作用。
三、贯眼完井法
这种方法是在钻穿油气层之后,把带孔眼的套管下入油层部分。为了减少水泥浆对油层的影
响,在油层顶部的套管柱外面装有水泥伞,并在套管内部装有反向的单流阀。
注水泥时,水泥浆可经过套管上的水泥伞附近的侧孔上返至油层以上的部位,水泥凝固之后,再把倒装单流阀钻掉,并下入油管完井,见图10-9。贯眼完井法除了能起一些防止油层坍塌的作用外,其它方面和裸眼完井法相似,它不能防砂,也不能封隔生产井段的水层,所以目前使用很少。
四、衬管完井法
衬管完井法是将油层套管下至生产层顶部进行固井,然后再钻开生产层,在油层部位下入预先打好孔眼的衬管。通过衬管顶部的衬管悬挂器把衬管的重量悬挂在油层套管上,并密封套管和衬管之间的环形空间,于是油气只有经过衬管上的孔眼方能流入井内了,见图10-10所示。这样就可以通过衬管上所开的一定尺寸和形状的孔眼来起防砂作用。当衬管发生故障和磨损时,还可以把它起出来修理和更换。
衬管上所开孔眼形式很多,最简单的圆形孔眼,其直径可在16-19毫米之间。这种孔眼通过油气流的能力较强,但防砂能力较差。
为了提高防砂效果,可以使用带有缝眼的割缝套管。缝眼的剖面形成一梯形,梯形两斜边的夹角为6°,最大的底边在管子内表面以避免砂子卡在缝眼间。这种缝眼的作用是允许一定数量的大小的、能被原油带至地面的细砂子流入井内,同时把较大的砂子阻碍在衬管外面。这些较大的砂粒可在衬管外面形成砂拱,它既对油流有良好的通过能力,还可以对油层有良好的支撑作用。国外还使用一种绕线衬管,系在割缝管外面再缠上一层钢丝,让它与缝线共同起防砂作用。
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为了促使砂拱形成,可根据下式确定衬管缝眼宽度: e≤2d
式中e——缝眼宽度,毫米;
d——油层砂粒组成曲线上10%累积重量的砂粒直径,毫米。 在衬管强度许可条件下,缝眼的数目越多越好,一般按下式确定:
n?aF (10-11) el式中n——缝眼数目;
a——缝眼面积占管子总面积百分比,一般为2%,井浅时可大一些; F——管子外表面积,毫米; l——缝眼长度,毫米。
由于衬管完井法是利用油层砂岩的自然成拱成防砂作用的,所以不易人为控制。另外在上述裸眼井内下衬管完成的井内,也无法封隔油、气、沙层。国外使用的另一种方法是把衬管下在射孔完井的井内,这虽消除了油、气、沙层互相干扰的问题,但也培了油流入井的阻力。
五、砾石充填完井法
砾石充填完井法是人为地在衬管和井壁之间充填以一定尺寸的砾石,使之起防砂和保护生产层的作用。充填砾石的方法可分为井内直接充填和地面预制弃填两种。前者是先将衬管下入井内,然后用洗井液将砾石送至衬管与井壁的
环形空间内;后者是在地面上将砾石放好在预制的砾石衬管内,然后下入井内。后一种方法使用很少。井内直接砾石充填法又可分为裸眼砾石充填法,见图10-11(a);套管内砾石充填法。后者又可分为普通套管内砾石充填法,如图10-11(b)所示,及高压挤砂套管内砾石充填法,如图10-11(c)所示。
裸眼砾石充填法是在油层套管固井后,用扩大钻头把预计充填砾石的生产层井段扩大至所需要的尺寸,有时也可在套管鞋之下先钻一个小井眼,然后再进入扩大。表10-6给出了有关的尺寸关系。
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进行套管内砾石充填时,要对生产层部分每米套管射12-18个孔,然后进行抽吸测试并出油以完全清除生产层表面的堵塞物。对疏松生产层往往还要冲洗炮眼,以便用高压挤砂充填法使砾石能够顺利地充填到套管外及炮眼附近的空间或洞穴内。经验证明这样做有助于提高出油率。
表10-6 裸眼井砾石充填法扩眼尺寸(毫米)
套管尺寸 168.27 177.80 219.07 244.47 砾石充填法所用的井下衬管组合由割缝衬管、信号机构及无眼衬管组成。割缝衬管下至裸眼部分并高出裸眼6-9米的位置,以积存砾石。如果射孔井段间的距离相当大,或者在裸眼井段中间有大段页岩封隔时,可在该处下入一定长度的无眼衬管以代替割缝套管。信号器为一带眼短管,它装在割缝套管的上部。当砾石充填到该处时,由于砾石堵塞其上的孔眼,通过泵压上升而给地面以信号。砾石充填所用的衬管缝眼的宽度可用0.25-1.5毫米。各地所用的缝眼密度各不相同,例如88.9毫米衬管每米缝眼数目可在145-290之间。各种尺寸衬管缝眼密度见表10-7;各种尺寸油层套管砾石充填所用的衬管见表10-8。
表10-7 砾石充填衬管缝眼密度
缝眼密度(个/米) 衬管尺寸(毫米) 最多 73 101.6 114.3 127.0 168.2 177.8 研究表明,影响未胶结砂层防砂效果的重要参数是砾石的最大直径与油砂层砂粒分析曲线上10%累计重量砂粒直径的比值。已发现砾石直径与该砂粒直径比值为10,可作为决定最大砾石直径的依据。后来研究表明,适当减少该比值可增大砾石充填的渗透率。设砾石最大直径为D,10%累计重量砂粒直径为d,则可使D在4-9d之间。还有的研究表明,D可以等于6-8d。衬管外砾石层的厚度应当大于8倍砾石直径。
所选用的砾石必须是形状较圆、大小均一,并且有一定的机械强度、抗酸性、抗碱性及耐磨性。因此,最好是圆滑的石英砂岩。
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衬管尺寸 114.3 127.0 168.27 117.8 正常井眼尺寸 — 244.47 — 311.15 小井眼尺寸 149.2 165.1 193.67 215.9 扩眼尺寸 279.4 318.5 329 318.5-431.8 最小 100 145 145 195 195 195 195 290 290 290 290 290 室内试验表明,水湿性砾石有助于提高生产率;在某些用油湿性砾石充填的井内,曾发现生产率强烈下降的情况。砾石的可湿性在很大程度上受首次与它接触的流体的影响。当用水或盐、淀粉液来泵送砾石时,将使砾石变成水湿的;反之用油泵送砾石即成为油湿的。因此,有的油田对准备用油泵送的砾石都事先在肥皂水中浸泡使它成为水湿的。
为确保取得良好效果,进行裸眼砾石充填时,应注意以下几点:
(1)用干净的无封堵性洗井液清除生产层表面的泥饼和扩大井眼,使能充填7.62-10.18厘米厚的砾石。
(2)扩眼后要用清洁无岩屑洗井液替入井内,必要时可加入有利于保护生产层的表面活性剂。 (3)要使用经过筛选的、干净的水湿性砾石进行充填。 (4)充填后立即投产。
委内瑞拉玻利瓦尔油田的使用经验表明,砾石充填完井法有以下优点:
(1)工作时间较其它防砂方法长。砾石法完成的井可使用10-15年,其修井工作量减少一半。而衬管法完成的井使用时间都不长,而且修井费用很高。
(2)可减少油井的停产时间和清砂时间。有人估计对玻利瓦尔三个主要油层的800口井可采油69100吨/天进行统计分析表明,如果各井都用砾石充填法完井,则由于清砂时间减少,在一年内即可多出300多个钻机日,少用100多万美元。由于停产时间减少,在一年内可多出3000多个单井生产日,这相当于多采油215000吨。
(3)可增加生产率。表10-9为该区在新完成井及修复井内使用砾石充填法后生产率提高的情况。由于使用砾石充填法,每口井完井成本大约增加25000美元,但在投产后三个月内较用割缝套管法完井所增加的产量即可补偿这项开支。
表10-9 砾石充填完井法增加的产量 修复井产量(吨/天) 油层 井数 B2 LL-5 LL-7 共计 近几年美国又研究成功了一行程砾石充填法、双层砾石充填法、高密度砾石充填法及振动砾石充填法等新技术,把砾石充填法完井技术又向前推进了一步。
六、深井完井法
对深井完井井下结构所应考虑的主要问题是油管移动和承受高压。近代深井完井一般都用封隔器封闭油管与套管环形空间。以便在油井长期生产过程中套管可不承受采出油气的高压,从而有
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新完成井产量(吨/天) 增加 3800 9500 2600 15900 井数 53 3 _ 56 产量 7200 7900 _ 15100 预计增量 0 370 430 _ 4130 砾石充填前 3700 5600 2600 11900 砾石充填后 7500 15100 5200 27800 114 114 101 329 利于套管有效密封及处长套管使用期限。因为大多数可取回封隔器承压能力有限(只能达411.6巴)同时由于它直接与油管连接,使油管不能移动,所以深井很少使用可取回封隔器。
最简单的深井完井法是在井内生产层以上下一个永久封隔器,油管下端接有长密封管(Extra seal unit)。后者可下入永久封隔器的内孔中
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。见图10-12。当由于井内条件变化油管伸长或缩
短时,长密封管可在封隔器内孔中移动,同时通过它上面的许多密封组合仍能保持密封。常用密封组合有三种类型。一种是由人字弹性密封圈和钢间隔环组成;另一种是由不锈钢罩帽、聚四氟乙烯密封圈和弹性密封圈组成;还有一种是在模制金属密封套上装以弹性密封元件而组成。
第二种方法是永久封隔器的下部装有可铣延长管(Millout extension)和密封保护延长管(Seal protector extension)。长密封管位于其内,与它配合并起密封作用。在延长管上可装一个或两个座放短节,这样就可以通过油管下入桥塞等井下工具,从而可在不压井条件下起出油管柱,见图10-13
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