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固井工具及附件

第三节套管工具附件一、常用套管工具（一）吊卡1、套管吊卡规范（以CD吊卡为例）表5-23 套管吊卡规范（以CD吊卡为例）与管具公司人员起草的井口工具部分有些数据不一样管具公司多为斜坡吊卡和钻杆吊卡（二）、吊钳1、多扣合吊钳的技术规格表5-25 多扣合吊钳的技术规格2、单扣合吊钳的技术规格表5-26 单扣合吊钳的技术规格3、套管动力钳基本技术参数生日送什么礼物好表5-27 套管动力钳基本技术参数（三）、卡瓦表5-28 套管卡瓦名义尺寸及最大载荷二、常用套管附件（一）、引鞋(a) 铸铁引鞋(b) 水泥引鞋1－本体2－循环孔1－本体2－循环孔3－水泥石图5-3 套管引鞋1、水泥引鞋表5-29 水泥引鞋技术参数（mm）规格外径循环孔直径长度177.8 195 70 600244.5 270 80 600273 299 80 600339.7 365 90 6002、铸铁引鞋用生铁铸造而成，并加工有套管螺纹，生铁引鞋适用于中深井、井下正常的深井、定向井油层套管和井下条件复杂的技术套管，其特点是机械强度高，引导作用好，但可钻性差。

5-30 铸铁引鞋技术参数规格mm外径mm内径mm圆弧半径mm螺纹长度mm长度mm侧流孔个数最大最小最大最小外圆弧内圆弧127 1471 70 104 50 600 900 85.72 280 4 139.7 154 75 116 55 620 930 88.9 324 4 177.8 195 90 146 75 652 728 101.6 370 4 244.5 270 105 214 85 680 760 120.65 410 4 273 299 117 246 93 696 800 120.65 400 4 339.7 365 140 309 115 720 860 120.65 520 4 3、全钢引鞋结构作用同铸铁引鞋，选用35CrMo 以上的材质。

生日礼物送什么最好（二）、浮箍、浮鞋1 2 3 41-本体 2-尼龙球 1-本体 2-金属半球 3-弹簧 1-上挡板 2-本体 1-本体 2-水泥石3-阀芯 4-水泥石 4-阀杆 5-阀座 6-水泥石 3-尼龙球 4-下挡板 3-尼龙球 4-阀芯图5-4 浮鞋图5-5 浮箍2、浮鞋与浮箍的技术参数（mm ）(三)、内管注水泥装置在大直径套管内，以钻杆或油管作内管，水泥浆通过内管注入并从套管鞋处返至环形空间的注水泥装置。

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、附件和资料第一节API套管尺度和规范第二节固井工具、附件第三节固井资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，包管继续平安钻进，封隔油、气和水层，包管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。

因此固井包含了两部分：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，在钻井过程中经常遇到井漏、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，包管油气田的开采，就要采取固井，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，巩固所钻过的井眼包管钻井顺利进行。

（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，那么随着井深的变更，钻达B 点所用泥浆密度在A 点发生的压力就会大于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，那么随着井深的变更，钻达C 点所用泥浆密度在B 点发生的压力就会大于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。

固井工程不但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欠好，层间互相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。

第6章_固井工具

四、浮鞋、浮箍
guide shoe:用来引导套管柱顺利入井，接在套管柱最下端的一个锥状体。 casing shoe:上端与套管相接，下端具有内倒角并以螺纹或其他方式与引鞋相接的特殊短节。 float shoe:将引鞋、套管鞋和阀体制成一体的装置。
四、套管的受力分析
（2）、浮箍 1．定义带回压阀并用混凝土浇注而成的能产生浮力的套管接箍短节称为浮箍。 2．作用用于技术套管或先期完成井，其作用与回压阀的作用相同。
三、固井胶塞

5.2下胶塞由胶皮碗与内心组成。但内心是空的，有循环孔，上部有橡胶隔膜。下胶塞的作用：在注水泥浆之前，释放下胶塞，用来隔开水泥浆与前置液。减少套管内所注水泥浆的污染，同时擦净粘附在套管内壁上的钻井液，并将其推挤到胶塞前面。当下胶塞到达阻流板时，施加一个小压力即可压破胶塞上部的橡胶隔膜，从而使水泥浆流经胶塞，通过旋流短节等附件，被驱替到套管与井壁之间的环形空间中。
五、扶正器
3．安放原则
要使扶正器能起到扶正作用，必须合理设计扶正器的安放位置、数量及相邻两个扶正器之间的距离。一般原则是：安放在油气层部位、井径规则和井斜方位变化较大的井段。
4．分类套管扶正器分为弹性扶正器和刚性扶正器，弹性扶正器又弹簧式和焊接筋条式两大类。 (1)弹性扶正器按组装方式可分为焊接式、铆接式、组装式、冲压式和限位式5种。 (2)弹性扶正器按形状可分单弓扶正器、双弓扶正器、导流板式扶正器及小井眼扶正器。
二、固井水泥头
二、固井水泥头

1.1单塞水泥头结构
1-提环； 2-垫子； 3-水泥头盖子； 4-胶塞； 5-水泥头体； 6-密封圈压盖； 7-销子； 8-密封圈； 9-密封圈盒； 10-活接头； 11-销子密封圈压盖； 12-销子密封圈盒； 13-丝堵

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6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
固井工具附件基础知识汇总.
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯

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

固井基础知识

第二部分固井基础知识第一章基本概念1、什么叫固井？固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆,把套管与井壁紧固起来的工作.2、什么叫挤水泥?是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。

3、固井后套管试压的标准是什么？5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过 0.5MPa，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa,30分钟不超过0。

5MPa；10 3/4-13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0。

5MPa。

4、什么叫调整井？为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。

5、什么叫开发井？亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井.6、什么叫探井？在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。

7、简述大庆油田有多少种不同井别的井?有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等.8、什么叫表外储层？是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。

包括:含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。

9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米?探井不少于多少米？固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。

10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井(小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？调整井按质量标准井斜不大于3度。

探井按质量标准井斜不大于5度。

11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少?调整井井底最大水平位移是40米.探井井底最大水平位移80米。

12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？（1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井13、目前大庆油田形成几套固井工艺？（1）多压力层系调整井固井工艺技术。

【钻井工程】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。

图1-1 下套管固井原理示意图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。

固井技术基础（量大、多图、易懂）

固井技术基础（量大、多图、易懂）概述1、固井的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，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行；2. 提供安装井口装置的基础，控制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，防止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.保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创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，没有加厚部分，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。

根据用途、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，防止压力互窜。

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。

固井口工具及套管附件

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1、卡盘式套管水泥头（双塞）

套管水泥头由顶盖、本体、释放挡销、释放指示销、胶塞腔、套管联接短节和阀门管汇等部分组成，如图4-2所示。释放下胶塞时，旋转退出释放下挡销，下胶塞在重力和泵送液体推动下离开下胶塞所在内腔（释放指示销有显示），并沿套管内壁被驱替至套管浮箍上。同样地，释放上胶塞时，旋转退出释放上挡销，上胶塞在重力和顶替液的推动下，离开上胶塞所在内腔（释放指示销有显示），驱替水泥浆并清刮套管内壁直到与下胶塞重合、碰压为止。
固井井口工具及套管附件
中海油服油田化学事业部 2008年8月
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第二讲内容
一、固井井口工具二、固井套管附件
2
一、固井井口工具
3
水泥头
水泥头是注水泥施工过程的井口连接工具，用于连接套管（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。按用途划分有套管水泥头、钻杆水泥头和尾管水泥头；按尺寸划分有5“、7”、9-5/8“和13-3/8”。5“水泥头是钻杆水泥头和尾管水泥头；钻杆水泥头中有固定式水泥头和旋转式水泥头。尾管水泥头是旋转式水泥头，套管水泥头中有直接联接式水泥头、快速联接水泥头、卡盘联接水泥头和卡盘快速配合联接水泥头。而直接式联接水泥头中还分有分体水泥头和带有压力平衡管水泥头。

插入浮鞋示意图
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常用套管附件

半潜式平台内管固井
组成：浮鞋，或选用浮箍+内管柱+套管头密封工具+送入管柱；关键：套管头密封工具适用：30”/20’’/13-3/8”套管

图4-22 浮鞋

固井工具附件

固井工具附件一、尾管悬挂器尾管固井是一项风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高的特种固井作业。

但由于尾管固井能节省大量套管和水泥等材料，多年来这种作业带来了巨大的经济效益，并且有效地改善了钻井条件。

尤其在深探井和钻遇复杂地层的井，采用尾管固井已成为一种必备的工艺技术。

尾管悬挂器就是将尾管悬挂在上一层套管柱底部并进行注水泥作业的特殊装置。

1、尾管悬挂器的分类按类型可分为液压式、机械式和机械-液压双作用式三类。

（1）机械式尾管悬挂器工作原理（见图10）1—调节环2—轴承3—弹簧4—反扣螺套5—花键轴6—中心管7—反扣接头8—密封套9—锥套10—卡瓦11—推杆12—卡箍13—滑套14—转环帽15—导向销钉16—转环17—剪销座18—销钉19—空心胶塞图10 机械式尾管悬挂器（2）液压式尾管悬挂器工作原理（见图11）1—送入反螺纹接头2—回接筒3—中心管4—密封环5—尾管体头6—卡瓦7—液缸8—空心塞图11 液压式悬挂器目前国外生产尾管悬挂器的几个主要厂家是：美国的TIW、贝克公司、哈里伯顿公司、威德福公司等，其生产的尾管悬挂器各具特色和优势。

国外尾管悬挂器的尺寸，大到φ508mm×φ406mm，小到φ127mm×φ88.9mm，各种规格十分齐全。

国外在发展和提高尾管悬挂器技术的同时，研制和开发了许多与尾管悬挂器相配套的各种附件和工具，如尾管回接工具，专用于封隔损坏套管或部分回接但不返至地面的回接尾管悬挂器，与尾管悬挂器相配套的尾管外封隔器和尾管内（采油用的）封隔器。

这些工具、附件的研制和开发成功，为现代固井工作带来了很大的方便。

2、国外尾管悬挂器技术进展随着石油工业的发展，钻遇深井和复杂井的机会越来越多，为提高复杂井条件下尾管悬挂器的座挂成功率及提高尾管固井质量，国外在80年代研制和开发出了许多具有特殊功能的各种新型尾管悬挂器，如封隔式尾管悬挂器、旋转尾管悬挂器、内藏卡瓦式双作用尾管悬挂器。