加砂，加適當(dāng)外加劑（主要是緩凝劑）就可以達(dá)到相當(dāng)深井水泥的效果。3，特殊水泥生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)用一些不屬于API標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)一些特殊情況又十分有效的油井水泥 ，稱為特水水泥。如纖維水泥，超細(xì)水泥。二，水泥外加劑有限的油井水泥類型，不可能全部滿足各種復(fù)雜情況下的施工要求，解決的辦法是在油井水泥中加入一種或多種外加劑，使水泥漿適應(yīng)各中條件下的注水泥施工及其質(zhì)量要求。外加劑主要用于調(diào)節(jié)水泥稠化時(shí)間，密度，濾失量，流變性，增加強(qiáng)度以及增加熱穩(wěn)定性等。第4節(jié) ，鉆開生產(chǎn)層石油鉆井的最終目的是有效地開發(fā)石油和天然氣資源。因此在鉆開生產(chǎn)層的過程中，必須很好地保護(hù)油氣層，同時(shí)還必須有效的控制油氣層，防止事故性井噴的發(fā)生，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。一，鉆井液性能不好對(duì)油氣層的損害目前，生產(chǎn)井較常用的鉆井液是由粘土和水配制而成的水基粘土鉆井液。由于鉆進(jìn)過程中的鉆井液液柱壓力一般都大于地層壓力，所以在這一壓差作用下，鉆井液中的水和粘土等固相顆粒會(huì)侵入油氣層而造成水侵和泥侵，從而對(duì)油氣層造成不同性質(zhì)的損害。水侵對(duì)油氣層的損害作用主要有五個(gè)方面1，使油層的粘土部分膨脹研究表明，油砂顆粒周圍一般都包有極薄的黏土層，砂層之間的微孔道非常多，油層內(nèi)部還有很多很薄的粘土夾層，而這些粘土夾層所分割開來的各小層滲透率的差別也相當(dāng)大，在鉆井液自由水侵入的作用下，砂礫周圍的粘土質(zhì)成分將發(fā)生體積膨脹，使油流通道縮小，從而降低出油能力，二，破壞孔隙內(nèi)油流的連續(xù)性油層含油飽和度較高時(shí)，油流在孔隙內(nèi)部呈連續(xù)狀態(tài)，這時(shí)在巖石顆粒表面有少量的束縛水，并把極微小的松散顆粒固定下來，在相當(dāng)大的油流速度下也不會(huì)被沖走。但鉆井液濾液侵入較多時(shí)，會(huì)破壞油流的連續(xù)性，使之成為大小不等的油滴，從而將原油的單相流動(dòng)變?yōu)橛退畠上嗔鲃?dòng)，增加油流阻力。另外當(dāng)水稱為流動(dòng)的連續(xù)相時(shí)，流動(dòng)的剪切面為砂礫表面，只要流速稍大，就會(huì)把原來穩(wěn)定在顆粒表面的松散微粒沖走，并在適當(dāng)部位發(fā)生堆積，堵塞流動(dòng)孔隙，從而嚴(yán)重降低滲透率。3，產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，增加油流阻力可用圖7-8來說明，4，在鉆井液孔隙內(nèi)生成沉淀物鉆井液濾液中的某些離子或者化合物和地層中的一些成分反應(yīng)，生成固體和絮狀沉淀物而堵塞地層孔隙。5,引起鉆井液內(nèi)固相顆粒 直接侵入生產(chǎn)層（泥侵）二，損害程度的分析地層被損害程度隨井壁距離加大而逐漸減小，而損害最嚴(yán)重（滲透率下降最多）的是在距離井壁數(shù)厘米的范圍內(nèi)。未了研究損害帶對(duì)井產(chǎn)量的影響，利用圖7-9的簡(jiǎn)化條件先分析穩(wěn)定流動(dòng)的情形，把7-9看成兩個(gè)滲透率不同而徑向串聯(lián)的體系，根據(jù)穩(wěn)定徑向流動(dòng)達(dá)西公式可得；三，防止和減少生產(chǎn)層損害的方法在完井過程中，可根據(jù)具體條件選擇采用下述方法減少對(duì)生產(chǎn)層的損害；1） 針對(duì)油氣層特點(diǎn)，采取合理完井方式，以減少鉆井液對(duì)油氣層的侵泡時(shí)間。2） 合理選擇鉆井液密度，一般情況下維持鉆井液密度比油氣層壓力的密度大24-48Kg/m3.3） 采取平衡鉆井法，欠平衡鉆井法或泡沫鉆井法以及氣體鉆井法，這時(shí)井內(nèi)壓力不會(huì)大于油氣層壓力。4） 在完井液中加入橋堵劑，以減少固相顆粒的侵入。5） 提高鉆井液礦化度，增加鉆井液中兩價(jià)離子的濃度。6） 使用低固相或者無固相鉆井液。7） 使用表面活性劑處理鉆井液。8） 采用油基鉆井液或油包水乳化鉆井液。9） 采用合理的物理-化學(xué)解堵措施。第5節(jié) ，完井方式1，垂直井 完井方式1，射孔完井方式射孔完井是目前國(guó)內(nèi)外使用最為廣泛的一種完井方式，其中包括套管射孔完井和尾管射孔完井。（1） 套管射孔完井；套管設(shè)計(jì)完井是鉆穿油層直至設(shè)計(jì)井深，然后下油層套管至油層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管，水泥環(huán)并穿透油層某一深度，建立油流的通道，如圖7-10所示；套管射孔完井既可選擇性的射開不同壓力，不同物性的油層，以避免層間干擾，還可避開夾層水，底水，氣頂和夾層的坍塌，具備實(shí)施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。（2） 尾管射孔完井尾管射孔完井是在鉆至油層頂界后下技術(shù)套管注水泥固井，而后用小一級(jí)的鉆頭鉆穿油層到達(dá)設(shè)計(jì)井深，用鉆具將尾管送下并懸掛在技術(shù)套管上，尾管和技術(shù)套管的重合段一般不小于50米，再對(duì)尾管注水泥固井，最后射孔，如圖7-11所示；尾管射孔完井由于在鉆開油層以前上部地層已經(jīng)被技術(shù)套管封固，因此，可以采用與油層相配伍的鉆井液以平衡壓力，欠壓力平衡的方法鉆開油層，有利于保護(hù)油層。此外這種完井方式可以減少套管重量和油井水泥地用量，從而降低完井成本。目前較深的油，氣井大多采用此方法完井。2，裸眼完井方式裸眼完井方式有兩種完井工序；1） 鉆頭鉆至油層頂界附近后，下技術(shù)套管注水泥固井。水泥漿上返至預(yù)定的設(shè)計(jì)高度后，再?gòu)募夹g(shù)套管中下入直徑較小的鉆頭，鉆穿水泥塞，鉆開油層至設(shè)計(jì)井深完井，如圖7-12所示；2） 有的厚油層適合于裸眼完成，但上部有氣頂或頂界臨近又有水層時(shí)，也可以將技術(shù)套管下過油層界面，使其分割油層的上部分然后裸眼完井，必要時(shí)再射開其中的含油層，國(guó)外稱為復(fù)合完井方式，如圖7-13所示；裸眼完井的最主要特點(diǎn)是油層完全裸露，因而油層具有最大的滲流面積。這種井稱為水動(dòng)力學(xué)完善井，其產(chǎn)能較高。裸眼完井雖然完善度高，但其使用局限性大，例如；不能克服井壁坍塌和油層出砂對(duì)油井生產(chǎn)的影響；不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油，氣，水層的相互干擾；無法進(jìn)行選擇性酸化和壓裂等。3，割縫襯管完井方式割縫襯管完井方式是鉆頭鉆至油層頂界后，先下技術(shù)套管注水泥固井，再?gòu)募夹g(shù)套管中下入直徑小一級(jí)的鉆頭鉆穿油層到設(shè)計(jì)井深。最后在油層部位下入預(yù)先割縫的襯管，依靠襯管頂部的襯管懸掛器（卡瓦封隔器），將襯管懸掛在技術(shù)套管上，并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間，使油氣通過襯管的割縫流入井筒，如圖7-14所示；這種完井方式油層不會(huì)遭到固井水泥漿的損害，可以采用與油層相配伍的鉆井液或其他保護(hù)油層的鉆井液技術(shù)開發(fā)油層，當(dāng)割縫襯管發(fā)生磨損或失效時(shí)也可以起出修理或更換。4，礫石充填完井方式對(duì)于膠結(jié)疏松出砂嚴(yán)重的地層，一般應(yīng)采用礫石充填完井方式。即先將繞絲篩管下人井內(nèi)油層部位，然后用充填液把在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼，或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)礫石填充層，以阻擋油層砂流人井筒，達(dá)到保護(hù)井壁、防砂的目的。 礫石填充完井一般都是使用不銹鋼繞絲篩管而不使用割縫襯管，其原因是：(1)割縫襯管的縫口寬度由于受加工割刀強(qiáng)度的限制，最小為u5mm，因此割縫襯管只適用于中、粗砂油層，而繞絲篩管的縫隙寬度最小可以達(dá)()12mm，故其使用范圍廣；(2)繞絲篩管是由繞絲形成的一種連續(xù)縫隙，流體通過篩管時(shí)幾乎沒有壓降，且繞絲篩管的斷面為梯形，外窄內(nèi)寬，且有一定的“自潔作用”，輕微的堵塞可被產(chǎn)出的流體疏通，其流通面積比割縫襯管大得多；(3)繞絲篩管以不銹鋼為原料，其耐腐性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，綜合經(jīng)濟(jì)效益高。為了適應(yīng)不同油層特性的需要，裸眼