固井設(shè)計(jì)規(guī)范課件

1、固井設(shè)計(jì)規(guī)范第五講內(nèi)容一、固井設(shè)計(jì)規(guī)范一、固井工藝設(shè)計(jì)依據(jù) 主要依據(jù) 設(shè)計(jì)的井深結(jié)構(gòu)或?qū)嶋H的井深結(jié)構(gòu)、套管規(guī)范、下入深度及固井水泥的返高要求；實(shí)鉆地層巖性和地質(zhì)分層數(shù)據(jù)；油、氣、水層或其他要求封固地層的孔隙壓力梯度和溫度梯度；要求封固地層的最小破裂壓力梯度；井徑、井斜及方位等井眼基本數(shù)據(jù)；實(shí)鉆井眼的鉆井液性能數(shù)據(jù)和鉆井工程概況；地質(zhì)和鉆井工程或生產(chǎn)開(kāi)發(fā)工程對(duì)固井提出的其他特殊要求。二、固井工藝設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 平衡壓力固井：固井全過(guò)程環(huán)空壓力應(yīng)大于地層孔隙壓力，不超過(guò)主要封固地層的最小破裂壓力。注水泥頂替過(guò)程平衡壓力設(shè)計(jì)原則壓穩(wěn)： Pa Pp + P Pa：環(huán)空靜液壓力 Pp：地層孔隙壓力 P

2、：地層孔隙壓力安全附加值不漏Pa + Pfa Pf - P Pfa：流體在環(huán)空的流動(dòng)阻力。 Pf：地層破裂壓力。 PpPa1.1 平衡壓力設(shè)計(jì)原則候凝過(guò)程控制失重防止竄流Pa + Pc PpPc：地層流體在水泥漿的流動(dòng)阻力，與水泥漿的靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展有關(guān)。 PpPa套管居中：定向井、大斜度井、大位移井或水平井的油、氣、水層及間隔層段套管偏心度小于30%。提高頂替效率：在滿足平衡壓力和套管居中的前提下，頂替鉆井液工藝設(shè)計(jì)應(yīng)滿足水泥漿有效驅(qū)替偏心環(huán)空窄間隙鉆井液的要求。安全施工：固井工藝設(shè)計(jì)應(yīng)滿足固井全過(guò)程連續(xù)施工，以避免發(fā)生井漏、井噴和異常憋壓等現(xiàn)象。安全施工：固井工藝設(shè)計(jì)應(yīng)滿足固井全過(guò)程連續(xù)施工

3、，以避免發(fā)生井漏、井噴和異常憋壓等現(xiàn)象。 4.2 平衡注水泥基本要素準(zhǔn)確掌握各種地層壓力范圍值.設(shè)計(jì)滿足壓力控制要求的水泥漿.準(zhǔn)確測(cè)定各種入井流體流變性并具有可調(diào)能力.優(yōu)化組配環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)的密度和流變性.確保施工水泥漿密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求.三、套管扶正器安放間距設(shè)計(jì)安放位置應(yīng)選較致密和井眼較規(guī)則井段。應(yīng)根據(jù)主要封固井段的地層巖性、井眼條件、鉆井液性能以及鉆井實(shí)際情況，確定套管扶正器的安放間距和使用數(shù)量。推薦以下位置“2根套管裝1只”現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)原則甲方認(rèn)定的上部目的層段頂以上至少100m（氣層要求至少200m）到井底每3根套管加放2個(gè)彈性扶正器；主要分隔層、夾層，適當(dāng)補(bǔ)加彈性/剛性扶正器對(duì)于沒(méi)有特

4、殊封固要求（即非目的層封固段）的前置漿封固段要求兩層套管重疊段間的封固段至少加放4個(gè)彈性扶正器，裸眼段至少加放2個(gè)彈性扶正器，整個(gè)前置漿封固段加放彈性扶正器總數(shù)不少于6個(gè)。據(jù)上措施，參照cemSAIDS模擬實(shí)際井眼軌跡的結(jié)果，再作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。具體情況根據(jù)油層位置和地質(zhì)情況，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。2、直井油氣層套管和尾管應(yīng)根據(jù)主要封固井段的地層巖性、井眼條件、鉆井液性能以及鉆井實(shí)際情況，確定套管扶正器的安放間距和使用數(shù)量。以下情況每2根套管宜安裝1只符合要求的彈性扶正器或/和剛性扶正器：A、套（尾）管鞋以上的五根套管；B、油、氣、水層及間隔層等主要封固段及其上下各 50米的套管；C、尾管重疊段進(jìn)入上

5、層套管內(nèi)的5根套管、尾管懸 掛器以下2根套管；D、分級(jí)箍上下各2根套管；3、斜井和水平井的技術(shù)套管、油氣層套管、尾管的扶正器安放應(yīng)符合直井油氣層套（尾）管的安放要求，并計(jì)算出主要封固層段的套管偏心度，并滿足以下要求 。e max-套管在井眼的最大偏心度 % max-套管在井眼內(nèi)的最大偏心距cmRB- 井眼半徑cmRP- 套管外徑 cm二個(gè)彈性扶正器之間的套管最大偏心距： max-套管在井眼內(nèi)的最大偏心距cmRB- 井眼半徑cmRP- 套管外徑 cmPV -套管在鉛垂面法向力NPS -套管在平均井斜狗腿度平面法向力NC-計(jì)算過(guò)度參數(shù)N/m1個(gè)剛性扶正器和1個(gè)彈性扶正器間的套管最大偏心距： max

6、-套管在井眼內(nèi)的最大偏心距cmRB-井眼半徑cmRC-套管外徑 cmV -套管在鉛垂面偏心距cmS -套管在平均井斜狗腿度平面偏心距cmPV -套管在鉛垂面法向力NPS -套管在平均井斜狗腿度平面法向力NC-計(jì)算過(guò)度參數(shù)N/m4、套管摩阻計(jì)算套管扶正器安放間距計(jì)算完成后，應(yīng)進(jìn)行下套管摩阻計(jì)算。當(dāng)計(jì)算摩阻超過(guò)設(shè)計(jì)下套管允許阻力時(shí)，可適當(dāng)減少扶正器的數(shù)量，但應(yīng)滿足套管在主要油、氣、水層及它們的間隔層內(nèi)的偏心度小于30%。注:9 5/8“ 套管管內(nèi)摩阻系數(shù) 0.25，裸眼摩阻系數(shù) 0.40。下套管載荷預(yù)測(cè)四、平衡壓力固井設(shè)計(jì)計(jì)算固井注替過(guò)程中不同階段環(huán)空流體的靜液柱壓力，和流動(dòng)摩阻壓力，其環(huán)空總壓力

7、應(yīng)大于地層孔隙壓力，不超過(guò)主要封固地層的破裂壓力。沖洗液、隔離液的密度、返高和返速以及分級(jí)箍或管外封隔器的安放位置應(yīng)滿足鉆井工程要求和井內(nèi)壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。五、環(huán)空水泥漿返高設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)原則應(yīng)滿足下一步安全鉆井或完井作業(yè)、油田安全開(kāi)發(fā)以及今后采取增產(chǎn)措施的需要；應(yīng)能有效的封固油、氣、水層，以及要求必須封固的腐蝕性、蠕變、垮塌、漏失等復(fù)雜地層；應(yīng)滿足鉆井工程對(duì)套管保護(hù)提出的特殊要求，如：提高套管抗擠、抗內(nèi)壓強(qiáng)度或避免套管因過(guò)度磨損而發(fā)生斷裂等；應(yīng)滿足抵御海洋惡劣環(huán)境和保護(hù)環(huán)境所提出的要求；應(yīng)符合平衡壓力固井原則；六、水泥漿返高常規(guī)設(shè)計(jì)注：返高設(shè)計(jì)要參考漿柱動(dòng)靜態(tài)下的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式七、水泥漿附加量設(shè)

8、計(jì)注：水泥漿的附加量可根據(jù)實(shí)鉆情況適當(dāng)調(diào)整。 八、頂替水泥漿設(shè)計(jì)九、前置液設(shè)計(jì)注：考慮防漏竄，地層孔隙壓力前置液液柱壓力地層破裂壓力 ；接觸時(shí)間接觸時(shí)間定義：是指頂替過(guò)程中流體（清洗液、隔離液和水泥漿）流過(guò)環(huán)形空間某一點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。只用沖洗液或紊流隔離液時(shí)，要求用量滿足10min 接觸時(shí)間，其用量可計(jì)算如下： q=10Qc60/1000 q沖洗液用量，m3 Qc-頂替臨界排量，L/s當(dāng)計(jì)算的沖洗液用量在環(huán)空中的長(zhǎng)度超過(guò)250m時(shí)，則以沖洗液封固250m環(huán)空所需的用量為準(zhǔn)。前置液對(duì)頂替效率的影響十、固井分級(jí)箍位置設(shè)計(jì)原則油氣層分級(jí)箍設(shè)置應(yīng)滿足平衡壓力固井的要求；1、高壓油氣層或低壓油氣層分級(jí)箍

9、設(shè)置應(yīng)滿足下列公式確定： Pw+P3+P4Ph+PPLh-分級(jí)箍安放的垂直深度mC-一級(jí)水泥漿的密度 g/cm3d-地層漏失壓力或破裂壓力等效流體密度g/cm3m-一級(jí)固井前鉆井液密度g/cm3H-漏失地層垂直深度m2、設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮固井工具及附件的作業(yè)能力和施工安全：井斜小于或等于30宜采用重力開(kāi)孔式分級(jí)箍。井斜大于30宜采用液壓開(kāi)孔式分級(jí)箍；分級(jí)箍應(yīng)安放在巖性致密、不垮塌、井徑規(guī)則的井段；漏失層固井，為保證生產(chǎn)層以上有良好的水泥封固，分級(jí)箍安放位置可按下列公式計(jì)算：十一、管外水泥膨脹封隔器位置設(shè)計(jì)原則按照分層開(kāi)發(fā)的需要，管外水泥膨脹封隔器應(yīng)設(shè)置在分層開(kāi)發(fā)的相鄰生產(chǎn)層、油水層或油氣層之間的井眼

10、較規(guī)則的位置；高壓井管外水泥膨脹封隔器應(yīng)設(shè)置在環(huán)空尾漿頂部且井眼較規(guī)則的位置，但應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算施工壓力，合理選擇剪切銷釘?shù)膲毫?；漏失井的管外水泥膨脹封隔器?yīng)按下列公式計(jì)算安放位置：十二、提高水泥漿環(huán)空頂替效率的工藝設(shè)計(jì)1、套管偏心度套管在注意封固段井眼偏心度應(yīng)30%。2、鉆井液性能的調(diào)整為達(dá)到固井作業(yè)要求，固井前應(yīng)充分循環(huán)和調(diào)整好鉆井液性能，盡量滿足下列關(guān)系式：或滿足：冪律模式 nmnc賓漢模式 赫-巴模式 YPC-水泥漿的動(dòng)切力 Pa；YPm-鉆井液的動(dòng)切力 Pa；e-偏心度 無(wú)因次；nm-鉆井液流動(dòng)指數(shù)無(wú)因次；nC-泥漿流動(dòng)指數(shù)無(wú)因次PVC-泥漿的塑性粘度PaSPVm-鉆井液的動(dòng)切力PaSKC

11、-水泥漿的稠度系PaSnKm-井液的稠度系數(shù)PaS 3、沖洗液、隔離液的使用沖洗液、隔離液的性能和用量，參照本章節(jié)前述執(zhí)行。4、固井膠塞的使用單級(jí)固井應(yīng)使用雙塞，深井、大位移井、水平井應(yīng)使用三塞，分級(jí)固井的第一級(jí)固井應(yīng)使用雙塞。5、U型管效應(yīng)技術(shù)套管或油氣層套（尾）管固井，應(yīng)考慮U型管效應(yīng)的作用，計(jì)算環(huán)空水泥漿上返最大排量與設(shè)計(jì)排量之比值應(yīng)小于1.25。6、固井前循環(huán)鉆井液時(shí)間正常情況下，下完套管注水泥漿前應(yīng)充分、大排量循環(huán)鉆井液，循環(huán)總量不低于1.52倍實(shí)際井眼容積量。最大循環(huán)排量應(yīng)接近于設(shè)計(jì)替漿時(shí)最大排量現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際循環(huán)返出及井下情況適當(dāng)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間；重點(diǎn)確認(rèn)：震動(dòng)篩無(wú)沉砂返出、循環(huán)泵壓

12、穩(wěn)定、鉆井液性能穩(wěn)定、井下無(wú)漏、涌等情況、氣全量3%。7、固井前循環(huán)和調(diào)整鉆井液性能注水泥漿前應(yīng)充分循環(huán)并調(diào)整鉆井液性能，低粘、低切、低屈服值，套管內(nèi)外泥漿密度均勻，使進(jìn)出口泥漿密度相對(duì)一致。高壓井應(yīng)保證鉆井液出口氣全量5%。若現(xiàn)場(chǎng)有充足的鉆井液，可提前在泥漿池預(yù)配好密度井漿密度且具有低粘、低切、低屈服值的鉆井液30方左右，固井前注入井。8、技術(shù)套管、油氣層套（尾）管固井應(yīng)進(jìn)行環(huán)空流變學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)測(cè)定的流變參數(shù)確定流變模式，計(jì)算沖洗液、隔離液在環(huán)空主要封固段的紊流臨界排量和塞流臨界排量。沖洗液、隔離液紊流臨界流速應(yīng)低于水泥漿紊流臨界流速，隔離液允許塞流的臨界流速應(yīng)大于水泥漿的塞流臨界流速。依據(jù)所確定的流變模式（