关于井下工具的选择对采油工艺的影响研究

关于井下工具的选择对采油工艺的影响研究

贾让民  袁斌

长庆油田第十二采油厂  甘肃庆阳  745400

摘要：本文旨在探讨井下工具的选择对采油工艺的影响，强调工具选择在优化采油效率和保障作业安全中的重要性。首先，分析不同采油阶段对工具选择的特定要求，如勘探阶段的地质勘探工具、开发阶段的定向钻井工具和完井阶段的封隔器及防砂工具。其次，考察地质条件和井下环境（如温度、压力）对工具性能的影响。最后，通过实例分析不同井下工具在提高采油效率和降低操作风险方面的实际效果，如定向钻井工具的精确度提高、完井工具的长期稳定性保障和油井测试工具的精准数据反馈。

关键词：井下工具；采油工艺；影响

引言：油田开发过程中，井下工具的选择直接关系到采油工艺的效率及其安全性。在此过程中，必须考虑到地质条件、井下环境和油藏特性，以确保选用的工具能够在特定条件下发挥最大效能。本文通过综合分析和实例研究，为油田开发中的工具选择提供指导。

1、不同采油阶段对工具选择的要求

1.1勘探阶段与井下工具

地质勘探工具：在勘探阶段，重点使用地震、电磁、重力等勘探工具来确定油藏的位置和规模。工具选择需考虑地层复杂度、数据分辨率和探测深度。

钻井工具选择：勘探钻井中，高精度钻头和可靠的测量工具是关键。选择应考虑钻头的磨损率、钻速及对不同地层的适应性[1]。

1.2开发阶段与井下工具

定向钻井工具：在开发阶段，定向钻井工具如旋转导向系统（RSS）和测井工具变得至关重要，用以最大化油井的生产效率。

完井工具：完井阶段要求使用如油管、封隔器、油井防砂工具等，以确保油井的长期稳定生产。这些工具的选择需要依据油井的压力、温度和化学环境。

1.3增产阶段与井下工具

压裂和酸化工具：为了提高油气藏的渗透率，采用压裂或酸化技术。在此阶段，必须使用耐高压、耐腐蚀的特殊工具。

人工举升系统：包括电潜泵、杆式抽油机等，根据油井流体特性和产量要求来选择。

1.4采油尾期与井下工具

剩余油开采工具：在油田生命周期的末期，需要特殊的采油工具和方法，如热采、化学驱替等，以提取剩余油藏。

井下检测与维护工具：随着油井老化，对井下监测、维修和修复工具的需求增加，如封井工具、洗井工具等。

每个阶段的工具选择都需要综合考虑油藏特性、环境条件、成本效益和安全要求。通过精确选择适当的井下工具，可以显著提高采油效率，降低风险，确保油田的可持续开发。

2、井下工具选择的影响因素

2.1地质条件对工具选择的影响

岩石硬度与钻头选择：例如，对于莫氏硬度达7级的石英岩层，推荐使用具有PDC（聚晶金刚石复合体）切削元件的钻头。PDC钻头通常在压力范围为10,000至30,000 psi（磅/平方英寸）下操作，且适用于温度不超过150°C的环境。

地层压力与封隔器选择：在高压油藏（如地层压力超过5000 psi）中，选择的封隔器必须能承受高压力环境。例如，使用具有额定承受压力达10,000 psi的弹簧式封隔器。

温度条件与材料选择：井下工具材料应能承受特定温度。在高温油藏（例如温度达200°C），必须使用耐高温材料如高温合金钢或特殊合成橡胶。

地层孔隙度与防砂工具：在孔隙度高（如超过20%）且渗透性好的砂岩层中，需要使用有效的油井防砂工具，如筛管直径选用范围在2.375至7.000英寸之间，以适应不同井径和油砂颗粒大小[2]。

化学组成与腐蚀防护：对于含硫化氢（H₂S）或高盐分的油藏，工具材料需具备抗腐蚀特性。例如，使用N80级或更高级别的耐腐蚀合金钢材料。

2.2井下环境（如温度、压力）对工具性能的影响

（1）温度的影响

高温环境：在高温条件下（如超过150°C），工具的电子组件和密封材料可能会退化。例如，标准橡胶密封在200°C的环境下会迅速失效。因此，针对高温井（如温度可达250°C），需要使用特殊的高温耐受材料，如硅橡胶或氟橡胶。

低温环境：在冷环境（如低于0°C的条件）中，一些润滑油和液压流体的粘度会增加，影响工具的运动和响应时间。因此，选择合适的低温润滑油和防冻液是关键。

（2）压力的影响

高压环境：在高压油井中（如压力超过10,000 psi），工具的结构强度和密封性能至关重要。例如，井下测量工具（如测井仪）和完井工具（如封隔器、阀门）必须设计为能承受高压环境，并通过高压测试（如15,000 psi的压力测试）来验证其性能。

压力波动：在井下作业过程中，压力波动常常发生，这可能导致工具的机械疲劳或损坏。因此，工具的设计需要考虑到这种压力循环的影响，并采用高强度材料和抗疲劳设计。

3、不同井下工具在采油工艺中的应用与效果

3.1定向钻井工具的应用

精确度与效率：使用 RSS 可以控制钻井路径的偏差角度在1°以内，这比传统钻井技术的控制精度高出近50%。

钻进速率：RSS 可提高钻进速率。在硬质岩石地层（如莫氏硬度为6-7级的地层）中，使用 RSS 可以将 ROP 提高20%至30%。这意味着在相同时间内，可以钻进更深的地层，例如每小时钻进10至15米，而传统方法可能仅为8米。

井眼质量：RSS 可改善井眼质量。由于其高度的导向精度，井眼轨迹更平滑，这减少了钻井时的振动和磨损，延长了钻头寿命。例如，使用RSS的钻头在某些情况下可以增加50%的使用寿命，从而降低更换频率和成本。

应用范围：RSS 的应用范围广泛，适用于水平井、大位移井和复杂轨迹井。例如，在水平井中，RSS 可以有效控制井眼轨迹，保持在油层中的长距离水平钻进，水平段长度可达数千米。

3.2完井工具在油井完井中的应用

油管和封隔器：油管是油井完井的核心组件，其直径通常在2.375至7英寸之间，用于输送地下油气至地面。封隔器则用于隔离油层和非油层，保证油气仅通过指定的油层进入油管。例如，使用直径为5.5英寸的油管配合额定压力为10,000 psi的封隔器，能有效隔离高压油层，确保油井安全运行。

油井防砂工具：在砂岩油藏，防砂工具如筛管或砾石填充是关键。筛管直径选择需根据油井尺寸和砂粒大小确定，常见尺寸为4至6cm。合适的防砂工具可以防止沙粒进入油井，减少磨损和堵塞。

智能完井系统：智能完井系统，如可控阀门和实时监测装置，可以精确调控油井生产。例如，装备有压力和温度传感器的智能完井系统能实时监控油井状况，调整产量，优化油井性能。

3.3 油井测试工具的应用

测试封隔器：测试封隔器用于隔离油层，在特定区域内测试油井的压力和产量。例如，可承受高达15,000 psi压力的测试封隔器可以精确测量深层高压油藏的性能。

流量计和压力计：流量计用于测量油井的产量，而压力计则监测井内压力。这些工具的精度至关重要，例如，精度可达0.5%的流量计能提供极其准确的产量数据，帮助优化生产。

生产测井工具（PLT）：PLT 用于实时监测油井的多相流（油、水、气的混合物）特性。例如，具有高精度传感器（测量精度达±2%）的PLT能够准确区分不同流体相的流量，对于水淹井的监控尤为重要。

结束语：综上所述，井下工具选择对采油工艺的巨大影响。正确的工具选择不仅提高了采油效率，还保障了作业的安全性和经济性。随着技术的进步，未来的工具开发和应用将进一步优化油田开发流程，降低环境影响，同时提升油气资源的开发效率。因此，持续的技术创新和深入的实践研究对于指导井下工具的选择和优化采油工艺至关重要。本文的分析和结论对于油田开发实践和理论研究均有一定的参考价值。

参考文献：

[1]刘荣恒. 井下工具的选择对采油工艺的价值[J]. 化工管理,2022(9):122-124.

[2]张斌斌,田海宁. 探讨井下工具的选择对采油工艺的作用[J]. 石油石化物资采购,2021(33):50-52.