採油井井口裝置的主要作用

1. 有沒有介紹石化工業的

一、我國石油和石油化工裝備製造業已具有堅實基礎 石油、石油化工工業是我國的支柱產業之一，在國民經濟中佔有重要地位，2001年，全國生產原油1.65億噸；原油加工量2.10億噸；生產乙烯480.67萬噸；生產化肥3396.52萬噸；生產合成材料1203.84萬噸，主要經濟指標居全國工業各行業之首。石油、石油化工工業的發展帶動了為其提供裝備的石油、石油化工設備製造業的發展。建國五十多年以來，特別是改革開放20多年來，通過研製、開發、合作生產、引進技術，使我國石油、石油化工設備製造業，從無到有、從小到大，建立起一個比較完整的製造體系。據統計，2001年行業中的石油和石油化工專用設備405家規模以上企業，工業總產值（現價）達134億元，利潤總額2.9億元，從業人員12.8萬人。 （1）石油鑽采設備製造體系已經形成 石油鑽采設備製造業是為陸地、沙漠、淺灘和海上石油、天然氣的勘探、開發提供裝備。建國初期，石油基本依賴進口，而石油和石油化工設備製造業更談不上，全國只有幾家小廠生產一些石油設備零配件。經過五十年來的努力，已建成幾個比較集中的製造基地：以寶雞、蘭州、南陽等為主的鑽井設備基地；以上海、江蘇為主的石油工具基地；以江漢、四川為主的石油鑽頭基地；以西安為主的地球物理勘探設備基地；以濟南為主的石油鑽機專用柴油機製造基地。採油設備的製造分散在全國各地，東北地區較為集中。 全世界具有生產成套石油鑽機能力的國家不多，只有英國、俄羅斯、羅馬尼亞、英國、挪威等國家。我國是發展中國家唯一能生產成套石油鑽機的國家，且已具備年生產1000-9000米系列成套鑽機120套左右能力。目前，生產成套石油鑽機企業已發展到八家。其中，國企四家：寶雞石油機械廠、南陽石油機械廠、江漢第四石油機械廠、勝利油田動力機廠；中外合資企業二家：蘭石國民油井石油工程有限公司、上海三高石油設備有限公司；民營企業二家：成都瑜宏石化工程有限責任公司、川油廣漢機械有限公司。2001年共生產銷售石油鑽機106台，無論在數量和質量上均是歷來最好水平。 採油采氣井口裝置已是我國的成熟產品，單油管採油井口裝置最高壓力可達105mpa，雙油管採油井口裝置最高壓力可達70mpa；機械採油設備已達到國際水平；生產適用於井筒直徑51/2〃-7〃，溫度為50℃-150℃，壓力為10mpa及以上各種規格成套電動潛油泵；鉤載60-120噸、修井深度為3600-7200米修井機；江漢石油鑽頭股份有限公司是亞洲最大的石油鑽頭生產企業，其能力為年產108個品種、23萬只鑽頭。 國內製造的油氣集輸設備規格齊全、質量過硬，如流量為750-3000米3/時、揚程90-550米的ks型離心輸油泵，pcl長輸管線壓縮機，800-1100mm口徑、4-10mpa球閥，直徑325-1420mm、壁厚6-16mm油氣集輸鋼管生產能力達上百萬噸，以及生產製造海洋油氣集輸單點系泊系統、浮式生產貯油船、穿梭油輪海底管道輸送系統和加壓設備等。 （2）石油化工設備製造業有了歷史性突破 五十年來，我國石油煉制工業一直走自主發展的道路，因而，帶動了煉油技術裝備的發展。目前，已可以製造500萬噸/年以上煉油廠成套設備、800萬噸/年常減壓蒸餾裝置、200萬噸/年以上重油催化裂化裝置、150萬噸/年加氫裂化裝置、200萬噸/年渣油加氫脫硫裝置、100萬噸/年延遲焦化裝置等。一些高難度設備，如加氫裂化和加氫精製裝置用的加氫反應器、高壓換熱器、高壓空冷器；加氫和重整裝置用的離心式循環氫壓縮機、50及80噸活塞力的往復式新氫壓縮機；催化裂化和延遲焦化裝置用的主風機、富氧壓縮機、高效旋風分離器、外取熱器、煙機以及重要的流程泵等都能製造。 曾幾何時，我國製造的小型化肥、中型化肥設備遍布全國各地，解決了當時對化肥的急需。這些化肥設備，由於其技術經濟指標已落後，逐漸被大型化肥設備淘汰。以30萬噸/年合成氨、52萬噸/年尿素為代表的大型化肥裝置的設備，包括關鍵設備：直徑2.8米的快活素合成塔、co2汽提塔、原料氣壓縮機、氨壓縮機、合成氣壓縮機、co2壓縮機等都已研製成功。 因此，我國的石油和石油化工裝備行業從滿足國內市場為主，到走出國門、融入國際市場，進入發展新階段的條件已經成熟，一定會大有可為。

2. 什麼是自噴採油

油田開發過程中，油井一般都會經歷自噴採油階段。是利用地層自身的能量將原油舉升到井口，再經地面管線流到計量站。自噴採油設備簡單、管理方便、產量高、不需要人工補充能量，可以節省大量的動力設備和維修管理費用，是最簡單、經濟、高效的採油方法。

為了使油井以合理的產量穩定生產，延長油井的自噴期，油井生產系統的各個流動過程要互相銜接、協調工作。油井的生產一般包含三個流動過程：原油從油層到井底的滲流；沿井筒從井底到井口的垂直或傾斜管流；從井口到分離器的地面水平或傾斜管流。大多數自噴井，原油還要通過井口油嘴的節流。所以，自噴井一般包括這四個流動過程。本節討論油井流入動態、氣液混合物在垂直井筒及油嘴中的流動規律;介紹自噴井的井場設備;簡述自噴井系統的協調原理和節點分析方法。

一、油井流入動態原油通過多孔介質從油層到井底的滲流是油井生產系統的第一個流動過程。油井產量與井底流動壓力的關系稱為油井流入動態，相應曲線即為流入動態曲線(Inflow Performance Relationship Curve)，簡稱IPR曲線。就單井而言，IPR曲線反映了油藏的供油能力和工作特性，是確定油井工作方式的依據，也是分析油井動態的基礎。典型的流入動態曲線如圖6-1所示。由圖6-1可以看出：IPR曲線的形狀與油藏的驅動類型有關。

圖 6-10不同油嘴直徑的油井產量

3. 採油樹的作用

採油樹抄是自噴井的井口襲裝置。它主要用於懸掛下入井中的油管柱，密封油套管的環形空間，控制和調節油井生產，保證作業，施工，錄取油、套壓資料，測試及清蠟等日常生產管理。
有以下主要作用：
（1）懸掛油管承托井內全部油管柱的重量。
（2）密封油管、套管間的環形空間。
（3）控制和調節油井的生產。
（4）保證各項井下作業。
（5）可進行錄取油壓、套壓資料和測壓、清蠟等日常生產管理。

4. 簡述鑽井井口裝置各部分的名稱和作用；

陸上井口系統、閘閥、快速接頭、泥線套管懸掛系統等。

5. 井口裝置的組成包括

氣井井口裝置是由套管頭、油管頭、采氣樹組成。
套管頭的作用是懸掛套管上部的部分重量和把幾層套管相互隔開;油管頭的作用是用來懸掛井內的油管和密封油、套管之間的環形空間。采氣樹的作用是控制氣井的開關，調節壓力、流量以及用於氣井壓井、壓裂、酸化等作業。

6. 固井與完井是什麼

一、固井

固井就是在鑽出的井眼內下入套管柱，並在套管柱與井壁之間部分或全部注入水泥漿，使套管與井壁固結在一起。固井是鑽井過程中的重要環節，固井質量的好壞不僅影響到該井能否鑽進，而且影響到油井開采期能否正常作業和安全生產。

（一）井身結構及套管規范

1．井身結構

井身結構如圖4-19所示。正常壓力系統的井通常僅下三層套管：導管、表層套管和生產套管。異常壓力系統的井至少多下一層技術套管。尾管則是一種不延伸到井口的套管柱。

導管的作用是在鑽表層井眼時將鑽井液從地表引導到井眼內。這一層管柱的長度變化較大，在堅硬的岩層中僅用10～20m，而在沼澤地區則可能上百米。

表層套管下入深度一般在30～1500m，通常引導水泥漿返至地表，用來防止淺水層污染，封隔淺層流砂、礫石層及淺層氣，同時用來安裝井口防噴器以便繼續鑽進。表層套管也是井口設備（套管頭及採油樹）的唯一支撐件，並承載依次下入的各層套管（包括採油管柱）的載荷。

技術套管用來隔離坍塌地層及高壓水層，防止井徑擴大，減少阻卡及鍵槽的發生，以便繼續鑽進。技術套管還用來分隔不同的壓力層系，以便建立正常的鑽井液循環。它也為井控設備的安裝、防噴、防漏及懸掛尾管提供了條件，對油層套管還具有保護作用。

生產套管的主要作用是將儲集層中的油氣從套管中采出來，並用來保護井壁，隔開各層的流體，達到油氣井分層測試、分層採油、分層改造之目的。

圖4-19井身結構

尾管分為鑽井尾管和採油尾管。尾管的優點是下入長度短、費用低。在深井中，尾管另一個突出的優點是，在繼續鑽進時可以使用異徑鑽具。尾管的頂部通常要進行抗內壓試驗，以保證密封性。

2．套管和套管柱

油井套管是優質鋼材製成的無縫管或焊接管，兩端均加工有錐形螺紋。大多數的套管是用套管接箍連接組成套管柱。套管柱用於封固井壁的裸露岩石。常用的標准套管外徑從114.3～502mm，共有14種；套管的壁厚范圍為5.21～16.13mm；套管的連接螺紋都是錐形螺紋；目前，套管鋼級API標准有8種共10級，即H40、J55、K55、C75、L80、N80、C90、C95、P110、Q125，常用鋼級為P110、N80、J55。

套管柱（套管串）通常是由同一外徑、相同或不同鋼級及不同壁厚的套管用接箍連接組成的，應符合強度及生產的要求。

（二）固井工藝過程

固井工藝過程主要有下套管和注水泥兩個步驟。

1．下套管

下套管前根據井身設計，將要下入井內的套管運到平台，逐根檢查套管是否有暗傷、變形，然後丈量長度、清洗螺紋，編好順序排放好，以待下井；對機器設備及輔助工具認真檢查，保證下套管時不出故障，調節好鑽井液性能，起出井中鑽具；逐根將套管下入井中，下完套管後循環鑽井液洗井，然後接注水泥管匯（水泥頭）准備注水泥。

2．注水泥

注水泥（即注水泥漿）的主要目的在於封隔油、氣、水層，保護生產層。為實現這一目的，要解決以下兩個方面的問題：一是如何使環形空間充滿水泥漿；二是如何使水泥漿在凝結過程中壓穩和封隔好油、氣、水層。根據固井設計，將固井所需的水泥、淡水、水泥外加劑運到井場。檢查注水泥的機器設備，使之處於良好的工作狀態；配製水泥漿；注水泥漿。當水泥漿注滿套管後，用鑽井液把水泥漿迅速頂替到井筒環形空間的預定高度，這個頂替過程叫替漿。在下套管前，按設計位置在最下端設一阻流環，用於替漿時承受膠塞碰壓，替漿前先把膠塞壓入套管內，膠塞起到阻止水泥漿與鑽井液相混的隔離作用，同時又像一個活塞；替漿時，鑽井液頂著膠塞，膠塞頂著水泥漿在套管中下行，水泥漿被頂入環形空間，在環形空間水泥漿頂著鑽井液上返。當膠塞與阻流環相碰時，封閉了環形通道，此時替漿的泵壓突然升高，稱為碰壓，碰壓是水泥漿返到環形空間預定高度的信號。至此替漿結束，待水泥漿凝固後固井工作完成。

二、完井

完井（即油井完成）是鑽井工程的最後一個環節，其主要作業內容包括鑽開生產層、確定井底完井方法、安裝井口裝置。

（一）鑽開生產層

生產層多是具有孔隙的碎屑岩或碳酸鹽岩。在鑽開生產層的過程中，若井內液柱壓力小於油氣層的壓力，會發生井噴；但若井內液柱壓力比油氣層的壓力大，鑽井液（時稱「完井液」）中的水和黏土便進入到油氣層，形成「水侵」和「泥侵」，堵塞油流通道，使油層滲透率下降，嚴重時會使油井喪失生產能力。因此，在鑽開生產層時，保護油氣層、防止鑽井液侵害和控制油氣層、防止井噴是兩項重要的工作。要做到這兩點，選擇合適的鑽井液是關鍵。

對低壓低滲透率油氣層，最好選用油基鑽井液和油包水乳化鑽井液。它們可以從根本上避免水侵和泥侵的危害，但存在成本高、易燃、配製和使用不如水基鑽井液方便的缺點。

對高壓高滲透率油氣層，可以採用低固相水基鑽井液。這類鑽井液常加有高黏度特性的高分子化合物提高黏度；加有鹽類物質（如CaCl2，ZnCl2等）增加其密度，減少地層中黏土膨脹；加有表面活性劑提高地層滲透率的恢復率。

（二）完井方法

目前世界各國採用的完井方法可分為油層裸露式和非裸露式兩種類型，具體有裸眼完井法、射孔完井法、割縫襯管完井法和礫石充填完井法（見圖4-20）。具體到每一口井採用何種井底完井方法，要視實際油層條件而定。

圖4-20完井方法

1．裸眼完井法

裸眼完井法可分為先期裸眼完井和後期裸眼完井兩種。先期裸眼完井是先鑽至油層頂部，下油層套管，然後再鑽開生產層；後期裸眼完井是在鑽穿生產層之後將油層套管下至油氣層頂部。裸眼完井法的最大優點是油氣層和井底直接連通，油流面積大，油流阻力小。

裸眼完井法雖然保證了油層和井底具有良好的連通性，但不能克服井壁坍塌和油層出砂對油井生產的影響，不能防止油、氣、水層互相竄擾。因此，它只適用於岩性堅固而穩定，又無氣、水夾層的單一油層或一些油層性質相同的多油層。

2．射孔完井法

射孔完井法屬於非裸露式完井法。其實質是鑽穿油層後，將套管下至油層底部固井，然後用射孔槍將套管和水泥石射穿，使油氣沿孔道流至井底。

射孔完井法的優點是能夠封隔油、氣、水層，防止互相竄通，能消除井壁坍塌對油井生產的影響。因此，這種完井方法特別適用於井壁嚴重坍塌的疏鬆生產層、含有水層的生產層、油層壓力和原油性質均不相同而需要分層試採的多油層。射孔完井法的缺點是油氣層被鑽井液和水泥漿侵害較嚴重；其次是油流面積小，孔眼處油流密度大，油流阻力大。

3．割縫襯管完井法

割縫襯管完井是在裸眼完井的基礎上，在裸眼井內下入割縫襯管，在直井、定向井、水平井中都可採用。

4．礫石充填完井方法

對於膠結疏鬆、出砂嚴重的地層，一般採用礫石充填完井方法。它是先將繞絲篩管下入井內油層部位，然後用充填液將在地面上預選好的礫石（礫石可以是石英砂、玻璃珠、樹脂塗層砂或陶粒）泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環形空間內，構成一個礫石充填層，以阻擋流層砂流入井筒，達到保護井壁、防砂入井之目的。礫石充填完井在直井、定向井中都可以使用，但在水平井中應慎重，因為搞不好易發生砂卡，從而使礫石充填失敗，達不到有效防砂目的。

（三）安裝井口裝置

井口裝置是安裝在地面用以控制井內高壓油氣的一套設備。它主要包括套管頭、油管頭和採油樹三大件。套管頭用以密封各層套管的環形空間並承受部分管柱重量；油管頭用於密封油管和油層套管的環形空間；採油樹則用以控制油井生產。對於高壓油氣井，要求井口裝置要有足夠的耐壓強度和可靠的密封性，用以控制油井生產的油管頭和採油樹裝在油層套管法蘭之上。對於低壓油氣井，井口裝置可大為簡化，只要把環形空間密封起來，裝上油管頭和採油樹即可。

7. 井口裝置和採油樹的設計參數是多少

其實，井口裝置包括了採油樹。參數主要是工作壓力。這要根據井口的壓力來確定。一回般常用的有150型井口裝置答、250型井口裝置、350型井口裝置。如果油井搞壓裂、酸化等大型措施，還需要安裝千型井口裝置。井口配備的所有附件應和井口裝置的工作壓力相匹配。

8. 注水井的工作原理

注水井是注入水從地面進入油層的通道，井口裝置與自噴井相似，不同點是無清蠟閘門，不裝井口油嘴，可承高壓。井口有注水用採油樹，陸上油田注水採油樹多用CYB-250型，其主要作用是：懸掛井內管柱；密封油套環形空間；控制注水和洗井方式（如正注、反注、合注、正洗、反洗）和進行井下作業。除井口裝置外，注水井內還可根據注水要求(分注、合注、洗井)分別安裝相應的注水管柱。注水井可以是生產井轉成的或專門為此目的而鑽的井。通常將低產井或特高含水油井，邊緣井轉換成注水井。
注水井的井下管柱結構、井下工具遵循簡單原則。大多數情況下（籠統注水），注水井僅需配置一套管柱和一個封隔器，封隔器下到射孔段頂界50m處，對特定防腐要求的注水井，其管材應特殊要求，且必要時，油套環空採用充滿防腐封隔液的方法加以保護。這種液體可以是油也可以是水，一般用防腐劑或殺菌劑進行處理或另加除氧劑等。分層注水的井下管柱可按需設計。
多個注水井構成注水井組，注水井組的注入由配水間來完成。在配水間可添加增壓泵，在井口或配水間可另加過濾裝置。一般情況下，在配水間或增壓站可對每口注水井進行計量。

9. 為什麼說油井是油氣從油層到地面的通道

人們為了取得地下水開鑿了水井。水井實際是水從水層到地面的通道。石油和天然氣埋藏在地下的油氣層中，要把它開采出來，也需要在地面和地下油（氣）層之間建立一條油氣通道，稱為油井。油井比水井復雜得多，主要由三部分組成，即井筒、完井結構和井口裝置。

井筒是由多層同心鋼管並經水泥固結後形成的。油井中下入的第一層管子叫導管，其作用是建立最初的鑽井液循環通道，保護井口附近的地表層；油井中下入的第二層管子叫表層套管，一般為幾十至幾百米，其作用是封隔上部不穩定的松軟地層和淺水層；油井中下入的第三層套管叫技術套管，它是鑽井中途遇到高壓油、氣、水層、漏失層和坍塌層等復雜地層時，為保證鑽井能鑽到設計深度而下的套管；油井中下入的最內層套管叫油層套管，油層套管的下入深度取決於油層深度和完井結構。其作用是封隔油、氣、水層，建立一條可供長期開採油、氣的通道。以上各層套管都要用水泥與地層固結在一起，並與井口裝置連接起來，形成永久性通道。正常採油生產時還要再下入油管，以便攜帶抽油泵、各種工具進入井內並通過它將油氣導出。

井中下入鋼管後，僅僅建成了井眼，但通道還不完善，還需要完井。完井是為滿足各種不同性質油氣層的開采需要而選擇的油、氣層與井底的連通方式和井底結構的作業。裸眼完井法是指在油層部位不下入套管，整個油層完全裸露，油層與地面通過油井直接連通，農村水井常用此方法。射孔完井法是目前油井完井中應用最多的一種方法，它是指用一種特殊的槍對准油、氣層，射穿套管和水泥環並進入地層一定的深度，使油氣通過射開的孔眼流入井筒，實現油層與井筒連通的完井作業方法。貫眼完井法是指鑽穿油氣層後，把帶有孔眼的套管下到油氣層部位，油氣從地層經過孔眼流入井筒。礫石篩管完井法是在油層部位下入繞絲篩管，然後在篩管與井壁之間充填一定粒度的礫石，油氣可經過篩管、穿過礫石層流入井筒。

井筒一旦和油氣層連通後，就會處於高壓狀態，因此還必須有一套能控制和調節油氣生產的設備，這套設備就叫做井口裝置。它主要由套管頭、油管頭和採油樹組成，其作用是控制油氣的流動。

套管頭位於整個採油樹的最下端並把井內各層套管連接起來，使各層套管間的環形空間密封不漏；油管頭是安裝在套管頭上面，其作用是懸掛井內的油管，並密封油管和油層套管之間的環形空間。目前，普遍採用頂絲閥懸掛法，即在套管四通上安裝一個頂絲閥，頂絲閥內有一上大下小的錐形通道。油管懸掛器也是一個錐形體，上帶密封圈，在全井筒油管重量的拉力下，油管懸掛器牢牢地坐在頂絲閥的座里。頂絲的作用是防止井內壓力太高時將油管柱頂出。採油樹，有人認為是一棵樹。其實它是業內對井口裝置約定俗成的稱謂，最早因其形似聖誕樹而得名。它由閘門、四通、油嘴等組成。其作用是通過開啟或關閉閘門和調節油嘴的大小來調節油氣井生產並與地面集油管線連接。

油井—油氣從油層到地面的通道01