固井工艺

二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管物理性能
2、钢级标准
最小屈服强度
钢级代号
英制单位
公制单位
磅/英寸2(psi)
kg/cm2（KSC）
H-40
40000
2812.4
J-55
55000
3867.05
C-75
75000
5273.25
N-80
80000
5624.8
C-95
95000
6679.45
油气井的百年大计：固井施工 安全及固井质量影响后续工程 的进行（开采、压裂增产，寿 命及ห้องสมุดไป่ตู้能）,对产能影响大
一、固井技术现状
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
管材工具配套化 材质配套化（水泥、外加剂、前置液） 机理初探（顶替）
一、固井技术现状
现现代代固固井井的的发发展展
科学化阶段
1970目前
工艺定型 工具及材料条例化 设备专门化 技术理论化 设计科学化
水泥及外加剂化学 管材力学、加工工艺 学 形成独立科学 制造技术 测量技术 计算机技术
一、固井技术现状
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管标准 2、API套管丝扣规范
➢符合API标准的油井套管可以是平头无螺纹套管，但通 常是带有螺纹和装有接箍的，规格如下：
8扣圆形螺纹，无接箍 8扣圆形螺纹，短接箍 8扣圆形螺纹，长接箍 梯形螺纹，无接箍 梯形螺纹，有接箍 加长螺纹段 特殊接头
二、套管相关知识
二、套管相关知识
二、下套管作业程序
下套管安全措施
➢下套管前，应对井眼进行处理，以满足下套管要求；检查提升系 统，循环系统、动力系统、刹车系统，以及相关仪表等，确保其灵 活好用。 ➢作业前应召开安全会，明确分工，同一认识，确保作业安全顺利 。 ➢一般要求，浮箍上的第一根套管及以下所有套管接箍，公螺纹要 加螺纹粘结剂，并逐根灌满钻井液，保证套管在平稳状况下上扣。 ➢下套管时应检查确认套管入井顺序，并注意不要损坏套管。 ➢下套管遇阻上下活动套管时，操作者要密切注意指重表变化情况 ，上提负荷不能超过套管接箍强度的70%。上下活动套管的一般原 则为少提多放，尽可能将套管放下去，若多次活动无效，应接上循 环头循环。 ➢下套管时要保持井眼清洁，严禁工具及其他物品落井。 ➢焊接套管只适用于N-80以下钢级，P-110钢级禁止在上面焊接。
二、下套管作业程序
套管送井前的准备 ➢外观检查，标记应清晰，否则应查清钢级。 ➢外径及壁厚检查，其表面刻痕深度不得超过名义厚度 的12.5%，其外径、壁厚、重量公差标准见表
项目 套管外径D 套管壁厚t 单根套管重量误差
公差 +0.75% -12.5% +6.5% -3.5%
二、套管相关知识
二、下套管作业程序
➢……
一、固井技术现状
固井的关键技术要求
一次作业成功率 • 提高固井一次作业成功率，是确保 工程技术安全的关键，是提高固井 质量的保障，可以省略后期补救作 业
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
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管物理性能 2、钢级标准
➢API套管钢级标准分类是以套管材质的最小屈服强度为依据。 ➢制造套管的钢材是一种弹性材料：在外加拉应力作用下产生伸长，当外 加拉应力除掉以后，又恢复到它原来的长度。 ➢只要这个外加拉应力小于或等于钢材弹性极限或屈服强度时，当所施加 的外加拉应力除掉后就会恢复它原来的长度而不产生永久变形。 ➢所谓钢材的屈服强度指的是：在外加拉应力作用下产生一个伸长，当伸 长长度为原长度5%时，则这时的外加拉应力的值叫作钢材的屈服强度。 ➢例如：某钢材的长度1m，它的截面积为2英寸2，在80000磅拉力作用下 ，其伸长长度等于5cm，则这种钢材的屈服强度=80000磅/2英寸2= 40000 磅/英寸2
固井系统
固井设备
固井工具
固井材料
仪器仪表
灰库，水泥车，运 灰车，储灰罐，水
罐，压缩机
地面工具
井下工具
油井水泥
外加剂
水泥浆实验 仪器
监测仪器
水泥头 管汇
尾管悬挂器，双级箍 ，套管封隔器，浮鞋 、浮箍，套管扶正器
API分级
减轻剂 加重剂 降失水剂 缓凝剂
一、固井技术现状
固井是系统工程、一次性和隐 蔽性工程、百年大计工程
套管尺寸范围 mm（英寸）
长度 mm
内径规 规格厚度 mm
套管名义内径d-公差 mm
114.3-219.4（41/2-85/8） 152.4 8.001-10.0076
d-3.175
244.5-339.7（95/8-133/8） 304.8 10.0076-11.9888
d-3.96875
406.4-508.0（16-20）
➢套丈管量送套井管前单的根准长备度，长度应精确到0.01m。 ➢套管应戴好公母护丝。 ➢送井套管长度余量不低于5%。 ➢旧套管，应彻底清除表面防锈油脂及清除管内铁锈和杂物 。 ➢按需要进行探伤和试压检查，试压标准如下： ➢①114.3-244.5mm（4 1/2-9 5/8＂）套管，压力值相当于 最小屈服压力值的80%。 ➢②273.1-508mm（10 3/4-20＂）套管，压力值相当于最小 屈服压力值的60%。 ➢套管运送全过程，严防碰击。 ➢送井套管必须附有包括套管数量、钢级、重量、螺纹类型 及质量检查书面资料。
固井工艺
2020年5月22日星期五
汇报内容
一、固井技术现状 二、套管相关知识 三、套管附件及井口工具认识 四、固井作业基本认识 五、固井施工过程 六、固井质量检测标准
一、固井技术现状
现代固井的起源
起源 1919年Halliburton在俄克拉 荷马州成立新方法油井固井公 司
标志 独立于钻机的泵注系统
一、固井技术现状
现代固井技术与其他专业关系
现代固井工程是石 油工程技术领域的一个 重要环节，并形成独立 专业体系。与地质、钻 井、完井、测井、井下 作业、油气田开发等各 个专业有着密切关系。
汇报内容
一、固井技术现状 二、套管相关知识 三、套管附件及井口工具认识 四、固井作业基本认识 五、固井施工过程 六、固井质量检测标准
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管标准 2、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）、气密封扣 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
一、固井技术现状
现代固井技术的科学内涵
现代固井工程，隶属于油气井工程二级学科，是油气 井工程二级学科的一个主要分支。涉及到地质学、力学、 化学、油气井工程、机械工程、冶金工程、材料科学与工 程、管理科学、经济学等多学科，是一个系统工程。
现代固井工程，从工程实际角度，可以划分为固井工 艺技术与方法、固井水泥浆体系和固井装备与质量控制三 个单元。
二、套管相关知识
一、API套管规范
1、API套管物理性能 2、API套管标记 3、API套管标准
二、下套管作业程序
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管物理性能 1、级别：（API Spec 5CT包括四组各种规格和壁厚的套管）
第1组：H、J、K、N钢级的套管。 第2组：C、L和T钢级限定屈服强度的套管。 第3组：P钢级的高强度套管。 第4组：Q钢级特殊用途套管。
一、API套管规范
API套管标准 3、API套管丝扣上紧扭矩
➢同一尺寸、同一壁厚、同一钢级、同一扣型的每一根套管其紧扣 扭矩值是不完全一样的。因此API标准规定了紧扣的最小与最大扭矩 值。取最佳扭矩值的75%作为最小扭矩值，取最佳扭矩值的125%作 为最大扭矩值。紧扣时实际的扭矩值如果小于最小扭矩值而达到了 上紧时的位置或大于套管最大扭矩值而未上紧时的位置，则这样的 套管应视为不合格套管，不允许下入井内。 ➢下套管时，把开始的几根或十余根套管丝扣紧到上紧时的规定位 置（圆扣套管接箍台肩端面紧到与公扣消失端齐平或+1扣，梯形扣 套管接箍台肩端面紧到与公扣上的△符号的底线齐平或+1扣，最多 不超过△符号的顶点），记下每根套管的实际紧扣扭矩值，然后取 其平均值作为继续下套管的紧扣标准或参考。
304.8 10.0076-11.9888
d-4.7625
二、套管相关知识
二、下套管作业程序
套管现场准备 ➢有问题的套管（变形、钢级不一，丝扣损伤或不一做上 明显的标志，并告知钻井监督） ➢套管丈量精度0.01m，要测量两遍，及时与套管本体上 的套管长度（含扣长）比较，有问题反复核准； ➢套管记录数据：厂家、尺寸、扣型、钢级、标重、特殊 特征、单根长度； ➢丈量单根套管长度及编号；并核定送井套管数量；编制 入井套管程序表。
固井的特点 一次性工程：如果质量不好，一 般情况下难以补救，且成本高， 效果差 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
作业要求高、技术性强的系统 工程：施工时间短，工序内容 多，作业量大，是技术很强的 工程
P-110
110000
7734.1
Q-125 V-150
125000 150000
8788.75 10546.5
备注
抗硫化氢 抗硫化氢 抗硫化氢
抗硫化氢 高强度套管钢级 高强度套管钢级 高强度套管钢级
一、API套管规范
API套管标记 1、 套管标记
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管标记 2、 颜色标记
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管标记 3、 扣型标记
二、套管相关知识
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管标准 1、长度标准
➢圆扣套管从接箍端面量到公扣消失点的圆周线； ➢梯形扣套管从接箍端面量到公扣△符号的底线处； ➢无接箍套管及RL-4型隔水导管从母扣端面量到公扣台 肩处； ➢ ALT、ATD、ST-2型的隔水导管从母头台肩面量到公头 定位销下部处。
406.4-508.0（16-20） 304.8
558.8-914.4（22-36）
内径规 规格厚度 mm
8.001-10.0076 10.0076-11.9888 10.0076-11.9888
套管名义内径d-公差 mm
d-3.175 d-3.96875 d-4.7625
d-6.35
二、套管相关知识
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管物理性能 2、钢级标准
➢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——40000psi、55000psi、75000psi、 80000psi、 95000psi、110000psi、125000psi、150000psi。 ➢Psi是磅/英寸2的代号。1psi=1磅/英寸2=0.07031kg/cm2。
二、套管相关知识
一、API套管规范
API套管标准 4、API套管通内径规标准
➢下入井内的套管，入井前都必须用规定的内径规逐根 通过检查，凡内径规通不过者，应视为不合格套管。
套管尺寸范围 mm（in）
长度 mm
114.3-219.4（4 1/2-8 5/8） 152.4
244.5-339.7（9 5/8-13 3/8） 304.8
发展 借鉴建筑行业发展添加剂体系 固井设备仪器仪表 API标准
一、固井技术现状
现代固井的发展
概念化阶段
19081938年，从埋管到注水泥形成一门独立的工艺技术 单塞 双塞 专用管材 + 专用水泥 专门化检测 套管注水泥工艺
发展阶段
19401970年，从单一套管注水泥到形成多种注水泥工艺方法 （分级、多管、反循环、延迟、管外注、内插注、挤水泥、打塞、 尾管注）
二、套管相关知识
二、下套管作业程序
套管现场准备
➢套管送到井后，依据入井次序的钢级、重量、螺纹类型排列，后入 井的放下层，先入井的放上层。
➢外观检查，凡凹陷、刻痕的深度超过名义壁厚的12.5%不能入井。 ➢螺纹检查——清洗公母螺纹，不应有明显伤痕，密封面完好。入井 时需要涂密封脂。
➢通内径。在通径时，要采取螺纹保护措施，从母扣端放入通径规， 通井规标准按照表1所示