固井----水泥浆失重PPT

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固井技术医学课件

固井技术
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1
目录
一、基本概念二、固井工艺技术三、水泥浆体系四、固井施工与过程控制五、影响固井质量的因素
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2
1、固井
一、基本概念
在已经钻成的井眼内下入一定尺寸的套管串，并在套管串与井壁之间环形空间注入水泥浆进行封固的作业。
2、固井特点
①是一次性工程 ②是隐蔽性工程 ③是一项复杂的工程 ④是成本消耗大、花钱多的工程 ⑤是整个采油工程中的一道关键工序
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3
3、固井的目的
4、井身结构
5、套管分类及作用
根据用途不同分：导管（隔水管）、表层套管、技术套管、生产套管。
封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔、油气、水层，防止互相串通；形成油气通道；安装井口装置，控制油气流。以利于安全钻进和保证油井的长期生产每口井都要根据钻探目的和地质情况制定合理的井身结构。它包括下入井内的套管层次、各层套管的尺寸和下入深度
大、质量要求高
的固井作业。由
于可以节约大量
的套管和水泥等
材料，具有巨大
的经济效益。
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悬挂器分类
悬挂器可分为三类：机械式、液压式、液压—机械双作用式
机械式悬挂器：主要用于直井、浅井、不易遇卡的井。通过上提和下放管柱实现座挂。
液压式悬挂器：通过控制井口泵压实现座挂。适用范围更广。
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分级箍封隔器盲管
筛管
引鞋
裸眼直井内筛管顶部注水泥技术
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分级箍管外封隔器盲管筛管串钢质引鞋
水平井筛管顶部注水泥
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固井----水泥浆失重共23页PPT

• 1）限制水泥返高； • 2）在水泥柱内采取多种凝结时间（或稠化时间）； • 3）环形空间憋压候凝； • 4）在注水泥前增加环空泥浆密度； • 5）利用常规多级注水泥技术； • 6）增加水泥浆混合水的密度； • 7）使用充气水泥或非渗透水泥。
17.07.2021
采油803班赵朋学号：20081425 序号：38
二. 高返井防窜防喷
• 高返井是指固井时水泥返高超过最大允许返高, 甚至返到井口的井。水泥浆至返井口具有三个突出的优点：一是保护套管, 避免环空泥浆、地层水对套管外壁的腐蚀，二是避免因长期起下管柱造成套管断裂，三是保护油气层的产能。水泥将套管串固结之后, 开采深部高压油气层时, 油气不致从上部套管断裂和丝扣处渗漏中深部、浅部油气层也不致因深层高压油气从断裂、丝扣处窜出, 形成倒灌。此外, 从水泥浆失重的原理可以看出, 如采用一般方法固井, 返高越高, 失重就越厉害, 对固井成功率的威胁就越大。因此, 必须用特殊水泥、特殊方法固井, 以免一因水泥浆高返而造成固井失败。
二.提高上夜泥浆比重固井
• 水泥浆超过最大允许返高不多, 也可以采用提高上覆泥浆比重的方法固井。为了节约加重材料和处理剂, 在注前隔离液时, 可先注入比重较高、其它性能与井浆基本相同的泥浆固井。提高泥浆比重, 要考虑泵压升高和管汇、设备的承压能力, 避免因流动阻力太高, 在顶替过程中压漏地层。
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采油803班赵朋学号：20081425 序号：38
• 所谓低淳井, 一般指固井时水泥浆的实际返高低于最大允许返高的井。这类井固井时, 只要水泥浆的实际返高不超过最大允许返高, 不必采取特殊措施, 地层中的油气水也不会上窜
17.07.2021

《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》PPT课件

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
8
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； 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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美国修斯公司实验证明：用API搅拌器搅拌35秒稠化时间 — 2:44 螺杆搅拌器搅拌5分钟稠化时间— 5:12 由此证明，水泥浆的稠化时间必须按 API标准规定的实验方法进行，否则将会给施工带来不可挽回的损失。
28
API标准对水泥浆稠化实验有比较严格的程序，稠化实验中要确定的基本参数主要有：井深，地温梯度（井底静止温度或井底最高循环温度），完井时泥浆密度。在已知这三个基本参数后，可参照API标准给出的实验方案进行试验。
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稠化时间的确定
稠化时间 = 施工时间 + 1～2小时安全因子；安全因子 — 深井（>5000M）一般取2～3小时；分级注水泥 — 实验中还必须有1小时或更长的停机时间；对于符合要求的稠化曲线其过渡时间的稠度应 ≤30min
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d.地层的渗透性（或渗滤介质）
水泥浆失水量的大小不但与水泥浆的体系有关，而且与地层的岩性以及渗滤介质有关。 API标准中给出了计算及：
Q30 QT
5.477 T
其中： Q30— 30分钟的失水量， QT — T分钟的失水量， T — T分钟（分钟）公式在325目筛网，7MPa压差下通过实验结果进行计算获得，从计算结果分析，它并不代表真实的井下失水情况，仅能作为一个相对的衡量指标。那么水泥浆通过实验获得的失水量与井下实际的失水情况有什么关系。针对这个问题进行的研究表明： 22

固井质量问题及其原因分析(ppt)

三、固井质量影响因素分析
根据固井作业涉及的对象分
固井
井眼条件地层条件
质
作业目的
量
套管影钻井液响水泥浆因
前置液
素
注水泥施工
三、固井质量影响因素分析-井眼条件
（1）井眼类型根据井眼剖面形状，可分为常规直井、定向
井、水平井、特殊结构井等；根据钻井目的，可分为探井、评价井、开发
井、调整井、注入井等；根据井下复杂情况，可分为高温高压深井、
一、概述
环空窜流的危害：开发：酸液、压裂液等注入流体通过窜流通
道进入非目的层，将降低增产措施的实施效果，同时，注入流体乱窜将使波及地区的地层压力发生变化，从而影响油气田的正常生产及合理开发，甚至造成严重事故，如断块复活导致套管成片地被破坏；套管得不到水泥环的良好保护，易被地层流体、注入流体腐蚀损坏，从而影响油气井的正常生产，甚至无法满足油田长期开发的需要。
环空窜流是一个非常复杂的物理、化学作用过程，影响因素多，且各因素之间相互影响、相互制约；既可由某些因素单独作用形成，也可由某些因素综合作用形成；不同的影响因素，其作用时间、作用方式、作用原理都有所不同。
二、环空窜流的形态及其成因
因此，要防止环空窜流，需对其本身、其影响因素及其作用机理、作用规律有系统、科学、全面的认识。
业，如分层测试等；才能实施酸化、压裂等强化开采措施；才能根据油田长期开发的需要选用适宜的开采方式，如分层开采、分组开采等。
一、概述
固井目的：开发：提供良好的油气流通道；防止油气
资源散失而提高采收率；防止油气藏能量散失而延长自喷生产时间，降低油气生产成本；防止套管外油、气、水互窜而影响油气井的正常生产，并节约修井费用；支撑、保护套管，防止套管因受力或受地层流体腐蚀而损坏，确保油气井寿命满足油田长期开发的需要；便于实施压裂、酸化、分层注水、分层开采等强化开采措施等。

固井注水泥技术.ppt

（一）、水泥浆性能
4、水泥浆的凝结时间
从液态转变为固态的时间； ➢初凝时间：自水泥与水混合时开始至水泥浆部分失去塑性的时间间隔； ➢终凝时间：自水泥与水混合时开始至能承受一定压力的硬化程度所经历的时间。 ➢一般取初凝时间的75%为注水泥的施工时间。 ➢对于封固表层及技术套管来讲，希望水泥能有早期较高的强度。以便于尽快开始下一道工序。通常希望固完井候凝8h左右，水泥浆开始凝结成水泥石，其抗压强度可达2.3MPa以上即可开始下一次开钻。
二、水泥浆性能与固井工程的关系
（三）、特种水泥
1、触变性水泥：当水泥浆静止时，形成胶凝状态，但在流动时，胶凝状态被破坏，它的流动性是良好的。 2、膨胀水泥：水泥浆凝固时，体积略有膨胀。一般用于高压气井。 3、防冻水泥：用于地表温度较低地区的表层套管固井。 4、抗盐水泥：大段含盐层的固井；大段泥、页岩和膨胀性地层的固井。 5、抗高温水泥：在水泥中加入石英砂或铝酸盐，用于高温条件固井。 6、轻质水泥：主要应用于低压井固井等场合。
一、油井水泥
油井水泥的分类 1、API水泥使用范围
一、油井水泥
油井水泥的分类 2、国产以温度系列为标准的油井水泥
45℃水泥：用于表层及浅层，深度小于1500米； 75℃水泥：用于井深1500－3200m。当超过3500 m时应加入缓凝剂。温度超过110℃时，应加入不少于28%的硅粉。 95℃水泥：用于井深2500－3500 m。当温度超过ll0℃时，应加入不少于28%的硅粉。 120℃水泥：用于井深3500－5000 m。当用于4500一5000 m时应加入缓凝剂及降失水剂。
水泥的水化反应
➢3CaO·SiO2＋2H2O→2CaO·SiO2·H2O十Ca(OH)2 ➢2CaO·SiO2＋H2O→2CaO·SiO2·H2O ➢3CaO·Al2O3＋6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O ➢4CaO·Al2O3＋Fe2O3＋6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O

第4章固井、完井与试油 ppt课件

PPT课件
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1.枪身；2.导爆索；3.射孔弹；4.弹架；5.固弹卡；6.安装架；7.旋塞
(a)多次使用型有枪身射孔器；(b)一次销毁型有枪身射孔器
PPT课件
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无枪身射孔器：
由无枪身聚能射孔弹、弹架(或非密封的钢管)、起爆传爆部件(或装置)等构成的射孔总成。
无枪身射孔器按照射孔弹结构和固弹方式:
套管下到油气层底部，固井后射孔打开油气层。世界各主要产油国广泛使用的完井方法，70％～90％。射孔(perforating)：射孔枪在油层某一层段套管、水泥环
和地层之间打开孔道，使地层中流体能流出。炮弹射孔的孔眼也称为炮眼。在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯
PPT课件
2
PPT课件
3
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。
PPT课件
4
各层套管的作用
导管：封隔地表疏松地层，防止钻井液渗入地基影响井架稳定以及在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来形成有控循环。
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三、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。
注水泥质量的基本要求： 1、依照地质及工程设计要求，套管下入深度、水泥浆返高和管内水泥塞高度符合规定 2、注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走 3、水泥环与套管和井壁岩石之间的连接良好 4、水泥石能抵抗油、气、水完井方法
尾管射孔完井
PPT课件
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优点可选择性地射开油层，避免层间干扰；有利于进行分层试油、分层开采、分层酸化压裂、分层注水等作业。

漏失井固井技术与水泥堵漏技术.ppt

1）下套管井漏（1口井不能建立循环）
序井号号
1
某9
施工类型
95/8"
评价段长(m) 3218
好（m） 508.25
% 15.79
测井评价
中（m）
%
602.13
18.72
差（m） 2107.63
% 65.49
2）下完套管循环过程中井漏（ 3口井可以建立循环）
序井号号
施工类型
评价段长 (m)
Downhole Service Company,SPA
（尾管）正注反打固井方法
固井方法
1）施工完起钻时发生溢流，或水泥浆在循环过程中发生漏失时，及时关井先反推（后正推）水泥浆到漏层远处，用重浆压稳地层、起钻（候凝）； 2）起钻到喇叭口上300米左右，反打之前再次正（反）挤，确定注入排量和压力； 3）参照反打方案进行反打作业，待冲洗液出钻杆后及时关井，将水泥浆正推入地层，然后反推保证钻杆安全，喇叭口上留一定水泥塞； 4）若能及时起钻则起钻，若不能则关井候凝。
21.0m3/h，平均漏速7.9m3/h；
5850.34～5850.50
钻井液密度2.22g/cm3，排量6.0 L/s,漏速最大6.0m3/h，平均漏速 1.9m3/h；
钻井液密度2.22g/cm3，排量8.0L/s，钻至井深5855.21m发现气测异常， 5853.00～5854.00 钻井液密度2.25g/cm3，排量8.0 L/s，最大漏速10.0m3/h，平均漏速
好（m）
测井评价 % 中（m） % 差（m） %
备注
1
某1
95/8"
3550
224.563
6.33 1514.438 42.66 1811

《特种水泥浆体系》PPT课件

图2.5 波特兰水泥水化曲线
图2.5 显示了个反应阶段的主要反应和产物。在初始反应阶段，当水泥
与水接触时，马上开始一个短暂且放热剧烈的反应，水泥水化生成水化
硅酸钙凝胶、水化流铝酸钙和氢氧化钙等水化产物，并很快在水泥粒子
周围形成水化产物的过饱和溶液。随后，水化反应速度迅速下降进入诱
导期，水化反应速度大为降低。当水泥颗粒周围的包覆层在渗透压力和
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一、油井水泥的水化作用
4）铁铝酸四钙（C4AF）的水化 C4AF的水化作用与C3A很相似，但水化速度要低得多。它水化时生成六方形的水化铝酸钙和胶凝状的铁酸一钙。C4AF 对水泥浆的稠度稍有影响，对强度影响较小，与铝酸盐相比，具有更好的水泥浆流动性。
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一、油井水泥的水化作用
2. 波特兰水泥复杂矿物体系的水化特点
溶液中进行水化的， C3S和C2S在常温下水化反应可以用下式表示：
C3S（ C2S）水化 C-S-H+nCH 式中C-S-H表示组分不固定的水化硅酸钙凝胶。
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一、油井水泥的水化作用
C3S的水化速度比C2S要高的多，而且由于熟料中C3S含量高，形成大量C-S-H凝胶。因此， C3S对水泥的初凝及早期强度其主要作用。 C2S水化速度慢，对水泥石的后期强度（特别是28d 以后的强度）其主要作用。
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一、化学组成
4）氧化铁（Fe2O3）
氧化铁在水泥熟料中的含量通常占2%～6%。氧化铁能与氧化钙氧化铝形成铁铝酸盐，也属于易熔成分，且液相粘度地（与铝酸三钙相反），在煅烧时能降低熟料烧成温度，加速硅酸三钙的形成。但若含量过多，则易结大块，损伤窖皮，使烧成困难。
注：油井水泥特别是高抗硫酸盐水泥，对铝酸三钙的含量控制很严。

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24.01.2021
3
水泥浆凝固过程中的四个现象
• 多余的水在水泥初凝过程中便会以自由水析出, 这是水泥在凝固过程中发生的第一个现象
• 因地层, 特别是渗透层一般都附着有泥饼。套管比较光滑, 且不具有渗透性, 所以水泥浆与套管胶结较好。自由水就会跑向水泥一地层胶结面 ,从而形成静水液柱, 这是水泥凝固过程发生的第二个现象。
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固井过程防窜防喷
• 在高庄和异常高压区固井, 防窜防喷的基本原理是当封固段水泥浆失重之后,上覆泥浆、前隔离液所产生的液柱压力之和大于地层原始饱和压力, 或采取人为加压, 分级固井等方法, 使环空压力处于平衡状态, 从而使地层油气水不致上窜。
• 现场施工中, 根据水泥浆返高, 将所固的井分为低返井和高返井两类, 不同井应采用不同的防窜防喷措施。低返并防窜防喷
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• 随着我国石油工业的迅猛发展和钻井技术的不断革新以及在国际合作的技术交流中，对水泥浆失重所引起的窜井喷井有了相应的措施：
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• 预防水泥浆在凝结过程中因失重引起的油、气、水窜的措施
• 1）限制水泥返高； • 2）在水泥柱内采取多种凝结时间（或稠化时间）； • 3）环形空间憋压候凝； • 4）在注水泥前增加环空泥浆密度； • 5）利用常规多级注水泥技术； • 6）增加水泥浆混合水的密度； • 7）使用充气水泥或非渗透水泥。
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• 1、水泥浆胶凝引起的失重
•
水泥是一种胶凝物质，它与水混合后，水泥浆在物
理、化学作用下逐渐从液态转变成固态。根据前面所介绍
的水泥凝结和硬化理论可知，在水泥浆水化过程中，在浆
体内部形成两种不同类型的三维空间网“凝聚-结晶网”，正是由于这种网架的作用（胶凝作用），在水化水泥颗粒
• 三准确是：一.平均井径二.最大允许返高三.前隔离液、水泥浆、后隔离液和替泥浆量。
• 三把关是：一.注入、返出量二.施工泵压三.关井候凝时的井口压力变化
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二. 高返井防窜防喷
• 高返井是指固井时水泥返高超过最大允许返高, 甚至返到井口的井。水泥浆至返井口具有三个突出的优点：一是保护套管, 避免环空泥浆、地层水对套管外壁的腐蚀，二是避免因长期起下管柱造成套管断裂，三是保护油气层的产能。水泥将套管串固结之后, 开采深部高压油气层时, 油气不致从上部套管断裂和丝扣处渗漏中深部、浅部油气层也不致因深层高压油气从断裂、丝扣处窜出, 形成倒灌。此外, 从水泥浆失重的原理可以看出, 如采用一般方法固井, 返高越高, 失重就越厉害, 对固井成功率的威胁就越大。因此, 必须用特殊水泥、特殊方法固井, 以免一因水泥浆高返而造成固井失败。
之间以及它们与井壁和套管之间，相互搭接起来形成了一
种空间网架结构，使水泥浆柱的一部分重量悬挂在井壁和
套管上，从而降低了水泥浆柱作用在下部地层的有效压力，
即所谓水泥浆胶凝引起的失重。当浆柱有效压力低于地层
压力，地层里的油、气，水就侵入环形空间。
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• 2、桥堵引起的失重 • 在注水泥过程中Байду номын сангаас水泥返至设计高度静止之后，由于
水泥浆失水形成的水泥饼、钻井时井下未带出的岩屑、注水泥时高速冲蚀下的岩块以及水泥颗粒的下沉等因素，在渗透层或井径和间隙较小的井段形成堵塞（即桥堵），使得桥堵段上部浆柱压力不能继续有效地传递至桥堵段下部的地层，而下部浆柱由于体积的减小（水泥水化体积收缩和失水），桥堵前上部浆柱作用的压力就失去了一部分（或全部），此时作用在下部地层的有效静液压力就减小了，这就是桥堵引起的失重过程和实质，当作用在地层上的环空有效压力低于地层压力时，地层里的油、气、水就会侵入环形空间。 • 桥堵引起的失重的严重程度主要决定于水泥水化体积的减小程度和水泥浆失水的大小
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• 所谓低淳井, 一般指固井时水泥浆的实际返高低于最大允许返高的井。这类井固井时, 只要水泥浆的实际返高不超过最大允许返高, 不必采取特殊措施, 地层中的油气水也不会上窜
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• 三清楚是：一.油气水层的压力系数，二.压力最大的层位，三.井深井内泥浆的平均比重。
固井----水泥浆失重技术与发展
固井前后, 环空液柱压力是分阶段变化的。前隔离液返出套管前, 环空液柱压力等于泥浆柱压力，水泥浆刚返至环空预计位置时, 液柱压力等于水泥浆、前隔离液和上覆泥浆柱的压力之和。此时, 前隔离液和上覆泥浆柱的压力在水泥浆初凝时, 都可视为一个常数, 以后则可能发生变化。随着水泥的凝固, 水泥浆液柱压力是变化的。刚返至环空预计高度时, 其液柱压力等于平均比重乘返高。
段失重。当上覆泥浆、前隔离液和部分未初凝的水泥浆以
及刚初凝失重的水泥浆产生的液柱压力之和大于地层压力时, 油气水就不致上窜，若压力过大, 使自由水进入渗透层,
也可能还会发生环空液面下降。若压力小于地层原始饱和压力时, 水泥浆与地层又没有足够的胶结强度, 油气水就会上窜, 造成封固段窜槽。这时, 如果井口失控, 油气水上窜就会引起泥浆外溢, 甚至井喷, 给油田开发带来难以弥补的损失。
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水泥浆失重
• 水泥浆凝固过程发生的第四个现象是:水泥浆初凝时释放出的自由水, 使水泥浆液柱压力变成静水柱压力, 这种现象叫做失重。
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• 就整个水泥封固段而论, 失重是分段出现的。在高压或异常高压区固井,失重问题是关系到固井成败的突出问题。这个问题必须慎重对待, 妥善解决。因为高压和异常高压区, 水泥封固的油气水层具有相当大的原始饱和压力, 当水泥浆返到预定位置经历一定时间后, 水泥浆就逐渐初凝, 分
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水泥浆凝固过程四个现象
• 水泥凝固过程发生的第三个现象是：目前注水泥是边混合, 边向井内注。因混合水泥的时间先后不一, 比重也不尽相同, 且地温又随井深成梯度变化,
所以水泥浆在井下凝固时间就不一致。从水泥浆
比重看, 比重大的较比重小的应先初凝，从混合水泥时间先后顺序看, 先混合的应先初凝，从水泥浆所处的位置看, 水泥浆位于深部比位于浅部应先初凝。由于初凝时间不一致, 释放自由水的时间就有先后。当这一段释放出自由水, 由液体状态变为固体状态时, 那一段可能还处于液体状态, 或者说这一段已经初凝, 那一段才开始初凝。