热采井预压固井技术
固井技术基础
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，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。
固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。
固井工艺技术介绍
固井工艺技术介绍固井工艺技术是指在石油钻井中，通过在井壁和套管之间注入特定的材料来加固井壁，防止地下水和油气的混合以及套管的沉降。
固井工艺技术在石油钻井中起到至关重要的作用，它不仅能够提高井下环境的安全性，还能够保持油井的稳定性和产能。
井壁加固是指在钻进过程中，通过注入水泥浆或其他特定材料来增加井壁的强度和稳定性。
井壁加固的主要目的是防止地下水和油气的混合，防止井壁的坍塌，以及防止井身的扭曲和变形。
井壁加固一般分为两种方法：一种是通过液体钻井泥浆注入井壁，将泥浆中的固体颗粒填充到井壁裂缝中，形成一个固体屏障；另一种是通过水泥浆注入井壁，将水泥浆填充到井壁裂缝中，形成一个密实的固体屏障。
套管连接是指在井壁上安装套管的过程。
套管连接方法有很多种，其中最常见的是螺纹连接和焊接连接。
螺纹连接是通过将两个套管的螺纹互相扭合来连接，螺纹之间的空隙可以通过填充密封剂来减少。
焊接连接是通过将两个套管的端部加热至熔化状态，然后将它们焊接在一起。
套管连接的选择取决于井深、地质条件和工艺要求等因素。
水泥浆配制是指将水泥粉料和水混合，形成一种特定的水泥浆。
水泥浆配制的目的是制备出具有特定性能和流动性的水泥浆，以满足固井施工的要求。
水泥浆配制过程中需要选择合适的水泥粉料和掺和剂，以及控制水泥浆的颗粒分布和比重等参数。
泥浆循环净化是指在钻井过程中，通过泥浆泵将泥浆从井底泵至地表，并对泥浆进行净化和回收。
泥浆循环净化的主要目的是清除泥浆中的固体颗粒和杂质，以保持泥浆的性能和流动性。
泥浆循环净化过程中需要使用各种过滤器和离心机等设备，以实现对泥浆的过滤和分离。
总结起来，固井工艺技术是石油钻井中不可或缺的环节，它可以有效加固井壁，保护地下水和油气的混合，并维持井身的稳定性和产能。
固井工艺技术涉及到井壁加固、套管连接、水泥浆配制和泥浆循环净化等多个方面，每个方面都有自己的具体技术和方法。
通过合理运用固井工艺技术，可以提高石油钻井的安全性和效率，降低事故发生的概率，减少钻井成本，对于石油行业的发展起到积极的促进作用。
预应力固井工艺技术优点及必要性
预应力固井工艺技术优点及必要性一、预应力固井技术：预应力固井概念:预应力固井就是给套管施加一定强度的拉应力，使套管在此状态下被水泥凝结，当温度升高时，就可抵消一部分套管受热产生的压应力。
从而提高套管的耐温极限，减缓或避免注蒸汽造成的套管破坏。
预应力固井技术是国内外稠油开采普遍采用的技术。
由于注蒸汽热采，随着温度变化，套管内的应力亦反复变化，致使本体与螺纹联结受到破坏。
在中原内蒙油田稠油开采条件下，油层套管所受热应力都在550Mpa以上，所施加的预应力就是要部分抵消注蒸汽后套管所产生的巨大热应力（压应力），保持套管处于弹性受力范围内，而不发生塑性变形而损坏。
管柱由于温度变化其压缩应力是2.482Mpa/℃,应力计算的经验公式如下:σ压=2.482ΔT;式中:σ压-----因温度增加形成的压应力,Mpa；ΔT——增加的温度，℃现在国内胜利油田、辽河油田和新疆油田均采用一次地锚提拉预应力固井技术。
二、稠油热采井预应力固井优点及必要性注蒸汽热采是开发稠油的主要手段，在注蒸汽井中，套管需要承受300--350℃的高温，而N80套管允许的温度变化只有222℃，P110套管允许温度变化值为305℃。
在干度较高的情况下，井底温度更高，特别是油层部位的套管直接裸露在热蒸汽中，严重影响套管寿命。
温度引起轴向载荷以及形成弯曲破坏是套管柱方面的主要问题，温升超过套管的耐温极限就能使套管产生弯曲变形及错断。
解决方法是应尽可能保持管外水泥返地面。
在套管选择方面，使用具有较大拉力强度的梯形螺纹，同时采用预应力固井施工。
另外，套管受热伸长，在套管与水泥石之间产生间隙，破坏水泥环质量，形成窜槽段，致使地层封隔不严，增大热损失，加剧套管损坏，严重降低油井的使用寿命，并会影响稠油产量，增加油田成本。
应用预应力固井技术可以减缓套管的损坏速度，延长油井的使用寿命，提高稠油产量。
所以预应力固井技术是稠油热采中必不可少的关键技术。
预应力可抵抗高温的变化，减少热应力及套管的蠕动（由于套管和水泥环受热膨胀率不同，套管变形大时易对水泥环造成破坏，形成窜槽），保护套管和水泥环不受破坏。
胜利油田西部稠油热采井预应力固井配套技术
第２ ７ 卷
第１ 期
Ｖｏ １ ． ２ ７ ＮＯ ． １
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ， １ ６ ７ ３ — ５ ９ ３ ５ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． ０ ０ ９
胜利油 田西部稠 油热 采井预应力 固井配套技术
陈平 保 ， 孙 荣 华 ，张 建 国。
象， 严重 影 响 了油 田生 产及 安 全 运 行 。在 预 防 热 采 井套 损 方面 ， 采 用预 应 力 固井 技 术 是 最 有 效 的 方 法 之 一［ １ ＿ ， 即在 固井 注水 泥前 或 注水 泥后 对井 内套 管
串施 加 一定 的预 拉 力 ， 减 小 或 抵 消 注 蒸 汽 受 热 时 热
（ １ ． 中国 石 化 胜 利 油 田分 公 司 新疆 勘 探项 目管 理 部 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ； ２ ．中 国 石 化 胜 利 油 田分 公 司 新 春 采 油 厂 ， 山东 东 营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ｌ
３ ．胜利 石 油 管 理 局 钻 井 工 艺 研 究 院 ， 山东 东 营 ２ ５ ７ ０ １ ７ ）
℃） 低， 油层 压 力 （ ３ ～６ ＭＰ ａ ） 较低 。 （ ４ ） 储 层厚 度 （ 一般 为 ２ ～５ ｍ） 薄， 孔 隙 度 中一 高
（ ２ ０ ～３ Ｏ ） ， 渗透 率（ １ ０ ０× １ ０ ～６ ５ ０× １ ０ ｍ ） 中等 。
（ ５ ） 储层 黏 土 含 量 高 ， 泥 质含 量大 于 １ ０ （ 排 ６ 井泥 质 含 量 为 ２ ２ ．７ Ｏ ， 排 ６ ０ ２井 泥 质 含 量 为
（ １ ） 原油 黏 度高 ， 变 化范 围大 。排 ６井 油藏温 度 ２ ６℃ ， 原 油黏度 达 １ ２ ６ ． ３ Ｐ ａ・ｓ （ ５ ０℃ ） ， 属超稠油。
固井施工技术要求
固井施工技术要求固井施工是石油工程中的一项重要工作，其目的是通过注入混凝土或水泥浆以加固井壁，防止油气在地下井筒中泄漏并确保井口的安全稳定。
固井施工的技术要求十分严格，下面将从施工前的准备工作、固井材料的选择、施工过程中的注意事项等方面进行详细介绍。
一、固井施工前的准备工作1. 安全检查：在固井施工前，必须进行全面的安全检查，确保施工现场安全无隐患。
检查重点包括设备是否完好，消防设施是否到位，人员是否具备相应的培训和证书等。
2. 井筒清洁：在进行固井施工之前，必须将井筒进行清洁，确保井筒内表面干净、平滑，以便固井材料能够更好地附着于井壁表面。
3. 地质勘探：进行固井施工前，还需要进行地质勘探，了解井底地层的情况。
地质勘探结果将直接影响固井施工的工艺和固井材料的选择。
4. 设备准备：确定施工前需要使用的固井设备，并确保设备处于良好的工作状态。
同时，还需要准备足够的固井材料，以保证施工的顺利进行。
二、固井材料的选择1. 水泥浆的选择：一般情况下，固井施工会使用水泥浆。
在选择水泥浆时，需要考虑井底的地层情况、井深、孔隙度等因素，以选择合适的水泥浆。
通常情况下，水泥浆的密度应与井底地层密度相匹配，以确保固井效果。
2. 混凝土的选择：在一些特殊情况下，需要使用混凝土进行固井。
混凝土的选择应根据工程需要来确定，同时需要根据设计要求进行调配和施工。
三、施工过程中的注意事项1. 操控固井设备：操作固井设备的人员必须熟悉操作规程，严格按照操作程序来进行操作。
需要注意设备的稳定性和安全性，确保操作人员的人身安全。
2. 控制注入速度：在注入水泥浆或混凝土时，需要控制注入速度，以防止井筒溢流或堵塞。
注入速度应根据地层情况和钻孔尺寸适当调整。
3. 注入压力控制：在固井施工中，注入压力的控制非常重要。
注入过程中，需要严格控制注入压力，以防止对井壁产生不必要的压力，导致井壁破裂或泄漏。
4. 固井质量检查：施工完成后，必须进行固井质量检查，确保固井质量符合设计要求。
固井工艺技术介绍
固井工艺技术介绍固井是一种油田工程术语，是一种在钻井完毕后进行的一种工艺技术。
固井的主要目的是为了保证油井的安全生产以及生产效率的提升。
固井工艺技术主要包括固井设计、固井材料、固井操作和固井质量监控等内容。
接下来将介绍固井工艺技术的相关内容。
首先是固井设计。
固井设计是固井工艺技术的第一步，也是至关重要的一步。
固井设计需要考虑井口条件、地层情况、井身结构、井口状况等多方面因素，来确定固井的材料、技术和工艺等细节。
合理的固井设计可以确保井下油气的安全生产，提高固井的成功率。
其次是固井材料。
固井材料主要包括固井水泥、固井搅拌液等。
固井水泥是固井中最关键的材料之一，它需要满足强度、粘度、密度等多种性能要求。
固井水泥主要用于封堵地层裂缝、巩固井壁等。
固井搅拌液主要用于保持井筒稳定、减少钻头抛失等。
固井材料的选用要根据具体情况进行合理选择，以确保固井质量。
再次是固井操作。
固井操作是固井工艺技术的核心环节，包括固井设备搭建、固井材料加入、固井搅拌、固井施工等过程。
固井操作需要专业的操作人员和先进的设备来完成，要注意操作规范、施工流程、安全防护等方面。
固井操作质量直接影响固井结果，必须高度重视。
最后是固井质量监控。
固井质量监控是固井工艺技术的最后一环，通过监测固井过程中的各项参数和数据，来评估固井质量是否符合要求。
固井质量监控包括实时监测、常规检测和质量评估等内容，需要及时处理发现的问题，并采取相应的措施来保证固井质量。
总的来说，固井工艺技术是油田工程中非常重要的一个环节。
通过科学合理的固井设计、选择优质的固井材料、规范操作和严格的质量监控，可以确保油井的安全生产和高效运营。
希望相关从业人员能够加强对固井工艺技术的学习和实践，不断提高固井水平，为油田工程的发展做出更大的贡献。
固井技术措施
固井技术措施一、表层固井作业：（1）套管下到位后，钻井队必须循环1-2周并调整泥浆性能（粘度60s左右（马氏），失水不大于5ml）且井眼稳定方可进行固井作业；（2）施工结束后10h井队只能做相关辅助作业，试压及二开扫水泥浆塞等作业务必等候凝24h后返方可进行。
二、水泥塞作业：1、钻井回填裸眼水泥塞：（1）设计水泥塞底面以下必须注入50-100m稠浆（120s左右）；（2）水泥塞施工前必须循环调整泥浆性能，粘度在45s左右，保证进出口泥浆比重粘度基本一致，振动筛无掉块；（3）注完水泥浆洗井前，钻具必须提出设计平衡点50m以上；（4）提出钻具彻底洗出多余水泥浆后再循环1--2个循环周；（5）水平段回填水泥塞一次封固不得大于250m；设计两段的，必须按设计执行；（6）候凝时间不到48h不可进行探塞、扫塞等下步作业。
三、技套固井：1、承压试验完钻通井前井队按要求做承压试验，承压试验泥浆比重在1.23g/cm3左右，井队下入光钻杆至表套内，关防喷器，单凡尔打压，要求30分钟稳压2.5-3mpa，稳压合格后方可泄压，进行通井作业。
2、下套管作业（1）、按照API标准对送井的套管进行逐根通径，检查套管丝扣是否完好，上扣时要做好余扣记录；（2）、用清洗液对套管进行逐根清洗，严禁将油污洒落在套管的本体上；（3）、下套管时要安排专人全程监督下套管速度、灌浆及扶正器安放，在下入20根套管后钻井队接好循环接头，通过泥浆循环对入井工具的关闭情况进行检查，在确定没有问题的情况下，由钻井监督、钻井技术员和固井技术员签字认可；（4）、灌浆要求：每10根套管灌满一次，可以通过测量泥浆罐液面的下降来核对灌入量是否到位；（5）、浮鞋、浮箍和扶正器在场地要严格检查，确定完好时再入井，套管入井20根左右必须顶通循环一周并；每根套管使用耐高温螺纹密封脂，最下部连续3根套管必须用丝扣胶粘接，扶正器的销钉固定要牢靠，防止脱落；（6）、下套管过程中，泥浆出口要安排专人坐岗，观察返浆情况，遇有异常及时汇报；（7）、严格控制好套管下放速度（直井段不大于0.25m/s，斜井段及漏点以上500m以0.1~0.15m/s），以免压力激动诱发井漏；3、固井前循环（1）、小排量开泵，顶通循环，同时打开振动筛，记录顶通压力。
固井的工艺包括啥
固井的工艺包括啥
固井是石油、天然气和地热开采过程中的一个关键环节，用于封闭或固定井筒，防止井内油气外泄，同时保证井的稳定性和安全运营。
固井的工艺包括以下步骤：
1. 井壁准备：对井筒表面进行清洗和涂层处理，以确保固定剂能够与井壁良好结合。
2. 钻井液处理：清除井眼附近的钻井液，以减少固井剂粘附和降低井眼的污染。
3. 固井剂搅拌：将水、胶黏剂、胶凝剂、填充料等固井剂配制成固井浆液，并通过搅拌设备进行均匀混合。
4. 浆液泵送：使用高压泵将固井浆液注入井眼，确保固井剂能够进入井壁裂缝和空隙中。
5. 固井稍压：在固井剂注入后，稍微增加井压，推动固井剂更深入井眼，填充更多空隙。
6. 固井剂硬化：固井剂在井筒中逐渐硬化、凝固，形成坚实的固体结构。
7. 固井质量测试：通过固井质量检测和评估，确保固井剂硬化后能够满足安全和可靠的要求。
8. 填充井孔：在固井剂硬化后，使用下部水泥浆将井眼剩余空隙填满。
9. 防漏栓装置：在井顶设置防漏栓装置，以防止井内压力溢出和油气泄漏。
固井的工艺可以根据不同的井筒结构、地质条件和开采需求进行调整和优化。
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「 ｜ 习
１ ）热采井套管破坏主要是热应力造成的。 ２ ）现有的防止热采井套管破坏的固井方法和技 术措施不能从根本上解决热采井问题。 ３ ）预压固井可以使套管在整个热采过程中都处 于弹性状态 。
厂 Ｌ
套管的受热膨胀 ，从而产生了热应力。为此，只要在 水泥凝固之前，让套管有一定的预膨胀 ，水泥浆在套 管膨胀的条件下凝固，就会减少注汽过程中套管内的 热应力 。
热油管固定在套管内，在油管与套管的环形空间注满 氮气。蒸汽吞吐法是利用注汽设备从隔热油管内将饱 和蒸汽注人油层 ，从而加热油层 ，降低原油的粘度 ， 使地层压力升高，再炯井一定时间后 ，井 口放喷采 油。注蒸汽驱法是利用注汽设备从隔热油管内将饱和 蒸汽注人油层，驱动原油流向周围采油井。 在注蒸汽期间，井下高温使油井套管柱产生热应 力，从而发生塑性屈服 ，在不均匀的外压力和套管本 身不均匀等因素作用下，套管产生变形［１ Ｌ 。当停注 ｌ － ７ 开采时，井下温度下降，套管弹性应力降低，塑性变 形保留，从而产生轴向拉应力 ，常使套管脱扣。
院钻井工程专业，１９ 年 于石油大学 （ ９２ 北京）获博士 学位 ， ９２ １９ －９４ １９ 年为哈 尔滨工业大学力学博士后 ，现为燕山大学石油工程 研 究所所长，博士生导师。系本刊编委 。 联系电话 ０ ３ ） ９ １ ：（３５ ８ ７２ １ ０
１ 理论模型
热采井套管破坏的主要原因是水泥固结后限制了
为：
了 ｜ ｜ ｜ ｜ Ｊ 气 ｜ ｜ ｜ ｜ ｔ 」 叮 口
如果固井 时的预压强为 ３ＭＰ ，固井过程 中套 ０ ａ 管的应力强度 １７ ａ 套管正常；当注汽温度达到 ７ＭＰ ， ３０ ６ ０时，套管 的应力强度为 ４３ ａ 材料 的屈服 Ｃ ６ＭＰ ， 强度为 ５９ ａ 套管正常；当温度降到原始温度 ６ １ＭＰ ， ５ ｏ时，套管的应力强度为 ２ １ ａ 材料 的屈服强度 Ｃ ４ＭＰ ，
万方数据
第３ ３卷第 １ 期
李子丰 ：热采 井预压 固井技 术
７
向应力 ；Ｅ为套管的初始切向应力。 ｒ ａ
２ 计算示例
设某井套管外径 ０１７ｍ＇， ． ８ ［ 内径 ０１９ｍ， ７ ａ ］ ． ４ 钢 ５ 级 Ｎ０ ８，下 深 １０ｍ；固井 期 间管外 液 体 密度 ５０ １０ｋ／ ３ ８０ｇｍ ，管内液体密度 １０ ｋ／ ３ １０ ｍ ；生产期间管 ｇ
３ ０ ． ６Ｔ
式中， ， ｐ 为套管的预内压； ． ６为套管的预内压产生 Ｙ 的轴向应力； ｒ Ｃ为套管的预内压产生的径向应力； ｙ ‘
为套管的预内压产生的切向应力。 生产过程中，如果套管与水泥环间产生裂隙，剩 余的应力为：
‘ ｜ ｜ ｜ ！ 人 ｜ ｜ ｜ ｜
ａ ｊ
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２１ 常规固井 ．
１． ３
厂 Ｌ
合，对采油影响不大。
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习 ｜
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卢小庆，方华，张冬梅，等． 高强度热采井专用套管 Ｔ １０ Ｐ ０Ｈ
的开发 ［］． Ｊ 钢铁 ，２０ ， （０ ： －５ ０ １ ３ １） ２ ２． ６ ４
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４ 结
论
Ｌ 厂 Ｌ
厂
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高宝奎． 高温引起的套管附加载荷实用计算模型 ［］． Ｊ 石油钻
（） ２
１３ 预压在套管内产生的应力 ．
水泥凝固过程中，预压所产生的应力为：
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外液体密度 １４ｋ／ ３ ００ ｇｍ ，管内液体密度 ０ ；下端轴向 负荷为 ０ 地层温度梯度为 ００ ０／ ； ． Ｃ ｍ；蒸汽温度为 ３
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｜ 日
「
贾选红，刘玉． 辽河油 田稠油井套管损坏原 因分析与治理措施
［］． Ｊ 特种油气藏， ０３ １ （） －１ ２０ ， ２ ： ７． ０ ６ ９
连 ‘
习 ｜ 「
周羽， 吴鸿麟， 应明． 热采水平井套管应力分析的摄动有限元方
法 ［］． Ｊ 清华大学学报 （ 自然科学版） ００ ４ （２ ： ，２０ ， １） １－ ０ ０
公式为 ：
５０
Ｏ ‘
正常
３ 施工程序
在注完水泥浆后 ，立即将预压管柱下人热采井 段，将封隔器安放在将来注汽封隔器的上方一点 ，向 热采层段套管加压到预定的压力并维持 ，使水泥浆在 预压下凝固。水泥终凝后 ，将预压管柱提出。
。 ／６ ） ｔ ＋ （ 一６ ２ （ 。）／２ ） ； （ ｚ ｏ ｝ ＋ 。一 ， ， （ ＝Ｉ ｒ 一。 ， ） ｚ／ ６ －
如果常规固井，不施加预压强，固井过程中套管 的应力强度 １４ ａ 套管正常。生产过程中，井底 １ＭＰ ， 温度为 ６ ０ 时，套管的应力强度为 １５ ａ 材料的 ５ Ｃ ５ ， ＭＰ 屈服强度为 ５８ ａ＇ 套管正常；当注汽温度达到 ６ＭＰ［ ， １ ］ ３０ ６ ０时，套管 的应力强度为 ６８ ａ 材料 的屈服 Ｃ ６ＭＰ ， 强度为 ５９ ａ 套管会发生屈服破坏。这就是热采 １ＭＰ ， 井套管破坏的主要原因。
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２２ 预压固井 ．
１４ 注汽和采油作业过程中套管的应力 ．
设套管 的温度 为 Ｔ ，如果 ａ
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ｐｄｄ 套管与水泥环紧密接触 ，则套管 中总应力 ， ？ ｏ ｄ一ｄ 且 ２ Ｉ ’
摘 要 ：计算表明，注蒸汽稠油井如果用常规方法固井，在通常的注汽温度下，套管都 因热应力而产生屈服 变 形。 目 前现场常用的防止套管热破坏方法不能从根本上解决 问题。提 出了热采井预压 固井技术，即在注水泥结束后 ， 向油层套管施加压力，使套管膨胀。计算 实例表 明，采用预压 固井技 术后 ，热来 井在整个生产周期 内，套 管不但正
第 ３ 卷第 １ ３ 期 ２０ 年 １ ０５ 月
石 油 钻 探 技 术 Ｐ ＴＲ Ｅ Ｅ ＯＬ ＵＭ Ｄ Ｉ Ｌ ＮＧ Ｔ Ｃ Ｒ Ｌ Ｉ Ｅ ＨＮＩ ＱＵＥ Ｓ
ｖｏ ． ｌ
Ｊｎ ａ ．，
Ｎ． ｏ ２ ０５ ０
月教授专家专栏 卜
热采井预压 固井技术
李子丰
（ 燕山大学石油工程研究所 ， 河北秦皇岛 ０ ６０ ） ６０４
３ ）套管内壁为计算点。
１２ 常规固井过程中套管内的应力 ．
常规固井时，套管内的应力为［ １ ９ １
。 ‘
现 提拉预应 套 有的 力、 管伸缩短节和 热 全预 应力
（） １
等固井技术和措施 ，应用效果不理想 ，不能从根本上
解决热采井套管变形的问题［ 。为此，笔者研究开发 ［ ８ １ 了一种安全、便于实施的防止热采井套管破坏的固井 方法— 预压固井技术 ，在理论上可实现在整个开采 过程中，套管一直处于弹性状态 ，不发生塑性变形 ， 从而可以解决套管热破坏问题 。该技术的实施程序是 在注水泥完毕后 ，通过管柱从井 口向井 内下人封隔 器，在将来的注汽封隔器上方坐封，通过管柱内液体 向油层套管施加压力 ，套管膨胀 ，水泥凝固，水泥终
常，而且还有较大的安全系 数。给出了热采过程中，套管内应力的计算模型。
关键词 ：注蒸汽；套管损坏；套管应力；固井；数学模型 中图分类号 ：Ｔ ２６ 文献标识码 ：Ａ Ｅ５ 文章编号：１０－８０ ０５ ０－０６ ３ ０１ ９ （ ０ ） ００－ ０ ２ １ ０
注蒸汽是开采稠油油藏时应用最广泛、效益较高 的方法之一。辽河油田和胜利油田的许多稠油井采用 了这种生产方式。注蒸汽采油可分为注蒸汽驱和蒸汽 吞吐两种，均将隔热油管下至近油层，用封隔器把隔
压强必须恰当。
表 １ 预压强与套管的受力和状态
预压强／ ａ ＭＰ 注汽条件 下
原 始 地 温下
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１ ‘ ｜ ｜ ｜ Ｌ
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内ｈ
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应力强度／ ａ ＭＰ
１ ５ ５ １０ ８ ２ ９ ０ ２ １ ４
状态
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式中，。为套管的轴 向应力；Ｕ为套管的径 向应力 ； ： ｒ 。 ， 为套管的切向应力；Ｅ为当前温度下套管钢材的弹
ｌ了 ．
Ｓ ｉ Ｒ Ａｉ ａｇｎ ， ｅｉ ｉｏ ｉ ｉｒ ｐｎｅ ｍｔ ｈ Ｊ ｌｓ ａ Ｎ Ｔｌ ＳＭｃ ｓｓ ｃ ｏｓｏ ， ｎ ｎ Ｓ ａ ｂ ． ｒ ｅｍ ｅ ｓ ｆ
ｗ ｌｃｓ ｇ ｌ ｅ ａ ａ ｒ ａ ｈａｙ ｏｅａｏ ［ ］ Ｐｏ ｅ ａｉ ｆ ｕ ｓ ｔｅ ｌ ｖ ｏ ｐｒｔ ｎ ． － ｌ ｎ ａ ｒ ｔ ｈ ｍ ｅ ｉ ｉ ｌ ｉ Ｃ ｒ
１１ 基本假设 ．
油井在热采过程中，套管内的应力和套管材料的 力学性能都是随温度而变化的。套管的屈服强度、弹 性模量、线胀系数和泊松比都是温度的函数。因而精 确计算热应力是比较复杂的，为此做如下假设 ： １ ）某一温度下的热应力是当前温度下的线胀系 数 、弹性模量和温度增量的线性函数； ２ ）凝固后的水泥环的内径不变 ；
为５８ ａ 套管正常；整个生产周期内， ６ＭＰ ， 套管不但
－一 一－ 一
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ＥＴ Ｑ６ ａ ）｝ （ １Ｔ Ｙ － ＋ － ， ｕ ２３ 预压强与套管的应力 ．
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正常，而且还有比较大的安全系数 。
ＥＴ Ｑ６ ａ ）ｒ １ ＋ （Ｔ Ｙ － － ， ｕ
Ｅ （ ）． Ｑ Ｔ一 Ｔ 。
凝后取出封隔器 。
式中，Ｆ 为该点套管的轴向拉力 ；ｄ 为套管的外径 ； ： 。