石油固井技术讲解

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三、提高固井质量的措施

注水泥的目的在于提供良好的环空封隔。为实现这一
目的，要解决以下二个方面的的问题：

一是如何使环形空间充满水泥浆，及如何提高顶替 效率；

二是如何使水泥浆在凝结过程中压稳油、气、水层 和封隔好油、气、水层。
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一、提高固井质量的措施
顶替效率概念：水泥浆在环形空间顶替钻井 当 η 小于1时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液 加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度、 液的程度，用 η 表示
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3.套管扶正器 套管扶正器有弹性和刚性之分，他们的作用是扶正套管， 提高套管在井眼中的居中度，使套管与井壁环空的水泥浆 充填均匀，保证固井质量。套管扶正器通常安放在油层、 水层上下，井径不规则处，浮鞋、浮箍的上下，尾管重叠 段等位置。
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下完套管之后，利用井口装置（水泥头）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的作业称之为注水泥。

水泥头：安装在套管柱的最上端，内装有上、下胶塞。 下胶塞的作用是与隔离液（一种专门配制的液体，用以隔离钻井液与水
泥浆）一道，将水泥浆与钻井液隔离开，防止钻井液接触水泥浆后影响
水泥浆的性能。下胶塞为中空，顶部有一层橡胶膜，该膜在压力作用下 可压破。
候凝时间通常为24小时或48小时，也有72小时或几小时的，候凝时间 的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。

4）候凝期满后测井进行固井质量检测和评价
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概述
（a ）
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（b ） （ c） （ d） （e ） 图7-2 注水泥工艺流程示意图 （a）循环钻井液 （b）注隔离液和水泥浆 （c）替浆 （d）替浆 （e）碰压 1——压力表 2——上胶塞 3——下胶塞 4——钻井液 5——浮箍 6——引鞋 7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
固井工艺
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固井工艺
一、概述 二、井下附件
三、提高固井质量的措施 四、水泥环质量的检测和评价 五、固井施工准备
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一、概述
固井目的
封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行 封隔油气水层，建立油气流出通道，防止产层间 互窜 进行增产措施
安装井口
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二、井下附件
1.浮鞋、浮箍
套管浮鞋装在套管柱底部引导套管柱入井，防止套管
柱底部插入井壁后遇阻；套管浮箍装在浮鞋以上 2~3根 套管处，为胶塞提供碰压位置，当上胶塞到达浮箍时， 泵压会突然升高，这时候说明胶塞已碰压，固井替浆 结束。不管浮鞋/箍，两者都具有一个单流阀机构（如 下图），该阀可防止固井结束后套管环空内的流体进 入套管内，同时，在管串入井时还可减少大钩载荷。
生产套管（油层套管）


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尾管（技术尾管、生产尾管）
回接套管
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一、概述
固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救;
(2)是隐蔽性工程,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; (3)影响后续工程的进行; (4)是一项花钱多的工程; (5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程.
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2.胶塞 1）套管胶塞 主要用于自升式平台和导管架上的套管固井，底塞（红色） 用来隔离水泥浆与前置液，防止前行水泥浆在出套管浮箍 前受污染，顶塞用来把顶替液与水泥浆隔开，防止后面的 水泥浆受顶替液的污染，同时顶塞还用来碰压，指示固井 替浆结束。 2）尾管胶塞组 连接在尾管送入工具中心管下端的接箍上，钻杆胶塞通过 尾管水泥头进行投放，刮去钻杆内的水泥浆并与尾管胶塞 复合后，剪切释放尾管胶塞。尾管胶塞下行顶替水泥浆至 球座后碰压。
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一、概述
1、固井工程的概念
为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气、水
层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的
油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环空
充填好水泥的作业，称为固井工程。包括下套管和注
水泥两个工序。
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套管柱的类型： 表层套管

技术套管（中间套管）
等于1（即100%）时，水泥浆全部顶替走了钻井液； η 为提高顶替效率，所采取的主要措施有：
窜槽； 注水泥段： 注水泥时活动套管、 η 值越大，顶替效率越高。 采用紊流或塞流流态注水泥、 环形水泥浆体积 =—————————— 采用前置液、 环空体积 注水泥前调整钻井液性能、
注水泥浆段任一截面积： 增加紊流接触时间等。
因此也存在套管偏心的情况。
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三、提高固井质量的措施
1、提高顶替效率的方法
1.1加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度 套管偏心 流动阻力分布：各间隙不一样！ 各间隙泥浆流动阻力： 套管偏心越严重，这种流速分布不均的程度越 大。曾经实测了液体在偏心环空中的流速分布 情况，当偏心程度为69%时，实验中测量到最 宽与最窄间隙的平均流速差别达到了70倍。
环形水泥浆面积 =—————————— 环空截面积
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三、提高固井质量的措施
1、提高顶替效率的方法
1.1 加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度

套管在井眼中不居中的现象称为套管偏心。注水泥顶替效率与套管在井 眼中的偏心程度密切相关。

在定向井和水平井中，由于套管的自重，管柱将偏向井眼下侧，形成偏 心。就是直井，由于实际所钻成的井眼不可能是一个完全垂直的井眼，
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一、概述
2、固井工程的步骤
1）下套管：将单根套管、浮鞋、浮箍组合起来，然
后按照设计下到预定位置的过程

套管由接箍和本体组成。 套管柱由单根套管、浮箍、引鞋组成
图7-1 单根套管示意图 1——接箍 2——套管本体
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一、概述
2、固井工程步骤
2）注水泥

上胶塞为实心，其作用是隔离钻井液与水泥浆。
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一、概述
2、固井工程步骤
2）注水泥
当顶替到量后，上胶塞与下胶塞耦合，地面压力很快上升（称为碰 压）， 该信号说明水泥浆已顶替到位，施工结束。
3）侯凝：

注入井内的水泥浆要凝固并达到一定强度后才能进行后续的钻井施或 是其它施工，因此，注水泥施工结束后，要等待水泥浆在井内凝固该 过程称为候凝；