套管鞋内2道密封失效（套管内 水泥和浮箍阀） 充氮水泥易受污染，氮气从浆体
中上窜
固井后16小时替海水作业，单流 阀承受21.4MPa的上顶力，可能
造成单流阀损坏
井口封隔器未安装锁止滑套，密 封系统出现致命的缺陷。
2015年7月专业实习——固井设备及工艺
一、固井技术重要性及存在问题
固井可能带来的危害
2015年7月专业实习——固井设备及工艺
五、注水泥工艺技术
（2）分级箍的类型 根据分级箍循环孔的打开与关 闭方式的不同，分级箍可分为机 械式分级箍、液压分级箍和全通 径分级箍。 1）机械式分级箍 利用机械式分级箍由打开滑 套、关闭滑套、剪切球、防转 动装置和本体等部件组成，另 外还包括打开塞、关闭塞。
三、固井设备及工具
2、注水泥设备
• 注水泥设备包括：水泥车、水泥 罐车、供液车和压塞车。
水泥车 供液、 压塞 综合 车 水泥罐车
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三、固井设备及工具
3、注水泥工具
• 注水泥工具包括：水泥头 、顶胶塞、分级箍。
顶胶塞
(a) 单塞水泥头 (b) 双塞水泥头（c) 钻杆水泥头
水泥浆易受污染
减小风险的措施
水泥综合性能检测，选择综合性 能好的水泥浆体系 精确施工
套管居中措施
安装6个扶正器 未考虑其它套管居中措施
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一、固井技术重要性及存在问题
环空水泥密封性差
充氮水泥体系复杂，影响因素多
水泥浆体积少，易受污染（设 计62桶，实际充氮水泥45桶） 未加降失水剂、泡沫稳定剂 未进行全面的室内实验
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一、固井技术重要性及存在问题
2、现代固井技术面临形势
2015年7月专业实习——固井设备及工艺
一、固井技术重要性及存在问题
3、现代固井技术存在问题
复杂井一次作业成功率有待提高
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，省略后期补就作业。
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 ……
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一、固井技术重要性及存在问题
固井可能带来的危害
作业水深：1524m 离岸距离：77km 油 公 司：BP 钻井承包商：越洋钻探公司 固井服务公司：哈里伯顿
11人死亡，17人受伤，大面积海域受到严重污染
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三、固井设备及工具
• 旋流短节：使水泥浆旋流上 返，以利于提高顶替效率， 保证注水泥质量。 • 回压凡尔：下套管过程中减 轻套管重量；注水泥过程中
防止水泥浆倒流，保证水泥
浆上返高度。 • 承托环：控制水泥塞高度。
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三、固井设备及工具
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五、注水泥工艺技术
① 把接有分级箍的套管串下入井内后循环洗井；② 注前置液和水泥进行第一级固井；③ 一级水泥浆注完后，压入一级胶塞。一级胶塞可顺利通过分级箍下行，到达浮箍后实现碰压， 完成第一级注水泥；④ 投入打开塞（重力下行），打开塞作于打开滑套上，加压剪断铜制剪 切球从而打开分级箍旁通孔，循环冲洗掉分级箍以上多余的水泥浆，循环等待一级水泥浆有 一定的胶凝强度；⑤ 通过分级箍旁通孔进行第二级注水泥作业；⑥ 二级注水泥完毕后压入 关闭塞，关闭塞坐封在关闭塞滑套上，加压剪断剪切球，关闭分级箍通孔并实现碰压；⑦ 关 井侯凝；⑧ 钻掉分级箍内的关闭塞和打开塞。
哈里伯顿公司的充氮水泥浆的屈服值过低 （135℉时的屈服值为2 1b/100ft2） 水泥浆的失水量过大（失水为 302mL/30min，标准规定为50mL/30min）
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一、固井技术重要性及存在问题
套管鞋内密封失效，密封装置失效 套管鞋内装置未能 封隔油气
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固井技术重要性及存在问题 套管的类型 固井设备及工具
常规注水泥工艺流程
注水泥工艺技术
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三、固井设备及工具
1、套管柱下部结构
• • 引鞋：引导套管入井，防止套管插入井壁或刮削井壁。 套管鞋：引导钻具顺利进入套管，防止钻具的接头、钻头被套 官底部挂住。
2015年7月专业实习——固井设备及工艺
固井设备及工艺
2015年7月17日
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固井技术重要性及存在问题 套管的类型 固井设备及工具
常规注水泥工艺流程
注水泥工艺技术
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一、固井技术重要性及存在问题
1、现代固井技术的特点
独立专业体系 多专业交叉 多学科支撑 系统工程 一次性工程 隐蔽性工程 高投资 高风险 地质 材料 油气井工程 力学 冶金 化学 机械
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一、固井技术重要性及存在问题
井筒密封性没有建立或失效
– 环空注水泥质量差，未能封隔油气储层， 导致油气上窜 – 套管鞋装置失效，未能阻止油气上窜
未能及时监测到油气上窜，井控失效
– 负压力测试解读错误，油气井完整性未满 足要求，就进行下一步的施工 – 井控监督未及时下达指令 – 紧急停车系统失效，造成油气点燃
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三、固井设备及工具
扶正器：使套管在井内居中，
保证管外水泥环均匀分布。分 为弹性扶正器和刚性扶正器。
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三、固井设备及工具
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三、固井设备及工具
有时还会用到封隔器、水泥伞等
水泥伞
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油气在深水平台上点燃
– 导流至泥浆天然气分离装置时天然气泄漏 至钻机平台 – 消防系统未能组织油气点燃
紧急封井器未能及时密封
– 紧急封井器未能封住井口
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一、固井技术重要性及存在问题
选择充氮水泥的原因
窄密度窗口，降低液柱压力
可能存在的风险
泡沫稳定性差 水泥浆体积少（总共62桶）
常规注水泥工艺流程
注水泥工艺技术
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二、套管柱的类型
1、表层套管 主要用途： 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；
安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。
下深位置： 根据钻井的目的层深度和地表状况而定，
一般为上百米甚至上千米。
水泥返高： 返升到地面。 16
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碰压
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固井技术重要性及存在问题 套管的类型 固井设备及工具
常规注水泥工艺流程
注水泥工艺技术
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五、注水泥工艺技术
1、多级注水泥工艺技术 2、尾管注水泥工艺技术 3、内插管注水泥工艺技术 4、水泥浆管外封隔器固井技术 5、挤注水泥和打水泥塞
多专业
多学科
数学 经济 管理工程
百年大计
信息工程
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一、固井技术重要性及存在问题
高投资
占 勘 探 开 发 投 资 比 例
各 专 业 投 资 比 例
某 深 探Байду номын сангаас井 投 资 比 例
在整个建井工程技术投资中， 固井投资比例在20-30%。 在整个建井工程中，只有固井 工程中的套管和水泥浆留在油 气井中。
复杂层间有效封隔能力不强
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。
有 办 法 无 把 握
长寿命封固质量无法确保
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。
核心问题：密封完整性 结构完整性 腐蚀完整性
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固井技术重要性及存在问题 套管的类型 固井设备及工具
充氮水泥可能稳定性差，氮气
会上窜 8 ½”井眼下7”套管，接箍处水泥 顶替效率问题以及水泥环薄
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一、固井技术重要性及存在问题
水泥浆体系存在的问题
委托独立实验室对固井水泥浆进行了超过 500次的实验 充氮水泥中50％的泡沫地面条件下不稳定
约18.5％的泡沫水泥（井下条件）不稳定
主要用来封隔不同地层压力层系或易漏、易 塌、易卡等井下复杂地层。 下深位置： 在表层套管和生产套管之间由于技术要求下 入的套管，可以是一层、两层或更多层，因此每 层的下深都必须依据井身结构设计原则来进行合 理设计。 水泥返高： 一般返至拟封固地层以上50～200m。若拟封层为 高压气层需要返至地面。 18
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五、注水泥工艺技术
1、多级注水泥工艺技术
利用注水泥分级箍，把水泥浆分成两级（或三级）进行固井的方式称为分
级固井。
（1） 分级固井的应用范围
① 一次注水泥封固段太长，顶替泵压过高，一般注水泥设备难以满足施工 要求。 ② 低压易漏失井固井时，由于一次封固段太长，环空压力过高，容易引起 固井漏失和污染产层。 ③ 因一次封固段太长，上下温度太大，水泥浆性能无法保证固井要求。 ④ 油气分布不均，不连续且中间间隔距离太长时。 分级固井是油气层保护和长封固段固井的有效手段之一，分级箍也常与管 外封隔器配合使用。
挡销
水泥浆
联顶节