固井培訓(xùn)

1、固井工藝技術(shù)知識(shí),2012年第七期,目 錄,一、固井工藝技術(shù)二、常規(guī)固井施工流程三、常規(guī)注水泥工序四、前置液設(shè)計(jì)及用量五、常規(guī)固井施工計(jì)算,,一次把水泥漿從套管內(nèi)注入并從環(huán)形空間返出的注水泥作業(yè)。目前大多數(shù)固井施工都采用一次注水泥技術(shù)。,管串結(jié)構(gòu) 引鞋+旋流套管+回壓閥+套管串+聯(lián)頂節(jié),,,,,,一、 固井工藝技術(shù),1、一次注水泥技術(shù),它是利用一種可以打開可以關(guān)閉的特殊接箍把一次注水泥施工分成二次或三次完成的注水泥技

2、術(shù) 。。,壓差式,機(jī)械式,一、 固井工藝技術(shù),2、分級注水泥技術(shù),,,,,,,,,,,,分級箍,浮箍,引鞋,旋流短節(jié),,,,,,分級箍在直井中的應(yīng)用,,,,,,,,,,,,分級箍,浮箍,引鞋,,,,,,,旋流短節(jié),一級固井,二級固井,,,,,,,,盲引鞋,,,,,,,,,,,,,,分級箍,,,旋流短節(jié),,水泥傘,,,,,,,,,,,,,,浮箍,,,（1）管串結(jié)構(gòu),,,,,,盲引鞋,（2）一級注水泥封隔漏層,,,,,,,,,,,,,分級箍

3、,,,旋流短節(jié),,水泥傘,,,,,浮箍,,,,,,,,,,,,,,,,,,盲引鞋,（3）二級注水泥碰壓,,,,,,,,,,,,分級箍,,,旋流短節(jié),,水泥傘,,,,,,,,,,浮箍,,,,,,,,,,,,,,,,,,為保護(hù)裸露的純油層或開采裂縫性、孔隙性、古潛山、低壓漏失油層，在目的層采用篩管完井。上部用水泥封固。完井管串采用特殊的工具附件，保證注水泥成功，實(shí)現(xiàn)對油層的有效開采。 其管串結(jié)構(gòu)：引鞋+篩管串（或中間加光管）

4、+盲板+管外封隔器+分級箍+套管串+聯(lián)頂節(jié)。多用于水平井完井。,一、 固井工藝技術(shù),3、篩管頂部注水泥技術(shù),,,,,,,,,,,,,引鞋,裸眼直井內(nèi)篩管頂部注水泥技術(shù),,,,,,,,,,,,,,,鋼質(zhì)引鞋,水平井篩管頂部注水泥,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分級箍,,管外封隔器,,,盲板,,篩管串,,,,,,,用鉆桿通過尾管懸掛器把套管串懸掛在技術(shù)套管或上層套管上，然后進(jìn)行注水泥施工。是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)高、技

5、術(shù)復(fù)雜、施工難度大、質(zhì)量要求高的固井作業(yè)。由于可以節(jié)約大量的套管和水泥等材料，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。,一、 固井工藝技術(shù),4、尾管注水泥技術(shù),懸掛器可分為三類：機(jī)械式、液壓式、液壓—機(jī)械雙作用式。機(jī)械式懸掛器：主要用于直井、淺井、不易遇卡的井。通過上提和下放管柱實(shí)現(xiàn)座掛。液壓式懸掛器：通過控制井口泵壓實(shí)現(xiàn)座掛。適用范圍更廣。液壓—機(jī)械雙作用尾管懸掛器，具有兩種座掛方式。,一、 固井工藝技術(shù),DYX-A型懸掛器,一、 固井工藝技術(shù),

6、良好的尾管懸掛器應(yīng)具備以下性能： 下得去、掛得住、倒得開、提得出,把管外封隔器連接到套管串中，采用液壓脹開封隔器的橡膠部分，達(dá)到封隔完井的目的。目前應(yīng)用到漏失井、高壓井、多套壓力層系完井、選擇性固井、水泥膨脹封隔完井和其他完井工藝中。 例如：對于高壓井、漏失井，管外封隔器加在目的層上部；對于兩套壓力層系的井，管外封隔器加在兩套壓力層系中間。,一、 固井工藝技術(shù),5、管外封隔器工藝技術(shù),管外封隔器加在低壓井

7、的油層上部，可以減小液柱對油層的壓力，防止對油層的污染。,,,,,,,,,,,,,,,,,封隔器,,引鞋,封隔器在低壓井固井中的應(yīng)用,低壓油層,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,封隔器,,引鞋,高壓油層,,,,封隔器在高壓井固井中的應(yīng)用,管外封隔器在高壓油氣層的上部可以封隔高壓油氣層，防止高壓油氣串?dāng)_形成的油氣水的互竄以提高固井質(zhì)量。,管外封隔器可以用水泥膨脹，封隔油氣水層，不用水泥固井，避免了對油氣層的污染,,,,,,,,,,,,

8、,,,,,,,,,,封隔器,封隔器,油氣層,,稠油熱采350~400℃的熱蒸汽，熱應(yīng)力會(huì)引起套管的破壞，在注水泥之前給套管施加一定的拉伸預(yù)應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力在水泥漿凝固以后依然存在，從而可以避免或減少對套管的破壞。 地錨分類：打撈式和卡壁式。 卡壁式地錨：機(jī)械式套管地錨、液壓活塞式地錨。,一、 固井工藝技術(shù),6、熱采井地錨工藝技術(shù),井深較淺而且是大直徑套管時(shí)，尤其在無大尺寸膠塞的情況下，為防止注水泥及頂替過程中在

9、套管內(nèi)發(fā)生水泥漿竄槽，常用油管或鉆桿內(nèi)管進(jìn)行注水泥。 套管底部連接一個(gè)內(nèi)管注水泥裝置，用底部連接插頭的鉆桿，插入內(nèi)管注水泥裝置的插座，水泥漿經(jīng)鉆桿進(jìn)入環(huán)形空間完成注水泥作業(yè)。 其優(yōu)點(diǎn)：提高頂替效率；防止混漿，提高質(zhì)量；節(jié)約水泥，降低成本；縮短施工時(shí)間。 注意：要進(jìn)行套管浮力計(jì)算，采取措施，防止注完水泥漿后套管上浮。,一、 固井工藝技術(shù),7、內(nèi)管注水泥工藝技術(shù),通過下在套管之間或套管與井壁之

10、間的小鉆桿或油管注水泥。 常用于導(dǎo)管或表層套管使水泥返到地面的一種方法。,一、 固井工藝技術(shù),8、管外注水泥工藝技術(shù),把水泥漿從環(huán)形空間注入，被頂替的泥漿從套管內(nèi)返出。對浮鞋、壓差式自動(dòng)灌漿設(shè)備以及井口裝置等都要加以改變。主要用于地層嚴(yán)重漏失井。必須嚴(yán)格控制替入量，防止替空。,,,,,,,一、 固井工藝技術(shù),9、反循環(huán)注水泥工藝技術(shù),在下套管前先把緩凝水泥漿替入井中，再下套管到井底。 優(yōu)點(diǎn)：形成的水泥環(huán)

11、比較均勻。 缺點(diǎn)：水泥漿候凝時(shí)間長。,一、 固井工藝技術(shù),10、延遲凝固注水泥技術(shù),二、常規(guī)固井施工流程,三、常規(guī)注水泥工序,四、前置液設(shè)計(jì)及用量,按照提高頂替效率要求，前置液的密度應(yīng)大于鉆井液的密度，一般沖洗液通常為在水中加入表面活性劑或用鉆井液直接稀釋配制而成，故一般密度較低，在1.0～1.03g/cm3左右，對隔離液的密度則要求應(yīng)大于鉆井液密度0.06～0.12g/cm3，小于水泥漿密度0.12～0.06g/cm3

12、。,當(dāng)完成容量計(jì)算后，在井眼環(huán)空組成的鉆井液、前置液，水泥漿中，在已設(shè)計(jì)選定的排量條件下，進(jìn)行流動(dòng)計(jì)算和壓力平衡設(shè)計(jì)。,四、前置液設(shè)計(jì)及用量,前置液用量是在保證其所用前置液能充分發(fā)揮其作用的前提下確定的，一般正常情況沖洗液滿足10min接觸時(shí)間，其計(jì)算公式為： q1=10Qc 式中 q1—沖洗液用量，m3；Qc—臨

13、界排量，m3/min；q1值最大限量以不超過環(huán)空高度250m為準(zhǔn)。,1、常規(guī)前置液用量計(jì)算,同時(shí)使用沖洗液與隔離液，計(jì)算公式為： q2=10Qc式中 q2—沖洗液與隔離液總量，m3，兩種液體容積比按2:1配置。 q2總量控制按不超過環(huán)空高度300m為準(zhǔn)。,四、前置液設(shè)計(jì)及用量,粘性隔離液：主要控制允許的環(huán)空高度，一般取150～200m。q3=(150～200

14、m)Ve式中 q3—粘性隔離液用量，m3； Ve—井眼的平均環(huán)空容積，m3/m。,2、特殊前置液用量計(jì)算,a．尾管注水泥，由于一般環(huán)空容積較小時(shí)，計(jì)算量大于環(huán)空長度250m容積后，其最小用量應(yīng)不少于1.6m3。當(dāng)環(huán)空容量大時(shí)，最小環(huán)高不應(yīng)少于100m為準(zhǔn)。b．井深對使用量影響。經(jīng)驗(yàn)要求當(dāng)井深超過3000m后，每增加300m深度，應(yīng)在設(shè)計(jì)總量中附加0.2～0.3m3。,五、常規(guī)固井施工計(jì)算,水泥漿用量的計(jì)算公式：V=V1+V

15、2式中 V—注入水泥漿的總體積，m3；V1—管外水泥漿體積，m3；V2—管內(nèi)水泥漿體積，m3 ；,1、水泥漿用量的計(jì)算,套管外水泥漿的總體積V1， V1=7.85kH(D2-d2 )×10-5 V1—管外水泥漿體積，m3；D—裸眼段平均井徑，cm ；d—套管外徑，cm；H—環(huán)空裸眼水泥段長度，m；k—水泥漿體積

16、附加系數(shù)。,套管內(nèi)水泥漿的總體積V2，V2=7.85d2h×10-5 V2—套管內(nèi)水泥漿體積m3；d—套管外徑，cm；h—水泥塞長度，m。,五、常規(guī)固井施工計(jì)算,注完水泥?壓膠塞?替鉆井液。膠塞在鉆井液的推動(dòng)下移至回壓閥位置，頂替結(jié)束。因此，回壓閥以上套管內(nèi)為鉆井液所充填，套管的內(nèi)容積就是所要頂替的鉆井液量。由于套管的外徑相同，各段套管的壁厚不同，套管的內(nèi)徑也就不同

17、。計(jì)算頂替量就需要分段計(jì)算，然后加起來。,2、替漿量的計(jì)算,頂替量的計(jì)算公式為： Vd=Ksπ(L1d12+L2d22+……+Lndn2)/4式中 Vd—頂替鉆井液量，m3； L1L2…Ln—回壓閥以上各段不同壁厚套管的長度，m； d1d2…dn—回壓閥以上各段不同壁厚套管的內(nèi)徑，m； Ks—鉆井液壓縮系數(shù)，取1.03。,五、常規(guī)固井施工計(jì)算,注水泥過程中，通常

18、由于水泥漿密度大，因此，隨著水泥漿的注入，一般情況下泵壓的變化是由大到小，泵壓最小可出現(xiàn)負(fù)壓。頂替鉆井液時(shí)由小到大。頂替結(jié)束前的瞬間，泵壓達(dá)到最高值。最高泵壓是由管內(nèi)外液柱的壓差和水泥漿及鉆井液在套管內(nèi)外流動(dòng)時(shí)的阻力所構(gòu)成。,3、最高泵壓的計(jì)算,公式 p=p1+p2 式中 p—最高泵壓，M

19、Pa； p1—克服管內(nèi)外液柱壓差所需的泵壓，MPa； p2—克服流動(dòng)阻力所需的泵壓，MPa。,五、常規(guī)固井施工計(jì)算,當(dāng)井深小于1000米時(shí)，見公式：p=9.81×[(H-h)(ρ水泥漿-ρn)+(0.1L+80)]×10-3當(dāng)井深大于1000米時(shí)，見公式：p=9.81×[(H-h)(ρ水泥漿-ρn)+(0.1L+160)]×10-3,4、最高泵壓的計(jì)算,p1=9.8

20、1×(H-h)(ρ水泥漿-ρn)×10-3 H—管外水泥漿封固長度，m； h—水泥塞高度，m；ρ水泥漿—水泥漿平均密度，g/cm3；ρn—頂替用鉆井液密度，g/cm3,當(dāng)井深小于1000米時(shí)公式：p2=9.81×(0.01L+8)×10-2當(dāng)井深大于1000米時(shí)公式：p2=9.81×(0.01L+16)×10-2式中， L—

21、套管下入深度，m。,五、常規(guī)固井施工計(jì)算,包括水泥車配注全部水泥漿的時(shí)間、倒閥門、開擋銷、頂膠塞的時(shí)間及替頂替液的時(shí)間。為了保證注水泥施工順利進(jìn)行，注水泥的總時(shí)間必須小于或等于水泥漿初凝時(shí)間的75%。注水泥施工的總時(shí)間為：T=T1+T2+T3 T1—注水泥漿的時(shí)間，min；T2—倒閥門、開擋銷、頂膠塞時(shí)間；一般，T2為1～3min；T3—替頂替液時(shí)間，min。,5、注水泥

22、施工時(shí)間的計(jì)算,T1=G/(m?n) G—注干水泥量，t； n—注水泥車臺(tái)數(shù)，臺(tái)； m—每臺(tái)水泥車每分鐘注干水泥量，t/min；T3=Vd/Q排 Vd—頂替液量，m3； Q排—替頂替液的泵排量，m3/min。,思考題,1、了解常用固井工藝技術(shù)知識(shí)？2、掌握常規(guī)固井施工流程？3、某井二開后用Φ311mm鉆頭鉆進(jìn)至2405m中完, 泥漿密度1.53g/cm3,粘度85s，Φ244.5mm技術(shù)套管下深24

23、02m，阻流環(huán)位置2377米(管內(nèi)水泥塞高度25m)，技術(shù)套管管串為2402～2200米P110×11.99mm×200m，2200～200米P110×11.05mm×2000m，200～0米N80×11.99mm×200m，電測裸眼段平均井徑340mm，水泥漿量按理論環(huán)空容積附加20%，采用常規(guī)一次注水泥方案，水泥返至地面。采用API G級水泥，水泥漿密度1.89 g/cm3