井口装置组成和作用

❶ 抽油井井口装置由哪些组成

抽油井井口装置最基本部分是套管三通，油管三通和密封盒

❷ 井口装置是什么

井口装置是石油、天然气钻井中，安装在井口用于控制气、液（油、回水等）流体压力和答方向，悬挂套管、油管，并密封油管与套管及各层套管环形空间的装置。它一般由套管头、油管头、防喷器组、四通、旁通管件组成。
采油树、采气树也属于井口装置。

❸ 什么是自喷采油

油田开发过程中，油井一般都会经历自喷采油阶段。是利用地层自身的能量将原油举升到井口，再经地面管线流到计量站。自喷采油设备简单、管理方便、产量高、不需要人工补充能量，可以节省大量的动力设备和维修管理费用，是最简单、经济、高效的采油方法。

为了使油井以合理的产量稳定生产，延长油井的自喷期，油井生产系统的各个流动过程要互相衔接、协调工作。油井的生产一般包含三个流动过程：原油从油层到井底的渗流；沿井筒从井底到井口的垂直或倾斜管流；从井口到分离器的地面水平或倾斜管流。大多数自喷井，原油还要通过井口油嘴的节流。所以，自喷井一般包括这四个流动过程。本节讨论油井流入动态、气液混合物在垂直井筒及油嘴中的流动规律;介绍自喷井的井场设备;简述自喷井系统的协调原理和节点分析方法。

一、油井流入动态原油通过多孔介质从油层到井底的渗流是油井生产系统的第一个流动过程。油井产量与井底流动压力的关系称为油井流入动态，相应曲线即为流入动态曲线(Inflow Performance Relationship Curve)，简称IPR曲线。就单井而言，IPR曲线反映了油藏的供油能力和工作特性，是确定油井工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。典型的流入动态曲线如图6-1所示。由图6-1可以看出：IPR曲线的形状与油藏的驱动类型有关。

图 6-10不同油嘴直径的油井产量

❹ 海上石油钻井是什么

海上石油钻井是在大陆架海区，为普查勘探海底石油和天然气而进行的钻探工程。钻探深度一般为几千米。目前，最深的海上石油钻井可达6000多米。

海洋石油钻井与陆地相比，主要有四点不同：一是如何在水面之上平稳地立起井架，并要经受得住风浪的袭击；二是在转盘至海底之间，如何建立一个特殊的井口装置，把海水与井筒隔绝开来；三是海洋钻井直井少斜井多，在海上钻井，必须有保证钻机等钻井设备正常工作的海洋钻井平台；四是海洋钻井费用高，要比陆上钻井高3～10倍。

海上钻井装置按其结构特点可分为固定式和移动式两类。前者包括桩基式平台和重力式平台两种（图6.5）；后者又分为座底式平台和浮动式平台。座底式平台包括自升式平台和沉浮式平台；浮动式平台包括浮式钻井船和半潜式钻井平台两种。在使用浮动式钻井平台钻井时，平台井口和海底井口是固定不动的。这种井口装置类似于陆上钻井导管的加长，用以隔绝海水，连接海底井口和平台井口，造成钻井液返回的通路。这种固定不动的井口导管，可以用打桩的办法打入海底一定深度，或者在海底钻出一定深度的井眼，然后下入导管，并与平台基础构架紧固在一起，从而达到能够正常钻井的要求。

在使用浮动式平台钻井时，井口装置就比较复杂。由于海水的运动，整个钻井装置就会发生升降、平移、摇摆活动。这样，平台井口与海底井口之间，即产生相对运动。因此，这种井口装置必须装有能够伸缩和弯曲的部件，也能随着水面和水下两个井口的相对运动而活动着，否则就不能适应正常钻井的需要。

图6.5海上钻井平台

这种井口装置，主要由三个系统组成。

（1）导引系统。包括井口盘、导引架以及导引绳张紧机构等。导引系统的作用是引导井口装置和其他部件对正，以便安装和拆卸；引导钻具和其他下井工具进入海底井口。

（2）防喷器系统。海上钻井的安全防火是非常重要的。为了安全钻井，一般要求装有三个防喷器：一个钻杆防喷器，一个全闭式防喷器，一个万能防喷器；或者用两个钻杆防喷器，一个全闭式防喷器。防喷器开关闸门安装在近海海底的水域中，不在平台上，所以必须遥控。在钻井过程中，因为每次固井要换井口，或因改变钻具尺寸需要换防喷器芯子等。为了拆装方便迅速，而且当水深超过潜水员的潜深能力时，仍能准确拆装，所以需要有遥控连接器或快速接卸器等部件。

（3）隔水管系统。隔水管系统装在防喷器的上部，由隔水管、伸缩隔管、变曲接头和隔水管张紧器等组成。其作用是隔绝海水，导引钻具入井，形成钻井液回路，并且承受浮动平台的升降、平移运动。其中伸缩隔管和弯曲接头就是分别解决升降、平移运动的装置。隔水管张紧器是防止隔水管在海浪、潮流的作用下产生弯曲，以免影响它的寿命和工作。因此，要有较大的张紧力来维持隔水管正常的工作状态。

以上三个系统的完整装置，就构成了海洋钻井特殊的水下井口装置。

❺ 固井与完井是什么

一、固井

固井就是在钻出的井眼内下入套管柱，并在套管柱与井壁之间部分或全部注入水泥浆，使套管与井壁固结在一起。固井是钻井过程中的重要环节，固井质量的好坏不仅影响到该井能否钻进，而且影响到油井开采期能否正常作业和安全生产。

（一）井身结构及套管规范

1．井身结构

井身结构如图4-19所示。正常压力系统的井通常仅下三层套管：导管、表层套管和生产套管。异常压力系统的井至少多下一层技术套管。尾管则是一种不延伸到井口的套管柱。

导管的作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到井眼内。这一层管柱的长度变化较大，在坚硬的岩层中仅用10～20m，而在沼泽地区则可能上百米。

表层套管下入深度一般在30～1500m，通常引导水泥浆返至地表，用来防止浅水层污染，封隔浅层流砂、砾石层及浅层气，同时用来安装井口防喷器以便继续钻进。表层套管也是井口设备（套管头及采油树）的唯一支撑件，并承载依次下入的各层套管（包括采油管柱）的载荷。

技术套管用来隔离坍塌地层及高压水层，防止井径扩大，减少阻卡及键槽的发生，以便继续钻进。技术套管还用来分隔不同的压力层系，以便建立正常的钻井液循环。它也为井控设备的安装、防喷、防漏及悬挂尾管提供了条件，对油层套管还具有保护作用。

生产套管的主要作用是将储集层中的油气从套管中采出来，并用来保护井壁，隔开各层的流体，达到油气井分层测试、分层采油、分层改造之目的。

图4-19井身结构

尾管分为钻井尾管和采油尾管。尾管的优点是下入长度短、费用低。在深井中，尾管另一个突出的优点是，在继续钻进时可以使用异径钻具。尾管的顶部通常要进行抗内压试验，以保证密封性。

2．套管和套管柱

油井套管是优质钢材制成的无缝管或焊接管，两端均加工有锥形螺纹。大多数的套管是用套管接箍连接组成套管柱。套管柱用于封固井壁的裸露岩石。常用的标准套管外径从114.3～502mm，共有14种；套管的壁厚范围为5.21～16.13mm；套管的连接螺纹都是锥形螺纹；目前，套管钢级API标准有8种共10级，即H40、J55、K55、C75、L80、N80、C90、C95、P110、Q125，常用钢级为P110、N80、J55。

套管柱（套管串）通常是由同一外径、相同或不同钢级及不同壁厚的套管用接箍连接组成的，应符合强度及生产的要求。

（二）固井工艺过程

固井工艺过程主要有下套管和注水泥两个步骤。

1．下套管

下套管前根据井身设计，将要下入井内的套管运到平台，逐根检查套管是否有暗伤、变形，然后丈量长度、清洗螺纹，编好顺序排放好，以待下井；对机器设备及辅助工具认真检查，保证下套管时不出故障，调节好钻井液性能，起出井中钻具；逐根将套管下入井中，下完套管后循环钻井液洗井，然后接注水泥管汇（水泥头）准备注水泥。

2．注水泥

注水泥（即注水泥浆）的主要目的在于封隔油、气、水层，保护生产层。为实现这一目的，要解决以下两个方面的问题：一是如何使环形空间充满水泥浆；二是如何使水泥浆在凝结过程中压稳和封隔好油、气、水层。根据固井设计，将固井所需的水泥、淡水、水泥外加剂运到井场。检查注水泥的机器设备，使之处于良好的工作状态；配制水泥浆；注水泥浆。当水泥浆注满套管后，用钻井液把水泥浆迅速顶替到井筒环形空间的预定高度，这个顶替过程叫替浆。在下套管前，按设计位置在最下端设一阻流环，用于替浆时承受胶塞碰压，替浆前先把胶塞压入套管内，胶塞起到阻止水泥浆与钻井液相混的隔离作用，同时又像一个活塞；替浆时，钻井液顶着胶塞，胶塞顶着水泥浆在套管中下行，水泥浆被顶入环形空间，在环形空间水泥浆顶着钻井液上返。当胶塞与阻流环相碰时，封闭了环形通道，此时替浆的泵压突然升高，称为碰压，碰压是水泥浆返到环形空间预定高度的信号。至此替浆结束，待水泥浆凝固后固井工作完成。

二、完井

完井（即油井完成）是钻井工程的最后一个环节，其主要作业内容包括钻开生产层、确定井底完井方法、安装井口装置。

（一）钻开生产层

生产层多是具有孔隙的碎屑岩或碳酸盐岩。在钻开生产层的过程中，若井内液柱压力小于油气层的压力，会发生井喷；但若井内液柱压力比油气层的压力大，钻井液（时称“完井液”）中的水和黏土便进入到油气层，形成“水侵”和“泥侵”，堵塞油流通道，使油层渗透率下降，严重时会使油井丧失生产能力。因此，在钻开生产层时，保护油气层、防止钻井液侵害和控制油气层、防止井喷是两项重要的工作。要做到这两点，选择合适的钻井液是关键。

对低压低渗透率油气层，最好选用油基钻井液和油包水乳化钻井液。它们可以从根本上避免水侵和泥侵的危害，但存在成本高、易燃、配制和使用不如水基钻井液方便的缺点。

对高压高渗透率油气层，可以采用低固相水基钻井液。这类钻井液常加有高黏度特性的高分子化合物提高黏度；加有盐类物质（如CaCl2，ZnCl2等）增加其密度，减少地层中黏土膨胀；加有表面活性剂提高地层渗透率的恢复率。

（二）完井方法

目前世界各国采用的完井方法可分为油层裸露式和非裸露式两种类型，具体有裸眼完井法、射孔完井法、割缝衬管完井法和砾石充填完井法（见图4-20）。具体到每一口井采用何种井底完井方法，要视实际油层条件而定。

图4-20完井方法

1．裸眼完井法

裸眼完井法可分为先期裸眼完井和后期裸眼完井两种。先期裸眼完井是先钻至油层顶部，下油层套管，然后再钻开生产层；后期裸眼完井是在钻穿生产层之后将油层套管下至油气层顶部。裸眼完井法的最大优点是油气层和井底直接连通，油流面积大，油流阻力小。

裸眼完井法虽然保证了油层和井底具有良好的连通性，但不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响，不能防止油、气、水层互相窜扰。因此，它只适用于岩性坚固而稳定，又无气、水夹层的单一油层或一些油层性质相同的多油层。

2．射孔完井法

射孔完井法属于非裸露式完井法。其实质是钻穿油层后，将套管下至油层底部固井，然后用射孔枪将套管和水泥石射穿，使油气沿孔道流至井底。

射孔完井法的优点是能够封隔油、气、水层，防止互相窜通，能消除井壁坍塌对油井生产的影响。因此，这种完井方法特别适用于井壁严重坍塌的疏松生产层、含有水层的生产层、油层压力和原油性质均不相同而需要分层试采的多油层。射孔完井法的缺点是油气层被钻井液和水泥浆侵害较严重；其次是油流面积小，孔眼处油流密度大，油流阻力大。

3．割缝衬管完井法

割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上，在裸眼井内下入割缝衬管，在直井、定向井、水平井中都可采用。

4．砾石充填完井方法

对于胶结疏松、出砂严重的地层，一般采用砾石充填完井方法。它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预选好的砾石（砾石可以是石英砂、玻璃珠、树脂涂层砂或陶粒）泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡流层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井之目的。砾石充填完井在直井、定向井中都可以使用，但在水平井中应慎重，因为搞不好易发生砂卡，从而使砾石充填失败，达不到有效防砂目的。

（三）安装井口装置

井口装置是安装在地面用以控制井内高压油气的一套设备。它主要包括套管头、油管头和采油树三大件。套管头用以密封各层套管的环形空间并承受部分管柱重量；油管头用于密封油管和油层套管的环形空间；采油树则用以控制油井生产。对于高压油气井，要求井口装置要有足够的耐压强度和可靠的密封性，用以控制油井生产的油管头和采油树装在油层套管法兰之上。对于低压油气井，井口装置可大为简化，只要把环形空间密封起来，装上油管头和采油树即可。

❻ 井口装置

1.井口安装

地热井井口装置及基础设备的设计、安装除了保证质量,满足用户利用需要外,还要保证整个系统的严格密闭,杜绝空气侵入,防止井管和泵管被腐蚀。因为当密封不严时,井口瞬时产生负压吸入空气,大量氧气驻留在井口至动静水位的井筒空间内,即使被人们判定为不具有腐蚀或轻微腐蚀的地热流体,由于存在溶解氧和温度较高等原因,实际生产中也具有一定的腐蚀性。井管腐蚀后会产生上部低温水混入、井孔变形,减少地热井的使用寿命;泵管锈蚀后,在机械震动力的作用下,大量的锈片脱落聚集沉淀至井底,堵塞滤水管网和局部地层,造成开采、回灌效果不佳。金属腐蚀严重时会发生井管和泵管断裂、地热井报废等后果。

图4-26 全地下式井泵房建筑示意图(单位:mm)

考虑到地热井井口应具备防腐、防垢、密封等功能,井口装置应选用具有抗地热流体腐蚀性的材料,结构设计应考虑井管的热胀冷缩,与井管的连接应采用填料密封套接,并应具有良好的密封性能,不宜采用井管与井口装置直接连接方式。地热井成井后井管留置在地面以上的高度以500～1000mm为宜,泵室部分的倾斜度不得超过1.5°,泵室管外应设置有保护套管,护套直径依井管直径确定,与井管之间的间距以10～20mm为宜,材质宜采用无缝套管,选料总长度应不小于1200mm,留置在地面以上的高度应不小于400mm(图4-28),安装时必须保证水平、牢固、密封。开采井的输水泵管或回灌井的回灌水管宜选用直径不小于φ150mm、符合API标准的全密封无缝钢管的石油套管或不锈钢管,同时进行严格的防腐、防垢处理。

图4-27 典型地热利用系统热力站房建筑示意图

针对图4-28开采井口装置需要说明的是:

1)本构件适用于自流与泵抽公用型井口,井口闭井压力小于1.5MPa;

2)井管应为无缝标准井管,本图以井管外径377mm为例;

3)构件安装适应保证系统安装工艺要求;

4)活动盲孔为水位监测孔,水位测量后应及时封住,防止大量空气进入地热管。

2.地热井提水设备

地热井提水设备选型原则及提水设备要求:地热井主要提水设备为井用耐热潜水电泵。选型原则是根据地热水的水质、水量、水温、动水位、静水位、井口出水压力要求等确定。其中水质决定泵的材质;其他几种参数则决定泵的参数。

3.除砂器

由于绝大多数的固体悬浮物质是由抽出的流动水体携带到地表的,因此在开采井井口需设置除砂设备,抽出流体经过除砂处理,方可保证地热流体中裹携的岩屑微粒、细砂颗粒或其他细小颗粒不被传输到循环系统管路和回灌井内。而且除砂器的设置也可在一定程度上减轻回灌系统过滤器的工作负担。

除砂器的选型、精度应根据地热井所揭露热储层岩性、流体质量来设计和确定。天津市地热利用系统中多采用旋流式除砂器,其井口除砂效率见表4-12。从表中数据可以分析得出,颗粒直径越小,单纯采用除砂器的效果就越差,特别是当粒径范围小于0.08mm时,除砂效果仅为15%。这表明采用旋流式除砂器除砂能力的极限是由于采用机械设备的原因,要想达到稳定、保证粒径范围要求,还应配备高精度的过滤装置。

图4-28 地热井标准井口装置基础设施图

表4-12 不同颗粒直径的除砂率

❼ 油井采油技术是什么

油井试油并确认具有工业开采价值后，如何最大限度地将地下原油开采到地面上来，实现合理、高产、稳产，选择合适的采油工艺方法和方式十分重要。目前，常用的采油方法有自喷采油和机械采油（见图5-1）。

图5-10射流泵工作原理图

5．射流泵采油装置

射流泵分为地面部分、中间部分和井下部分。其中地面部分和中间部分与水力活塞泵相同，所不同的是水力喷射泵只能安装成开式动力液循环系统。井下部分是射流泵，由喷嘴、喉管和扩散管三部分组成，如图5-10所示。

射流泵的工作原理：动力液从油管注入，经射流泵的上部流至喷嘴喷出，进入与地层液相连通的混合室。在喷嘴处，动力液的总压头几乎全部变为速度水头。进入混合室的原油则被动力液抽汲，与动力液混合后流入喉管，在喉管内进行动量和动能转换，然后通过断面逐渐扩大的扩散管，使速度水头转换为压力水头，从而将混合液举升到地面。

射流泵的特点：井下设备没有动力件；射流泵可坐入与水力活塞泵相同的工作筒内；不受举升高度的限制；适于高产液井；初期投资高；腐蚀和磨损会使喷嘴损坏；地面设备维修费用相当高。

❽ 简述钻井井口装置各部分的名称和作用；

陆上井口系统、闸阀、快速接头、泥线套管悬挂系统等。