3四川深井、超深井固井地面施工工艺
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第一课油井水泥油井水泥是固井的基本材料,它能够与水按一定的比例混合成水泥浆,并在井下慢慢硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石。
油井水泥能够与外加剂和(或)外掺料有广阔的适应性和相容性,广泛地用于油田钻井、完井、修井及油井报废等作业中。
由于井下环境比地面条件恶劣得多,所以对其化学组成和物理性质方面的要求比建筑水泥严格得多,况且,由于施工方法不同,特别是对密度、稠度、稠化时间和抗压强度等具有更高的要求。
1、油井水泥的级别和类型由于注水泥作业的井下条件与建筑工程的地面环境完全不同,所以,我国标准或API规范都根据化学成分和矿物组成规定了专门的分级和分类,以适应不同的井深和井下条件。
目前,API规范和我国标准把油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G和H八个级别,每种水泥都适用于不同的井深、温度和压力。
同一级别的油井水泥,又根据C3A(铝酸三钙)含量分为:普通型(O):C3A<15%;中抗硫酸盐型(MSR):C3A≤8%;高抗硫酸盐型(HSR):C3A≤3%。
2、油井水泥的定义及化学和物理性能要求:(1)、定义标准或规范所概括的A、B、C、D、E和F级油井水泥:是由水硬性的硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料,通常加入适量的石膏和助磨剂经磨细制成的产品。
G和H级油井水泥也是由水硬性硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料,加入适量的石膏或石膏和水,研磨制成的产品,但在粉磨与混合的过程中,不允许掺加任何其它外加剂。
目前辽河油区所使用的水泥是G级油井水泥。
该产品是一种基本油井水泥,有中抗硫酸盐(MSR)和高抗硫酸盐(HSR)两种类型。
以下所介绍的均为G级油井水泥。
(2)、化学和物理性能要求2.2、物理性能要求G级油井水泥物理性能要求见表二。
表二:物理性能要求说明:G级油井水泥的稠化时间要求较为严格。
要求在52℃,35.6MPa 条件下的稠化时间为90~120min,15-30min的最大稠度必须在30Bc内(确保G级水泥具有良好的流动性能),这些要求为注水泥作业的顺利创造条件。
固井工艺技术常规固井工艺内管法固井工艺尾管固井工艺尾管回接固井工艺分级固井工艺选择式注水泥固井工艺筛管(裸眼)顶部注水泥固井工艺封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺注水泥塞工艺预应力固井工艺挤水泥补救工艺技术漏失井固井技术高压井固井技术大斜度井固井技术深井及超深井固井技术长封固段井固井技术小间隙井固井技术糖葫芦井眼固井技术气井固井技术(一)常规固井工艺常规固井工艺是指在井身质量较好,且井下无特殊复杂情况,封固段较短的封固要求下,将配制好的水泥浆,通过前置液、下胶塞(隔离塞)与钻井液隔离后,一次性地通过高压管汇、水泥头、套管串注入井内,从管串底部进入环空,到达设计位置,以达到设计井段的套管与井壁间的有效封固。
套管串结构:引鞋+旋流短节+2根套管+浮箍+套管串。
施工流程:注前置液→注水泥浆→压碰压塞(上胶塞)→替钻井液→碰压→候凝。
保证施工安全和固井质量的基本条件:(1)井眼畅通。
(2)井底干净。
(3)井径规则,井径扩大率小于15%。
(4)固井前井下不漏失。
(5)钻井液中无严重油气侵,油气上窜速度小于10m/h。
(6)套管居中,居中度不小于75%。
(7)套管与井壁环形间隙大于20mm。
(8)钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下,应保证低粘度、低切力、低密度,具有良好的流动性能。
(9)水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。
(10)水泥浆和钻井液要有一定密度差,一般要大于0.2。
(11)下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管汇等,性能满足施工要求。
(二)内管法固井工艺内管法固井工艺是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍(或插座式浮鞋),与环空建立循环,用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。
采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混,缩短顶替钻井液时间。
用该工艺进行表层时,水泥浆可提前返出,从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。
该工艺一般用于大直径套管固井。
深井施工工法深井施工工法是一种常用于地下工程的施工技术,它主要用于深度较大的井施工,如水井、油井、气井等。
该工法以稳定和高效完成井内工程为目标,通过一系列的施工步骤和工具,确保工程的质量和安全。
一、工程准备阶段在深井施工工法中,工程准备阶段是非常关键的一步。
首先需要进行地质调查,了解井区的地层情况和水文地质特征。
同时,还需评估施工地点的地质风险,确定施工的可行性。
在完成地质调查后,需要进行井身设计。
这一步骤主要涉及到井的直径、深度和壁厚的确定。
根据地层的性质和使用要求,选择合适的井身材料,如钢管、混凝土或塑料。
此外,还需要进行设备的选型和采购,确保能够满足施工的需求。
一些常见的设备包括钻机、井下泵浦和动力设备等。
二、井施工阶段井施工阶段是深井施工工法的核心部分。
它主要包括以下几个步骤:1. 钻井钻井是深井施工的第一步,它通过旋转钻杆和钻头,在地下将井筒逐渐钻进。
钻井的方式有多种,包括旋转钻进、冲洗钻进和冲击钻进等。
钻井时需要不断注入冷却液和泥浆,以冷却钻头并将钻屑带出井口。
2. 安装套管在钻完井后,需要安装套管来加固井筒。
套管是一种管状结构,其主要作用是支撑井筒和防止其坍塌。
套管的选取要根据地层特性和井的深度来确定。
3. 水泥固井水泥固井是为了加固井筒、防止地下水和地层岩层的交叉污染。
该步骤需要将水泥浆注入井筒,填充套管与岩层之间的空隙,并形成坚固的固体结构。
这样可以确保井筒的稳定性和完整性。
4. 安装井下设备井下设备的安装是深井施工的最后一步。
根据实际使用需求,安装泵浦、传感器、管道等设备,为之后的生产、利用或测试做好准备。
三、施工安全与质量控制在深井施工工法中,安全和质量是至关重要的。
施工过程中应严格按照设计要求进行操作,并保持施工现场的整洁和秩序。
确保工人具备相关的技能和经验,并提供必要的安全培训。
质量控制方面,需要对施工材料进行质量检验,以保证其符合相关标准。
在井施工过程中,对钻进速度、水泥浆配比、套管安装质量等进行监测和记录。
固井工艺技术固井工艺技术(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。
深井和超深井钻井技术全套深井、超深井钻井技术问题主要包括:复杂深井井身结构及套管柱优化设计,深井高效破岩及钻井参数优选技术,深井用系列高效钻头,深井钻井装备以及其他配套技术在深井中的应用等问题。
一、复杂深井井身结构及套管柱优化设计1.井身结构设计传统的井身结构设计方法对生产井和探井没有区分,都是自下而上进行设计,这种设计可以使所设计的套管层次最少,每层套管下入的深度最浅,节省成本。
对于深井钻井,尤其是深探井钻井来说,一般对所钻地区的情况掌握不清,要切实保证钻达目的层、提高深井钻井的成功率,就必须有足够的套管层次储备,以便一旦钻遇未预料到的复杂层位时能够及时封隔,并继续钻进。
但目前的套管、钻头系列有限,只能有2~3层技术套管,只能封隔钻井过程中的2~3个复杂层位。
因而,希望每一层套管都能尽量发挥其作用,希望上部裸眼尽量长些,上部大尺寸套管尽量下得深一些,以便在下部地层钻进时有一定的套管层次储备和避免小井眼完井。
自上而下的设计方法能很好地体现上述想法,可以使设计的套管层次最少,每层套管下入的深度最深,从而有利于保证实现钻探目的,顺利钻达目的层位。
自上而下的设计方法的基本过程是:根据裸眼井段必须满足的约束条件,首先从地表开始向下确定表层套管的下入深度,然后向下逐层设计每一层技术套管的下入深度,直至目的层位裸眼井段必须满足的约束条件均为式中i一—计算点序号,在设计程序中每米取一个计算点;Pmmax ------ 裸眼井段的最大钻井液密度,g/crrP; Ppmax——裸眼井段钻遇的最大地层孔隙压力系数,g/cm3;Sb——抽吸压力系数,g/cm3;Pcmax一—裸眼井段的最大井壁稳定压力系数,g/cm3;Ppi——计算点处的地层孔隙压力系数,g∕cm3;Hi——计算点处的深度,m;△P——压差卡钻允值,MPa;Sg——激动压力系数,g/cm3;Sf——地层破裂压力安全增值系数,g/cm3;Pfi——计算点处的地层破裂压力系数,g∕cm3;Hmax ----- 裸眼井段的最大井深,m;Sk一一井涌允量系数,g/cm3。
深井超深井钻井液及固井技术目录第一节深井超深井钻井液技术 (3)一、我国深井超深井钻井液技术概述 (4)二、国外深井超深井钻井液技术概述 (5)三、油基钻井液在深井超深井中的应用情况 (11)四、水基钻井液在深井超深井中的应用情况 (13)五、新型耐高温水基钻井液 (26)六、抗高温处理剂 (39)第二节国内外深井超深井固井完井技术 (45)一、国内固井基础理论研究 (46)二、国内常规固井技术 (46)三、国内深井固井技术 (47)四、国内深井固井实例 (49)五、国内深井完井技术 (53)六、深井固井完井问题原因探讨 (56)七、深井固井完井技术措施探讨 (57)八、国外深井超深井固井技术 (59)九、国外超深井完井技术 (69)第一节深井超深井钻井液技术由于普通泥浆高温高压下会发生降解而失效,因此,钻深井超深井必须使用专门的泥浆,这种泥浆必须具有:高温稳定性、良好的润滑性和剪切稀释特性,固相含量低、高压失水量低、抗各种可溶性盐类和酸性气体的污染,有利于处理、配置、维护和减轻地层污染。
现已研制出各种适合于钻深井超深井的泥浆,新的泥浆也在不断出现。
深井超深井钻井液技术的特点:①井愈深,井下温度压力愈高,钻井中泥浆在井下停留和循环的时间愈长,使深井超深井泥浆的性能变化和稳定性成为一个突出的问题,而且井愈深,井下温度愈高,问题就愈突出。
②深井钻井裸眼长,地层压力系统复杂,泥浆密度的合理确定和控制则更为困难,且使用重泥浆时,压差大因而经常出现井漏、井喷、井塌、压差卡钻以及由此而带来的井下复杂问题,从而成为深井超深井泥浆工艺技术的难点之一。
③深井钻遇地层多而杂,地层中的油、气、水、盐、粘土等的污染可能性增大,且会因高温作用对泥浆体系的影响而加剧,从而增加了泥浆体系抗污染的技术难度。
④泥浆对深部油层的损害,因高温而加剧, 从而对打开油层钻井完井液的技术要求更加严格。
⑤浅井已取得成效的各种先进钻井工艺技术及先进工具,在深井井段应用受到很大的限制。
深井钻探施工工艺深井钻探是一项在地下深层进行的工程活动,通常用于石油、天然气、水源等资源的勘探和开采。
深井钻探的施工工艺十分复杂,需要严谨的操作和先进的设备。
本文将从深井钻探的准备工作、地层分析、钻井过程、套管完井等方面详细介绍深井钻探的施工工艺。
一、准备工作进行深井钻探之前,需要进行充分的准备工作。
首先是选址工作,需要根据勘探资料确定钻探井的坐标,并对钻井区域进行勘测。
然后是搭建井场,确定井口位置,并进行现场平整、排水处理等工作。
接下来是准备钻探设备和工程人员,确保设备完好、人员技术过硬。
最后是制定施工方案和安全措施,保障施工顺利进行。
二、地层分析在开始钻探之前,需要进行地层分析,了解地下情况。
通过地质勘探和实验室分析,确定目标地层的性质、厚度、岩性等参数。
这些信息对后续的钻探过程至关重要,可以提前预防潜在的风险,并指导钻井设计和井筒结构。
三、钻井过程钻井是深井钻探的核心环节,包括钻进、取心和安装套管等过程。
首先是钻进过程,通过旋转钻头和循环泥浆将地层岩石磨碎并冲出井口。
取心过程是为了获取地层岩芯样品,通过对岩芯的分析可以判断地层性质和含矿量。
最后是安装套管,用于加固井壁、防止塌陷及减小地层水压。
四、套管完井套管完井是深井钻探的最后一个环节,也是保证井筒完整性和安全性的关键步骤。
套管完井包括封隔层的设计、注浆固井和封井等工作。
通过正确的封隔层设计和高质量的注浆固井,可以有效防止地下水和油气的扩散,保障井下设备的正常运行。
综上所述,深井钻探的施工工艺是一项复杂而精细的工程活动,需要各个环节的配合和协调。
只有严格按照规定的程序和要求进行施工,才能确保深井钻探工程的顺利进行,取得预期的效果。
希望本文可以为从事深井钻探工作的同行提供一些参考和借鉴,共同推动深井钻探行业的发展和进步。
分级固井工艺流程一、引言随着油气勘探开发的不断深入,对固井技术的要求也越来越高。
传统的单级固井技术难以满足复杂地质条件下的固井需求,因此需要采用分级固井技术以提高固井质量和效率。
本文将对分级固井工艺流程进行详细介绍,包括分级固井工具、固井液体系、施工工艺和质量检测与评价等方面。
二、分级固井工艺流程简介分级固井是一种特殊的固井技术,其原理是将需要固化的水泥浆通过多级注浆管分阶段注入地层,以达到深部地层的固井需求。
与传统的单级固井技术相比,分级固井具有更高的固井效率和更大的覆盖范围,尤其适用于深井、超深井和水平井的固井工程。
三、分级固井工具分级固井需要使用专用的固井设备,包括多级注浆管、注浆泵、混合器、储浆罐等。
多级注浆管是分级固井的关键设备之一,其作用是将水泥浆按照设计要求注入地层。
注浆泵、混合器和储浆罐等设备则是用来制备和输送水泥浆的。
这些设备需要具备高压力、大排量和稳定性等性能特点,以确保水泥浆能够按照设计要求注入地层。
四、固井液体系固井液是分级固井中的重要组成部分,其性能直接影响着固井质量和施工效果。
根据地层条件和施工要求,选择合适的水泥种类和配方,并按照规定的比例混合水和水泥,制备出性能稳定、流动性好、硬化时间可调的水泥浆。
同时,还需要针对不同的地层条件和施工要求,开发出具有特殊性能的水泥浆体系,如低密度水泥浆、高强度水泥浆、抗高温水泥浆等。
五、固井施工工艺分级固井施工工艺主要包括安装分级注浆管、配置水泥浆、注入隔离液、注浆、清洗注浆管线、候凝与养护等步骤。
在施工过程中,需要根据实际情况调整施工参数和工艺,确保固井质量符合设计要求。
同时,还需要加强施工现场的组织与协调,确保施工过程中的信息传递及时准确、工作协调顺畅有序。
六、固井质量检测与评价在所有水泥浆完全凝固并达到设计强度后,需要进行质量检测与评价。
常用的检测方法有钻芯取样法、声波检测法和压力检测法等。
通过检测水泥石的力学性能、渗透性等参数,以及评估固井质量是否符合设计要求,可以全面了解分级固井的施工效果和质量。
深基坑大直径深井降水井施工工艺要求1、成孔:成孔采用冲击式工程钻机,泥浆护壁,旁设置泥浆池,深度1.5m.孔直径为600mm,成孔深度自设计深度向下0.5m.2、换浆:钻机成孔后,为了清除孔壁上的泥皮,必须用清水注入清掏,进行换浆。
3、下井管:成孔完毕应立即下无砂管,下管前要用竹片绑紧,在对应的粉砂、细砂层的部位采用滤网进行包裹,避免淤塞埋泵,采用钻机卷杨下管,下管时要垂直居中。
4、填滤料:将滤料从井口四周均匀回填,防止将井管挤偏,井顶离地面1m,用粘性土回填至地面,井口要加盖。
5、洗井:洗井是关键性工艺,在滤料充填完后进行初次洗井,采用9m3空压机气举法洗井,要从上至下逐层逐节吹洗,将井底泥砂吹净、洗出清水为止。
洗井结束前再清一次淤泥,使井底沉淀小于0.3m.6、抽水:用潜水泵抽水,水泵下至距井底0.5m.开始抽水时,水未变清前不准中途停泵,以防含砂量过大造成淤积,甚至埋泵。
7、封井:井口地面以下1米范围内用粘性土回填压实,井管要高出地面0.3m,并在周围立显著标志和加井盖予以保护。
若施工场地狭窄,也可将抽水管井设置成暗井,这样可不占用地面空间。
8、排水系统的设置根据基槽总涌水量估算,地面排水系统可采用在施工场区内临时铺设的排水管沟,在排水管沟中设计有PVC200管,管沟距井中1.0m,并埋入自然地面以下0.3m,坡度不小于0.3%,经沉淀池沉淀后排入市政排水干管。
9、抽降水的管理1)定时巡视降排水系统的运行情况,及时发现和处理系统运行的故障和隐患,如水泵的抽水出水情况,是否需要检修和换泵,供电线路是否正常,排放水的含砂情况及排水联络管道是否通畅。
2)按要求观测水位的变化情况,观测频率:降水前期一个月内每两天一测,之后每3天一测,及时分析了解降水过程中的水位变化情况,根据部位调整开泵数量,增加观测频率每1天观测一次,减少地下水资源的浪费。