固井技术及现场监督3w-资料.ppt
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➢ 偏心度的图、公式表达：
S
10% 0s Rr
R
r
式中：
r
S—偏心度
R—井眼半径 sRr1s0% 0
s 10% 0
Rr 10% 0
r—套管半径Rr
ε—套管中心与井眼中心的偏离距离
R ε
三、影响固井质量的因素
➢ 保证套管居中的条件： ✓ 良好的井眼条件 ✓ 正确选用扶正器 ✓ 科学加放扶正器
➢ 顶替效率是影响水泥段封固质量的最重要因素之一。 ➢ 顶替效率越高、固井质量越好。 ➢ 提高顶替效率的含义就是用水泥浆尽量驱替干净环空
的钻井液。
三、影响固井质量的因素
➢ 用公式来表达顶替效率：
Vc 100%
V
式中： η——顶替效率；
Vc——封固段环空水泥充填的容积； V ——封固段环空总容积。
三、影响固井质量的因素
➢ 顶替作用力分析
水泥浆顶替钻井液，驱动力主要有：泵的压力、 流动的水泥浆对钻井液的粘滞力、水泥浆对钻井液的 浮力。
阻碍钻井液运动的力主要有：钻井液本身重力、 套管和井壁对钻井液的粘附力、钻井液本身的粘度和 切力。
三、影响固井质量的因素
➢ 提高顶替效率的条件、措施有：
✓ 准备良好的井眼条件； ✓ 良好的钻井液性能； ✓ 科学地选用和加放扶正器，提高套管居中度； ✓ 选用性能优良的水泥浆和前置液； ✓ 采用正确的流态顶替； ✓ 活动套管等。
一、固井概念
✓ 树状图
常规注水泥
注水泥
正常注水泥
（一次注水泥）
补救注水泥
（二次注水泥）
特殊注水泥
注水泥塞 挤水泥 重新注水泥
单级注水泥
内插管注水泥 分级注水泥 尾管注水泥 回接注水泥 注水泥塞
一、固井概念
✓ 按注水泥封固目的还可分为，
表层套管注水泥作业，封固地表疏松层、地表水层 等；
中间套管注水泥作业（也称技术套管），封固目的 层段上部高压、低压、易塌易漏等复杂地层；
油层套管注水泥作业，封固目的层，为油气生产提 供可靠的通道。
二、固井特点
1、固井作业是一项施工时间短、工序内容多、工 作量大、技术性强的工程。
2、固井作业是一项系统工程。涉及：
◎学科多，地质、石油、机械、化学、流体力学和电 子等学科； ◎部门多，有组织管理、供应运输、现场施工等多部 门； ◎内容多，有施工准备、下套管、注水泥等作业。
sRr1s0% 0 10% 0
Rr
三、影响固井质量的因素
3、水泥浆环空返速、流态 ：
➢ 直接决定着顶替效率的高低； ➢ 紊流顶替是注替水泥浆的首选流态； ➢ 塞流顶替也可以得到较好的驱替效果； ➢ 施工中，如果不能实现紊流顶替和塞流顶替，在安全
（设备、井眼）的条件下，应使用最大泵入排量，这 样也可获得s较 高1的0% 0驱替效率。
三、影响固井质量的因素
井眼Baidu Nhomakorabea套管
水泥浆
钻井液
（a）
（b）
（c）
旋转套管提高顶替效率示意图
（a）套管不动 （b）套管开始转动 （c）钻井液将被替完
三、影响固井质量的因素
2、套管居中：
➢ 通常用套管居中度或偏心度来表示，这是提高顶替效 率的最关键因素。
➢ 在相同注替条件下，居中度越高，或是偏心度越低， 顶替效率越高。
✓ 具体地说：为了加固井壁，保证继续安全钻进，封隔 油、气、水层，保证分层试油和合理开采油气，在井 筒内下入优质钢管，并在井筒和钢管环空充填好水泥 的作业。
一、固井概念
✓ 哈里巴顿公司认为，完成以下任何工作都可被视为固 井作业： （1）套管的支承和固定； （2）阻止地层之间的流体窜槽； （3）防止地下矿物水和各种电解液对套管腐蚀； （4）防止套管在后续钻井中发生振动； （5）封隔循环漏失层和高渗透层。
➢ 要得到较高的顶替效率，通常要求居中度必须不小于
s 10% 0
67％。
Rr
三、影响固井质量的因素
➢ 居中度及其与顶替关系的图、公式表达：
式中：
W—窄边间隙 RH—井眼直径或 上层套管内径 RC—套管内径
三、影响固井质量的因素
sRr1s0% 0 10% 0
Rr
s 10% 0
Rr
三、影响固井质量的因素
Rr
✓ 水泥环薄
三、影响固井质量的因素
➢ 间距太大，也会带来一系列问题。
✓ 环空返速低，易混浆、不利于驱替 ✓ 增加泵送设备负担 ✓ 射孔效果降低 ✓ 不经济
二、固井特点
3、固井作业是一项隐蔽性工程。
◎主要流程在井下，不能直接观察； ◎质量控制决定于设计的准确性和准备工作； ◎施工未知因素多、风险高。
4、固井作业是一项高成本的工程。
◎开发井，占钻井费用的1/3； ◎勘探井，占钻井费用的1/5。
二、固井特点
5、固井作业是一次性工程。
◎正常固井质量不好，一般难以补救； ◎采用挤水泥等办法补救，耗时、耗物、经济损失大、 效果不明显。
Rr
三、影响固井质量的因素
➢ 决定水泥浆返速、流态的要素：
✓ 泥浆性能 ✓ 前置液性能 ✓ 水泥浆性能 ✓ 井眼条件 ✓ 设备条件
三、影响固井质量的因素
4、环空间隙： ➢ 指套管外壁与井眼、或上层套管内壁的单边间
距。 ➢ 窄环空间隙，不利于固井质量。
✓ 不利于下套管，磨阻大、活塞效应大 ✓ 不利于加放扶正器 ✓ 不利于注替s水泥1浆0% 0 施工，压力高
一、固井概念
➢ 固井作业的范围？
概括地说，固井作业包括下套管作业和注水泥作业。
➢ 注水泥作业分类
✓ 注水泥作业通常可分为正常注水泥（一次注水泥）和补 救注水泥（二次注水泥）。
✓ 正常注水泥按作业方式分为常规注水泥、内管法注水泥、 分级注水泥、尾管注水泥、回接注水泥、注水泥塞等；
✓ 补救注水泥有挤水泥作业、重新注水泥作业、注水泥塞 等。
6、影响后续作业的工程。固井质量直接影响
◎油气田合理开发； ◎后续钻井的正常进行。
三、影响固井质量的因素
由固井作业的特点知道，固井作业 是一项系统工程，涉及多学科、多工种、 多部门，工序繁、隐蔽性强、风险高， 因此有众多影响固井质量的因素，主要 有：
三、影响固井质量的因素
1、顶替效率：
➢ 顶替效率概念，是水泥浆注入段水泥浆体积与该段环 空容积的百分比。
固井技术 及
现场监督
主要内容
• 固井概述 • 固井生产组织管理 • 固井技术 • 固井质量评价 • 案例
第一部分 固井概述
• 固井概念 • 固井特点 • 影响固井质量的因素
一、固井概念
➢ 什么是固井？或是固井作业？
✓ 简单地说：固井是将一层钢管（套管）下入到井内预 定深度，再在钢管和井壁之间注入水泥浆封固的作业。
S
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R
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式中：
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S—偏心度
R—井眼半径 sRr1s0% 0
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Rr 10% 0
r—套管半径Rr
ε—套管中心与井眼中心的偏离距离
R ε
三、影响固井质量的因素
➢ 保证套管居中的条件： ✓ 良好的井眼条件 ✓ 正确选用扶正器 ✓ 科学加放扶正器
➢ 顶替效率是影响水泥段封固质量的最重要因素之一。 ➢ 顶替效率越高、固井质量越好。 ➢ 提高顶替效率的含义就是用水泥浆尽量驱替干净环空
的钻井液。
三、影响固井质量的因素
➢ 用公式来表达顶替效率：
Vc 100%
V
式中： η——顶替效率；
Vc——封固段环空水泥充填的容积； V ——封固段环空总容积。
三、影响固井质量的因素
➢ 顶替作用力分析
水泥浆顶替钻井液，驱动力主要有：泵的压力、 流动的水泥浆对钻井液的粘滞力、水泥浆对钻井液的 浮力。
阻碍钻井液运动的力主要有：钻井液本身重力、 套管和井壁对钻井液的粘附力、钻井液本身的粘度和 切力。
三、影响固井质量的因素
➢ 提高顶替效率的条件、措施有：
✓ 准备良好的井眼条件； ✓ 良好的钻井液性能； ✓ 科学地选用和加放扶正器，提高套管居中度； ✓ 选用性能优良的水泥浆和前置液； ✓ 采用正确的流态顶替； ✓ 活动套管等。
一、固井概念
✓ 树状图
常规注水泥
注水泥
正常注水泥
（一次注水泥）
补救注水泥
（二次注水泥）
特殊注水泥
注水泥塞 挤水泥 重新注水泥
单级注水泥
内插管注水泥 分级注水泥 尾管注水泥 回接注水泥 注水泥塞
一、固井概念
✓ 按注水泥封固目的还可分为，
表层套管注水泥作业，封固地表疏松层、地表水层 等；
中间套管注水泥作业（也称技术套管），封固目的 层段上部高压、低压、易塌易漏等复杂地层；
油层套管注水泥作业，封固目的层，为油气生产提 供可靠的通道。
二、固井特点
1、固井作业是一项施工时间短、工序内容多、工 作量大、技术性强的工程。
2、固井作业是一项系统工程。涉及：
◎学科多，地质、石油、机械、化学、流体力学和电 子等学科； ◎部门多，有组织管理、供应运输、现场施工等多部 门； ◎内容多，有施工准备、下套管、注水泥等作业。
sRr1s0% 0 10% 0
Rr
三、影响固井质量的因素
3、水泥浆环空返速、流态 ：
➢ 直接决定着顶替效率的高低； ➢ 紊流顶替是注替水泥浆的首选流态； ➢ 塞流顶替也可以得到较好的驱替效果； ➢ 施工中，如果不能实现紊流顶替和塞流顶替，在安全
（设备、井眼）的条件下，应使用最大泵入排量，这 样也可获得s较 高1的0% 0驱替效率。
三、影响固井质量的因素
井眼Baidu Nhomakorabea套管
水泥浆
钻井液
（a）
（b）
（c）
旋转套管提高顶替效率示意图
（a）套管不动 （b）套管开始转动 （c）钻井液将被替完
三、影响固井质量的因素
2、套管居中：
➢ 通常用套管居中度或偏心度来表示，这是提高顶替效 率的最关键因素。
➢ 在相同注替条件下，居中度越高，或是偏心度越低， 顶替效率越高。
✓ 具体地说：为了加固井壁，保证继续安全钻进，封隔 油、气、水层，保证分层试油和合理开采油气，在井 筒内下入优质钢管，并在井筒和钢管环空充填好水泥 的作业。
一、固井概念
✓ 哈里巴顿公司认为，完成以下任何工作都可被视为固 井作业： （1）套管的支承和固定； （2）阻止地层之间的流体窜槽； （3）防止地下矿物水和各种电解液对套管腐蚀； （4）防止套管在后续钻井中发生振动； （5）封隔循环漏失层和高渗透层。
➢ 要得到较高的顶替效率，通常要求居中度必须不小于
s 10% 0
67％。
Rr
三、影响固井质量的因素
➢ 居中度及其与顶替关系的图、公式表达：
式中：
W—窄边间隙 RH—井眼直径或 上层套管内径 RC—套管内径
三、影响固井质量的因素
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三、影响固井质量的因素
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✓ 水泥环薄
三、影响固井质量的因素
➢ 间距太大，也会带来一系列问题。
✓ 环空返速低，易混浆、不利于驱替 ✓ 增加泵送设备负担 ✓ 射孔效果降低 ✓ 不经济
二、固井特点
3、固井作业是一项隐蔽性工程。
◎主要流程在井下，不能直接观察； ◎质量控制决定于设计的准确性和准备工作； ◎施工未知因素多、风险高。
4、固井作业是一项高成本的工程。
◎开发井，占钻井费用的1/3； ◎勘探井，占钻井费用的1/5。
二、固井特点
5、固井作业是一次性工程。
◎正常固井质量不好，一般难以补救； ◎采用挤水泥等办法补救，耗时、耗物、经济损失大、 效果不明显。
Rr
三、影响固井质量的因素
➢ 决定水泥浆返速、流态的要素：
✓ 泥浆性能 ✓ 前置液性能 ✓ 水泥浆性能 ✓ 井眼条件 ✓ 设备条件
三、影响固井质量的因素
4、环空间隙： ➢ 指套管外壁与井眼、或上层套管内壁的单边间
距。 ➢ 窄环空间隙，不利于固井质量。
✓ 不利于下套管，磨阻大、活塞效应大 ✓ 不利于加放扶正器 ✓ 不利于注替s水泥1浆0% 0 施工，压力高
一、固井概念
➢ 固井作业的范围？
概括地说，固井作业包括下套管作业和注水泥作业。
➢ 注水泥作业分类
✓ 注水泥作业通常可分为正常注水泥（一次注水泥）和补 救注水泥（二次注水泥）。
✓ 正常注水泥按作业方式分为常规注水泥、内管法注水泥、 分级注水泥、尾管注水泥、回接注水泥、注水泥塞等；
✓ 补救注水泥有挤水泥作业、重新注水泥作业、注水泥塞 等。
6、影响后续作业的工程。固井质量直接影响
◎油气田合理开发； ◎后续钻井的正常进行。
三、影响固井质量的因素
由固井作业的特点知道，固井作业 是一项系统工程，涉及多学科、多工种、 多部门，工序繁、隐蔽性强、风险高， 因此有众多影响固井质量的因素，主要 有：
三、影响固井质量的因素
1、顶替效率：
➢ 顶替效率概念，是水泥浆注入段水泥浆体积与该段环 空容积的百分比。
固井技术 及
现场监督
主要内容
• 固井概述 • 固井生产组织管理 • 固井技术 • 固井质量评价 • 案例
第一部分 固井概述
• 固井概念 • 固井特点 • 影响固井质量的因素
一、固井概念
➢ 什么是固井？或是固井作业？
✓ 简单地说：固井是将一层钢管（套管）下入到井内预 定深度，再在钢管和井壁之间注入水泥浆封固的作业。