第9章固井完井与试油(上)PPT课件

13-3/8"
2.18
在建井及生产作业中：
• 难度最大
2.3
•风险最高
•花费昂贵
10-3/4"
9-5/8"
•寿命较短
某高温高压气井井身结构
3井所)二眼 钻开直 深：径 度((2mm0m)0:46)1:年351244.月1 30日0：00时开钻典 型，70135ZY1井所套钻)导眼钻管井管直深外队：径度径(((mmm)mm:2))::0656008.4
17 1/2” －13 3/8” 12 1/4” － 9 5/8” 8 1/2” － 7 ”
技术套管
oil zone
油层套管
➢高危气井
泥线 90m
30"
针对气藏：
20"
• 富含H2S（如罗家寨气田、普光气田等） • 高温高压和富含CO2的气藏（如南
2.16
海莺琼盆地等）
16"
• 深层超压气藏（如塔里木克拉2气田） • 高压凝析气藏（如塔里木牙哈气田）
• 对强度影响较小，水化速度仅次于 C 3 A
• 早期强度增加较快，含量为8% ~ 12% 。 除了以上四种成分外，还有石膏、碱金属的氧化物等。
2、水泥浆性能
油井水泥要求水泥浆具有良好的流动性，在注水泥中途不 会变稠凝固，注到预定位置以后，则要求尽快凝结硬化， 形成致密而坚硬的水泥石。
⑶套管抗内压强度：
内压力：地层流体进入套管产生的压力、特殊作业时（压 裂、酸化、注水）所实施的压力。
3、套管柱设计：尺寸设计、强度和密封性设计 •设计方法：等安全系数法、双轴应力法、等拉力余量法。
普遍使用：使组成套管柱的各段套管的
最小安全系数等于规定的设计安全系数。
•设计原则：考虑了安全附加量的外载等于套管的强度。
第9章 固井、完井与试油
主要内容
● 固井 ● 完井方式 ● 射孔方案设计 ● 试油
第一节 固井
固井定义：
在钻出的井眼内下入套管柱，并在套管 柱与井壁之间注入水泥浆，使套管与井壁 固结在一起的工艺过程。
主要包括：下套管和注水泥两个过程。
第一节 固井
一、固井的目的
1、安装井口装置，以控制钻进过程中遇到的高压油气水层； 2、巩固疏松井段，隔离复杂地层（如盐膏层、水敏性泥页岩）； 3、封隔地下油气水层，防止上下串通； 4、封隔暂不开采的油气层； 5、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂上部地层； 6、为油气生产建立长期稳定的通道。
来自百度文库 1 套管 2 水泥环 3 气层 4 油层 5 水层
二、井身结构
定义： 一口井中下入套管的层
次、下入深度、井眼尺寸 与套管尺寸的配合，以及 各层套管外水泥返高等。
水泥返高：指固井时套管与井 壁之间水泥环上升的高度，常 指水泥环上端到井口方补心的 距离。
井身结构(Casing Program)
表层套管
（2）应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，为全井 顺利钻进创造条件，使钻井周期最短。
（3）钻下部高压地层时所用的较高密度泥浆产生的液 柱压力，不致压裂上一层套管鞋处薄弱的裸露地层。
（4）下套管过程中，井内泥浆液柱压力和地层压力之 间的压差，不致产生压差卡套管事故。
三、下套管
1、定义： 将按强度要求设计好的套管及其附件组成的套管柱下入 井眼内的工艺。
1、油井水泥的主要成分
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
（1）硅酸三钙 3CaSO i2(O 简C 称 3S) • 水泥的主要成分，一般的含量为40%~65% • 对水泥的强度，尤其是早期强度有较大的影响 • 高早期强度水泥中含量可达60%－65%，缓凝水泥中含
量在40%－45% （2）硅酸二钙 2Ca SO i2(O 简C 2 称 S) • 含量一般在24%－30%之间 • 水化反应慢 ，强度增长慢 • 对水泥的最终强度有影响。
（3）铝酸三钙 3CaA O 2O l3(简C 称 3A) • 促进水泥快速水化 • 其含量是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素 • 对水泥浆的流变性及早期的强度有较大的影响 • 对硫酸盐极为敏感 • 对于有较高的早期强度的水泥，其含量可达15%。 （4）铁铝酸四钙 4 C2a A 2 O 3 lF 2 O 3 e (简 C 4 A 称 )F
四、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。
水泥浆是由干水泥和水配制而成。注水泥时，用一套专用 设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设计用量 注入井内，使其返至套管外设计的位置。
油井使用最多的为硅酸盐水泥，与建筑水泥类似，但其性 能有特殊之处。要求油井水泥具有较高的早期强度、较短 的候凝时间和较强的耐腐蚀能力。
2、套管性质：
油井用套管使用无缝钢管制成的，长度一般为10m左右， 要满足钻井和采油的需要，必须要有足够的强度。
2、套管性质：
⑴套管抗拉强度 套管所受的轴向拉力：自重、附加应力（套管弯曲引起的、 注水泥引起的）。
⑵套管抗挤强度： 外挤压力：管外液体的压力、地层中流体压力、高塑性岩石 的侧向挤压力和压裂时的挤压力。
套管下深(m):500
套管下深(m):6220
水泥返高(m):地面
水泥返高(m):地面
普光气田P4-2开发井的井身结构
（预算1.2亿RMB，油层套管底部500m为 不锈钢管，每米4万元RMB）
各层套管的作用
表层套管：封隔上部松软的易塌、易漏地层，安装防喷器等 井口设备，以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象（水泥 浆通常返至地面）。
套管外径(mm):273.1
的
套管下深(m):20
套管下深(m):4150
高
水泥返高(m):地面
水泥返高(m):地面 4)三开： 井眼直径(mm):241.3
危
2)一开：
气
井眼直径(mm):444.5 所钻深度(m):502
所钻深度(m):6222.99
井
套管外径(mm):339.7
套管外径(mm):177.8
技术套管（中间套管）：封隔某些难以控制的复杂地层（易 塌、易漏地层等），以便能顺利地钻达预定的生产目的层 （水泥浆通常返至要封隔的复杂地层顶部100m以上）。
生产套管（油层套管）：封隔油、气、水层，保证油井的 正常生产（水泥浆通常返至要封隔的油气层顶部150m以 上） 。
井身结构设计原则（安全、优质、快速钻进，降低钻井成本）： （1）能有效地保护油气层，使不同压力梯度的油气层 不受泥浆污染损害。