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固井原理及过程

下胶塞的作用是与隔离液(一种专门配制的液体, 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, 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, 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 上胶塞为实心,其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆; 上胶塞为实心,其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆;
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 1.外挤压力 管外钻井液液柱压力: 管外钻井液液柱压力:(水泥不返 到井口时, 到井口时,上部有一段套管外为钻 井液。该段套管称为自由套管) 自由套管) 井液。该段套管称为自由套管 水泥浆液柱压力 地层中流体压力 易流动岩层的侧压力等
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一、套管外载分析与计算
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概述
(a )
(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 压力表 上胶塞 下胶塞 钻井液 浮箍 引鞋 7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液 水泥浆 隔离液 钻井液
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 1.外挤压力 (1)外压力
在水泥面(环空内水泥的顶面) 在水泥面(环空内水泥的顶面)以上应按钻井液液柱压力计算 对于水泥封固段,当发生上述最大有效外压力时, 对于水泥封固段,当发生上述最大有效外压力时,管外环空中 的水泥已经凝固,水泥环( 的水泥已经凝固,水泥环(水泥浆在环空内凝固后的环状水泥 石称为水泥环)应有助于套管承受外压力,但难于准确计算, 石称为水泥环)应有助于套管承受外压力,但难于准确计算, 因此从安全角度考虑现场上一般将水泥面以下水泥环段的外压 因此从安全角度考虑现场上一般将水泥面以下水泥环段的外压 力也按钻井液液柱压力计算。 力也按钻井液液柱压力计算。
表层套管:井漏造成全掏空 表层套管:井漏造成全掏空 技术套管:井漏发生,但不可能造成发生全漏空的情况 技术套管:井漏发生, 不可能造成发生全漏空的情况 ,因此技术套管的下部还有支撑内压力作用 油层套管:一般在采油后期产层压力降得很低的时候产 油层套管: 生最大有效外压力(开发后期可能抽油或气举采油), 生最大有效外压力(开发后期可能抽油或气举采油), 因为这时套管内的内压力会降得很低。若近似认为内压 因为这时套管内的内压力会降得很低。 力为零,则其受载情况与表层套管类似,即为全掏空 全掏空。 力为零,则其受载情况与表层套管类似,即为全掏空。
对于表层套管和技术套管,如果在下一井段钻进过程中发 对于表层套管和技术套管, 生井涌而进行压井 生井涌而进行压井时,套管柱所受的有效内压力最大。 压井时 套管柱所受的有效内压力最大。 而对于油层套管,油井和气井的情况不一样, 而对于油层套管,油井和气井的情况不一样,要根据采油 、采气工艺情况考虑相关的危险工况。 采气工艺情况考虑相关的危险工况。
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概述
4、固井目的
封隔易塌、 易漏等复杂地层, 保证钻井顺利 封隔易塌 、 易漏等复杂地层 , 进行 封隔油气水层, 建立油气流出通道, 防止产 封隔油气水层 , 建立油气流出通道 , 层间互窜 进行增产措施 安装井口
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概述
5、固井内容
套管与下套管 水泥与注水泥
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概述
6、对固井质量的要求
套管有足够的强度
破膜:下胶塞坐落在浮箍上后,在压力作用下破膜 破膜:下胶塞坐落在浮箍上后,
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概述
3、固井工程步骤
碰压:当其坐落在已坐于浮箍上的下胶塞上之后, 碰压:当其坐落在已坐于浮箍上的下胶塞上之后,地面压力将 很快上升一定值(称为碰压) 很快上升一定值(称为碰压),该信号说明水泥浆已顶替到位 施工结束。 ,施工结束。 侯凝: 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 的钻井施工或是其它施工,因此,注水泥施工结束后, 的钻井施工或是其它施工,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 候凝; 等待水泥浆在井内凝固,该过程称为候凝; 候凝时间通常为24小时或48小时,也有72 候凝时间通常为24小时或48小时,也有72小时或几小时的 24小时或48小时 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。 ,候凝时间的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。 候凝期满后。 候凝期满后。 测井进行固井质量检测和评价
能承受井下各种外力作用,抗 能承受井下各种外力作用, 腐蚀、不断、不裂、不变形 腐蚀、不断、不裂、
水泥环有可靠的密封
环空封固段不窜、不漏、 环空封固段不窜 、 不漏 、 胶结 良好, 良好,能经受高压挤注的考验
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概述
7、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; 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, 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, 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; 受多种因素的综合影响; (3)影响后续工程的进行; 影响后续工程的进行; (4)是一项花钱多的工程; 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. 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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第一节
套管及套管柱强度设计
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序言
套管柱的主要功能 对套管的要求 圆度 抗挤 壁厚均匀性 抗拉 抗腐蚀 抗内压 最小的流动阻力 良好的上扣性能及重复互 密封
换性能 耐磨(硬度指标) 耐磨(硬度指标)
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序言
套管柱的组成 由不同强度的套管段组成
原因: 原因:
套管受到各种类型外力作用, 套管受到各种类型外力作用,须具有一定 强度。 强度。 外载大小、类型不同, 外载大小、类型不同,所需的强度要求也 不同,须有一系列不同尺寸、 不同,须有一系列不同尺寸、不同强度的 套管。即套管系列。 套管。即套管系列。
第七章 固

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第七章 固


Байду номын сангаас

第一节 套管及套管柱强度设计 第二节 油井水泥 第三节 影响注水泥质量的因素
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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、 为了加固井壁 , 保证继续钻进 , 封隔油 、 气和 水层, 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, 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 空充填好水泥的作业,称为固井工程。 固井工程。 向井内下入套管, 向井内下入套管,并向井眼和套管之间的环形 固井。 空间注入水泥的施工作业称之为固井 空间注入水泥的施工作业称之为固井。包括下套管和 注水泥。 注水泥。
Po = 0.0098ρ m Z
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 1.外挤压力 (2)支撑内压力
对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况, 对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况,支撑内压力 为零。 为零。 对于技术套管非全掏空的情况,在漏失面以上( 对于技术套管非全掏空的情况,在漏失面以上(即井深小于漏 失面深度的套管段),支撑内压力为零,在漏失面以下(即井 失面深度的套管段),支撑内压力为零,在漏失面以下( ),支撑内压力为零 深大于漏失面深度的套管段)作用有管内钻井液液柱压力。 深大于漏失面深度的套管段)作用有管内钻井液液柱压力。 因此,要计算支撑内压力,首先要知道漏失面的深度。 因此,要计算支撑内压力,首先要知道漏失面的深度。
1.外挤压力 1.外挤压力 有效外压力: 有效外压力:
Poe = Po − Pib
式中 Poe——有效外压力; ——有效外压力 有效外压力; Po——外压力; ——外压力 外压力; Pib——支撑内压力。 ——支撑内压力 支撑内压力。
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一、套管外载分析与计算
1.径向外挤压力 1.径向外挤压力 有效外压力: 有效外压力:
( H n − H L ) ρ n = H n ρ sw
ρ sw H L = H n (1 − ) ρn
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 1.外挤压力 (2)支撑内压力
对于技术套管非全掏空的情况, 对于技术套管非全掏空的情况,支撑内压力的计 算式为
Pib = 0
Pib = 0.0098 ρ n ( H − H L )
对于技术套管非全掏空的情况,有效外压力为 对于技术套管非全掏空的情况,
Poe = 0.0098 ρ m H
(0≤H≤HL) ≤ ≤
≤ Poe = 0.0098[ ρ n H L − ( ρ n − ρ m ) H ] (HL<H≤HB)
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一、套管外载分析与计算
全掏空与非全掏空两种不同的情况下,套管柱所受的有效外压力不一样。 全掏空与非全掏空两种不同的情况下,套管柱所受的有效外压力不一样。 (a)全掏空 (b)非全掏空 对于全掏空情况,有效外压力是井底最大,井口最小(为零); 对于全掏空情况,有效外压力是井底最大,井口最小(为零); 图7-3 有效外挤压力对比示意图 对于非全掏空情况,有效外压力是中间大,井口和井底小。 对于非全掏空情况,2——支撑内压力 ,井口和井底小。 1——外压力 有效外压力是中间大 3——有效外压力 外压力 支撑内压力 有效外压力 显然,这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。 显然,这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。
(0≤H≤HL) ≤ ≤ (HL<H≤HB) ≤
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 1.外挤压力 (3)有效外压力
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