固井工藝技術(shù)培訓(xùn)教學(xué)課件(77p)

1、固井工藝技術(shù)2015年1月報告人：李輝第1頁，共78頁。匯報內(nèi)容一、固井技術(shù)現(xiàn)狀二、套管相關(guān)知識 三、套管附件及井口工具認識 四、固井作業(yè)基本認識五、固井施工過程六、固井質(zhì)量檢測標準 第2頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀起源1919年Halliburton在俄克拉荷馬州成立新方法油井固井公司標志獨立于鉆機的泵注系統(tǒng)發(fā)展借鑒建筑行業(yè)發(fā)展添加劑體系固井設(shè)備儀器儀表API標準現(xiàn)代固井的起源第3頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀概念化階段19081938年，從埋管到注水泥形成一門獨立的工藝技術(shù)單塞 雙塞 專用管材 + 專用水泥 專門化檢測 套管注水泥工藝發(fā)展階段19401970年，從單一套管注水泥到形成多種

2、注水泥工藝方法（分級、多管、反循環(huán)、延遲、管外注、內(nèi)插注、擠水泥、打塞、尾管注） 管材工具配套化 材質(zhì)配套化（水泥、外加劑、前置液） 機理初探（頂替）現(xiàn)代固井的發(fā)展第4頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)代固井的發(fā)展科學(xué)化階段 1970目前 工藝定型 工具及材料條例化 設(shè)備專門化 技術(shù)理論化 設(shè)計科學(xué)化 水泥及外加劑化學(xué) 管材力學(xué)、加工工藝學(xué) 形成獨立科學(xué) 制造技術(shù) 測量技術(shù) 計算機技術(shù)現(xiàn)代固井的發(fā)展第5頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀固井系統(tǒng)固井設(shè)備固井工具固井材料儀器儀表灰?guī)欤嘬?，運灰車，儲灰罐，水罐，壓縮機地面工具井下工具水泥頭管匯尾管懸掛器，雙級箍，套管封隔器，浮鞋、浮箍，套管扶正器油井

3、水泥外加劑API分級減輕劑加重劑降失水劑緩凝劑水泥漿實驗儀器監(jiān)測儀器第6頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀固井的特點一次性工程：如果質(zhì)量不好，一般情況下難以補救，且成本高，效果差隱蔽性工程：主要流程在井下，施工時不能直接觀察，質(zhì)量控制往往決定于設(shè)計的準確性和準備工作的好壞，受多種因素的綜合影響作業(yè)要求高、技術(shù)性強的系統(tǒng)工程：施工時間短，工序內(nèi)容多，作業(yè)量大，是技術(shù)很強的工程油氣井的百年大計：固井施工安全及固井質(zhì)量影響后續(xù)工程的進行（開采、壓裂增產(chǎn)，壽命及產(chǎn)能）,對產(chǎn)能影響大固井是系統(tǒng)工程、一次性和隱蔽性工程、百年大計工程第7頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀固井可能帶來的危害井噴災(zāi)難性后果（墨西哥灣事

4、故）灌香腸、插旗桿整井報廢，單井段報廢，經(jīng)濟損失巨大擠毀套管整井報廢，單井段報廢，經(jīng)濟損失巨大油氣水竄單井段報廢，降低開發(fā)效益環(huán)空帶壓開發(fā)隱患，增加作業(yè)成本、環(huán)境危害超緩凝延長作業(yè)時間、增加作業(yè)成本返高不夠降低封固質(zhì)量，增加補救作業(yè)成本過早套損單井報廢，增加作業(yè)成本，降低開發(fā)效益第8頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀固井的關(guān)鍵技術(shù)要求一次作業(yè)成功率提高固井一次作業(yè)成功率，是確保工程技術(shù)安全的關(guān)鍵，是提高固井質(zhì)量的保障，可以省略后期補救作業(yè)有效封隔實現(xiàn)層間有效封隔，是后續(xù)安全鉆井的保障，是提高開發(fā)效益的保障長壽命固井的長期封固質(zhì)量，是延長油氣井壽命的關(guān)鍵，是提高單井綜合經(jīng)濟效益的關(guān)鍵第9頁，共78頁

5、。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)代固井技術(shù)的科學(xué)內(nèi)涵 現(xiàn)代固井工程，隸屬于油氣井工程二級學(xué)科，是油氣井工程二級學(xué)科的一個主要分支。涉及到地質(zhì)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、油氣井工程、機械工程、冶金工程、材料科學(xué)與工程、管理科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等多學(xué)科，是一個系統(tǒng)工程。 現(xiàn)代固井工程，從工程實際角度，可以劃分為固井工藝技術(shù)與方法、固井水泥漿體系和固井裝備與質(zhì)量控制三個單元。第10頁，共78頁。一、固井技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)代固井技術(shù)與其他專業(yè)關(guān)系 現(xiàn)代固井工程是石油工程技術(shù)領(lǐng)域的一個重要環(huán)節(jié)，并形成獨立專業(yè)體系。與地質(zhì)、鉆井、完井、測井、井下作業(yè)、油氣田開發(fā)等各個專業(yè)有著密切關(guān)系。第11頁，共78頁。匯報內(nèi)容一、固井技術(shù)現(xiàn)狀二、套管相關(guān)知識

6、 三、套管附件及井口工具認識四、固井作業(yè)基本認識五、固井施工過程六、固井質(zhì)量檢測標準 第12頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范 1、API套管物理性能 2、API套管標記 3、API套管標準二、下套管作業(yè)程序第13頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管物理性能 第1組：H、J、K、N鋼級的套管。 第2組：C、L和T鋼級限定屈服強度的套管。 第3組：P鋼級的高強度套管。 第4組：Q鋼級特殊用途套管。1、級別：（API Spec 5CT包括四組各種規(guī)格和壁厚的套管）第14頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管物理性能2、鋼級標準API套管鋼級標

7、準分類是以套管材質(zhì)的最小屈服強度為依據(jù)。制造套管的鋼材是一種彈性材料：在外加拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生伸長，當外加拉應(yīng)力除掉以后，又恢復(fù)到它原來的長度。只要這個外加拉應(yīng)力小于或等于鋼材彈性極限或屈服強度時，當所施加的外加拉應(yīng)力除掉后就會恢復(fù)它原來的長度而不產(chǎn)生永久變形。所謂鋼材的屈服強度指的是：在外加拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生一個伸長，當伸長長度為原長度5%時，則這時的外加拉應(yīng)力的值叫作鋼材的屈服強度。例如：某鋼材的長度1m，它的截面積為2英寸2，在80000磅拉力作用下，其伸長長度等于5cm，則這種鋼材的屈服強度=80000磅/2英寸2= 40000磅/英寸2第15頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)

8、范API套管物理性能2、鋼級標準API標準允許7種級別的鋼材用作油井套管材料。這7種鋼材分別是H-40、J-55、C-75、N-80、C-95、P-110、Q-125、V-150它們的最小屈服強度分別是40000psi、55000psi、75000psi、80000psi、 95000psi、110000psi、125000psi、150000psi。Psi是磅/英寸2的代號。1psi=1磅/英寸2=0.07031kg/cm2。第16頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管物理性能2、鋼級標準鋼級代號最小屈服強度備注英制單位公制單位磅/英寸2(psi)kg/cm2（KSC）H

9、-40400002812.4抗硫化氫J-55550003867.05抗硫化氫C-75750005273.25抗硫化氫N-80800005624.8C-95950006679.45抗硫化氫P-1101100007734.1高強度套管鋼級Q-1251250008788.75高強度套管鋼級V-15015000010546.5高強度套管鋼級第17頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標記1、 套管標記第18頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標記2、 顏色標記第19頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標記3、 扣型標記第20頁，共78頁。

10、二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標準1、長度標準圓扣套管從接箍端面量到公扣消失點的圓周線；梯形扣套管從接箍端面量到公扣符號的底線處；無接箍套管及RL-4型隔水導(dǎo)管從母扣端面量到公扣臺肩處； ALT、ATD、ST-2型的隔水導(dǎo)管從母頭臺肩面量到公頭定位銷下部處。第21頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標準2、API套管絲扣規(guī)范 API套管分為有接箍套管和無接箍套管（代號XCSG）兩種。API有接箍套管絲扣分為長圓扣（LCSG）、短圓扣（SCSG）、梯形扣（BCSG）、氣密封扣此外還有RL-4型扣、LS型扣、LS-2型扣、LS-2HP型扣等等API無接箍套管絲扣

11、分為奧米加扣型、管端平坦線扣型第22頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標準2、API套管絲扣規(guī)范 符合API標準的油井套管可以是平頭無螺紋套管，但通常是帶有螺紋和裝有接箍的，規(guī)格如下： 8扣圓形螺紋，無接箍 8扣圓形螺紋，短接箍 8扣圓形螺紋，長接箍 梯形螺紋，無接箍 梯形螺紋，有接箍 加長螺紋段 特殊接頭第23頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標準3、API套管絲扣上緊扭矩 同一尺寸、同一壁厚、同一鋼級、同一扣型的每一根套管其緊扣扭矩值是不完全一樣的。因此API標準規(guī)定了緊扣的最小與最大扭矩值。取最佳扭矩值的75%作為最小扭矩值，取最佳扭矩值的

12、125%作為最大扭矩值。緊扣時實際的扭矩值如果小于最小扭矩值而達到了上緊時的位置或大于套管最大扭矩值而未上緊時的位置，則這樣的套管應(yīng)視為不合格套管，不允許下入井內(nèi)。下套管時，把開始的幾根或十余根套管絲扣緊到上緊時的規(guī)定位置（圓扣套管接箍臺肩端面緊到與公扣消失端齊平或+1扣，梯形扣套管接箍臺肩端面緊到與公扣上的符號的底線齊平或+1扣，最多不超過符號的頂點），記下每根套管的實際緊扣扭矩值，然后取其平均值作為繼續(xù)下套管的緊扣標準或參考。第24頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識一、API套管規(guī)范API套管標準4、API套管通內(nèi)徑規(guī)標準 下入井內(nèi)的套管，入井前都必須用規(guī)定的內(nèi)徑規(guī)逐根通過檢查，凡內(nèi)徑規(guī)通不過

13、者，應(yīng)視為不合格套管。套管尺寸范圍mm（in）內(nèi)徑規(guī)套管名義內(nèi)徑d-公差mm長度mm規(guī)格厚度mm114.3-219.4（4 1/2-8 5/8）152.48.001-10.0076d-3.175244.5-339.7（9 5/8-13 3/8）304.810.0076-11.9888d-3.96875406.4-508.0（16-20）304.810.0076-11.9888d-4.7625558.8-914.4（22-36）d-6.35第25頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下套管作業(yè)程序套管送井前的準備 外觀檢查，標記應(yīng)清晰，否則應(yīng)查清鋼級。外徑及壁厚檢查，其表面刻痕深度不得超過名義厚度的

14、12.5%，其外徑、壁厚、重量公差標準見表項目公差套管外徑D+0.75%套管壁厚t-12.5%單根套管重量誤差+6.5% -3.5%第26頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下套管作業(yè)程序套管送井前的準備 丈量套管單根長度，長度應(yīng)精確到0.01m。套管應(yīng)戴好公母護絲。送井套管長度余量不低于5%。舊套管，應(yīng)徹底清除表面防銹油脂及清除管內(nèi)鐵銹和雜物。按需要進行探傷和試壓檢查，試壓標準如下：114.3-244.5mm（4 1/2-9 5/8）套管，壓力值相當于最小屈服壓力值的80%。273.1-508mm（10 3/4-20）套管，壓力值相當于最小屈服壓力值的60%。套管運送全過程，嚴防碰擊。送井套管

15、必須附有包括套管數(shù)量、鋼級、重量、螺紋類型及質(zhì)量檢查書面資料。第27頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下套管作業(yè)程序套管現(xiàn)場準備 套管送到井后，依據(jù)入井次序的鋼級、重量、螺紋類型排列，后入井的放下層，先入井的放上層。外觀檢查，凡凹陷、刻痕的深度超過名義壁厚的12.5%不能入井。螺紋檢查清洗公母螺紋，不應(yīng)有明顯傷痕，密封面完好。入井時需要涂密封脂。通內(nèi)徑。在通徑時，要采取螺紋保護措施，從母扣端放入通徑規(guī)，通井規(guī)標準按照表1所示套管尺寸范圍mm（英寸）內(nèi)徑規(guī)套管名義內(nèi)徑d-公差mm長度mm規(guī)格厚度mm114.3-219.4（41/2-85/8）152.48.001-10.0076d-3.17524

16、4.5-339.7（95/8-133/8）304.810.0076-11.9888d-3.96875406.4-508.0（16-20）304.810.0076-11.9888d-4.7625第28頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下套管作業(yè)程序套管現(xiàn)場準備 有問題的套管（變形、鋼級不一，絲扣損傷或不一做上明顯的標志，并告知鉆井監(jiān)督）套管丈量精度0.01m，要測量兩遍，及時與套管本體上的套管長度（含扣長）比較，有問題反復(fù)核準；套管記錄數(shù)據(jù)：廠家、尺寸、扣型、鋼級、標重、特殊特征、單根長度；丈量單根套管長度及編號；并核定送井套管數(shù)量；編制入井套管程序表。第29頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下

17、套管作業(yè)程序下套管安全措施 下套管前，應(yīng)對井眼進行處理，以滿足下套管要求；檢查提升系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)，以及相關(guān)儀表等，確保其靈活好用。作業(yè)前應(yīng)召開安全會，明確分工，同一認識，確保作業(yè)安全順利。一般要求，浮箍上的第一根套管及以下所有套管接箍，公螺紋要加螺紋粘結(jié)劑，并逐根灌滿鉆井液，保證套管在平穩(wěn)狀況下上扣。下套管時應(yīng)檢查確認套管入井順序，并注意不要損壞套管。下套管遇阻上下活動套管時，操作者要密切注意指重表變化情況，上提負荷不能超過套管接箍強度的70%。上下活動套管的一般原則為少提多放，盡可能將套管放下去，若多次活動無效，應(yīng)接上循環(huán)頭循環(huán)。下套管時要保持井眼清潔，嚴禁工具及其他物品

18、落井。焊接套管只適用于N-80以下鋼級，P-110鋼級禁止在上面焊接。第30頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下套管作業(yè)程序下套管安全措施 下尾管作業(yè)時，尾管懸掛器進入轉(zhuǎn)盤后，要將轉(zhuǎn)盤鎖住，防止套管串轉(zhuǎn)動出現(xiàn)下套管過程中突然座掛。下完套管后，應(yīng)先小排量打通，再循環(huán)泥漿，待巖屑減少，泥漿性能合格后，才能進行固井作業(yè)。循環(huán)時應(yīng)檢查好泥漿閥門，避免短路循環(huán)。定期給套管灌鉆井液，管內(nèi)外壓差不得超過回壓閥承受能力的50%，同時也控制管內(nèi)外的最大壓差。一般經(jīng)驗，2068千帕（300磅/in2）的壓差是允許的，因此套管掏空長度可按下列公式計算：h=P/(Wm0.052C1) 第31頁，共78頁。二、套管相關(guān)

19、知識二、下套管作業(yè)程序下套管安全措施 h=P/(Wm0.052C1) h允許掏空段，米（英尺）Wm下套管時鉆井液密度，g/cm3（磅/加侖）0.052換算系數(shù)P允許的內(nèi)外壓差，一般取2068KPa（300磅/in2）C1與采用單位有關(guān)的系數(shù)，當采用所列法定單位時，C1=188.788；當采用英制單位時，C1=1灌漿原因：1、減少迂阻和卡套管的機會；2、套管掏空多會擠扁套管；3、損壞套管附件第32頁，共78頁。二、套管相關(guān)知識二、下套管作業(yè)程序下套管安全措施 定期中途循環(huán)破壞鉆井液的膠凝結(jié)構(gòu)；避免壓漏地層，按一般要求，每下500m左右循環(huán)一次，每次約20min。控制下放速度。根據(jù)鉆井液密度和塑性

20、粘度、井眼尺寸、套管尺寸和薄弱地層破裂壓力梯度以及地層安全系數(shù)等參數(shù)計算允許的最大下放速度，但以不壓漏地層為原則。從滑道拉單根時一開始要慢，防止母扣撞坡道而損壞。按套管下入表下入套管，并逐一確認。第33頁，共78頁。匯報內(nèi)容一、固井技術(shù)現(xiàn)狀二、套管相關(guān)知識 三、套管附件及井口工具認識四、固井作業(yè)基本認識 五、固井施工過程六、固井質(zhì)量檢測標準 第34頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識一、套管附件二、井口工具三、常見套管串結(jié)構(gòu) 第35頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件1、引鞋或浮鞋：引鞋是裝在套管柱最下部，它引導(dǎo)套管柱下入井內(nèi)，以防止套管底部插入井壁而遇阻。而浮鞋除起到引鞋的作

21、用外，還起到減輕套管柱重量、防止固井后回流的作用。浮鞋按其結(jié)構(gòu)分為上密封式浮鞋，自動灌漿式浮鞋（壓差式/常規(guī)式）。注意： 不管是上密封式還是自動灌漿式浮鞋都必須與同規(guī)格、型號浮箍配套使用。 自動灌漿式浮鞋（及浮箍）在作業(yè)需要時，隨時可以通過投球或開泵循環(huán)破壞掉自動灌漿裝置（因自動灌漿方式不同，破壞方式也有區(qū)別）第36頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件第37頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件2、浮箍：浮箍裝在浮鞋以上1-2根套管單根上；其主要作用是減輕套管重量及防止固井后回流。其構(gòu)造及類型一般與浮鞋相同。第38頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件3、碰壓箍

22、：一般接在浮箍以上一根套管上，它提供碰壓塞的密封座。當替泥漿終了時，碰壓塞坐在碰壓座上，此時泵壓急劇增加，以指示替泥漿工作結(jié)束。4、多級注水泥器：用于二級或三級注水泥工作。通常把分級箍下到上層套管鞋以下50-100m左右，或下到注水泥井段的底部位置或者易破裂、易漏地層以上適當位置，使水泥漿能上返到易漏地層以上的環(huán)形空間。第39頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件5、套管扶正器：它的作用是扶正套管以便套管位于井眼中心。通常在套管柱下部一些套管上，油層段上下、井徑不規(guī)則段、水泥傘（籃）的上下、泥線懸掛器下入工具的上部位置。6、套管扶正器限位卡箍：一般裝在套管本體上，以限制套管扶正器上下

23、活動范圍。第40頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件扶正器種類剛性扶正器：使用在套管或剛性很強且規(guī)則的井眼里，有的為了減少摩阻，上面帶有滾柱，常用于斜井的套管里。彈性扶正器：單弓彈性大，變形量大，用于直井段或上部較軟地層，雙弓剛性大，可以減少摩阻。半剛性扶正器：可旋轉(zhuǎn)，降低旋轉(zhuǎn)摩阻，螺旋式可提高水泥漿流速和改善渦流，必須配合止動環(huán)使用。第41頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件第42頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件7、膠塞：主要作用是完成水泥作業(yè)的各段液體的隔離、套管的刮擦、碰壓等功能，固井前，由專人裝在水泥頭里，通過地面控制完成釋放到套管柱內(nèi)。第43頁

24、，共78頁。三、套管附件及井口工具認識套管附件8、刮泥器：一種機械式井壁清潔器。當套管上下運動或轉(zhuǎn)動時刮掉井壁泥餅。刮泥器用卡箍卡住。在套管上裝上刮泥器，也相當于在水泥中加鋼絲繩來增加水泥環(huán)的強度。刮泥器結(jié)合井下條件進行選用，實際使用后可能導(dǎo)致井漏。第44頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識井口工具井口工具通常包括：套管水泥頭、尾管水泥頭、快速接頭、循環(huán)接頭、插入接頭等。套管水泥頭：在套管固井時用于連接套管及地面固井管線，同時提供容納1-2個套管膠塞空間，配有相應(yīng)釋放機構(gòu)。尾管水泥頭：在尾管固井時，用于連接鉆具與地面固井管線，同時提供容納鉆桿膠塞及座封球的空間，配有相應(yīng)釋放機構(gòu)。第45頁，

25、共78頁。三、套管附件及井口工具認識井口工具快速接頭：用于連接套管與套管水泥頭，通常快速接頭下段為對應(yīng)套管扣，上端為快速扣。循環(huán)接頭：主要用于下套管中途或下套管到位后建立循環(huán)。插入接頭：與插入式浮箍或浮箍配套使用，主要完成大尺寸套管的內(nèi)插法固井作業(yè)。第46頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識井口工具第47頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識常見管串結(jié)構(gòu)單級固井套管串結(jié)構(gòu)：（13-3/8”、9-5/8”、7”） 浮鞋+12根套管+浮箍+套管雙級固井套管串結(jié)構(gòu)：（13-3/8”、9-5/8”、7”） A、浮鞋+12根套管+浮箍（+旁通閥）+1根套管+碰壓座+套管（+水泥傘）+分級箍+套管

26、B、浮鞋+12根套管+浮箍+1根套管+碰壓座+套管（+水泥傘）+分級箍+套管第48頁，共78頁。三、套管附件及井口工具認識常見管串結(jié)構(gòu)尾管固井套管串結(jié)構(gòu)：（13-3/8”、9-5/8”、7”、5”、4-1/2”） A、浮鞋+12根套管+浮箍+套管+碰壓座+套管+尾管懸掛器（+封隔器）+送井工具 B、浮鞋+12根套管+浮箍+套管+碰壓座+套管+送球器+尾管懸掛器（+封隔器）+送井工具第49頁，共78頁。匯報內(nèi)容一、固井技術(shù)現(xiàn)狀二、套管相關(guān)知識 三、套管附件及井口工具認識井口工具認識四、固井作業(yè)基本認識五、固井施工過程 六、固井質(zhì)量檢測標準 第50頁，共78頁。四、固井作業(yè)基本認識一、固井的目的二

27、、固井作業(yè)的特點三、固井工藝流程四、固井的意義第51頁，共78頁。四、固井作業(yè)基本認識固井Cementing鉆進過程完井過程儲層改造補救支撐套管，建立鉆井通道封隔油氣水層，建立油氣通道堵水，轉(zhuǎn)層水泥塞，擠水泥貫穿油氣井建井和生產(chǎn)整個過程固井的目的第52頁，共78頁。四、固井作業(yè)基本認識固井的目的1、安裝井口裝置：控制鉆進過程中遇到的高壓油氣水層2、鞏固疏松井段，隔離復(fù)雜地層3、封隔地下油氣水層，防止上下竄通4、封隔暫不開采的油氣層5、鉆井或作業(yè)中出現(xiàn)井噴時，不會因壓井而壓裂地層6、為油氣生產(chǎn)建立長期穩(wěn)定的通道7、油氣井搶險作業(yè)第53頁，共78頁。三、固井作業(yè)基本認識固井作業(yè)的特點作業(yè)時間短：1

28、5小時材料用量大，成本高：1530%鉆井總費用屬一次性工程，對質(zhì)量要求高，補救困難要求固井水泥環(huán)具有良好的氣密性和足夠的強度 第54頁，共78頁。四、固井作業(yè)基本認識固井工藝流程第55頁，共78頁。四、固井作業(yè)基本認識固井的意義固井工程師鉆井工程中最后一項也是最關(guān)鍵復(fù)雜的一項作業(yè)；固井質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到油井能否正常投產(chǎn)、油井壽命的長短；良好的固井質(zhì)量是對油層保護最直接最有效的貢獻（所以有助于提高固井質(zhì)量的措施都應(yīng)該不折不扣的實施）補救措施往往是勞民傷財和何必當初的事第56頁，共78頁。匯報內(nèi)容一、固井技術(shù)現(xiàn)狀二、套管相關(guān)知識 三、套管附件及井口工具認識四、固井作業(yè)基本認識 五、固井施工過程六

29、、固井質(zhì)量檢測標準 第57頁，共78頁。五、固井施工過程一、固井施工過程二、常規(guī)固井方式第58頁，共78頁。五、固井施工過程固井施工過程描述有效封隔套管和地層之間的環(huán)形空間隔離產(chǎn)層和薄弱地層以及特殊、復(fù)雜地層支撐和保護套管封固地熱井和熱采井導(dǎo)管表層套管技術(shù)套管生產(chǎn)套管尾管尾管回接一次注水泥工藝第59頁，共78頁。五、固井施工過程固井施工過程描述井眼準備 通井，原鉆具通井，要求井眼無阻卡、無沉砂。 通井情況直接關(guān)系下一步的下套管、固井作業(yè)。 下套管，合理按放套管扶正器以保證居中，底部五根管串要求1根1只其他井段2-3根1只（生產(chǎn)井3根2只的總原則），但在隔層或油水同層段必須保證1根1只；最好井口

30、附近使用一個剛性扶正器；保證套管在灌泥漿干凈（通過沉砂池）；如果使用自動灌漿的附件，在距離井底100-200m務(wù)必循環(huán)破壞該裝置，嚴防沉砂進入套管內(nèi)。第60頁，共78頁。五、固井施工過程固井施工過程描述固井前循環(huán) 套管到位后，灌滿排空，連接水泥頭及固井管線，低泵沖開泵，正常后（30min）分階段提高泵沖，同時記錄泵壓（控制最高泵壓小于8-10MPa）、返出、做泵效實驗；嚴禁直接到設(shè)計排量循環(huán)；循環(huán)不少于2周，要求振動篩返出干凈，井內(nèi)無沉砂，方可調(diào)整泥漿性能，在保證井眼安全的前提下，主要降低粘度、切力，為提高頂替效率和界面膠結(jié)創(chuàng)造最好的條件。 第61頁，共78頁。五、固井施工過程固井施工過程描述

31、固井施工沖洗管線試壓20-25MPa，確認正常后開始注水泥作業(yè)；注隔離液和沖洗液XXm3；注水泥漿：領(lǐng)漿XXm3；密度1.75-1.80； 尾漿：XXm3；密度1.88-1.90；壓膠塞，盡量確認膠塞下行；泥漿泵替泥漿（水泥車替清水）XXm3；水泥車替清水至碰壓XXm3。第62頁，共78頁。五、固井施工過程固井施工過程描述固井施工按要求數(shù)據(jù)碰壓，穩(wěn)壓5min檢查回流；若單流閥失效，則替回（套管內(nèi)憋壓，要求壓力比靜壓差多2-3MPa），達到水泥漿初凝時間。在注替過程中，要求鉆臺人員監(jiān)視泵壓和井口返出情況。第63頁，共78頁。五、固井施工過程常規(guī)固井方法單級固井工藝 設(shè)計原則：保證套管鞋的封固質(zhì)量

32、；確保油氣水的層間封隔；實現(xiàn)裸眼的水泥漿填充。調(diào)整泥漿性能，在井眼安全的前提下，主要降低粘度、切力沖洗隔離液的設(shè)計要兼顧頂替效率和井下安全水泥漿性能的要求可因不同封固目的而不同套管附件用法和扶正器用量，要遵循一般原則，但應(yīng)受限于井下安全根據(jù)井眼的實際狀況確定頂替方案，遵循“高則高低則低”原則對于油氣比較活躍的井，要盡可能達到固井需要的當量比重要求BHST(井下循環(huán)溫度)110使用高溫穩(wěn)定劑避免懸空固井。第64頁，共78頁。五、固井施工過程常規(guī)固井方法雙級固井工藝 設(shè)計原則：保證套管鞋的封固質(zhì)量；確保油氣水的層間封隔；實現(xiàn)裸眼的水泥漿填充；保證分級箍的安全打開和關(guān)閉。根據(jù)井徑、巖性、目的層等合理

33、確定分級箍的深度避免一級留高塞或替空（低壓循環(huán)、測泵效、指定活動池）考慮雙級的適用井況（壓力限制、不同水泥漿體系、目的層跨距過長，嚴重漏失層、保證固井質(zhì)量）液壓分級箍的選用（30以上、存在井徑穩(wěn)定性差、蠕變地層、潛在的橋堵和漏失等情況不推薦使用） 第65頁，共78頁。五、固井施工過程常規(guī)固井方法尾管固井工藝 設(shè)計原則：保證套管鞋的封固質(zhì)量；確保油氣水的層間封隔；實現(xiàn)裸眼的水泥漿填充；保證尾管的下入、座掛和丟手。尾管懸掛器的三個關(guān)口“入井、出上層套管和到底”尾管懸掛器的下入、座掛和脫手各種井況下沖洗隔離液用量和水泥漿比重因勢而易避免留高塞或替空（低壓循環(huán)、測泵效、指定活動池、觀察嚙合）避免環(huán)空橋

34、堵（循環(huán)干凈、“水量”控制、調(diào)控泵速大幅變化）后續(xù)施工控制技術(shù)（起鉆、座封隔器、循環(huán)及憋壓，CBL/VDL、試壓）第66頁，共78頁。匯報內(nèi)容一、固井技術(shù)現(xiàn)狀二、套管相關(guān)知識 三、套管附件及井口工具認識四、固井作業(yè)基本認識 五、固井施工過程六、固井質(zhì)量檢測標準 第67頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準固井質(zhì)量評價方法固井水泥膠結(jié)質(zhì)量評價測井是油井完井過程中一項重要的測井技術(shù)，是檢查水泥與套管之間（通常稱第一界面）、水泥與地層之間（通常稱的第二界面）的膠結(jié)情況的測井方法。井溫測井主要用于確定管外水泥返高，也可以作為水泥充填程度的補充解釋。水泥凝固產(chǎn)生的熱量將使其在正常溫度基礎(chǔ)上升高幾度。利用井溫

35、測井可以確定水泥面位置及檢查水泥竄槽。第68頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準水力測井水力測井可以檢測鄰近層的油、水或氣、水竄槽位置及檢查射孔井段的封堵效果。目前最常用的方法是耐壓試驗和排空試驗。耐壓試驗:就是在井口加一定的壓力，觀察壓力下降的情況，以檢查套管柱的密封性或擠水泥質(zhì)量。排空試驗：就是用氣舉或提撈等方法，部分或全部掏空井內(nèi)液體，并關(guān)井一段時間，觀察井內(nèi)變化 第69頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準聲波幅度測井（CBL）技術(shù)聲波幅度測井（CBL）只記錄聲波波列中的首波幅度，因而只能提供水泥環(huán)與套管之間（第一界面）的封固情況。若水泥環(huán)與地層之間（第二界面）封固不好，而形成竄槽，用聲波幅

36、度測井資料就不能判斷。CBL/VDL測井解決了這一問題。聲波變密度測井（CBL/VDL）聲波變密度測井（CBL/VDL）。除記錄首波外，還記錄到后續(xù)波，不僅可以評價第一界面的水泥膠結(jié)質(zhì)量，還能較好地評價第二界面的水泥膠結(jié)質(zhì)量。在現(xiàn)場推廣應(yīng)用中，見到了較好效果。 第70頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準聲波邊密度的解釋標準（水泥膠結(jié)類型與CBL/VDL的對應(yīng)關(guān)系）序號水泥膠結(jié)類型CBLVDL幅度套管波地層波1“自由套管”居中或偏心高強無或強2第一界面膠結(jié)好，第二界面膠結(jié)好低弱強3第一界面膠結(jié)好第二界面膠結(jié)中等低弱中強4第一界面膠結(jié)好第二界面膠結(jié)差低弱弱或無5第一界面膠結(jié)中等第二界面膠結(jié)好中低中強

37、強6第一界面膠結(jié)中等第二界面膠結(jié)中等中低中強中強7第一界面膠結(jié)中等第二界面膠結(jié)差中低中強弱或無8第一界面膠結(jié)差第二界面膠結(jié)差高強無第71頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準扇區(qū)水泥膠結(jié)測井（SBT）它主要從縱向和橫向（沿套管圓周）兩個方向測量水泥膠結(jié)質(zhì)量。第72頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準康普樂公司的扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀（SBT）采用兩組相連的壓電陶磁晶體作為全方位發(fā)射器，一組用于CBL/VDL的聲波發(fā)射，另一組用于SBT的發(fā)射。SBT聲系由處于同截面的八個發(fā)射探頭和處于另一同截面的八個接收探頭組成，兩截面相距2英寸，每個發(fā)射探頭和處于另一截面的接收探頭組成一組，分別探測截面45角范圍內(nèi)的套管外水泥膠結(jié)質(zhì)量。8組探頭組合就能探測套管外360的水泥膠結(jié)質(zhì)量，實現(xiàn)了測井的高分辨率360全方位覆蓋。第73頁，共78頁。六、固井質(zhì)量檢測標準 候凝時間分別為24小時、36小時和42小時的SBT第一界面膠結(jié)狀況。可見，隨著時間的推移，水泥膠結(jié)強度在逐漸提高。這符合實驗室水泥試驗的強度發(fā)展規(guī)律。當水泥強度得到充分發(fā)展時進行固井質(zhì)量測井，才能最為真實地反映固井質(zhì)量。 目前的問題在于，在現(xiàn)場進行固井質(zhì)量評價的時候，測井操作工程師和測井解釋工程師都不知道管外環(huán)空的水泥究竟在什么時候才能充分凝固，而固井質(zhì)量測井一般只進行一