固井作业
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水泥环有可靠的密封
环空封固段不窜、不漏、胶结 良好，能经受高压挤注的考验
9
概述
7、固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)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; (3)影响后续工程的进行; (4)是一项花钱多的工程; (5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程.
7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
6
概述
4、固井目的
封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺 利进行 封隔油气水层，建立油气流出通道，防止 产层间互窜 进行增产措施 安装井口
7
概述
5、固井内容
套管与下套管 水泥与注水泥
8
概述
6、对固井质量的要求
套管有足够的强度
能承受井下各种外力作用，抗 腐蚀、不断、不裂、不变形
➢ 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。
16
一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
三类水化反应：
➢ 1）C3A的水化反应 3CaOAl2O3 + 6H2O → 3CaOAl2O36H2O
13
一、油井水泥
1. 油井水泥级别和类型
水泥级别：适应不同井深的需要和防止地层流体中硫酸盐对 水泥石的腐蚀，有多种级别、类型的油井水泥可供选用。美国 石油学会（API）规定了8种级别的油井水泥，我国也参照API 标准制定了油井水泥的标准。
表7-5 API油井水泥使用范围
级别
A B C D E F G H
概述
1、固井工程的概念 为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气和
水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理 的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环 空充填好水泥的作业，称为固井工程。
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。包括下套管和 注水泥。
1
概述
➢ 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
5
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
➢ 水泥头：安装在套管柱的最上端，内装有上、下胶塞。
下胶塞的作用是与隔离液（一种专门配制的液体，用以隔离钻井液 与水泥浆）一道，将水泥浆与钻井液隔离开，防止钻井液接触水泥 浆后影响水泥浆的性能。下胶塞为中空，顶部有一层橡胶膜，该膜 在压力作用下可压破
上胶塞为实心，其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆；
破膜：下胶塞坐落在浮箍上后，在压力作用下破膜
4
概述
3、固井工程步骤
碰压：当其坐落在已坐于浮箍上的下胶塞上之后，地面压力将 很快上升一定值（称为碰压），该信号说明水泥浆已顶替到位 ，施工结束。
侯凝： ➢ 注入井内的水泥浆要凝固并达到一定强度后才能进行后续 的钻井施工或是其它施工，因此，注水泥施工结束后，要 等待水泥浆在井内凝固，该过程称为候凝；
➢ 2）C3S、C2S及C4AF的水化反应 2(3CaOSiO2) + 6H2O → 3CaO2SiO23H2O + 3Ca(OH)2 2(2CaOSiO2) + 4H2O → 3CaO2SiO23H2O + Ca(OH)2 4CaOAl2O3Fe2O3 + 2Ca(OH)2 + 10H2O → 3CaOAl2O36H2O + 3CaOFe2O36H2O
10
第一节 油井水泥
11
一、油井水泥
1. 油井水泥级别和类型 目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥，是由水 硬性硅酸钙为主要成分，加入适量石膏wk.baidu.com助磨剂（或是
加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产品。
➢ 水泥浆：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合 而成的浆体称为。
➢ 水泥石：水泥浆凝结硬化后形成 ➢ 水泥环：在井下环形空间中的水泥石
普通型
√ — √ — — — — —
类型 中抗硫—酸盐型
√ √ √ √ √ √ √
高抗硫酸盐型
— √ √ √ √ √ √ √
备注 普通水泥 抗硫水泥 具有高早期强度 适于中温条件 适于高温条件 适于超高温条件 基本油井水泥 基本油井水泥
一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
凝结过程（硬化过程）：水泥与水混合后，迅速与水 发生水化反应，生成各种水化产物，水泥浆也逐渐由液 态转变为固态的过程，并形成的四种矿物成分：硅酸三 钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
2、工艺介绍 下套管 注水泥 候凝 检测评价
2
概述
3、固井工程的步骤
下套管 ➢ 套管由接箍和本体组成。 ➢ 套管柱由单根套管+浮箍+引鞋
图7-1 单根套管示意图 1——接箍 2——套管本体
3
概述
3、固井工程步骤
注水泥 ➢ 下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆 顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。
12
一、油井水泥
1. 油井水泥级别和类型
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥，是 由水硬性硅酸钙为主要成分，加入适量石膏和助磨剂 （或是加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产 品。
➢ 水泥浆：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合而成 的浆体称为。
➢ 水泥石：水泥浆凝结硬化后形成 ➢ 水泥环：在井下环形空间中的水泥石
➢ 硅酸三钙：3CaOSiO2（简写C3S）。是水泥产生强度的 主要化合物，它强度增长快，最后强度也大。
➢ 硅酸二钙：β型2CaOSiO2（简写C2S）。水化反应慢， 强度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度
15
一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
➢ 铝酸三钙：3CaOAl2O3（简写C3A）。水化反应速度最快 ，是决定水泥浆初凝时间和稠化时间的主要因素，对水 泥浆的流变性也有很大影响。铝酸三钙对硫酸盐类侵蚀 最敏感，因此在抗硫水泥中对铝酸三钙含量有限制。中 抗硫酸盐型水泥中铝酸三钙的含量不能超过8%，高抗硫 酸盐型的水泥中铝酸三钙的含量不能超过3%。
环空封固段不窜、不漏、胶结 良好，能经受高压挤注的考验
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概述
7、固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)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; (3)影响后续工程的进行; (4)是一项花钱多的工程; (5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程.
7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
6
概述
4、固井目的
封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺 利进行 封隔油气水层，建立油气流出通道，防止 产层间互窜 进行增产措施 安装井口
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概述
5、固井内容
套管与下套管 水泥与注水泥
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概述
6、对固井质量的要求
套管有足够的强度
能承受井下各种外力作用，抗 腐蚀、不断、不裂、不变形
➢ 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
三类水化反应：
➢ 1）C3A的水化反应 3CaOAl2O3 + 6H2O → 3CaOAl2O36H2O
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一、油井水泥
1. 油井水泥级别和类型
水泥级别：适应不同井深的需要和防止地层流体中硫酸盐对 水泥石的腐蚀，有多种级别、类型的油井水泥可供选用。美国 石油学会（API）规定了8种级别的油井水泥，我国也参照API 标准制定了油井水泥的标准。
表7-5 API油井水泥使用范围
级别
A B C D E F G H
概述
1、固井工程的概念 为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气和
水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理 的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环 空充填好水泥的作业，称为固井工程。
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。包括下套管和 注水泥。
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概述
➢ 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
5
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
➢ 水泥头：安装在套管柱的最上端，内装有上、下胶塞。
下胶塞的作用是与隔离液（一种专门配制的液体，用以隔离钻井液 与水泥浆）一道，将水泥浆与钻井液隔离开，防止钻井液接触水泥 浆后影响水泥浆的性能。下胶塞为中空，顶部有一层橡胶膜，该膜 在压力作用下可压破
上胶塞为实心，其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆；
破膜：下胶塞坐落在浮箍上后，在压力作用下破膜
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概述
3、固井工程步骤
碰压：当其坐落在已坐于浮箍上的下胶塞上之后，地面压力将 很快上升一定值（称为碰压），该信号说明水泥浆已顶替到位 ，施工结束。
侯凝： ➢ 注入井内的水泥浆要凝固并达到一定强度后才能进行后续 的钻井施工或是其它施工，因此，注水泥施工结束后，要 等待水泥浆在井内凝固，该过程称为候凝；
➢ 2）C3S、C2S及C4AF的水化反应 2(3CaOSiO2) + 6H2O → 3CaO2SiO23H2O + 3Ca(OH)2 2(2CaOSiO2) + 4H2O → 3CaO2SiO23H2O + Ca(OH)2 4CaOAl2O3Fe2O3 + 2Ca(OH)2 + 10H2O → 3CaOAl2O36H2O + 3CaOFe2O36H2O
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第一节 油井水泥
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一、油井水泥
1. 油井水泥级别和类型 目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥，是由水 硬性硅酸钙为主要成分，加入适量石膏wk.baidu.com助磨剂（或是
加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产品。
➢ 水泥浆：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合 而成的浆体称为。
➢ 水泥石：水泥浆凝结硬化后形成 ➢ 水泥环：在井下环形空间中的水泥石
普通型
√ — √ — — — — —
类型 中抗硫—酸盐型
√ √ √ √ √ √ √
高抗硫酸盐型
— √ √ √ √ √ √ √
备注 普通水泥 抗硫水泥 具有高早期强度 适于中温条件 适于高温条件 适于超高温条件 基本油井水泥 基本油井水泥
一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
凝结过程（硬化过程）：水泥与水混合后，迅速与水 发生水化反应，生成各种水化产物，水泥浆也逐渐由液 态转变为固态的过程，并形成的四种矿物成分：硅酸三 钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
2、工艺介绍 下套管 注水泥 候凝 检测评价
2
概述
3、固井工程的步骤
下套管 ➢ 套管由接箍和本体组成。 ➢ 套管柱由单根套管+浮箍+引鞋
图7-1 单根套管示意图 1——接箍 2——套管本体
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概述
3、固井工程步骤
注水泥 ➢ 下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆 顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。
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一、油井水泥
1. 油井水泥级别和类型
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥，是 由水硬性硅酸钙为主要成分，加入适量石膏和助磨剂 （或是加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产 品。
➢ 水泥浆：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合而成 的浆体称为。
➢ 水泥石：水泥浆凝结硬化后形成 ➢ 水泥环：在井下环形空间中的水泥石
➢ 硅酸三钙：3CaOSiO2（简写C3S）。是水泥产生强度的 主要化合物，它强度增长快，最后强度也大。
➢ 硅酸二钙：β型2CaOSiO2（简写C2S）。水化反应慢， 强度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度
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一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
➢ 铝酸三钙：3CaOAl2O3（简写C3A）。水化反应速度最快 ，是决定水泥浆初凝时间和稠化时间的主要因素，对水 泥浆的流变性也有很大影响。铝酸三钙对硫酸盐类侵蚀 最敏感，因此在抗硫水泥中对铝酸三钙含量有限制。中 抗硫酸盐型水泥中铝酸三钙的含量不能超过8%，高抗硫 酸盐型的水泥中铝酸三钙的含量不能超过3%。