井下生产管柱 井身结构学习课件学习资料.ppt
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1、第一讲:井身结构第二讲:井下生产管柱,第一讲 井身结构,井是石油开采的永久性通道。一口油井从开钻到完井交付生产,要经过的工艺程序一般是:钻井测井下套管柱注水泥固井射开油层(井底完成)下油管柱、装井口装置诱导油流投产。,一、什么是井?,二、井身结构,在裸眼井内下入的直径不同、长度不等的多层套管,封固各套管环形空间水泥环等所形成的轴心线重合的套管柱组合。,井身结构的组成(1)导 管:第一层套管叫导管。导管的作用主要是建立开钻的泥浆循环系统,钻井时是否下入导管要依据地表层的坚硬程度与结构状态来确定。通常导管下入深度为240米。(2)表层套管:在井身结构中下入的第二层套管叫表层套管。表层套管的作用是用
2、以封隔上部松软地层和水层,加固上部疏岩层的井壁,供井口安装封井器用,下入深度几十米到几百米,管外水泥返至地面。(3)技术套管:是在表层套管和生产套管之间,用来封隔表层套管以下的较复杂的地层,如高压水层、气层、漏失层或坍塌层。(4)油层套管:用来封隔油、气、水层,建立一条封固严密的永久性通道,下入的深度一般应超过油层底界30米以上。,油 层,井身结构示意图,三、井的分类,1.按井的作用分,采油井,注水井,采气井,注气井,水源井,观察井,实验井,自喷采油井,非自喷采油井,2.按井的深度分,浅 井 500m1000 m,中深井 1000m2500m,深 井 2500m 4000m,超深井 4000m
3、以上,四、有关名词术语1、油补距:在旋转钻井时,指转盘上平面到套管四通上部平面间的距离。2、套补距:指转盘上平面到套管法兰上平面之间的距离。3、完钻井深:也叫钻井井深,是指完钻井裸眼井底至方补心顶面的高度。4、套管深度:是指转盘上平面到油层套管鞋位置的深度。5、人工井底:油井固井完成后留在套管内最下部一段水泥凝固后的顶面,人工井底深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离来表示。6、水泥返高:固井时油层套管和井壁之间环形空间的水泥上返高度,水泥返高的深度等于转盘方补心到环形空间水泥面之间的距离。一般应在最上部油层顶界以上100150m.7、水泥塞:固井后,从完钻井底至人工井底这段水泥柱。,第二讲
4、井下生产管柱,分层开采是在非均质多油层油田注水开发中,解决层间、层内、平面三大矛盾,取得较好开发效果的正确方法。井下分层工作的实现,主要靠各种井下工具所组成的不同类型的分层管柱来完成。,一、井下工具,封隔器封隔器:为了实现油田井下某种技术目的,起到井下层间封隔作用的设备称为油田用井下封隔器。封隔器是用于井下套管或裸眼里封隔油、气、水层的专用工具。它通过外力(水力或机械)作用,使胶皮筒长度缩短和直径变大密封油、套环形空间,分隔封隔器上下的油(气、水)层,从而实现油、水井的分层作业施工。封隔器被是正确认识油田和合理开发油田的重要井下工具之一。,1封隔器的分类及型号编制 我国目前各油田所使用的封隔器
5、型式很多,一般按照其封隔件(密封胶筒)的工作原理不同,可分为自封式(靠封隔件外径与套管内径的过盈和压差来实现密封)、压缩式(靠轴向力压缩封隔件,使封隔件直径变大以实现密封)、楔入式(靠楔入件楔入封隔件,使封隔件直径变大以实现密封)和扩张式(靠一定压力的流体作用于封隔件的内腔,使封隔件直径扩大以实现密封)四种类型。为了使用方便,石油部对封隔器型号的编制方法作了统一的规定。按1986年底实施部标准SY 5105-86地油气田封隔器分类及型号编制方法规定,封隔器型号编制的基本方法是按封隔件分类代号、封隔器支撑方式、坐封方式、解封方式及封隔器刚体最大外径五个参数依次排列而成的。其型号的编制应符合下面的
6、规定。,封隔器编号解释:,封隔器编号解释示例:K344114型封隔器K表示扩张式封隔器3无支撑4液压坐封4液压解封114最大刚体外径,2.常用封隔器简介,Y111-114型封隔器,结构:如图所示。,工作原理:按所需坐封高度上提管柱,然后下放到预定位置。因承压接头和封隔器下接头和尾管(或卡瓦封隔器)相接,并以此为支点,坐封剪钉在一定管柱重量的作用下被剪断,上接头等下行压缩封隔器胶筒,使胶筒的外径变大,封隔油套管环形空间。解封时上提管柱即可。,工作原理:封隔器下至预定位置,从油管内加液压,液体作用到活塞上,使活塞上行压缩扩张液,扩张液经中心管的轴向槽进入胶筒内腔,使胶筒胀大。从而封隔油套环形空间。
7、需解封时,卸压即可。,K344-110型封隔器:,结构:如图所示。,2.常用封隔器简介,配套工具,为了简明与统一,井下管柱中的分层作用工具均以代号标记,其具体编号方法与封隔器的统一编号基本相似。(旧)分层作用工具的类型代号是:01零杂工具类;02凡尔与开关类03活动接头类04喷砂器类05锚类 06配水器与配产器类 例如:DQ0653型偏心配产器,表示大庆(DQ)研制的配产器(06),用于5英寸套管,是第3种结构的。,1井下分层配水工具 分层配水工具是按不同地层的不同要求,进行分层定量注水的工具,主要指各种型号配水器。配水器主要分三种形式:,空心活动式配水器(KHD)(工作筒、堵塞器),固定式配
8、水器(KGD),偏心活动式配水器(KPX)(工作筒、堵塞器),结构:如图所示,原理:油管加液压,经中心管水槽作用在阀上,阀压缩压簧,离开阀座接头,阀开启,高压水经油套管环行空间注入地层。,KGD110节流器,固定式配水器(KGD),原理:油管加液压,经滤罩口、水嘴和阀接头的孔眼作用在阀上。阀压缩压簧,离开阀座接头上行,阀开启,高压水经油套管环行空间注入地层。,KGD110配水器,结构:如图所示,固定式配水器(KGD),原理:油管加液压,高压水经芯子上的水嘴作用在阀上,阀压缩压簧离开阀座,高压水进入油套环行空间,实现分层注水。,KHD106配水器,结构:如图所示,空心活动式配水器(KHD),空心
9、活动式配水器(KHD),油管加液压,高压水从分水工作筒的竖槽流出,通过导向头的小孔推开球阀产生压力降,从分水工作筒的侧壁孔进入油套环行空间,实现分层注水。,KHD114配水器,结构:如图所示,工作原理:,组合体,偏心活动式配水器(KPX),偏心活动式配水器是由工作筒和堵塞器两部分组成。,结构如图,2井下分层采油工具 在不同的地质条件下,进行分层定量采油的工具主要指各种形式分层配产器和相配套的封隔器等。,略。,1、分层配水井管柱,二、生产管柱,1、固定式,2、空心活动式,3、偏心活动式,1、固定式,2、空心活动式,3、偏心活动式,1、分层配水井管柱,1、固定式,2、空心活动式,3、偏心活动式,1
10、、分层配水井管柱,2、自喷分层采油井管柱,1、同心配产管柱,2、偏心配产管柱,3、机械采油井管柱,按大庆油田目前所采用的机械采油形式,机械采油管柱可分为下列三种形式:,抽油泵井采油管柱,螺杆泵井采油管柱,潜油电泵井采油管柱,抽油泵井采油管柱泵挂深度,抽油泵井采油管柱,螺杆泵井采油管柱,潜油电泵井采油管柱,抽油泵井采油管柱,螺杆泵井采油管柱,潜油电泵井采油管柱,4、机械卡堵水生产管柱,可调层机械堵水生产管柱,常规机械堵水生产管柱,整体式堵水生产管柱,平衡式堵水生产管柱,卡瓦悬挂式堵水生产管柱,可钻式封隔器堵水生产管柱,液压可调层堵水生产管柱,机械可调层堵水生产管柱,a 一次性调两层堵水生产管柱,
11、b 一次性调多层堵水生产管柱,c 液压滑轨可调层堵水生产管柱,a 悬挂式细分堵水生产管柱,b 滑套式找、堵水生产管柱,4、机械卡堵水生产管柱,常规机械堵水生产管柱,1)整体式堵水生产管柱,结构组成:该堵水管柱与生产管柱合为一体,其下部为堵水管柱,上部为泵抽管柱。,适用范围:该管柱适用于56mm以下无自喷能力的深井堵水,最多只能封堵两个层段。,工艺特点:该类管柱随生产管柱一同起下,施工简便,但堵水管柱的寿命取决于生产管柱的生产周期,并且在泵抽时,管柱上下蠕动,影响封隔器的密封性。目前这类管柱用量在逐渐减少。,4、机械卡堵水生产管柱,常规机械堵水生产管柱,2)平衡式堵水生产管柱,应用方法:需调整堵
12、水层位,只要下入打捞管柱将堵水管柱捞住后,直接上提封隔器即可解封。当用于定向井堵水时,在堵水封隔器两端加刚性扶正器,以保证封隔器居中,提高了封隔器在定向井中的密封率。堵水层光油管通过,生产层装有爆破阀,完成封隔器坐封后,提高油管压力打开爆破阀,实现油套连通。,工艺特点:该管柱无卡瓦支撑,结构简单,起下安全,封隔器密封性能好,平均使用寿命两年以上。解封可靠,能封堵多个高含水层。,适用范围:该管柱用于机采井堵水,也可应用于定向井堵水。对于83mm以上有杆泵井的堵水,选用有活门平衡丢手堵水管柱,对于70mm以下有杆泵井的堵水选用无活门平衡丢手堵水管柱。,常规机械堵水生产管柱,4、机械卡堵水生产管柱,
13、3)卡瓦悬挂式堵水生产管柱,该堵水管柱与生产管柱脱开,堵水管柱由双向卡瓦封隔器悬挂,进行水力坐封,封堵高含水层。,管柱结构如图,工艺特点:该堵水管柱与生产管柱脱开,可任意多级使用,封堵多个高含水层。由于封隔器处于自由悬挂状态,坐封时,封隔器居中,密封率高,泵抽生产和检泵作业对堵水管柱无影响。缺点是管柱结构复杂,施工周期长,易砂卡。,适用范围:该管柱适用于大泵井和电泵井多层堵水。,应用方法:由于该类堵水管柱为卡瓦悬挂式,施工时可不必冲砂至人工井底,管柱下至预定位置后,通过水力实现坐封、丢手;可封堵多个高含水层段,上提管柱实现解封。对于出砂严重,易造成封隔器胶筒以上部分钢体砂埋,致使封隔器解卡难的
14、井,可选用Y445型可取可钻封隔器。该封隔器具有可取和可钻双重性能。封隔器自身带有卡瓦用于悬挂整体堵水管柱和Y341型封隔器配套使用可封堵任意层,并实现不压井起下作业。需要起出管柱时,下入专用打捞工具,上提管柱即可将封隔器解封,如果少数井出现封隔器不解封的现象,可以下入专用钻铣工具将封隔器的锁紧机构钻铣掉,使之解封。,4)可钻式封隔器堵水生产管柱,4、机械卡堵水生产管柱,常规机械堵水生产管柱,管柱结构:,工艺特点:通过调整插入密封系统,能进行分层堵水,分层改造(酸化、压裂)。由于插入系统的外径小,起下简便,只要套管内径变小到允许起下插入系统,就可对油井进行堵水或改造措施,因此该管柱具有多功能的
15、特点。不足之处是如果更改封隔器位置,只能钻铣,工作量大。,适用范围:该类管柱适用于封堵层系、堵底水、套变井堵水及修复加固后的套损井堵水。,应用方法:可钻式封隔器是一种永久式封隔器,可用管柱或电缆投送,并可多级使用。这种封隔器的工作压差、工作温度是任何可取式封隔器不可比拟的(工作压差达100MPa,工作温度达150)。逐级下入可钻式封隔器到生产层段与堵水层段之间的夹层,坐封丢手。封隔器可以单级使用,也可多级使用,可以代替水泥塞用于封堵下部高含水层,中心管畅通,并下端带活门单级使用,坐于油层顶界上部,可关闭油层。用于电泵及有杆泵井不压井检泵作业,在与密封段插入管柱配套使用时,封隔器内孔有光滑密封面
16、与插入管柱上的插入密封段的密封圈配合,封隔器内孔上部有扩大的母扣用以与插入管上的弹簧爪咬紧,防止两者相对产生纵向位移。利用插入管柱的这些特点,可以封堵一个或几个射孔井段,达到堵水目的,同时也可以起油管锚作用,用于提高有杆泵泵效。,4、机械卡堵水生产管柱,可调层机械堵水生产管柱,液压可调层堵水生产管柱,1)一次性调两层堵水管柱,管柱结构,工艺特点:在选层正确时,可以正常封堵;在选层失误时,可不必作业返工,在地面直接调整封堵层位。堵水管柱具有无卡瓦平衡丢手管柱的优点。井口设备不增加。管柱必须支撑人工井底。最上一级封隔器必须卡在射孔井段以上。,适用范围:一次性调二层堵水管柱适用于有两个层段条件相差甚
17、微,其中只有一个层段是高含水层,而且地面无法判断高含水层的油井堵水。,工作原理:根据地质方案将油层分成若干段,用封隔器管柱将各层段分开,在认为是出水层处安装关闭状态的液压开关,在认为可能是出水层处安装开启状态的液压开关,在认为不是高含水层处安装管柱单流阀。下泵完井生产,此时对应关闭状态开关的油层被封堵,其它油层处于生产状态,地面计量观察堵水效果。如果堵水效果好则说明堵层正确。如果堵水效果不好则要进行堵层调整,首先关闭生产阀门和清蜡阀门,然后经油套管环空打压,液压作用在液压开关的滑套上,使滑套下行,改变液压开关的工作状态,达到不用作业一次性调整两个堵水层的目的。,4、机械卡堵水生产管柱,可调层机
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