《固井施工技术》PPT课件

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一.固井质量的基本要求
1.保证良好的层间封隔，无窜流； 2.要有保证支撑套管、承受压裂的水泥石强度； 3.具有耐地层水腐蚀的能力。 目的：
下次开钻能顺利进行—满足开采工艺 —延长生产寿命
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二.影响固井质量的主要问题
1.顶替不完全 主要反映在：窜槽﹑混浆
（声学特性差﹑声幅值偏高） 2.漏失与窜流
1960
管鞋出水
25
26100
6525
顶替窜槽
5
﹑ 3000
150
气
窜
5
25900
单井修补费 用
9930
1295
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表2 补救作业成本与基本注水泥作业费用关系
作业类型 表层 技术 尾管 产层 固井
基本作业费 （$） 18100 52200 22200 23800
补救作业费 （$） 9930 7600 26600 19900
②完井开采方式。
裸眼，射孔，酸化，压裂，注水，热采 等。
B.地质条件限制（主要针对体系的选择）
①井深，岩性，井温；
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②地层压力，孔隙压力，漏失压力，坍塌 压力；
③有无盐层或腐蚀性流体。 C.施工条件的限制（主要针对注替工艺）
①井眼几何尺寸，注水泥工艺方法； ②混配方法，施工设备能力； ③密度控制能力，完井液处理情况。
a.下降速度与固相颗粒的直径成正比； b.与液相的粘度成反比。 因此，析水率的大小与外掺料颗粒直径的级配有很 大的关系。 根据API标准要求：析水率﹤1.4%
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控制水泥浆的析水,其根本目的是 保证水泥浆的稳定性。稳定性的好坏 主要表现在浆体静止过程中浆柱密度 的整体差异，若浆柱上下密度差值大， 则水泥石的凝结特性将发生根本的改 变，其后果将导致油、气、水窜。特 别是对于定向井、大斜度井来讲，该 项指标尤为重要。
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2.固井作业对水泥浆的基本要求
①配制和注替过程中,保持可控的流动能力; ②在井下温度和压力条件下保持足够的可泵时间; ③静止后应具有快速凝固和体系稳定的特性,并保持体
积不变; ④凝固后的水泥石强度满足施工要求,致密性好, 抗腐
蚀; ⑤有一定塑性,能抵抗射孔的震动和冲击; ⑥应具有一定的 防窜能力.
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a.水灰比的变化、 b.密度的变化、 c.流变性的变化、 d.稠化时间缩短， e.甚至可能丧失流动性。
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影响失水的主要因素
a.水泥浆的性质
主要反映浆体本身的胶体性质，只有当水泥 浆中分散的胶体离子数量足够多时，水泥浆的失 水就能控制到较小数值；
b.压差
压差也是影响水泥浆失水的重要因素之一， 按API标准，水泥浆实验时的 压差值规定为7MPa， 从大量的实验证明，水泥浆的失水量随压差值变 化而变化；
固井施工技术
§1 水泥浆与固井 工程的关系
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慨述
固井是怎个建井周期的重要环节，固井质量的好坏直接关 系到油.气田的勘探与开发，一口井的成功与否，往往与工程设 计和施工工艺技术有着密切的联系。
随着钻井技术的发展.深井.定向井.大斜度井.调整井是今后 钻井发展的方向。因此对固井工程来讲，就面临着更大的挑战， 难度也就更大。
液柱压力与地层压力达不到平衡 3.水泥浆体系设计不合理
超缓凝﹑外加剂相溶性差﹑ 水泥浆与泥浆相溶性差
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出现上述质量问题所采取的补救措施往往需要花费大量的资
金，根据美国在海洋钻井的统计数据可以说明：
表1 质量问题与补救费用
出现机率 补救费用 修补作业费
问
题
（%）
（$）
（$）
返高不足
35
5600
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项目 条件
表1-1不同压差下水泥浆的滤失速率
API
失水 温度 压差 平均失水速率
Ml/30 。C MPa
ml/s
平均压降速率 g/cm3.s
350 35 0.7 无
泥
250 35 0.7
饼 150 35 0.7
5.3 3.7 1.12
要想成功的固好一口井，就必须采用新的方法.新的工艺.新 的技术。
固井工程是一个系统工程,固井质量的好坏，它与钻井到完 井过程中所有技术的实施有着很重要的关系。因此，影响固井 质量的原因是一个综合因素。为了能获得较好的.甚至优质的固 井质量，就必须对影响固井质量的因素有一个较为全面的了解， 这样才能提出一个合理的设计方案。
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④失水量
水泥浆滤失性能对注水泥施工和固井 质量的影响一直是钻井界非常关心和有争 议的问题。水泥浆的API失水量一般都很 大，未进行失水控制的滤失量一般都在 1000ml/30min以上，含自由水较多的水泥 浆在井下环形空间流动和候凝时，自由水 有可能进入地层，从而引起水泥浆性能发 生变化，这些变化主要包括：
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3.水泥浆性能设计
①密度
硅酸盐水泥本身的密度波动范围是：3.05~3.20 g/cm3
其中：
C3S — 3.15 g/cm3
C2S — 3.28 g/cm3
C3A — 3,04 g/cm3
C4AF — 3.77 g/cm3
施工中水泥浆的密度主要与设计的水灰比，外掺料
的密度及加量有关。
补救基本费 （%） 55 15 120 84
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综上所述，要获得较好的固井质量，必须 遵循以下两点：
1.要有完善的水泥浆设计 包括: 体系， 性能 ， 浆柱结构。
2.科学化的注水泥设计
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三.水泥浆设计
1.水泥浆设计的约束条件
A.了解油藏特性（主要针对尾浆）
①水泥浆所在位置深度的油，气，水流体 性质；
a.计算注水泥和替泥浆时的施工参数 （排量，压力）选择相适应的施工设备；
b.根据地层承压能力，确定水泥浆的上 返速度，以及流态的确定；
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③析水率
析水率的大小主要反映出浆体的稳定性。 水泥浆属于多相不稳定体系，根据斯托克司方程可 计算出固相颗粒的下沉速度。
V = 2（s - w）g d2s / 9 公式中可以看出：
确定水泥浆密度的基本原则：
水泥浆密度>下套管时完井液的密度
即:
C–m>0.24 g/cm3
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施工中若密度波动大则将导致水泥浆
整体性能的改变：
如：
固化强度，
致密性，
水泥的收缩程度， 稳定性等
因此，施工中控制水泥浆的密度变化 范就显得尤为重要。
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②流变性
水泥浆和泥浆均属非牛顿液体，它的流 动规律与牛顿液体有很大的差别，掌握水泥 浆的流变性主要用于：