《固井施工技术》PPT课件

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石油钻探深井固井技术ppt课件

（3）水泥浆及钻井液的流变性能对水泥浆的顶替效率有明显的影响；而钻井液的触变性对顶替效率有明显的作用。
（4）采用塞流态及紊流态注水泥，其顶替效率是很好的；但是塞流无法消除偏心套管内水泥浆在各间隙处的返高差异。
பைடு நூலகம்
（六）基础理论
（5）提高水泥浆与钻井液的密度差，对提高水泥浆的顶替效率有一定的作用；
如果井底的温度高于110度，水泥中应加防止强度衰减的外加剂。在等于或大于110度时，水泥初凝时具有正常的抗压强度，但是一定时间后发生化学变化，失去全部强度。
（2）水泥浆性能
深井水泥浆性能设计的基本原则是：（1）合理的顶替时间。既要使水泥浆缓慢以保
证足够的顶替时间使最后的水泥浆达到尾管的底部，也要保证温度较低的尾管顶部的水泥浆能在合理的时间内形成抗压强度；（2）应该是在井底循环温度试验下的水泥浆稠化时间；
２）防气窜的特种水泥外加剂
（１）膨胀水泥它是通过凝固水泥的体积膨胀来封微环空。商业性的膨胀水泥在普通硅酸盐水泥中加入无水磺化铝酸钙、硫酸钙和石灰。
２）防气窜的特种水泥外加剂
（２）不渗透水泥它是在水泥从初凝到凝固之间的过度期间内，
通过水泥结构的物理和化学变化形成一个不渗透的阻挡层来防止气串。
（2）管柱居中
当水泥浆在环空中向上流动时，管柱居中有助于提高水泥浆的作用力。另外，水泥浆倾向于沿阻力较小的环空宽边流动。
（4）泵速
紊流的顶替效果最好，但是如果达不到紊流，在尽可能高的泵速下顶替较好。
（5）使用隔离液
在深井中，钻井液常是通过大量处理的水基钻井液或油基钻井液，它们几乎与水泥浆不相容。试验表明使用隔离液能够大大改善顶替效果。隔离液必须与钻井液和水泥浆相容。隔离液的密度低于水泥浆，但是应比钻井液的密度高 0.12g/cm^3左右。

固井工艺技术培训课件(PPT 77张)

的进行（开采、压裂增产，寿
命及产能）,对产能影响大
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
钻井工程技术研究院
中国石油西部钻探
一、固井技术现状
固井可能带来的危害
井喷——灾难性后果（墨西哥湾事故）灌香肠、插旗杆——整井报废，单井段报废，经济损失巨大挤毁套管——整井报废，单井段报废，经济损失巨大油气水窜——单井段报废，降低开发效益环空带压——开发隐患，增加作业成本、环境危害超缓凝——延长作业时间、增加作业成本返高不够——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
中国石油西部钻探
固井工艺技术
报告人：李辉
2015年1月
钻井工程技术研究院
中国石油西部钻探
汇报内容
一、固井技术现状
二、套管相关知识三、套管附件及井口工具认识
四、固井作业基本认识
五、固井施工过程六、固井质量检测标准
钻井工程技术研究院
中国石油西部钻探
一、固井技术现状
现代固井的起源
起源 1919 年 Halliburton 在俄克拉荷马州成立新方法油井固井公司标志独立于钻机的泵注系统发展借鉴建筑行业发展添加剂体系固井设备仪器仪表 API标准
钻井工程技术研究院
中国石油西部钻探
一、固井技术现状
现代固井技术的科学内涵
现代固井工程，隶属于油气井工程二级学科，是油气井工程二级学科的一个主要分支。涉及到地质学、力学、化学、油气井工程、机械工程、冶金工程、材料科学与工程、管理科学、经济学等多学科，是一个系统工程。现代固井工程，从工程实际角度，可以划分为固井工艺技术与方法、固井水泥浆体系和固井装备与质量控制三个单元。

《固井与完井》课件

能节约油井的投资、缩短建造周期、减小井外占地。
固井与完井的挑战与解决方案
1
难点
需要在井下完成工作，不同的地层和介质需要不同的技术和工具。
2
解决方案
引入网络、AI和机器学习技术，以改进工效和精度，并开发更好的工具和设备。
3
难点
成本高。
4
解决方案
提高研发水平，简化流程，优化成本。
5
难点
开采难度大。
固井的重要性与目的
确保井下安全
防止井壁塌陷，防止井下物质泄漏。
维持井型
保持井壁的固定，确保井型和完井的有效性。
加强流体控制
控制地层油气和水的流动，以及砂、泥浆和黏土等井下杂质的管控。
固井的基本步骤
1
配制及注入水泥
准备好所需的混合物，注入沉淀后的水泥。
2
放置套筒
在油井中放置一根管子，以容纳水泥。
钻井
用钻具从地面或海底向下钻井。
套管
钻好一个地层后，套管是为了下次在这里钻井时，能快速的进入下一块地层。
泵抽
将油从地下抽到地上，分离油和水。
常见的固井与完井技术
口径控制井完井
通过多次剖分管柱，让砂层上的油渗透到管柱中。
开孔完井
通过改变油管中的压力，让油在砂层上形成一条缝隙，这样油可以向上流动。
抽油杆完井
3
打开井口
只有在套管放置到位时才可打开井口，使水泥注入井壁。
完井的定义和作用
1 定义
完井是将油管接到天然气或石油井上以便生产的过程。
2 作用
完井的目的是使井中石油或天然气充分流动，直到被攫取；可以隔离不同水平的油气，适当控制产油和产水。
完井的流程与技术

《固井施工技术》课件

1 井口渗漏
通过调整固井液性质、增加固井液密度等方式来解决井口渗漏问题。
2 固井液循环不畅
增加泵浦排量、改进固井液性能等来解决固井液循环不畅的问题。
3 套管失稳
采取加固井套筒、使用套管环形支撑器等方法来解决套管失稳的问题。
4 井下设备故障
通过进行设备检修、更换故障设备等方式来解决井下设备故障问题。
《固井施工技术》PPT课件
在这个 PPT 课件中，我们将深入探讨固井施工技术，帮助您了解其定义、分类、步骤、常见问题解决方案等内容。让我们开始吧！
背景介绍
在石油和天然气行业，固井施工是一项关键技术。它涉及到钻井完成后将套管和钻孔壁固定在一起的过程。
固井施工技术的定义
固井施工技术是一种工程技术，旨在保持井筒结构的完整性、防止污染、控制井口压力，并提供长期稳定的井筒。
总结和展望
固井施工技术是确保石油和天然气井持续稳定运营的关键环节。不断改进技术和解决问题，将为行业发展带来更大的突破和进步。
固井环节包括井下固井、地面固井和井口固井等。
固井施工技术的步骤
1
套管返排
2
将套管从井下送入井口，同时返排钻井
液。
3
防Hale Waihona Puke 漏4压实固井液，防止其从井下渗漏到地层。
准备工作
确定固井方案、选取合适的固井材料、调配高质量的固井液等。
固井施工
将固井液通过套管注入到井筒，使其充满整个井孔。
固井施工技术的常见问题解决方案
固井施工的重要性
固井施工对于确保油井或天然气井的安全运营至关重要。它可以防止井内和井外的液体和气体产生混合、井壁坍塌以及环境污染。
固井施工技术的分类

固井原理及过程ppt课件

.
26
一、套管外载分析与计算
1.外挤压力（3）有效外压力
对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况，需要按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为
Poe0.009mH 8
对于技术套管非全掏空的情况，有效外压力为
Poe0.009mH 8
（0≤H≤HL）
P o e0 .0[ 0 n H 9 L (8 n m )H ]（HL＜H≤HB）
套管柱一般是由几段套管组成。在计算套管自重所产生的轴向
拉力时，通常需要计算的是各段套管顶、底端的轴向拉力。显
然，某段套管顶端的拉力即是其上面一段套管底端的拉力，其
底端的拉力即是其下面一端套管顶端的拉力。
.
37
一、套管外载分析与计算
轴向拉力：自重浮力
W
.
38
一、套管外载分析与计算
3.轴向拉力
.
16
一、套管外载分析与计算
1、静载
特点：长期作用、联合作用在套管上。
类型：
轴向拉力径向外挤压力径向内压力弯曲附加拉力温差应力
.
17
一、套管外载分析与计算
2、动载
特点：瞬时地、单一地作用在套管上。
产生原因：
起下钻时速度变化产生的动载
阻、卡套管时提拉动载
摩擦动载
碰压动载
密度差产生的附加拉力
(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.
.
12
第一节套管及套管柱强度设计
.
13
序言
套管柱的主要功能对套管的要求
抗挤抗拉抗内压密封
圆度壁厚均匀性抗腐蚀最小的流动阻力良好的上扣性能及重复互换性能

固井作业.ppt

Sc1=49.35/(0.0098*1.30*3300)=1.15 (安全)
3300m 3500m
4
三、套管柱强度设计(油层套管)
第二段套管的顶截面取决于第三段套管的可下深度，第三段套管选N-80,壁厚9.10套管 (386.9N/m,抗拉强度2354kN,Ts=2740kN)，抗挤强度为38.03MPa.,按抗挤计算第三段套管的可下深度：
三、套管柱设计方法
①确定设计条件：安全系数、外载计算方式 ②按内压筛选套管 ③求井底外挤力，选第一段套管 ④选第二段套管，计算其可下深度 ⑤计算第一段套管长度和有关安全系数 ⑥选第三段套管
……
<当套管的抗拉安全系数不满足时，改为抗拉设计>
或<当抗挤强度设计套管柱超过水泥面或轴向力0点后>
……
⑦选套管，按套管抗拉强度计算其可下深度 ⑧ 抗内压安全系数校核
3300m
井口抗拉系数小于1.8,抗拉强度不符合要求。
3500m
8
三、套管柱强度设计(油层套管)
(4) 按抗拉设计确定第三段套管的许用
长度Li
1 qi
Pji
ST
i1 Tn
n1
1 0.3869
2354 1.8
(95.24
431.5)
2019(m)
2000m 2300m
➢实际取L3=2000m
2300m
第二段套管在钻井液中的重量： T2’=0.833*431.5=359.4kN
水泥面2800m
第三段套管下端面的拉力
3300m
T1’+T2’=79.3+359.4=438.7kN
考虑双轴应力后第三段套管的抗挤强度为 Pcc3=Pc3*K’=34.67MPa

《石油钻探固井技术》PPT课件精选全文

t/s >0
>0 <0 <0
载荷状态拉伸－内压压缩－内压压缩－外挤拉伸－外挤
影响 z，t z，t z，t z，t
42
3.2 轴向拉力作用下套管抗挤强度的计算 a. 计算公式
z
10Tb A
s
10Ts A
t
Pccdc 2t
s
Pcd c 2t
Pcc
Ps
Pc
1
3 4
Tb Ts
2
1 2
Tb Ts
补救作业费用与基本注水泥作业费的比值为:
表层套管固井：55％
技术套管固井：15％
尾管固井：120％产层固井：84％
(3) 材料用量大，成本高。一般为钻井总成本的1530％。
9
第一节井身结构设计
一.井身结构设计的内容
套管的层次；各层套管的尺寸与下入深度；井眼尺寸(钻头尺寸)与深度；水泥返高。
6
概述
5.固井工艺流程
(1) 井眼准备；钻井至预定井深后测井、通井并清洗井眼(循环钻井液12周)起钻、下套管、安装水泥头及注水泥地面管汇再循环钻井液12周；
(2) 打隔离液或前置液(一般用量为环空高度100m左右)； (3) 释放下胶塞注水泥(领浆、中浆、尾浆)； (4) 释放上胶塞替钻井液; (5) 碰压(上胶塞下行至套管承托环,泵压突然升高,通常 5.0
在钻井液中
Tb
在空气中
27
1.2 弯曲附加拉力
如果井眼存在较大的井斜变化或狗腿度时，由于套管弯曲效应的影响将增大套管的拉力负荷，特别是在靠近丝扣啮合处，易形成裂缝损坏，由于 API 套管的连接强度没有考虑弯曲应力，所以设计时应从套管的连接强度中扣除弯曲效应的影响，其计算公式见有关资料。

《现代固井技术专题》PPT课件

水泥浆体系与井下条件相适应
4. 井下有大套盐岩层使用聚合物外加剂水泥浆体系固井，既解决盐层大溶性问题又能阻止地层的塑性运动。
5.
（聚合物外加剂在盐层固井专题中有详细介绍）
b. 水泥浆失水量应与地层相适应
最能影响地层稳定的水泥浆性能应该是水泥浆的失水量，高离子滤液会引起水敏性地层疏松脱落，可以降低产层的渗透率，特别是流经易漏失层，形成厚的泥饼造成桥堵，压破地层是对地层最大的危害。
3率.漏必失须前达地到层10渗m透d，裂定缝的必宽须度达才到能一容
沙砾层渗透率很纳泥浆
少达到3.5md,泥
浆不会漏入油气
砂层。
1.漏失通常突然出现，当泥浆密度超过 1.25gcm3会促使诱发裂缝的形成
1.通常为石灰岩地层
2.上返泥浆突然全部漏失
漏失前钻头回下落几英寸或几英尺，并出现跳钻
一、固井的目的和意义二、地下水对水泥和套管的破坏三、水泥浆滤液对水泥和油层的腐蚀四、注水泥技术与地层岩性相互适应五、消除产层CO2和H2S对固井的影响
一. 固井的目的意义
1. 固井的目的就是要实现水泥对油、气、水层及其层与层之间的有效封隔；
2. 固井作业是一口井整个施工中最重要的组成部分，没有任何因素比固井质量对油井产能的影响更大；
对漏失地层的认识
漏失层分类 1. 疏松或高渗透地层 2. 自然裂缝地层 3. 诱发的垂直或水平裂缝地层 4. 多孔和洞穴地层
漏失层的特征
疏松沙砾层
自然裂缝
诱发裂缝
孔穴地层
1.泥浆池液面逐渐 1.自然裂缝出现
下降
于各种岩层。
2.如继续钻进，可 2.漏失是泥浆池
能回转变为完全液面逐渐下降。

最新完井固井技术PPT课件

水泥头
（6）胶塞
– 是由内嵌铸铁或铝和易钻料的橡胶制成，带有尾翼：注水泥后被钻掉。
第三节注水泥固井工艺
一、概述
1、注水泥施工要求
• 注水泥施工后要形成一个完整的水泥环，使水泥与套管、水泥与井壁固结好，水泥胶结强度高，油气水层封隔好、不窜、不漏。
• 要达到以上要求，就必须全面周密考虑各种影响因素，精心设计、精心施工。
浮箍
（3）扶正器
– 固定在套管外壁上，靠它的弹性钢片扶正套管柱，使套管在井眼里居中，从而注水泥时套管柱四周的水泥环厚度均匀。
（4）联顶节
– 是用来联接套管头和地面固井设备水泥头的。联顶节有一定的长度。调节联顶节下入钻台转盘面以下的深度（联入），来控制套管头露出地面的距离。一般对于低洼井，套管头的露出高度应高一些，以便于安装采油装置。
油管与套管环空应定期注缓蚀剂以降低对套管内腐蚀521主要问题地层压力低且裂缝发育油层既是裂缝层也是漏失层在钻井和固井过程中造成大量漏失使油层部位未封固或封固不好影响油井生产同时由于水泥浆上返高度不够用先期完井的方法将技术套管下到油气层顶部然后采取尾管射孔或割缝衬管完井2其它方法541主要问题注蒸汽是当前开采稠油最有效的方法之一由于热采井在生产期将承爱高温条件套管和水泥会受到严峻考验蒸汽注入温度可达360度套管受热内部产生压应力当超过材料屈服极限时套管将发生断裂或破蒸汽注入或停止多次反复会导致接箍漏失和螺纹滑脱损坏随温度升高水泥石的抗压强度会大幅度下降从而失去对套管的支撑密闭作用耐高温水泥提高水泥浆的热稳定性选用g级水泥加30石英砂热采井环空全部封固热采井套管破坏与完井方法密切相关
1、拉力
• 由套管本身重量所引起。越靠上部的套管承受的拉力越大，套管柱越长，套管的尺寸越大，上部套管承受的拉力越大。

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项目条件
表1-1不同压差下水泥浆的滤失速率
API
失水温度压差平均失水速率
Ml/30 。C MPa
ml/s
平均压降速率 g/cm3.s
350 35 0.7 无
泥
250 35 0.7
饼 150 35 0.7
5.3 3.7 1.12
液柱压力与地层压力达不到平衡 3.水泥浆体系设计不合理
超缓凝﹑外加剂相溶性差﹑ 水泥浆与泥浆相溶性差
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5
出现上述质量问题所采取的补救措施往往需要花费大量的资
金，根据美国在海洋钻井的统计数据可以说明：
表1 质量问题与补救费用
出现机率补救费用修补作业费
问
题
（%）
（$）
（$）
返高不足
35
5600
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3.水泥浆性能设计
①密度
硅酸盐水泥本身的密度波动范围是：3.05~3.20 g/cm3
其中：
C3S — 3.15 g/cm3
C2S — 3.28 g/cm3
C3A — 3,04 g/cm3
C4AF — 3.77 g/cm3
施工中水泥浆的密度主要与设计的水灰比，外掺料
的密度及加量有关。
②完井开采方式。
裸眼，射孔，酸化，压裂，注水，热采等。
B.地质条件限制（主要针对体系的选择）
①井深，岩性，井温；
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9
②地层压力，孔隙压力，漏失压力，坍塌压力；
③有无盐层或腐蚀性流体。 C.施工条件的限制（主要针对注替工艺）
①井眼几何尺寸，注水泥工艺方法； ②混配方法，施工设备能力； ③密度控制能力，完井液处理情况。
1960
管鞋出水
25
26100
6525
顶替窜槽
5
﹑ 3000
150
气
窜
5
25900
单井修补费用
9930
1295
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6
表2 补救作业成本与基本注水泥作业费用关系
作业类型表层技术尾管产层固井
基本作业费（$） 18100 52200 22200 23800
补救作业费（$） 9930 7600 26600 19900
固井施工技术
§1 水泥浆与固井工程的关系
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2
慨述
固井是怎个建井周期的重要环节，固井质量的好坏直接关系到油.气田的勘探与开发，一口井的成功与否，往往与工程设计和施工工艺技术有着密切的联系。
随着钻井技术的发展.深井.定向井.大斜度井.调整井是今后钻井发展的方向。因此对固井工程来讲，就面临着更大的挑战，难度也就更大。
a.下降速度与固相颗粒的直径成正比； b.与液相的粘度成反比。因此，析水率的大小与外掺料颗粒直径的级配有很大的关系。根据API标准要求：析水率﹤1.4%
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15
控制水泥浆的析水,其根本目的是保证水泥浆的稳定性。稳定性的好坏主要表现在浆体静止过程中浆柱密度的整体差异，若浆柱上下密度差值大，则水泥石的凝结特性将发生根本的改变，其后果将导致油、气、水窜。特别是对于定向井、大斜度井来讲，该项指标尤为重要。
要想成功的固好一口井，就必须采用新的方法.新的工艺.新的技术。
固井工程是一个系统工程,固井质量的好坏，它与钻井到完井过程中所有技术的实施有着很重要的关系。因此，影响固井质量的原因是一个综合因素。为了能获得较好的.甚至优质的固井质量，就必须对影响固井质量的因素有一个较为全面的了解，这样才能提出一个合理的设计方案。
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一.固井质量的基本要求
1.保证良好的层间封隔，无窜流； 2.要有保证支撑套管、承受压裂的水泥石强度； 3.具有耐地层水腐蚀的能力。目的：
下次开钻能顺利进行—满足开采工艺 —延长生产寿命
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二.影响固井质量的主要问题
1.顶替不完全主要反映在：窜槽﹑混浆
（声学特性差﹑声幅值偏高） 2.漏失与窜流ppt课件 Nhomakorabea16
④失水量
水泥浆滤失性能对注水泥施工和固井质量的影响一直是钻井界非常关心和有争议的问题。水泥浆的API失水量一般都很大，未进行失水控制的滤失量一般都在 1000ml/30min以上，含自由水较多的水泥浆在井下环形空间流动和候凝时，自由水有可能进入地层，从而引起水泥浆性能发生变化，这些变化主要包括：
a.计算注水泥和替泥浆时的施工参数（排量，压力）选择相适应的施工设备；
b.根据地层承压能力，确定水泥浆的上返速度，以及流态的确定；
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③析水率
析水率的大小主要反映出浆体的稳定性。水泥浆属于多相不稳定体系，根据斯托克司方程可计算出固相颗粒的下沉速度。
V = 2（s - w）g d2s / 9 公式中可以看出：
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a.水灰比的变化、 b.密度的变化、 c.流变性的变化、 d.稠化时间缩短， e.甚至可能丧失流动性。
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影响失水的主要因素
a.水泥浆的性质
主要反映浆体本身的胶体性质，只有当水泥浆中分散的胶体离子数量足够多时，水泥浆的失水就能控制到较小数值；
b.压差
压差也是影响水泥浆失水的重要因素之一，按API标准，水泥浆实验时的压差值规定为7MPa，从大量的实验证明，水泥浆的失水量随压差值变化而变化；
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2.固井作业对水泥浆的基本要求
①配制和注替过程中,保持可控的流动能力; ②在井下温度和压力条件下保持足够的可泵时间; ③静止后应具有快速凝固和体系稳定的特性,并保持体
积不变; ④凝固后的水泥石强度满足施工要求,致密性好, 抗腐
蚀; ⑤有一定塑性,能抵抗射孔的震动和冲击; ⑥应具有一定的防窜能力.
补救基本费（%） 55 15 120 84
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综上所述，要获得较好的固井质量，必须遵循以下两点：
1.要有完善的水泥浆设计包括: 体系，性能，浆柱结构。
2.科学化的注水泥设计
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三.水泥浆设计
1.水泥浆设计的约束条件
A.了解油藏特性（主要针对尾浆）
①水泥浆所在位置深度的油，气，水流体性质；
确定水泥浆密度的基本原则：
水泥浆密度>下套管时完井液的密度
即:
C–m>0.24 g/cm3
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施工中若密度波动大则将导致水泥浆
整体性能的改变：
如：
固化强度，
致密性，
水泥的收缩程度，稳定性等
因此，施工中控制水泥浆的密度变化范就显得尤为重要。
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②流变性
水泥浆和泥浆均属非牛顿液体，它的流动规律与牛顿液体有很大的差别，掌握水泥浆的流变性主要用于：