（3）采用防硫化氢腐蚀的套管和油管。天然气中硫化物对套管、油管和井口设备等的腐蚀破坏作用主要有电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀等几种。电化学腐蚀是指金属和含硫天然气接触发生电化学反应。腐蚀过程中，金属与介质之间有电子传输，使金属表面形成蚀抗，斑点和大面积腐蚀现象，造成设备减薄、穿孔甚至破裂。氢脆是金属在含硫天然气作用下，由电化学反应过程中产生的氢流入金属内部，使材料变脆，但不一定引起破裂。如果脱离腐蚀介质，氢即可从金属内部逸出，金属的韧性会逐渐恢复，因此这一过程是可逆的。硫化物应力腐蚀是金属在含硫天然气和固定应力两者作用下产生破裂，是不可逆过程。氢脆和硫化物应力腐蚀的破坏程度（速度、深度和形式）与金属热处理工艺（金属组织）和钢材成分有很大关系，而电化学腐蚀则与天然气含水量，所含水的化学性质以及井的温度，压力等因素有关。
为了减少硫化物腐蚀，应该使用抗硫腐蚀性较好的套管和油管。经试验比较，油管中以50M（国产AZ2），J-55等钢级的抗硫性较好，套管中以J-55、C-75、C-95以及法国特种N-80等钢级较好。
（4）采用抗硫的井口装置（如CQ-250等）。井口操作逐渐采用完善的遥控装置，实现自动化，以保证人身安全。
下面介绍法国阿基单盆地南部高含硫深气井——别杭2号井的完井情况（别杭为拉克气田西部的一个小气田）。该井天然气中的H2S最高含量为15%，井底压力1098巴，6400米处井底温度为160℃。图10-20为该井井身结构。339.72毫米套管自井口到2930米，钻下面盐层要换成油基泥浆。244.47毫米套管自井口到4620米，其中从0-3658米用N-80套管，经淬火和回火处理，最高硬度为洛氏22。在3658米以下由于温度高于104.4℃，已无氢脆问题，所以可用C-95或P-110套管，但要求C-95套管最大硬度为洛氏28、P-110套管的最大屈服强度为8611巴，117.8毫米尾管（4570到5550米）下到气层顶部，所用套管为淬火和回火处理的C95套管。120.6毫米尾管（5501到6233米）下过气层，以防气层坍塌。使用淬火和回火处理的P-110套管，其最大屈服强度为8611巴。177.8毫米×127.0毫米回接油层套管的下端回接在120.6毫米尾管顶部。
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为开采高含硫天然气，在完井方法上有以下特点（见图10-21）：
（1）用两层油管柱，内层为57.78毫米，用于开采气；外层为114.3毫米，用于循环缓蚀剂流体及平衡内油管的外压力。由于内油管的底端下到生产层顶部，所以便于酸化压裂等工作。此外当油管结蜡堵塞时，还可通过114.3毫米外油管进行循环。
（2）全部技术套管都用能承受高压气层的177.8毫米×127.0毫米油层套管遮挡起来。在177.8毫米和127.0毫米套管转换处，有一抛光招座（Polished bore receptacle），以承受114.3毫米油管底端1.86米长的密封管。该长密封管能够承担生产过程中114.3毫米外油管的高压，采油树工作压力为1029巴。
（3）在114.3毫米油管定位器处施加足够压力，使关井后长油管不致移动。60.32毫米的油管悬挂在油管头上，其底端能自由移动。
（4）114.3毫米油管为加拿大制造，用SOO90钢材，上部油管CTS-4为海德尔接箍，下部用VAM接箍。60.32毫米油管用N-85钢级，其最高硬度为洛氏22。
（5）井口装置工作压力1029巴。油管头体部，油管挂和阀体都用合金钢制成，其硬度严格控制在洛氏22以下。其它抗硫部件与材料有不锈钢垫圈、A286双头螺栓、因科尼尔X-750阀杆及考路蒙诺（Colmonoy）表面防腐层。
（6）190.5毫米套管和114.3毫米油管之间的封隔液(Packer fluid)为氯化钢饱和水，其中加有缓蚀剂，并用烧碱调整PH值。
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（7）通过60.32毫米的油管下入扇形射孔器（Scallop gun）对生产层射孔，射孔时井内流体的比重为1.44的氯化钙水。在120.6毫米尾管上装有两个非磁性短节，以进行射孔深度校正。
第三节 完井井口装置
在油气井进行测试和生产过程中，都必须有一套完全可靠的井口装置，以便能有控制、有计划地进行井内作业和生产。完井井口装置是装在地面用以吊悬和安放各种井内管柱及控制和导引井内油气流出或地面流体注入的井口设备。完井井口装置通常包括套管头、油管头和采油权三大主要部件。套管头用以密封各层套管环形空间、承受部分套管柱重量以及安装井口防喷器（钻井时）。油管头是用来密封油管和油层套管环形空间、悬挂油管和安装采油树。采油树用来控制油气井的生产。
完井井口装置类型的选择，应该根据油气层的特点来确定。低压油气井的井口装置比较简单，一般只要将环形空间密封起来，装上油管头和采油树即可。对于高压油气井，则要求具有足够的中纬度和可靠的密封性，同时还必须满足安全钻井，边喷边钻，测试，酸化压裂和采油采气等工艺的要求。对于含硫化氢的油气井应该采用防硫井口装置，以保证安全生产。
一、套管头
对于水泥不返至地面的油气井，固井后往往要装上套管头，以密封两层套管间的环形空间，悬挂第二层套管柱并承受部分重量。
按照与套管的连接方式套管头可分为丝扣式套管头和法兰式套管头两大类。丝扣式套管头，如图10-22所示，其下端采用丝扣直接与表层套管（或前一层套管）连接，而技术套管（或下一层套管）是通过卡瓦卡住后座在套管头的斜坡内。卡瓦的上面有用钢垫圈压紧的抗油密封，密封其环形空间。上法兰与同尺寸的井口装置相连接。丝扣式套管头的尺寸依所连接的套管尺寸而定。
图10-23所示为美国卡麦隆铁工厂（Cameron Iron works）生产的自动密封套管头，能悬挂大张力负荷而不致损害套管。其作用原理是在套管悬挂器的卡瓦和密封件的作用下，碗状体（Bow segment）先使下卡瓦与套管卡紧。这时先放下来的重量将由下卡瓦承担，同时又把部分重量通过有盖螺钉（Cap screw）传至上卡瓦上并压紧密封件，而密封件又压在确定状体上，于是所悬挂的套管重量经上、下卡瓦，密封件及碗状体而传到套管头本体上。由于套管重量被分配在上、下卡瓦的长距离范围内，套管单位面积上受力小、所能悬挂的拉力负荷超过API套管接箍。
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法兰式套管头的内部结构与丝扣式套管头相同，只是两端采用法兰连接。
图10-24为下有三层套管并装好油管头的标准井口装置。
如果油气层压力较低且各层套管固井时水泥均返至井口，则往往不装套管头。只是采用相应的环形铁板将环形空间封焊住，完井时的井口装置直接装在油管头的法兰盘上。
在水泥不返至井口的条件下，由于固结点以上为自由套管，当井内温度、压力等变化时，它的长度要随之伸长或缩短，而引起套管柱本身及套管头的受力变化。安装井口时应对这些影响加以分析和计算，确定合理的初拉力值，以保证在油井使用过程中，自由套管柱处于有利受力状态，而不至于发生破坏。
影响井内自由套管柱受力的因素有套管本身重量、温度变化、井内泥浆、水泥浆、油气及注入流体比重的变化、套管内外压力变化、套管内外液面高度变化等。适宜的井口初拉力应在考虑这些因素的综合影响条件下来确定。所选用的初拉力应保证自由套管的下部不
至于因压力弯曲失去稳定而破坏；在上部套管柱能承担最大拉力负荷，而不至于发生丝扣滑脱或套管体部断裂。
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二、油管头
目前现场常用油管头有两种类型，图10-25所示为双法兰油管头。其下部法兰与油层套管法兰相连接。本体内连接有油管短节。井内的油管柱即通过油管短节而悬挂在油管头上。丝扣用于连接提升短节。采油树则装在上法兰上。这种油管头安装不便，密封性较差且不能防硫化氢腐蚀。老式φ65×210采油树多用这种油管头。
高压油气井目前多采用由特殊四通和锥形油管挂所组成的油管头，如图10-26所示。
目前国内出产的这类油管头有
CYb-250与CQ-250两种。它们的原理和结构基本相同。CYb-250型适用于不含硫化氢的油气井，采用卡箍连接。CQ-250型用于含硫气井，采用法兰连接。
在油层套管固井后，一般只将这类油管头的四通装在油层套管的法兰上。下完油管时将锥形油管挂连接在油管柱的上端，再用提升短节送至特殊四通的锥面座上，并用顶丝将锥形油管挂顶紧。油管和油层套管的环形空间通过油管挂及其上的密封环和“O”型密封圈而密封。先期完成时，在钻开油层之前就要装好油管头的特殊四通，以便在它上面安装不压井起下钻装置，进行边喷边钻和不压井起下钻作业。在特殊四通两侧的旁通管上可装单流阀，这样就可以在不压井情况下更换损坏的闸门。
使用这类油管头时，应注意以下事项：
（1）在钻井过程中起下钻时，应特别注意不要碰伤特殊四通锥面座的内锥面。 （2）完钻后下油管时，不要碰伤锥形油管挂的密封部位，座入锥形油管挂时不能犯顿。 （3）锥形油管挂座入特殊四通后，其上端应上好护丝。
（4）锥菜油管挂座入特殊四通后，在上紧顶丝时应先松开顶丝压帽。 三、采油（气）树）
采油（气）树是由各类闸阀，四通（或三通）以及节流阀（或针形阀）等组成，它装在油管头上面，用以控制油、气流动，进行安全有计划的生产以及完成测试、注液、酸化压裂等作业
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目前油井主要采用φ65-210型和CYb-250型采油树；气井采用QC-250型采气树。对于压力高、产量大而含硫化氢的气井现已制造出CQ-350、CQ-600等高压防硫井口装置。
（一）CQ-250型采气树
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CQ-250型采气树主要由锥形油管头总成、闸阀（总阀、生产阀、套管闸阀和测试阀）、针形阀、截止阀、小四通、压力表缓冲器和压力表等主要部件组成。主要用于含硫化氢气井，它具有以
下一些特点。
（1）防硫化氢腐蚀性能较好。
（2）能满足不压进起下钻和边喷气钻及酸化压裂等井下作业的要求。
（3）采用杆式闸阀，能明显看出其开闭情况，而且内部采用一对止推滚动轴承，操作轻便灵活。
（4）采用锥形油管挂，安装简便，密封性好。
（5）特殊四通两旁可装一单流堵头，并配有特殊的装卸工具，可以在不压井的情况下拆换套管闸阀。
（二）CYb-250型采油树
这种采油树主要用于油井，其主要特点是：
（1）采用卡箍连接、结构简单，体积小，重量轻、装卸方便。
（2）下四通（即大四通）为特殊四通，配备用锥形油管挂，完早方便，密封性好。 （3）能满足不压井起下钻和边喷边钻等工艺的要求。 （4）工作压力为245巴，能满足一般高压油气井的要求。
但这种采油树不能防硫化氢腐蚀，故不适用于含硫化氢的高压油气井。
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