第二章 套管柱设计与固井
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固井技术规定第一章总则第一条固井是钻井工程的关键环节,其质量好坏不仅关系到钻井工程的成败和油气井的寿命,而且影响到油气田勘探开发的整体效果。
为保证固井工程质量,特制定本规定。
第二条固井工程必须从设计、准备、施工、检验四个环节严格把关,采用适合地质特点及各种井型的先进固井工艺技术,确保质量,达到安全、可靠、经济。
第三条固井作业必须按固井设计执行,否则不得施工。
第二章固井设计第一节设计格式与审批第四条固井设计格式按勘探与生产分公司发布的《xx井xx套(尾)管固井设计》要求执行。
第五条固井审批程序按勘探与生产分公司发布的《中油股份公司勘探与生产工程技术管理办法》执行。
第二节套管柱强度要求第六条套管柱强度设计方法SY/5322- 执行。
其中,在高压气井和超深井的强度设计时,必须考虑密封因素。
对安全系数的要求见下表数据。
第七章套管柱抗挤载荷计算在正常情况下按已知产层压力梯度、钻井液压力梯度或预测地层孔隙压力值计算。
遇到盐岩层等特殊地层时,该井段套管抗挤载荷计算取上覆地层压力梯度值,且该段高强度套管柱长度在盐岩层段上下至少附加50m第八条套管柱强度设计应考虑热采高温注蒸汽过程中套管受循环热应力的影响。
第九条对含有硫化氢等酸性气体井的套管柱强度设计,在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。
有关压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求,应由采油和地质部门在区块开发方案中提出,作为设计依据。
第三节冲洗液、隔离液和水泥浆要求第十条冲洗液及隔离液1、使用量:在不造成油气侵及垮塌的原则下,一般占环空高度的300~500m。
2、性能要求:冲洗液和隔离液能有效冲洗、稀释、隔离、缓冲钻井液,与钻井液及水泥浆具有良好的相容性,并能控制失水量,不腐蚀套管,不影响水泥环的胶结强度。
第十一条水泥浆试验按SY/T5546-92执行,试验内容主要包括:密度、稠化时间、滤失水、流变性能、抗压强度等。
对于定向井的自由水测定,应先将水泥浆置于井底循环温度条件下,测试装置倾斜至实际井下斜度或45°,然后测定自由水。
固井工程技术基础目录前言第一章固井概论第一节固井概念第二节固井的目的和要求第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范第二节固井工具、附件第三节固井材料第三章固井工程技术基础第一节固井工艺第二节固井水泥浆第三节注水泥施工程序第一章固井概述一、固井概念为了达到加固井壁,保证继续安全钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管,并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业,称为固井工程。
因此固井包括了两部分:下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。
固井作业固井作业是通过固井设计,应用配套的固井设备、辅助设备及工具,将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后,通过固井泵泵注入井,并顶替到预定深度的井壁与套管、(套管与套管)的环形空间内,使套管与井壁、(套管与套管)之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图二、固井目的和要求1、固井的目的一口油井深达数千米,在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况,影响正常钻进,严重时甚至导致井眼报废。
遇到上述情况就应下套管固井,封隔好复杂地层后,再继续钻进,直到建立稳定的油气通道为止。
因此,为了优质快速钻达目的层,保证油气田的开采,就要采用固井,固井工程的主要目的为:1)、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层,巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
(如图1-1所示),当从A点钻进至B点,如果在A点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达B点所用泥浆密度在A点产生的压力就会大于A点地层破裂压力,造成A点地层破裂,发生井漏。
同理,当从B点钻进至C点,如果在B点井深处没下套管固井,那么随着井深的变化,钻达C点所用泥浆密度在B点产生的压力就会大于B点地层破裂压力,造成B点地层破裂,发生井漏。
2)、封隔油、气、水层,防止层间互窜。
固井工程不仅关系到钻进的速度和成本,还影响到油气田的开发。
(如图1-2所示),如果油、气层与水层间水泥固结不好,层间互相窜通,那么会给油气田开发带来很大困难。
固井工艺技术(张明昌)第一章概念:常用固井方法,固井的主要目的,固井的重要性。
第二章各套管的作用:表层套管,技术套管,油层套管第三章常用注水泥工艺一、常规固井工艺[一]概念[二]常规固井基本条件[三]水泥量的计算[四]环空液柱压力的计算1.静液柱压力计算;2.动液柱压力计算3.固井压力平衡设计的基本条件[五]下套管速度的计算[六]地面及井下管串附件(常规注水泥的~附件表)二、插入法固井工艺[一]概述[二]插入法固井工艺流程[三]插入法固井的有关计算:1.套管串浮力计算;2.钻柱做封压力的计算三、尾管固井工艺[一]概述[二]尾管悬挂器类型[三]尾管固井工艺流程(以液压式尾管悬挂器类型为例)[四]尾管送入钻杆回缩距的计算:1.回缩距计算公式 2.方余的计算[五]各类尾管的特点及使用目的[六]常用尾管与井眼和上层套管尺寸的搭配[七]提高尾管固井质量的主要技术措施13条[八]尾管的回接固井工艺;1.回接套管贯串结构;2尾管回接固井工艺流程。
四、分级固井工艺[一]概述[二]分级箍分类[三]分级固井适用范围[四]分级固井工艺分类[五]双级固井工艺流程:1.非连续打开式双级注水泥工艺;2.连续打开式双级注水泥工艺:(1)机械式分级箍(用打开塞或重力塞);(2)压差式分级箍。
3.双级连续注水泥工艺:(1)机械式分级箍;(2)压差式分级箍。
[六]分级固井注意事项五、预应力固井工艺[一]概述[二]热应力计算[三]预应力计算[四]预拉力计算[五]套管伸长的计算[六]预应力固井的水泥及材料[七]预应力的固件方法及特点[八]预应力固井的技术要点六、外插法固井工艺:[一]概述[二]特点七、先注水泥后下套管固井工艺:[一]概述[二]特点八、反注水泥法固井工艺:[一]概述[二]特点九、选择式注水泥固井工艺:[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
十、筛管顶部注水泥固井工艺:[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
十一、封隔器完井及水泥填充封隔器工艺:[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
套管和固井单元2第4课目录简介第一部分:套管分类导管表层套管生产套管中间套管尾管套管柱设计套管选择套管尺寸的考虑下套管准备工作下套管对扣、上扣、下井套管柱的坐定API标准套管丝扣和接箍第二部分:注水泥配浆固井套管附件水泥体积固井后需考虑的问题粘合剂和添加剂粘合剂的API等级添加剂特殊粘合剂专业术语简介近几年来套管和固井工艺技术发展迅猛,越来越完善。
为了寻找新的油气资源,井在逐渐加深,但现有套管和固井工艺技术已能够处理在深井中可能遇到的各种复杂情况。
固井实践1903年起始于加里弗尼亚,但现代使用的套管、固井方法开始于1920年,哈里巴顿公司固了一口井。
当时混合水泥浆所用的哈里巴顿射流混合器仍是现在最基本的混合水泥浆设备。
早在1903年,仅有一种类型的水泥,没有任何添加剂。
现在已拥有8种常用类型的水泥和40多种水泥添加剂。
水泥性能及混浆技术均能满足特殊工作要求。
现在候凝时间已由二十世纪二十年代的10天缩短到不足24小时。
挤水泥技术开始于二十世纪三十年代,现在向裂隙挤水泥或挤水泥封堵水层已是一项常规技术。
使用刮泥器和扶正器来提高固井质量开始于1940年,第二次世界大战后得到了工程界普遍关注。
最早的顿钻钻井,要求每钻完一小时就下套管。
但对旋转钻井就可以钻很长的裸眼井段。
旋转钻井,由于使用了优质泥浆来控制井内压力、维持井壁稳定,因此能钻大段裸眼,下套管是有特殊作用,不再是随意或盲目的。
最早的固井是在一大坑内混合水泥浆,再用倾倒筒向井内灌注水泥浆。
到1905年,在加里弗尼亚油井固井已开始使用油管将水泥浆注入井底,水泥浆被上部水柱替出套管,注完水泥浆,利用管鞋单流作用和管内蹩压候凝这两种方式防止回流,随后较先进的固井方法是在钻井液与水泥浆间投放顶替塞隔开。
以后又开始使用上下两顶替塞技术。
底塞在注水泥浆之前投入,顶塞在注完水泥浆后投入,双塞技术大大减少了水泥浆的污染。
第一部分套管套管是用在油井中从油气藏至地表间建立起一个耐压密闭带的钢管。