固井工程技术基础
《固井施工技术》PPT课件
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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
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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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。
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。
固井基本知识
固井基本知识一、固井工程的重要性油气井注水泥技术是一门多学科组成的应用科学。
包括地质学,石油工程(钻井、测井、测试、采油、油井增产等工程),机械,化学,力学(流体力学)和电子等学科。
涉及的基础科学知识和工程技术面广,这就要求我们在工作实践中要勤于学习,刻苦钻研,不断学习,不断提高。
固井是钻井工程中一道重要的工序,也是最后一道工序。
固井工程专业化程度高,对油气井建成起关键性作用。
往往因固井质量问题使油气井不能正常生产甚至报废。
固井质量对延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
固井质量关系到油气田有效勘探和开发。
固井是一种系统工程。
固井工程应从设计、准备、施工和检验等环节严格把关,采用适应地质和油气藏等特点及钻井工艺先进、适用的固井技术,实现安全、优质、经济、可靠的目的。
二、油气井注水泥的历史1、美国石油工业传统上是以1859年锥克(Drake)井的钻进为起点。
2、直到1903年才在加利福尼亚劳木波斯油田使用水泥封堵油层上部的水层。
据说法兰克和联合石油公司把50袋纯硅酸盐水泥混合好后,用捞沙筒送到井下预定位置,后凝28天以后把井内水泥钻掉,再钻穿油层后完井,而水层已被有效封固。
于是该方法成为可行,不久后便在加利福尼亚州有同样为题的油田中传插使用起来。
3、早期的捞沙筒法及油管法在1910年被A.A贝金斯(A.A Perkins)在加州油田提出的双塞法水泥法所代替。
近代注水泥技术也就由此产生。
由于贝金斯公司的服务范围仅限于加州以内,所以其他地区的注水泥方法也以不同的方式出现。
俄克拉何马州1920年哈里伯顿在海威特油田提出了一种新的注水泥方法。
而把套管下在油气层顶部,进行注水泥作业,待水泥凝固后,再钻井下部的油气层完井。
并且开始使用了原始的混浆方法和注水泥设备。
在常规套管固井中双塞注水泥方式目前仍在使用,不同的是经过不断改进和完善而已(木塞、胶塞、压胶塞液等)。
三注水泥分类常规套管注水泥、尾管注水泥、分级注水泥水井地热井处理井大口径井眼一次注水泥(即常规注水泥)永冻层注水泥特种条件下注水泥海上结构注水泥热采井注水泥内管法注水泥水平井注水泥空气钻钻井注水泥通过可溶性地层注水泥挤水泥二次注水泥打水泥塞重新注水泥尾管注水泥:套管串低于井口的注水泥作业。
优选固井工艺技术介绍
前言
固井可能带来的危害
➢井喷——灾难性后果(墨西哥湾事故) ➢灌香肠、插旗杆——整井报废,单井段报废,经济损失巨大 ➢挤毁套管——整井报废,单井段报废,经济损失巨大 ➢油气水窜——单井段报废,降低开发效益 ➢环空带压——开发隐患,增加作业成本、环境危害 ➢超缓凝——延长作业时间、增加作业成本 ➢返高不够——降低封固质量,增加补救作业成本 ➢过早套损——单井报废,增加作业成本,降低开发效益
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第一单元 固井工艺技术
吐哈油田常用固井工艺介绍:
常规固井 尾管固井
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固井工艺 振动固井
分级固井
水平井及 半程固井
第一单元 固井工艺技术
常规固井
常规固井工艺是用水泥车、下灰车及其他地面设备配 置好水泥浆,通过前置液、下胶塞(隔离塞)与钻井液隔 离后,一次性地通过水泥头、套管串注入井内,从管串底 部进入环空,到达设计位置,以达到设计井段的套管与井 壁间的有效封固。
盐膏层套管挤毁10口,占总井数的5.18% 井口带压的井(发生环空气窜)有39口,占总井数
的20.2% 生产套管固井候凝时发生气窜有14口,占总井数的
7.3% 盐膏层段固井质量不合格150口,占总井数的77.7
%
在扬古伊和皮尔古伊气田区域,由 于Yan-10井、Pir-7井、Pir-5井等井 在揭开目的层后发生强烈井喷,不 仅造成井眼报废,更为严重的是使 大量天然气沿报废井眼或套管外环 空(固井质量极差)上窜,在上部 储层发育且盖层封闭性较好的地层 中形成了不同规模的“人工气藏”
➢有效封隔
实现层间有效封隔,是后续安全钻井的保障,是提高开发效益 的保障
➢长寿命
固井的长期封固质量,是延长油气井寿命的关键,是提高单井 综合经济效益的关键
固井基础理论知识
四、 识别套管颜色标记(API)
H-40 灰色 N-80 红
J-55
K-55
浅绿
深绿
C-95
P-110
棕
白
C-75
L-80
蓝
红/棕/红
U-150
白
五、识别螺纹
螺纹分圆螺纹、偏梯型螺纹和直连型螺纹。其中圆螺纹分有长圆螺 纹和短圆螺纹,扣尖角60、锥度1:16、25.4mm有8扣(8扣/英寸)。 螺纹代号: STC(CSG)——短圆螺纹 LTC(LCSG)——长圆螺纹 BTC(BCSG)——梯型螺纹 XL(XCSG)——直连型螺纹
一、套管柱类型
套管类型见图2。正常压力系统 的井通常仅下三层套管:导管、 表层套管和生产套管。异常压力 系统的井,至少多下一层技术套 管。尾管则是一种不延伸到井口 的套管柱。
(一)导管
导管的作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装 置平面上来。这一层管柱其长度变化较大,在坚硬的岩层中仅用 10~20m,而在沼泽地区则可能上百米。 (二)表层套管
底部沉沙 水泥浆自由水聚积
五、可溶性地层注水泥 水泥浆的滤液及自由水可能溶触地层的盐岩,从而影响水泥浆与地 层的胶结,采取饱和盐水水泥浆或欠饱和盐水水泥浆即可有效地抑制 盐岩层的溶触。 六、高压气井固井 1、 水泥浆在凝固过程中存在“失重”阶段,即水泥浆封固 井段失去液柱压力,但还没有足够的胶结强度时,气体可以乘 虚而入,压差在3.5kpa的条件下气体即可侵入。
(四)生产套管(采油或采气套管) 生产套管的主要作用是将储集层中的油气从套管中采出来, 并用来保护井壁,隔开各层的流体,达到油气井分层测试,分层 采油,分层改造之目的。通常水泥返至产层顶部200m以上。
(五)尾管 尾管是一种不延伸到井口的套管柱,分为钻井尾管和采油 尾管。它的优点是下入长度短、费用低。在深井钻井中,尾管 另一个突出的优点是,在继续钻进时可以使用异径钻具。在顶 部的大直径钻具比同一直径的钻具具有更高的抗拉伸强度,在 尾管内的小直径钻具具有更高的抗内压力的能力。尾管的缺点 是固井施工困难,尾管的顶部通常要进行抗内压试验,以保证 密封性。
固井工程技术基础复习过程
固井工程技术基础目录前言第一章固井概论第一节固井概念第二节固井的目的和要求第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范第二节固井工具、附件第三节固井材料第三章固井工程技术基础第一节固井工艺第二节固井水泥浆第三节注水泥施工程序第一章固井概述一、固井概念为了达到加固井壁,保证继续安全钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管,并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业,称为固井工程。
因此固井包括了两部分:下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。
固井作业固井作业是通过固井设计,应用配套的固井设备、辅助设备及工具,将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后,通过固井泵泵注入井,并顶替到预定深度的井壁与套管、(套管与套管)的环形空间内,使套管与井壁、(套管与套管)之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图二、固井目的和要求1、固井的目的一口油井深达数千米,在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况,影响正常钻进,严重时甚至导致井眼报废。
遇到上述情况就应下套管固井,封隔好复杂地层后,再继续钻进,直到建立稳定的油气通道为止。
因此,为了优质快速钻达目的层,保证油气田的开采,就要采用固井,固井工程的主要目的为:1)、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层,巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
(如图1-1所示),当从A点钻进至B点,如果在A点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达B点所用泥浆密度在A点产生的压力就会大于A点地层破裂压力,造成A点地层破裂,发生井漏。
同理,当从B点钻进至C点,如果在B点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达C点所用泥浆密度在B点产生的压力就会大于B点地层破裂压力,造成B点地层破裂,发生井漏。
2)、封隔油、气、水层,防止层间互窜。
固井工程不仅关系到钻进的速度和成本,还影响到油气田的开发。
(如图1-2所示),如果油、气层与水层间水泥固结不好,层间互相窜通,那么会给油气田开发带来很大困难。
固井工程技术基础
目录前言第一章固井概论第一节固井概念第二节固井的目的和要求第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范第二节固井工具、附件第三节固井材料第三章固井工程技术基础第一节固井工艺第二节固井水泥浆第三节注水泥施工程序第一章固井概述一、固井概念为了达到加固井壁,保证继续安全钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管,并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业,称为固井工程。
因此固井包括了两部分:下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。
固井作业固井作业是通过固井设计,应用配套的固井设备、辅助设备及工具,将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后,通过固井泵泵注入井,并顶替到预定深度的井壁与套管、(套管与套管)的环形空间内,使套管与井壁、(套管与套管)之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图二、固井目的和要求1、固井的目的一口油井深达数千米,在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况,影响正常钻进,严重时甚至导致井眼报废。
遇到上述情况就应下套管固井,封隔好复杂地层后,再继续钻进,直到建立稳定的油气通道为止。
因此,为了优质快速钻达目的层,保证油气田的开采,就要采用固井,固井工程的主要目的为:1)、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层,巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
(如图1-1所示),当从A 点钻进至B 点,如果在A 点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达B 点所用泥浆密度在A 点产生的压力就会大于A 点地层破裂压力,造成A 点地层破裂,发生井漏。
同理,当从B 点钻进至C 点,如果在B 点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达C 点所用泥浆密度在B 点产生的压力就会大于B 点地层破裂压力,造成B 点地层破裂,发生井漏。
2)、封隔油、气、水层,防止层间互窜。
固井工程不仅关系到钻进的速度和成本,还影响到油气田的开发。
(如图1-2所示),如果油、气层与水层间水泥固结不好,层间互相窜通,那么会给油气田开发带来很大困难。
固井基础知识
决定于设计的准确性和准备工作的好坏,受多种因素的综合影响;
影响后续工程的进行; 是一项花钱多的工程;
固井工程是准备时间长(1~2周)、施工时间短(1~2小时)、费
用高(占钻井成本的15% ~ 30%)、工序多、工作量大和技术性强 的工程。
一、固井概论
占 勘 探 开 发 投 资 比 例
高投资
居中(达到环空充填材料几何特征与强度均匀)
替净(实现流体置换完全与界面耦合紧密要求)
压稳(制止地下流体沿水泥基体周界运移窜通)
稳定(特定开采环境下产层枯竭前长期耐久性)
一、固井概论
保证固井质量的重要意义
完井工程和井底完成结构是实现开发效果的基本保证,固井工程是关 键环节; 水泥环层间封隔是后期作业、开采的保证;
除此之外还发生其他二次反应,生成物中有大量的硅酸盐水化产 物及氢氧化钙等。
一、固井概论
(2)水泥凝结与硬化
水泥的硬化分为三个阶段: 溶胶期:水泥与水混合成胶体液,开始发生水化反应,水化产 物的浓度开始增加,达到饱和状态时部分水化物以胶态或微晶 体析出,形成胶溶体系。此时水泥浆仍有流动性。 凝结期:水化反应由水泥颗粒表面向内部深入,溶胶粒子及微 晶体大量增加,晶体开始互相连接,逐渐絮凝成凝胶体系。水 泥浆变稠,直到失去流动性。 硬化期:水化物形成晶体状态,互相紧密连接成一个整体,强 度增加,硬化成为水泥石。
(l)对固井质量的基本要求
– 水泥浆返高和水泥塞高度必须符合设计要求; – 注水泥井段环空内的钻井液顶替干净; – 水泥石与套管及井壁岩石胶结良好; – 水泥凝固后管外不冒油、气、水,不互窜; – 水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀。
(2)在固井中常出现的固井质量问题
固井基础知识
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二、套管强度
1、套管基本参数
套管的基本参数为套管尺寸、套管壁厚(或单位 长度名义重量)、螺纹类型与套管钢级。 (1)套管尺寸(又叫名义外径或公称直径):本体外径
4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 20”, 30”....
1. 水泥浆密度
水灰比指的是配制水泥浆时配浆水的重量与干水泥的重量之比。 水泥浆密度与水灰比直接相关,关系为
注意:
c w (1 m) w cm
干水泥的密度为3.14 g/cm3~3.15 g/cm3,故当水泥浆的密
度为1.85g/cm3~1.90g/cm3时,水灰比约为0.48~0.44。
候凝时间通常为24小时或48小时,也有72小时或几小时的 ,候凝时间的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。 候凝期满后。 测井进行固井质量检测和评价
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概述
(a)
(b) (c) (d) (e) 图7-2 注水泥工艺流程示意图 (a)循环钻井液 (b)注隔离液和水泥浆 (c)替浆 (d)替浆 (e)碰压 1——压力表 2——上胶塞 3——下胶塞 4——钻井液 5——浮箍 6——引鞋 7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
铁铝酸四钙:4CaOAl2O3Fe2O3(简写C4AF)。水化速度
仅次于铝酸三钙,早期强度增长快,硬化三天和28天的 强度值差别不大,强度的绝对值也不大。
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一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
有关水化反应的说明:
水泥的水化反应是一个不断进行的过程。随着水化的不 断进行,水泥浆从凝胶态逐渐向结晶态发展,最后形成
固井技术基础
固井技术根底〔量大、多图、易懂〕概述1、固井的概念为了到达加固井壁,保证继续平安钻进,封隔油、气和水层,保证勘察期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管,并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业,称为固井工程。
2、固井的目的1. 封隔易坍塌、易漏失的复杂地层,稳固所钻过的井眼,保证钻井顺利进行;2. 提供安装井口装置的根底,操纵井口喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池,以利钻井液流回泥浆池;3. 封隔油、气、水层,预防不同压力的油气水层间互窜,为油气的正常开采提供有利条件;4.爱护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染;5.油井投产后,为酸化压裂进行增产措施制造了先决有利的条件;3、固井的步骤1. 下套管套管与钻杆不同,是一次性下入的管材,没有加厚局部,长度没有严格规定。
为保证固井质量和顺利地下入套管,要做套管柱的结构设计。
依据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度,确定套管的使用壁厚,钢级和丝扣类型。
2. 注水泥注水泥是套管下入井后的关键工序,其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来,以封隔油气水层,使套管成为油气通向井中的通道。
3. 井口安装和套管试压下套管注水泥之后,在水泥凝固期间就要安装井口。
表层套管的顶端要安套管头的壳体。
各层套管的顶端都挂在套管头内,套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量,这对固井水泥未返至地面尤为重要。
套管头还用来密封套管间的环形空间,预防压力互窜。
套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。
陆地上使用的套管头上还有两个侧口,可以进行补挤水泥、监控井况。
注平衡液等作业。
4. 检查固井质量安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后,要做套管头密封的耐压力检查,和与防喷器联接的密封试压。
探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验,钻穿套管鞋2~3米后〔技术套管〕要做地层压裂试验。
生产井要做水泥环的质量检验,用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情况。
固井工程技术基础
的目的井固、1 求要和的目井固 、二
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�件条利有决先了造创施措产增行进裂压化酸为�后产投井油�5 图意示接连口井后井固管套3-1图 �染污的体液等水盐、气、油 中层岩部下受不源资水淡的中层砂部上护保�4 。立建的道通气油或 业作常正响影�定稳不的置装口井或沉下管套致 导会则�差量质固封泥水若。�示所3-1图如� 产投井完或钻开次一下备准�量重的置装口井 上管套在装安受承要且而�量重的管套撑支要仅 不环泥水后井固为因�结胶的好良有具应下用作 泥水在间层地与管套后井固求要艺工井完钻
用井深 用井深 氢化硫抗 氢化硫抗 氢化硫抗 用井温低 用井温低 用井温低 氢化硫抗 氢化硫抗 氢化硫抗 氢化硫抗 毁挤抗高 毁挤抗高 用井深 用井深 用井深 途用 家厂 铁 日 新 友住
59CA-KN 09CA-KN 58CA-KN 08CA-KN 011-P 08-N 55K 55H 5 5J 59-C
。道 通气油立建�置装口井和管套撑支、�3
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环色白夹色蓝天 环色白夹色棕 环色蓝夹色茶 环色蓝夹色橙 环色白夹色红 环色白夹色黄 环色褐夹色青 环色红夹色青 环色褐夹色黄 环色橙夹色黄 环色紫夹色黄 环色红夹色黄 环色白夹色红粉 环色褐夹色红粉 环色红粉夹色白 环色黄夹色白 环色褐夹色白 色涂箍接
固井技术规范
中国石油天然气集团公司固井技术规范中国石油天然气集团公司工程技术分公司2008年目录第一章总则 (1)第二章固井设计 (1)第一节设计依据和内容 (1)第二节压力和温度 (1)第三节管柱和工具、附件 (2)第四节水泥浆和前置液 (4)第五节注水泥和技术措施 (5)第六节施工组织和应急预案 (6)第三章固井准备 (6)第一节钻井设备 (7)第二节井口准备 (7)第三节井眼准备 (7)第四节套管和工具、附件 (9)第五节水泥和外加剂 (11)第六节固井设备 (12)第七节仪器仪表 (13)第四章固井施工 (13)第一节下套管作业 (13)第二节注水泥作业 (14)第三节施工资料整理 (14)第四节施工过程质量评价 (15)第五章固井质量评价 (16)第一节基本要求 (17)第二节水泥环评价 (17)第三节质量鉴定 (18)第四节管柱试压和井口装定 (18)第六章特殊井固井 (19)第一节天然气井 (19)第二节深井超深井 (21)第三节热采井 (22)第四节定向井、大位移井和水平井 (22)第五节调整井 (23)第六节煤层气井 (24)第七章挤水泥和注水泥塞 (24)第一节挤水泥 (24)第二节注水泥塞 (26)第八章特殊固井工艺 (27)第一节分级注水泥 (27)第二节尾管注水泥 (27)第三节内管法水泥 (29)第九章附则 (29)中国石油天然气集团公司固井技术规范第一章总则第一条固井是钻井工程的关键环节之一,固井质量对于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有决定性作用。
为提高固井管理和技术水平,保障作业安全和质量,更好地为勘探开发服务,制定本规范。
第二条固井工程须从设计、准备、施工、检验4个环节严格把关,采用适应地质和油气藏特点及钻井工艺的先进适用固井技术,达到安全、优质、经济、可靠的要求。
第三条固井作业应严格按照固井施工设计执行。
第二章固井设计第一节设计依据和内容第四条应依据地质设计、钻井工程设计、实钻资料和有关技术规定、规范、标准进行固井设计,并在施工前完成设计审批。
固井基础讲解
3、固井工程的特殊性 ➢是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; ➢ 是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察, 质量控制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏, 受多种因素的综合影响;
➢ 影响后续工程的进行; ➢ 是一项花钱多的工程; ➢ 施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
• 地面高压管汇 • 地面低压管线
• 井下分隔器
➢ 水泥承留器 ➢ RTTS分隔器 ➢ 桥塞
• 常用固井附件包括: 浮箍、浮鞋、扶正器、胶塞
刚性
弹性
固井材料 ➢ 水泥 ➢ 添加剂
水泥
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥, 主要成分为水硬性硅酸钙。
根据不同井况的需要,API水泥分A至H八个级别。 此外还根据水泥抗硫酸盐能力进行分类,分为普通 型(O)、中抗硫型(MSR)和高抗硫型(HSR) 水泥分类:
固井基础知识介绍
固井工程基础介绍
固井工程基础介绍
➢固井概述 ➢固井工艺 ➢固井设备及工具 ➢固井材料
一、概述
1. 固井概念及常规作业程序 2. 固井的目的 3. 固井工程的特殊性 4. 固井质量评价
1、固井概念
狭义:向井内下入套管,并向井 眼和套管之间的环形空间注入 水泥的施工作业称之为固井。
• 固井泵车(撬)
• 批混车
• 灰罐车
固井工具
• 水泥头 • 循环头 • 地面高压管汇 • 地面低压管线 • 井下分隔器 • 固井附件
• 水泥头
套管水泥头(双塞)示意图 1-顶盖;2-密封圈;3-本体;4-释 放挡销;5-释放指示销;6-套管联接 短节
• 循环头
当套/尾管下入中途或下入套/尾管过 程中遇阻时,将循环头下端的套管扣或 分体短节连接于套管顶部,循环头上端 的接头连接于钻台至泥浆泵的管线上, 建立泥浆循环。
固井工艺技术介绍
固井工艺技术介绍固井是一种油田工程术语,是一种在钻井完毕后进行的一种工艺技术。
固井的主要目的是为了保证油井的安全生产以及生产效率的提升。
固井工艺技术主要包括固井设计、固井材料、固井操作和固井质量监控等内容。
接下来将介绍固井工艺技术的相关内容。
首先是固井设计。
固井设计是固井工艺技术的第一步,也是至关重要的一步。
固井设计需要考虑井口条件、地层情况、井身结构、井口状况等多方面因素,来确定固井的材料、技术和工艺等细节。
合理的固井设计可以确保井下油气的安全生产,提高固井的成功率。
其次是固井材料。
固井材料主要包括固井水泥、固井搅拌液等。
固井水泥是固井中最关键的材料之一,它需要满足强度、粘度、密度等多种性能要求。
固井水泥主要用于封堵地层裂缝、巩固井壁等。
固井搅拌液主要用于保持井筒稳定、减少钻头抛失等。
固井材料的选用要根据具体情况进行合理选择,以确保固井质量。
再次是固井操作。
固井操作是固井工艺技术的核心环节,包括固井设备搭建、固井材料加入、固井搅拌、固井施工等过程。
固井操作需要专业的操作人员和先进的设备来完成,要注意操作规范、施工流程、安全防护等方面。
固井操作质量直接影响固井结果,必须高度重视。
最后是固井质量监控。
固井质量监控是固井工艺技术的最后一环,通过监测固井过程中的各项参数和数据,来评估固井质量是否符合要求。
固井质量监控包括实时监测、常规检测和质量评估等内容,需要及时处理发现的问题,并采取相应的措施来保证固井质量。
总的来说,固井工艺技术是油田工程中非常重要的一个环节。
通过科学合理的固井设计、选择优质的固井材料、规范操作和严格的质量监控,可以确保油井的安全生产和高效运营。
希望相关从业人员能够加强对固井工艺技术的学习和实践,不断提高固井水平,为油田工程的发展做出更大的贡献。
固井简介-精品文档
汇报人: 2023-12-15
目录
• 固井概述 • 固井材料与设备 • 固井工艺与技术 • 固井质量评价与检测方法 • 固井工程应用案例分析 • 未来发展趋势与挑战
01
固井概述
定义与作用
定义
固井是指通过水泥浆的注入,将套管 和井壁之间的环形空间固定,以防止 井壁坍塌、油气水窜槽等问题,从而 确保油气开采的安全和稳定。
常规固井设备
包括固井水泥车、混浆泵 、压塞泵等,用于实现固 井过程中的混合、泵送和 压塞等操作。
特殊固井工艺
防气窜固井
采用特殊的水泥浆体系和 施工方法,防止气体在固 井过程中上窜或下窜。
防漏失固井
采用低失水、高强度、防 漏的水泥浆体系,防止水 泥浆漏失。
防腐蚀固井
采用具有防腐性能的水泥 浆体系和外加剂,防止对 套管和水泥环的腐蚀。
固井设备与工具
固井设备
包括水泥车、压风机、搅拌器等,用于输送、搅拌和泵送水 泥浆。
固井工具
如套管鞋、扶正器、胶塞等,用于确保套管居中、提高固井 质量等。
03
固井工艺与技术
常规固井工艺
01
02
03
常规水泥浆体系
包括硅酸盐水泥、铝酸盐 水泥、硫铝酸盐水泥等, 适用于不同地层和井深。
常规固井方法
包括一次性固井、分级固 井、尾管固井等,根据井 况和工程要求选择合适的 方法。
安全管理
固井作业属于高危行业,安全管理是固井作业的重要环节,需要加 强安全管理和培训,提高员工的安全意识和技能水平。
复杂地层
复杂地层是固井作业的难点之一,如高应力地层、破碎地层等,需 要加强地层研究和对策制定,提高固井质量和效果。
THANKS
石油钻井工程中的固井技术资料
石油钻井工程中的固井技术资料在石油钻井工程中,固井技术是至关重要的环节。
固井技术的目标是通过填充固体材料来封堵井眼,确保井筒的完整性和稳定性,防止地下水和油气的交叉污染,以及阻止井壁塌陷和井筒崩塌。
本文将详细介绍石油钻井工程中的固井技术资料。
一、固井技术的基本原理固井技术的实施过程主要包括井眼准备、固井液调配、固井材料选择、固井设备准备以及固井工艺的具体操作。
在进行固井前,需要进行井壁评价和蓄压测试,以确定固井的良好效果。
井眼准备阶段主要包括清洗井眼、扩大井眼、完善套管等。
清洗井眼是为了去除井底的残留物,确保井眼的干净和光滑;扩大井眼是为了适应套管的下降和固井液的流动;完善套管是为了在固井过程中起到支撑井壁的作用。
固井液的调配需要根据井壁的性质选择合适的固井液配方。
固井液具有支撑井壁、冷却钻头、悬浮井底碎屑、降低井壁渗透性等功能,同时还能保护油气层。
常用的固井液包括泥浆、水基泥浆和油基泥浆等。
固井材料的选择旨在填充井眼,实现固井的目的。
常用的固井材料包括水泥、水泥浆和填料等。
其中,水泥是一种常用的固井材料,采用适当比例的水泥浆进行封堵。
固井设备准备包括钻井套管、固井钢丝绳和固井泵等。
钻井套管是为了强化井眼的完整性和稳定性,保护油气层。
固井钢丝绳是为了将固井材料输送到井底。
固井泵是为了提供足够的压力,将固井材料送入井眼。
固井工艺的具体操作包括钻井井壁处理、套管下降、固井材料注入、套管固定和养护等。
在固井过程中,需要密切监控井眼的压力和固井液的流动,确保固井效果的稳定和可靠。
二、固井技术的资料需求在石油钻井工程中,固井技术的实施需要一系列的资料来支持和指导。
主要的资料需求包括以下几个方面:1. 井地资料:包括地质资料、地层裂缝分布、油气水井的深度和压力等。
这些资料可以为固井设计提供基础数据,包括井眼直径、井眼质量、井眼环空尺寸和固井液密度等。
2. 固井液资料:包括固井液的组分、密度、黏度、过滤损失和胶结时间等。
固井技术(油气井钻井工程中的环节)2024
固井技术(油气井钻井工程中的环节)引言:一、固井前的准备工作1.确定井口注入液体的类型:根据不同的井口情况和需要达到的效果,选择合适的固井液体类型。
一般来说,常用的固井液体有水泥浆、聚合物浆料等。
2.准备固井液体:按照井口注入液体的类型,准备相应的固井液体。
这其中包括水泥、添加剂等。
二、固井工艺的选择与设计1.固井方式的选择:根据井眼的地质情况、井深、钻井环境等因素,选择适合的固井方式。
常见的固井方式有单胶囊固井、双胶囊固井以及二级固井等。
2.固井设计:根据地层情况、井口注入液体类型以及固井目的,设计固井方案。
固井设计需要考虑井深、井眼直径、地层特征等因素。
三、固井液体的注入与硬化1.液体注入:将准备好的固井液体注入井口,注入过程需要通过压力控制保证注入效果。
2.硬化过程:固井液体在注入井口后,会发生硬化过程。
这个过程将使固井液体逐渐变硬,形成固体胶体,从而形成固定的井壁。
四、固井质量的控制与评估1.固井质量的控制:通过监测井口注入液体的压力、流量等指标,控制固井的质量。
一般来说,压力和流量的变化可以体现固井质量的好坏。
2.固井质量的评估:固井完成后,通过各种方法对固井质量进行评估。
例如,可以使用超声波传感器对固井质量进行检测,判断是否存在裂缝、空洞等问题。
五、固井后的后续工作1.固井封堵:对已经固化的固井液体进行封堵处理,以保证井壁的密封性。
这个过程中需要根据固井质量评估的结果,采取相应的措施。
2.固井记录与分析:对固井过程进行记录和分析,以便今后类似井口的固井作业有所借鉴。
总结:固井技术在油气井钻井工程中起着至关重要的作用。
固井工作需要进行充分的准备工作,选择合适的固井工艺,并在液体注入与硬化过程中进行控制与评估。
固井工作完成后,需要进行后续的封堵和分析工作。
通过合理的固井技术,能够保证井壁的稳定性,防止地层流体泄漏,从而提高油气采收率,并保护地下水资源的安全。
固井知识
1、前置液的基本特性: 为提高水泥浆顶替钻井液效率,改善水泥环质量,在钻井液与水泥浆之间注入一段”液体”,这种特殊的”液体”称为水泥浆的前置液.按其性质可以分为冲洗液及隔离液.它在驱替钻井液过程中起到隔离、缓冲、冲洗和稀释钻井液的作用,从而提高水泥浆的顶替效率。
2、固井质量的评价标准固井声幅相对值。
小于15%为CBI.评价胶结质量优等;声幅相对值15%~30%为CBI.评价胶结质量中等;声幅相对值超过30%为CBI.评价胶结质量差。
3、不同作业对水泥浆降失水量的要求:套管注水泥:100-200ml (API失水量) 尾管注水泥:50-150ml挤水泥:50-150ml 打水泥塞:150 ml 控制气窜:30-50 ml4、固井水泥返高要求:油气层固井、设计水泥返高应超过油气层顶界200m,固井质量达到下列指标,超过油气层顶界连续15m优质封固段或连续30m中等封固段或25m中优交错封固段。
5、水泥塞长度为了保证套管鞋封固质量,油层套管采用双塞固井时,阻流环距套管鞋长度不少于10m,技术套管(或先期完成井)一般为20m,套管鞋位置尽量靠近井底。
6、人工井底油气层底界距人工井底(管内水泥面)不得少于15m。
7、固井目的a) 封隔地下不同油、气、水层,防止串槽;b) 为井的投产建立生产通道;c) 封闭暂不开采的油、气层;d) 为安装井口防喷装置创造条件;e) 提供油、气井压力控制的基本条件;f) 封闭复杂地层,保护井壁,防止坍塌、井漏等。
8、磁性定位套管磁性定位套管与普通套管的区别仅仅是长度较短而已.它被安放在油层套管串中距离油层顶部20~50米的地方.在磁性测井曲线中,套管接箍处会出现峰值,因此该短套管易于与其它套管区别开来.9、套管回压凡尔其作用是在注完水泥后防止水泥浆倒流回套管内,也有在下管时减小轴向拉力的作用。
10、井眼的准备为了套管能顺利下到井底,提高注水泥质量,下套管前应下钻通井。
对起下钻遇阻,井斜变化大,井径缩小及生产层井段进行划眼。
钻井工程理论与技术 第七章 固井和完井
∆PN = + ρ p min − Sb 0.00981Dmin
在地层压力曲线上找出 的下深 D 。 2
ρpper 所在的深度即为中间套管
3、求钻井尾管下入深度的初选点 D 、 31
根据中间套管鞋处的地层破裂压力当量密度 ρ f 2 ,求 出继续向下钻进时 裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度: 裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度:
五、井身结构设计方法 1、求中间套管下入深度的初选点 、 (1)不考虑发生井涌 ) 由 ρf = ρpm + Sb + Sg + S f ax 计算出 ρf ,在破裂压力曲线上查出 ρf 所在的井 即为中间套管下入井深的初选点。 深 D ,即为中间套管下入井深的初选点。 21 (2)考虑可能发生井涌 ) 由 ρf = ρpm + Sb + S f + Sk * Dpm / D ax ax 21 用试算法求 D ;先试取一个 D ,计算 ρf , 21 21 比较, 将计算出的 ρf 与 D 所查得的 ρf 比较,若计算值与实 21 际值相差不大且略小于实际值, 际值相差不大且略小于实际值,可以确定 D 为中间套管 21 的初选点,否则,重新进行试算。 的初选点,否则,重新进行试算。 一般情况下,在新探区,取以上( )、( )、(2) 一般情况下,在新探区,取以上(1)、( )两 的较大值。 种条件下的 D 的较大值。 21
:最小地层孔隙压力所处的井深,m (当有多个最小 最小地层孔隙压力所处的井深, 地层压力点时,取最大井深) 地层压力点时,取最大井深) • 若 ∆P < ∆P ,则确定 D 为中间套管的下入深度 D 。 21 2 N • 若 ∆P > ∆P ,则中间套管应小于初选点的深度,需根据压 则中间套管应小于初选点的深度, N 差卡钻条件确定中间套管的下深。 差卡钻条件确定中间套管的下深。 求在压差 ∆P 条件下所允许的最大地层压力为: N 条件下所允许的最大地层压力为:
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目录前言第一章固井概论第一节固井概念第二节固井的目的和要求第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范第二节固井工具、附件第三节固井材料第三章固井工程技术基础第一节固井工艺第二节固井水泥浆第三节注水泥施工程序第一章固井概述一、固井概念为了达到加固井壁,保证继续安全钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管,并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业,称为固井工程。
因此固井包括了两部分:下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。
固井作业固井作业是通过固井设计,应用配套的固井设备、辅助设备及工具,将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后,通过固井泵泵注入井,并顶替到预定深度的井壁与套管、(套管与套管)的环形空间内,使套管与井壁、(套管与套管)之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图二、固井目的和要求1、固井的目的一口油井深达数千米,在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况,影响正常钻进,严重时甚至导致井眼报废。
遇到上述情况就应下套管固井,封隔好复杂地层后,再继续钻进,直到建立稳定的油气通道为止。
因此,为了优质快速钻达目的层,保证油气田的开采,就要采用固井,固井工程的主要目的为:1)、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层,巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
(如图1-1所示),当从A点钻进至B点,如果在A点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达B点所用泥浆密度在A点产生的压力就会大于A点地层破裂压力,造成A点地层破裂,发生井漏。
同理,当从B点钻进至C点,如果在B点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达C点所用泥浆密度在B点产生的压力就会大于B点地层破裂压力,造成B点地层破裂,发生井漏。
2)、封隔油、气、水层,防止层间互窜。
固井工程不仅关系到钻进的速度和成本,还影响到油气田的开发。
(如图1-2所示),如果油、气层与水层间水泥固结不好,层间互相窜通,那么会给油气田开发带来很大困难。
当油、气层压力大于水层压力时,油、气便会窜入水层内,既污染了水层又影响到油气的产量;当水层压力大于油、气层压力时,水便会图1-1 下套管固井原理示意图图1-2 固井防止层间流体互窜示意图窜入油气层内,造成油田开发早期出水,严重时会水淹破坏整个油气田。
因此,必须确保固井质量,对地层内不同类型的流体有效封隔。
3)、支撑套管和井口装置,建立油气通道。
钻完井工艺要求固井后套管与地层间在水泥作用下应具有良好的胶结,因为固井后水泥环不仅要支撑套管的重量,而且要承受安装在套管上井口装置的重量,准备下一次开钻或完井投产(如图1-3所示)。
若水泥封固质量差,则会导致套管下沉或井口装置的不稳定,影响正常作业或油气通道的建立。
4)保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中图1-3套管固井后井口连接示意图油、气、盐水等液体的污染;5)油井投产后,为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利条件;2、固井的要求套管在一口井的总成本中,往往是各单项成本中最高的一项。
而固井工程是钻井工程中最关键复杂的作业,是百年大计。
固井质量的好坏关系到油井能否正常投产和油田寿命的长短。
固井质量的关键所在就是下入井内的套管柱的强度和环形空间的密封问题。
因此对于固井的要求必须作到以下几个方面:1、套管柱的设计必须保证该套管串的任何部位在相应的井段有足够抗拉、抗挤、抗内压强度,以保证下入井内的套管不断、不裂、不变形;2、套管柱的连接必须保证用规定的上扣扭矩上紧丝扣,保证套管连接的密封性;3、环形空间的水泥环要求均匀和连续封固到预计的深度,且要求水泥环与井壁及套管之间胶结和密封良好,以保证环形空间不窜、不漏,满足油气井正常生产和分层作业的要求。
第二章套管、固井工具、附件和材料一、API套管标准和规范1、长度标准:2、钢级标准:API套管钢级标准的分类是以套管材质的最小屈服强度为依据的。
API标准允许7种级别的钢材用作油井套管材料。
这7种钢材分别是H-40、J-55、C -75、N-80、C-95、P-110、Q-125、V-150。
(它们的最小屈服强度分别是40,000psi、55,000psi、75,000psi、80,000psi、 95,000psi、110,000psi、125,000psi、150,000psi。
PSI是磅/英寸2的代号。
1psi=1磅/英寸2=0.07031公斤/厘米2=0.07031KSC。
因此,换算成公制单位时,它们的最小屈服强度分别是2812.4公斤/厘米2、3867.05 公斤/厘米2、5624.8公斤/厘米2、6679.45公斤/厘米27734.1公斤/厘米2、8788.75公斤/厘米2、10546.5公斤/厘米2。
)API套管钢级代号及其最小屈服强度列表如下:API管材钢级的物理机械性能3、API套管丝扣规范:API套管分为有接箍套管和无接箍套管(代号XCSG)两种。
API有接箍套管丝扣分为长圆扣(LCSG)、短圆扣(SCSG)、梯形扣(BCSG) 工具接头扣(TJ)即偏梯扣、VAM扣即梯形扣(同一尺寸的套管,梯形扣接箍外径比VAM扣接箍外径大,但扣型相同,可以互换)。
此外还有RL-4型扣、LS型扣、LS-2型扣、LS-2HP型扣等等。
API无接箍套管丝扣分为奥米加扣型、管端平坦线扣型(无接箍套管扣,英文为EXTREME-LINE FORM)等。
4、API套管标记:1)、API钢级代号和颜色标记钢级代号颜色标记H-40 J-55 K-55 C-75 N-80 C-95P-110 HJKC-75NC-95P无颜色一条浅绿色环带二条浅绿色环带兰色,特殊情况接箍为兰色,且中间有一黑色环带一条红色环带兰色(棕色特殊情况用),特殊情况接箍为兰色,且中间有一黑色环带白色(离接箍0.6米处)2)、API扣型代号扣型长圆扣短圆扣梯形扣无接箍代号LCSG SCSG BCSG XCSG3)、套管识别标记图2-1套管识别标记圆螺纹套管标记(示范)API直连型螺纹套管标记(示范).API套管VAM扣(示范)厂家用途钢级接箍涂色厂家用途钢级接箍涂色新日铁深井用NT-95DS 白色夹褐色环住友深井用SM-150G 紫色夹白色环深井用NT-125DS 白色夹黄色环高抗挤毁SM –95T 茶色夹红色环深井用NT-150DS 白色夹粉红色环抗挤抗硫SM-95TS 茶色夹蓝色环高抗挤毁NT-95HS 粉红色夹褐色环低温井用SM-80L 红色夹黄色环高抗挤毁NT-110HS 粉红色夹白色环低温井用SH-95L 茶色夹黄色环抗硫化氢NT-80SS 黄色夹红色环日本钢管一般井H55 黑色抗硫化氢NT-85SS 黄色夹紫色环防硫J55 草禄色抗硫化氢NT-90SS 黄色夹橙色环一般井K55 禄色抗硫化氢NT-95SS 黄色夹褐色环防硫C75-2 蓝色低温井用NT-80LS 青色夹红色环高强度N-80 红色低温井用NT-95LS 青色夹褐色环高强度C-95 褐色低温井用NT-110LS 黄色夹白色环高强度P-110 白色住友抗硫化氢SM-80S 红色夹白色环防硫NK-AC80 红色夹蓝色抗硫化氢SM-90S 橙色夹蓝色环防硫NK-AC85 红色夹蓝白色环抗硫化氢SM-95S 茶色夹蓝色环防硫NK-AC90 红色夹蓝色环2条深井用SM-95G 棕色夹白色环防硫NK-AC95 褐色夹蓝色环深井用SM-125G 天蓝色夹白色环高抗拉NK-T95 褐色夹白色环二、固井工具、附件井口工具通常包括:套管水泥头、尾管水泥头、钻杆水泥头、快速接头、循环头等一)、固井工具1、水泥头水泥头是注水泥施工过程的井口联接装置,用于联接套管(或钻杆)和注水泥管汇;水泥头还用来安装胶塞,通过胶塞释放挡销机构控制胶塞的释放,并根据胶塞释放指示销判断胶塞是否释放。
1)、套管水泥头图2-3 套管水泥头(双塞)1-顶盖;2-密封圈;3-本体;4-释套管水泥头:在套管固井时用于连接套管及地面固井管线,同时提供容纳1-2个套管胶塞空间配有相应释放机构。
2)、尾管水泥头尾管水泥头由提升短节、本体、旋转轴承机构、钻杆塞挡销机构、投球机构、钻杆联接短节和阀门管汇等部分组成,(如图2-4所示)。
尾管水泥头主要用于尾管固井,提升短节和旋转轴承机构的作用同钻杆水泥头的对应机构相同。
坐挂尾管悬挂器时,旋转投球机构的手柄,顶杆便将球从投球机构内腔顶出,球在重力和泵送液体的推动下,沿钻杆内腔落到悬挂器球座上,在泵压的作用下使尾管悬挂器实现坐挂。
释放尾管胶塞时,旋转钻杆塞挡销机构的手柄,使挡销从钻杆塞内腔收回,钻杆塞图2-4 尾管水泥头示意图便在泵送液体的推动下离开钻杆塞所在内腔,沿钻杆内壁落到尾管胶塞座上,在泵压的作用下剪切释放尾管胶塞。
3)钻杆水泥头钻杆水泥头:在半潜式钻井平台常规套管固井时使用,主要功能是连接井口送入工具与固井管线,并提供容纳钻杆胶塞及/或剪切球的空间,配有相应释放机构。
2、快速接头:用于连接套管与套管水泥头。
通常快速接头下段为对应套管扣,上端为快速扣。
3、内管扶正器:内管固井或其类似固井作业中用于扶正钻具在套管内居中度。
常为单弓型4、循环头循环头是在下套管或尾管中途连接于下入套管或尾管柱上建立循环的井口工具,(如图2-5所示)。
当套/尾管下入中途或下入套/尾管过程中遇阻时,将循环头下端的套管扣或分体短节连接于套管顶部,循环头上端的接头连接于钻台至泥浆泵的管线上,建立泥浆循环。
5、内管注水泥插入头内管注水泥插入头主要用于钻井过程中大尺寸表层套管固井作业的工具。
(如图2-6所示),内管注水泥插入头主要由插入头、密封圈和钻杆连接扣等部分组成。
当表层套管下到设计井深后,在钻柱底部连接内管注水泥插入头,下钻并插入与之配合的套管鞋密封插座内,便可准备固井。
图2-6 内管注水泥插入头示意图6、双级固井分级箍采用快速接头联接的套管循环头钻杆扣×套管扣循环头1502扣×套管扣循环头图2-5常用循环头结构示意图图2-6双级固井分级箍示意图分级箍母扣端分级箍本体关闭滑套的剪切销钉关闭滑套的锁紧螺丝循环孔6个3/8" 剪切销钉–用于液压方式打开分级箍(标记为 A1, A2, A3, A4, A5, A6)2个3/4"剪切销钉 - 用于机械方式打开分级箍(标记为“B”)2 个打开滑套的锁紧螺丝(标记为“C”)2 个 3/8"机械打开滑套的锁紧螺丝(标记为“D”)公扣端提升短节 防砂罩7、尾管悬挂器c 、密封总成:由密封外壳和密封芯子组成。
d 、回接筒f、球座总成g、浮箍、浮鞋图2-7尾管悬挂器图组工作原理:SYX-A型Φ244.5×Φ177.8(95/8"×7")尾管悬挂器为液压式,采用投球憋压的方式实现坐挂。