固井质量问题及其原因分析

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(3)流变性(粘度、切力、触变性) 是否利于顶替,可影响水泥浆对其的顶替效
率。是否利于降低循环压耗,影响平衡注水泥。 (4)滤饼质量
薄而韧且容易被冲洗液分散的滤饼有利于安 全下套管、提高水泥对地层、套管的胶结能力, 从而提高联结界面的胶结、密封质量。
三、固井质量影响因素分析-套管
(1)表面粗糙度及清洁度 影响水泥与套管之间的界面胶结能力,从而影
影响水泥石与地层、套管的界面胶结及密封能 力,从而影响水泥环的长期密封性能。
三、固井质量影响因素分析-作业要求
(3)后期工况变化 高温下水泥石强度衰退、解体,导致水泥环
密封性能失效。 水泥石耐腐蚀能力不足,水泥石所处化学环
境的变化,如地层水离子组分发生变化,均可影 响水泥石的化学、力学稳定性,从而影响水泥环 的长期密封性能。
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一、概 述
层间封隔失败的后果:环空窜流


地下窜流 隐蔽


窜至地面 明显
套管;环空窜流通道;高压层;低压层;
一、概 述
环空窜流的危害
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一、概 述
环空窜流的危害
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美国
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一、概 述
环空窜流的危害
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一、概 述
目前,主要考核指标为失水、析水和悬浮稳定 性(水泥石柱上下的密度差)。失水、析水、水泥 石柱上下的密度差越小,体系越稳定。水泥浆体系 稳定是安全施工、候凝过程压稳、形成优质水泥环 的重要物质基础。
三、固井质量影响因素分析-水泥浆
(3)流变性 可影响现场配浆、平衡注水泥、顶替流速、
流态以及最终的顶替效率。 (4)施工安全性
封性能对水泥石的力学及厚度有特殊要求。 (5)井内温度、压力
影响水泥浆的流变性、稳定性和注水泥施工的安 全性,以及水泥石的强度等性能。
三、固井质量影响因素分析-地层条件
(1)地层岩性剖面 可影响水泥与地层之间的界面胶结及密封能力,
从而影响固井第二界面的层间封隔质量。 (2)地层压力
可影响环空浆柱结构、水泥浆体系性能、平衡注 水泥施工设计、顶替流速、流态和在候凝过程中压稳 地层流体、防止地层流体窜槽等一系列影响固井质量 的关键环节。
油田长期开发的需要;便于实施压裂、酸化、分
层注水、分层开采等强化开采措施等。
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一、概 述
固井的特点
一次性工程,如果固井质量不好,或出现固井事故, 难以补救,且补救费用高;
隐蔽工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察, 施工时间短。 受多种因素的综合影响; 费用高,花钱多; 承前启后,钻井-采油;
三、固井质量影响因素分析-地层条件
(3)地层流体特性 包括组分、状态(静态、动态),可影响水泥浆的
正常凝结过程,妨碍其形成优质、完整的水泥环;另 外,可通过化学腐蚀作用破坏水泥石的化学、力学稳 定性从而影响水泥环的长期密封性能。 (4)地层气窜潜力
不同气窜潜力的地层,需要使用不同的防窜水泥 浆体系,并采取适当的压稳防窜候凝措施。
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二、环空窜流的形态及其成因
固井的主要目的是层间封隔,一旦出现环空 窜流,就表明层间封隔失败,因此,要实现固井 的目的,必须有效防止环空窜流。
环空窜流是一个非常复杂的物理、化学作用
过程,影响因素多,且各因素之间相互影响、相
互制约;既可由某些因素单独作用形成,也可由
某些因素综合作用形成;不同的影响因素,其作
环空)某预定位置,并使其在预定时
间内迅速硬化、凝结,与地层、套管
良好胶结,形成优质、完整、具有良
好层间封隔能力的水泥环,进而密封
环空、实现层间封隔的工艺过程。
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一、概 述
固井目的:
钻井:封隔井下复杂情况,如塑性盐层、高
压水层、大段泥页岩以及疏松破碎带等,为泥浆
循环提供良好的井眼通道,为顺利进行后续钻井
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一、概 述
层间封隔失败的后果
环空窜流:在注水泥作业后,由于水泥浆体系 设计不合理,或固井工程设计不合理,或注水泥施 工操作不合理,水泥浆未能完全充满待封固的环形 空间,或未能形成优质、完整的水泥环,或未与欲 封固井段的地层、套管良好胶结,不能在油气井正 常生产寿命期间有效密封环空而导致井口冒油、气、 水,或油、气、水在地下层间互窜的现象。
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二、环空窜流的形态及其成因
环空窜流的两个必要条件 动力←层间压差:客观存在、改变不了 通道←水泥与地层、套管胶结形成良好层间封隔中 的薄弱环节,即水泥石本体 ,或水泥石与地层、 套管之间的连接界面、 。

地层 水泥石 套管
二、环空窜流的形态及其成因
水泥石 本体
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二、环空窜流的形态及其成因
出现 时间
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注水泥
•死泥浆、泥饼 •套管、地层表面油湿
候凝
•自由水通道、分层 •水泥水化裂缝 •地层流体侵入 •动态水干扰 •管内憋压、微环隙 •提前作业、动井口
凝结后
•水泥石破碎解体 •界面胶结破坏
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三、固井质量影响因素分析
固井是一项涉及多学科的系统工程,影响因素
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一、概 述
固井目的:
开发:提供良好的油气流通道;防止油气
资源散失而提高采收率;防止油气藏能量散失而
延长自喷生产时间,降低油气生产成本;防止套
管外油、气、水互窜而影响油气井的正常生产,并
节约修井费用;支撑、保护套管,防止套管因受
力或受地层流体腐蚀而损坏,确保油气井寿命满足
水泥石强度应足以支撑、保护套管,并满足后 续施工的需要。主要体现为抗高温强度衰退和抗地 层流体腐蚀的能力。
三、固井质量影响因素分析-水泥浆
(8)水泥环的力学、热学性能 在油井生产过程中,水泥环所处环境条件不可
避免地要发生变化,如由热采引起的温度变化,由 酸化、压裂引起的压力变化,以及由蒸汽吞吐引起 的周期性应力等。
环空窜流的危害
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一、概 述
环空窜流的危害: 钻井:由于不能有效封隔井下的复杂地层,将
影响后续钻井作业的顺利进行,从而影响油气井的 建井周期和建井成本,甚至影响整个区块的勘探、 开发进程 。
完井:由于地层之间未能得到良好的层间封隔, 将无法根据油田长期开发的需要,进行分层测试、 分层开采等分层作业。
作业奠定基础,从而防止井眼失稳,减少井下复
杂和事故,以缩短建井周期,降低油气勘探开发
成本。
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一、概 述
固井目的: 完井:提供良好的井眼条件。 只有层间封隔良好的井眼,才能实施分层作
业,如分层测试等;才能实施酸化、压裂等强化 开采措施;才能根据油田长期开发的需要选用适 宜的开采方式,如分层开采、分组开采等。
超深井,低压易漏井,热采井、小间隙井等。
不同的井型,其作业要求和难点也有所不同, 可根据具体情况制定相应的技术标准,并选用适 宜的技术措施。
三、固井质量影响因素分析-井眼条件
(2)井眼参数 主要包括井深、井径、返高及上层套管程序,
可影响环空浆柱结构、注水泥过程中的环空流动压 耗、顶替流速、流态以及水泥浆、冲洗液、隔离液 的用量。
技术交流
固井质量问题 及其原因分析
20010年8月
主要内容
1、概述
2、环空窜流的类型及成因
3、固井质量影响因素分析
4、固井系统工程设计理念
5、单项技术
6、常见固井质量问题及其原因
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一、概 述
固井,就是在钻井作业钻达一定
的井深以后,在井眼中下入套管,把
水泥浆注入到套管外环形空间(简称
多,且各因素之间相互影响、相互制约,既可单独
作用影响固井质量,也可综合作用影响固井质量,
因此,要提高固井质量,必须对固井质量影响因素
及其作用机理形成全面、清晰的认识,只有这样才
能在固井工程设计和固井作业时对其进行全面的掌
握和控制,从而获得优良的固井质量。
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三、固井质量影响因素分析
水泥石应具有一定的力学、热学性能,以适应 这些工况的变化,并维持良好的界面胶结、密封能 力,使水泥环具有良好的长期密封性能。
注入流体腐蚀损坏,从而影响油气井的正常生产,
甚至无法满足油田长期开发的需要。
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一、概 述
固井质量要求: 不论是钻井、完井还是开发,对固井质量的要
求,都可以归结为: 套 管:有足够的强度,能承受井下多种外力
的作用,耐腐蚀、不断、不裂、不变形。 水泥环:良好的层间封隔,不出现环空窜流。 可根据层间封隔效果判定固井质量的原因。
严重的破坏,如油气层水淹。
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一、概 述
环空窜流的危害:
开发:酸液、压裂液等注入流体通过窜流通
道进入非目的层,将降低增产措施的实施效果,同
时,注入流体乱窜将使波及地区的地层压力发生变
化,从而影响油气田的正常生产及合理开发,甚至
造成严重事故,如断块复活导致套管成片地被破坏;
套管得不到水泥环的良好保护,易被地层流体、
根据固井作业涉及的对象分
固 井
井眼条件 地层条件

作业目的

套管

来自百度文库井液

水泥浆

前置液

注水泥施工
三、固井质量影响因素分析-井眼条件
(1)井眼类型 根据井眼剖面形状,可分为常规直井、定向
井、水平井、特殊结构井等; 根据钻井目的,可分为探井、评价井、开发
井、调整井、注入井等; 根据井下复杂情况,可分为高温高压深井、
三、固井质量影响因素分析-作业要求
(1)返高 影响水泥浆的量、浆柱结构、顶替流速流
态度以及候凝过程中的压稳。 (2)后续强化开采措施
对返高及拟实施强化开采措施井段的水泥 石强度、固井质量有特殊要求。
三、固井质量影响因素分析-作业要求
(3)后期工况变化 不同的井别,有不同的后期工况变化,但
都要求水泥环具有良好的长期密封性能。 水泥浆凝结后,井内温度、压力的变化可
用时间、作用方式、作用原理都有所不同。
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二、环空窜流的形态及其成因
因此,要防止环空窜流,需对其本身、其影响
因素及其作用机理、作用规律有系统、科学、全面
的认识。
只有这样,才能在进行固井工
程设计和固井作业时,对其进行全
面的掌握和控制,掐断环空窜流形
成的渠道,有效防止环空窜流,从
而获得优良的固井质量。
合理的稠化时间,既可确保注水泥施工操作 安全进行,又可缩短候凝时间。 (5)适应性
对材料性能的微小变化、温度波动、液灰比 波动有较强的适应性,影响施工的安全、效率及 质量。
三、固井质量影响因素分析-水泥浆
(6)凝结过程中的防窜能力 水泥浆具有适当的防窜能力,既有利于在候凝
过程中压稳地层流体、防止地层流体侵入环空、降 低固井质量,又有利于降低体系的成本。 (7)水泥石强度及长期稳定性
三、固井质量影响因素分析-钻井液
(1)类型(油基、水基、脂基等) 不同类型的钻井液在地层和套管表面的润湿
性,可影响水泥石对地层、套管的界面胶结强度 及密封能力,从而影响第一、第二界面的层间封 隔能力。 (2)密度
影响环空浆柱结构、平衡注水泥设计等与井 底有效压力相关的各个环节,如压稳和防漏。
三、固井质量影响因素分析-钻井液
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一、概 述
环空窜流的危害:
开发:难以进行分层测试、分层开采或分
组开采等措施,致使部分储量难以动用,不利于
提高产量和采收率;油气藏本身的能量、资源
将通过窜流通道散失,不利于提高产量和采收率;
高压地层水将通过窜流通道进入油气藏,影响
油气资源在地下分布、运移,甚至对油气藏造成
窜流 通道
固井 界面
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•大肚子、窄边死泥浆、指进泥浆窜槽 •候凝,地层流体窜槽、侵入 •自由水通道、严重分层 •水泥水化裂缝,收缩、膨胀 •水泥石破碎解体,高温、冲击、射孔
•井壁残存泥饼 •套管、地层表面油湿 •微环隙,管内憋压候凝 •地层流体动态干扰 •界面胶结破坏,PT变化、冲击
响层间封隔效果。 (2)抗拉、承压及耐腐蚀能力
影响套管的安全以及油气井的生产寿命。 (3)套管丝扣连接
丝扣连接强度对于安全下套管、套管柱抗拉强 度有重要影响。丝扣连接的密封能力对气井的安全 生产有重要影响。
三、固井质量影响因素分析-水泥浆
(1)体系 可根据不同的分类指标进行分类。不同体系具
有不同的特殊性能,以满足封隔不同地层的需要。 (2)稳定性
(3)井眼质量 包括井径规则程度、井眼光滑程度、井径扩大
率,以及井眼的清洁、畅通程度等。 可影响安全下套管、环空流动压耗,以及水泥
浆的量及其对钻井液的顶替效率。
三、固井质量影响因素分析-井眼条件
(4)环空间隙 影响水泥浆对钻井液的顶替流速、流态,从而影
响顶替效率,以及平衡注水泥设计。 另外,小间隙水泥环抗冲击能力较弱,其长期密
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