固井培训PPT课件
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钻进工程理论与技术固井和完井教学课件PPT
②套管弯曲引起的附加拉力
经验公式： Fbd 0.073 dcoAc kN
在为定向井、水平井以及狗腿度严重的直井中设计套管柱时，应考 虑弯曲引起的附加拉力。
③注水泥引起的附加拉力
Fc
h d ( m d )
4000
cin
kN
④其它附加拉力
•上提或下放套管时的动载、井壁摩擦力等。 •一般在安全系数中考虑。
1、轴向拉力及套管的抗拉强度 （1）套管的轴向拉力
自重产生的拉力、弯曲产生的附加拉力、注水泥时产生的附加力、 动载、摩阻等。
①自重引起的拉力
n
n
Fm
qi Li (1
d s
) 10 3
qmi Li 10 3 kN
i 1
i 1
qmi—— 第I种套管在钻井液中的单位长度重力，N； L i---- 第I种套管的长度，m； n —— 组成套管柱的套管种类（钢级、壁厚）。
（3）双向应力下的套管强度
从套管内部取一微小单元（如图），
分析可知，在外载作用下产生三个方向
的应力σt 、σr 、σz ，对于薄壁管， σt >>σr , σr 可以忽略。变为双向应 力问题。
由第四强度理论：
σz2 +σt2 -σzσt =σs2
σr
变换为椭圆方程：
1 z 2 s
t 2 s
pper
f 2 Sb S f
S D31
D2
k
用试算法求D31。试取一个D31，计算出ρpper ，与D31处的实际地层 压力当量密度比较，若计算值与实际值接近，且略大于实际值，则 确定为尾管下深初选点；否则，另取D31进行试算 。
4、校核尾管下入到D31是否有被卡的危险
《现代固井技术讲座》PPT课件
精选ppt
5
现代固井技术在现场的应用经验
第一部分 现代固井技术发展的理论基础 第二部分 现代固井技术在现场使用经验 第三部分 现代固井技术现场应用的保证
精选ppt
6
第一部分
现代固井技术 发展的理论基础
精选ppt
7
第一部分 现代固井技术发展的理论基础
1. API波特兰水泥在高温下强度衰退理论 2. 高密度水泥浆不稳定性理论 3. 高温水泥浆体系混合水延迟失效理论 4. 稠化时间突变理论 5. 气窜发生在固井后 6. 水泥浆渗透率研究对气窜机理的圆满解说 7. 以盐克盐是大套岩盐层固井的理论依据 8. 油井百年大计始于固井，地层保护源于注水泥技术
5. 不言而喻，准确的井底循环温度（BHCT ）
的计算是多么的重要。
6. 此次讲座将讲解四种鲜为人知的 BHCT 计
算模式，它将结束固井工程师设计中的
苦
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27
为什么 BHCT 的计算是工程师的苦恼
1） 如果BHCT估算不准确将会影响对缓凝剂的 正确选择
2） 使用API标准，可是旧的API标准受地区影 响，误差过大（0~20℃），因此不能使 用
精选ppt
14
4. 水泥强度衰退解决办法
在水泥中加硅粉处理 硅粉在高温下参与化学反应，生成硅酸一钙水化 物，阻止 （-C2SH）生成，保持水泥强度。 常规密度（1.90g/mL) 用200目35% (BWOC) 高密度浆(>1.90g/mL) 用100目35% (BWOC) 高温水泥浆设计的新举措—— 在同一个水泥浆体系中：
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8
第一、 API波特兰水泥在高温下强度衰退
这个理论是在1935年发现的，在高温下强度衰退 是API波特兰水泥具有的特性而决定的。
《现代固井技术专题》PPT课件
水泥浆体系与井下条件相适应
4. 井下有大套盐岩层使用聚合物外加剂水泥浆体系固井， 既解决盐层大溶性问题又能阻止地层的塑性运动。
5.
（聚合物外加剂在盐层固井专题中有详细介绍）
b. 水泥浆失水量应与地层相适应
最能影响地层稳定的水泥浆性能应该 是水泥浆的失水量，高离子滤液会引起水 敏性地层疏松脱落，可以降低产层的渗透 率，特别是流经易漏失层，形成厚的泥饼 造成桥堵，压破地层是对地层最大的危害。
3率.漏必失须前达地到层10渗m透d，裂定缝的必宽须度达才到能一容
沙砾层渗透率很 纳泥浆
少达到3.5md,泥
浆不会漏入油气
砂层。
1.漏失通常突然 出现，当泥浆密 度超过 1.25gcm3会促 使诱发裂缝的形 成
1.通常为石灰岩 地层
2.上返泥浆突然 全部漏失
漏失前钻头回下 落几英寸或几英 尺，并出现跳钻
一、 固井的目的和意义 二、 地下水对水泥和套管的破坏 三、 水泥浆滤液对水泥和油层的腐蚀 四、 注水泥技术与地层岩性相互适应 五、 消除产层CO2和H2S对固井的影响
一. 固井的目的意义
1. 固井的目的就是要实现水泥对油、气、水 层及其层与层之间的有效封隔；
2. 固井作业是一口井整个施工中最重要的 组成部分，没有任何因素比固井质量对 油井产能的影响更大；
对漏失地层的认识
漏失层分类 1. 疏松或高渗透地层 2. 自然裂缝地层 3. 诱发的垂直或水平裂缝地层 4. 多孔和洞穴地层
漏失层的特征
疏松沙砾层
自然裂缝
诱发裂缝
孔穴地层
1.泥浆池液面逐渐 1.自然裂缝出现
下降
于各种岩层。
2.如继续钻进，可 2.漏失是泥浆池
能回转变为完全 液面逐渐下降。
固井技术知识培训课件
5、井身结构 每口井都要根据钻探目的和地质情况制定合理的井身 结构。它包括下入井内的套管层次、各层套管的尺寸和 下入深度 。 套管根据用途不同分为： 导 管 l 导管 表层套管 l 表层套管 l 技术套管 技术套管 l 生产套管
油层套管
完井协作 会
电测
组织工具
水泥实验
排管串
下套管
组织水泥、 设备
固井知识培训
1、固井 在钻成的井眼内下入一定尺寸的套管串，并在套管串与 井壁之间环形空间注入水泥浆进行封固的作业。 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， 固井工程包括： 1）下套管作业 2）注水泥作业
2、固井特点
4、固井的要求 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。
l
l l
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； 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。 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。
注前置液
2、分级注水泥 利用分级箍把注水泥施工分成二次或三次完成的技 术 。 主要适用于： l 一次注水泥量过大，施工安全无法保证。 l 环空水泥浆柱过长，地层承受不了压力而发生漏失。 l 上下有隔层,但中间不需水泥封隔。 l 下部有气层，为防止水泥浆过大失重而影响固井质量。
石油钻探固井技术PPT课件
其平衡方程有：
z
t
2
t
r
2
r
z
2
2
2 s
38
在这三个应力中，r << t,故在上面方程中忽略其影响后可 得出方程：
2
2
z s
z s
t s
t s
1
式中，z/s和t/s分别表示轴向应力和周向应力在屈服应力中占的比例。
39
b. 方程意义 反映z 、t与s之关系，表示套管所受多向载荷 时，套管内轴向应力与周向应力的关系。
管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。
目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有
。
13
1、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径） 41/2，5，51/2，65/8，7，75/8， 85/8，95/8，103/4，113/4，16, 285/8，20，30....
14
2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
在空气中
பைடு நூலகம்26
1.2 弯曲附加拉力 如果井眼存在较大的井斜变化
或狗腿度时，由于套管弯曲效应 的影响将增大套管的拉力负荷， 特别是在靠近丝扣啮合处，易形 成裂缝损坏，由于API套管的连接 强度没有考虑弯曲应力，所以设 计时应从套管的连接强度中扣除 弯曲效应的影响，其计算公式见 有关资料。
27
1.3 其它附加拉力 在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，
次的余地。 要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。 地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。
12
第二节 套管柱设计
一、套管规范简介 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列
z
t
2
t
r
2
r
z
2
2
2 s
38
在这三个应力中，r << t,故在上面方程中忽略其影响后可 得出方程：
2
2
z s
z s
t s
t s
1
式中，z/s和t/s分别表示轴向应力和周向应力在屈服应力中占的比例。
39
b. 方程意义 反映z 、t与s之关系，表示套管所受多向载荷 时，套管内轴向应力与周向应力的关系。
管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。
目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有
。
13
1、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径） 41/2，5，51/2，65/8，7，75/8， 85/8，95/8，103/4，113/4，16, 285/8，20，30....
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2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
在空气中
பைடு நூலகம்26
1.2 弯曲附加拉力 如果井眼存在较大的井斜变化
或狗腿度时，由于套管弯曲效应 的影响将增大套管的拉力负荷， 特别是在靠近丝扣啮合处，易形 成裂缝损坏，由于API套管的连接 强度没有考虑弯曲应力，所以设 计时应从套管的连接强度中扣除 弯曲效应的影响，其计算公式见 有关资料。
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1.3 其它附加拉力 在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，
次的余地。 要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。 地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。
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第二节 套管柱设计
一、套管规范简介 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列
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15
.
管外封隔器加 在低压井的油层 上部，可以减小 液柱对油层的压 力，防止对油层 的污染。
封隔器 低压油层
引鞋
封隔器在低压井固井中的应用
16
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管外封隔器在高 压油气层的上部 可以封隔高压油 气层，防止高压 油气串扰形成的 油气水的互窜以 提高固井质量。
封隔器 高压油层 引鞋
封隔器在高压井固井中的应用
固井工艺技术知识
2012年第七期
1
.
目录
一、固井工艺技术 二、常规固井施工流程 三、常规注水泥工序 四、前置液设计及用量 五、常规固井施工计算
2
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一、 固井工艺技术
1、一次注水泥技术
一次把水泥浆从 套管内注入并从环形 空间返出的注水泥作 业。目前大多数固井 施工都采用一次注水 泥技术。
管串结构 引鞋+旋流套管+回压阀+套管串+联顶节
同时使用冲洗液与隔离液，计算公式为：
q2=10Qc 式中 q2—冲洗液与隔离液总量，m3，两种液体容积比按2:1 配置。
q2总量控制按不超过环空高度300m为准。
27
.
21
.
一、 固井工艺技术
9、反循环注水泥工艺技术
把水泥浆从环形空间注入， 被顶替的泥浆从套管内返出。 对浮鞋、压差式自动灌浆设备 以及井口装置等都要加以改变。 主要用于地层严重漏失井。必 须严格控制替入量，防止替空。
22
.
一、 固井工艺技术
10、延迟凝固注水泥技术
在下套管前先把缓凝水 泥浆替入井中，再下套管 到井底。
其管串结构：引鞋+筛管串（或中间加 光管）+盲板+管外封隔器+分级箍+套管串+ 联顶节。多用于水平井完井。
9
.
分级箍 封隔器 盲板
筛管
引鞋
裸眼直井内筛管顶部注水泥技术
10
.
分级箍 管外封隔器 盲板 筛管串 钢质引鞋
水平井筛管顶部注水泥
11
.
一、 固井工艺技术
4、尾管注水泥技术
用钻杆通过尾管悬挂器 把套管串悬挂在技术套 管或上层套管上，然后 进行注水泥施工。 是一项风险高、技术复 杂、施工难度大、质量 要求高的固井作业。 由于可以节约大量的套 管和水泥等材料，具有 巨大的经济效益。
其优点：提高顶替效率；防止混浆， 提高质量；节约水泥，降低成本；缩短 施工时间。
注意：要进行套管浮力计算，采取 措施，防止注完水泥浆后套管上浮。
20
.
一、 固井工艺技术
8、管外注水泥工艺技术
通过下在套管之间 或套管与井壁之间的小 钻杆或油管注水泥。
常用于导管或表层 套管使水泥返到地面的 一种方法。
地锚分类：打捞式和卡壁式。 卡壁式地锚：机械式套管地锚、 液压活塞式地锚。
19
.
一、 固井工艺技术
7、内管注水泥工艺技术
井深较浅而且是大直径套管时，尤 其在无大尺寸胶塞的情况下，为防止注 水泥及顶替过程中在套管内发生水泥浆 窜槽，常用油管或钻杆内管进行注水泥。
套管底部连接一个内管注水泥装置， 用底部连接插头的钻杆，插入内管注水 泥装置的插座，水泥浆经钻杆进入环形 空间完成注水泥作业。
3
.
一、 固井工艺技术
2、分级注水泥技术
它是利用一种可 以打开可以关闭的 特殊接箍把一次注 水泥施工分成二次 或三次完成的注水 泥技术 。。
压差式
4
机械式
.
分级箍
分级箍
浮箍
浮箍
旋流短节
旋流短节
引鞋
引鞋
一级固井
二级固井
分级箍在直井中5 的应用
.
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（1）管串结构
当完成容量计算后，在井眼环空组成的钻井液、前 置液，水泥浆中，在已设计选定的排量条件下，进 行流动计算和压力平衡设计。
26
.
四、前置液设计及用量
1、常规前置液用量计算
前置液用量是在保证其所用前置液能充分发挥其作用 的前提下确定的，一般正常情况 冲洗液满足10min接触时间，其计算公式为：
q1=10Qc 式中 q1—冲洗液用量，m3；Qc—临界排量，m3/min； q1值最大限量以不超过环空高度250m为准。
12
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一、 固井工艺技术
悬挂器可分为三类：机械式、液压式、液压—机 械双作用式。
机械式悬挂器：主要用于直井、浅井、不易遇卡 的井。通过上提和下放管柱实现座挂。
液压式悬挂器：通过控制井口泵压实现座挂。适 用范围更广。
液压—机械双作用尾管悬挂器，具有两种座挂方 式。
13
.
一、 固井工艺技术
DYX-A型悬挂器
良好的尾管悬挂器应具备以下性能： 下得去、挂得住、倒得开、提得出
14
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一、 固井工艺技术
5、管外封隔器工艺技术
把管外封隔器连接到套管串中，采用液压胀开 封隔器的橡胶部分，达到封隔完井的目的。目前应 用到漏失井、高压井、多套压力层系完井、选择性 固井、水泥膨胀封隔完井和其他完井工艺中。
例如：对于高压井、漏失井，管外封隔器加在 目的层上部；对于两套压力层系的井，管外封隔器 加在两套压力层系中间。
6
.
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（2）一级注水泥封隔漏层
7
.
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（3）二级注水泥碰压
8
.
一、 固井工艺技术
3、筛管顶部注水泥技术
为保护裸露的纯油层或开采裂缝性、孔 隙性、古潜山、低压漏失油层，在目的层采 用筛管完井。上部用水泥封固。完井管串采 用特殊的工具附件，保证注水泥成功，实现 对油层的有效开采。
优点：形成的水泥环比 较均匀。
缺点：水泥浆候凝时间 长。
23
.
二、常规固井施工流程
摆放施工车 辆
注水泥浆施 工
收工具管线
安装固井井 口
洗管线、试 压
洗车、检查 设备
连接管线
试运转设备
24
固井小结归 队
.
三、常规注水泥工序
注前置液
注水泥浆
压胶塞
候凝
碰压
25
顶替水泥浆
.
四、前置液设计及用量
按照提高顶替效率要求，前置液的密度应大于钻井 液的密度，一般冲洗液通常为在水中加入表面活性 剂或用钻井液直接稀释配制而成，故一般密度较低， 在1.0～1.03g/cm3左右，对隔离液的密度则要求应大 于钻井液密度0.06～0.12g/cm3，小于水泥浆密度 0.12～0.06g/cm3。
17
.
管外封隔 器可以用水泥 膨胀，封隔油 气水层，不用 水泥固井，避 免了对油气层 的污染
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封隔器 油气层
封隔器
.
一、 固井工艺技术
6、热采井地锚工艺技术
稠油热采350~400℃的热蒸汽， 热应力会引起套管的破坏，在注水泥 之前给套管施加一定的拉伸预应力， 该预应力在水泥浆凝固以后依然存在， 从而可以避免或减少对套管的破坏。