固井工艺技术介绍ppt课件.ppt

《固井工艺技术介绍ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固井工艺技术介绍ppt课件.ppt（99页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1 ,吐哈钻井工艺研究院,固井工艺技术介绍,王学良,什么是固井？,固井是在已钻成的井眼内下入套管柱，然后在套管与井壁之间的环形空间内注入水泥浆，在套管的下段部分或全部环空，将套管与地层固结在一起的工艺过程。,高等院校“十一五”规划教材钻井工程,前 言,固井的目的是什么？,1、安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压油气水层；,2、巩固疏松井段，隔离复杂地层；,3、封隔地下油气水层，防止上下串通；,4、封隔暂不开采的油气层；,5、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层；,6、为油气生产建立长期稳定的通道；,7、油气井抢险作业。,前 言,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

2、、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,前 言,固井可能带来的危害,墨西哥湾MC252井喷漏油事故发生在固井后替海水作业时，固井失败是事故的直接原因,区 块：Mississippi Canyon Block 252 位于美国路易斯安那州海洋Maconda探区作业水深：1524米 离岸距离：77公里油 公 司：BP钻井承包商：越洋钻探公司（Transocean） 固井

3、服务公司：哈里伯顿,2010年4月20日晚上22:00左右，BP公司位于墨西哥湾的“深水地平线（Deepwater Horizon）”钻井平台Missssippi Canyon 252#-01井发生井喷爆炸着火事故，造成11人死亡， 17人受伤，大面积海域受到严重污染,前 言,固井失败是事故的直接原因固井候凝时间短，胶结强度不足：采用哈里伯顿公司的充氮水泥浆，另外水泥浆用量可能不够，返高不足，导致油气从尾管悬挂器涌入井筒。该井完井泥浆密度约1.9g/cm3 ，海水密度为1.03 g/cm3。海水深1544.8米忽视了压力测试中的异常显示：候凝16.5h后进行试压，发现测试数据表现异常，但未引起

4、重视过早替入海水：BP公司为赶进度，过早下令用海水替换隔水管中的泥浆，导致井内液柱压力不足以平衡地层压力，从而引发地层液体涌入井筒。,固井可能带来的危害,前 言,在统计的193口井中，水泥未返到井口的有97口，占总井数的50.3%盐膏层套管挤毁10口，占总井数的5.18井口带压的井（发生环空气窜）有39口，占总井数的20.2%生产套管固井候凝时发生气窜有14口，占总井数的7.3%盐膏层段固井质量不合格150口，占总井数的77.7,固井可能带来的危害,在扬古伊和皮尔古伊气田区域，由于Yan-10井、Pir-7井、Pir-5井等井在揭开目的层后发生强烈井喷，不仅造成井眼报废，更为严重的是使大量天然

5、气沿报废井眼或套管外环空（固井质量极差）上窜，在上部储层发育且盖层封闭性较好的地层中形成了不同规模的“人工气藏”,土库曼斯坦阿姆河右岸气田固井,前 言,墨西哥湾的OCS地区，大约有15500口生产井、关闭井及临时废弃井。据统计，有6692口井约43%至少有一层套管环空带压。在这些环空带压的井中，共有10153层套管环空带压，其中47.1%属于生产套管带压，16.3%属于技术套管带压，26.2%属于表层套管带压，10.4%属于导管带压。大部分井下入几层套管柱，从而使判定环空带压的原因与采取有针对性的补救措施困难，每口井补救费用高达100多万美元,固井可能带来的危害,前 言,固井可能带来的危害,台

6、H6-1井339.7mm表层套管固完井候凝时，北东方向约250米冒气水后目前情况,涩北气田气层埋藏浅，分布井段长（408.0-1738.2m），层数多（54-79），气水界面复杂,浅层气、浅层盐水活跃。台H6-1井、台6-7井，一开钻至800m下入表层套管固井后，候凝过程中套管外地表窜出盐水和水溶气，被迫报废,台6-7井273mm表层套管固完井候凝时，地表窜出盐水和水溶气,前 言,固井的关键技术要求,一次作业成功率 提高固井一次作业成功率，是确保工程技术安全的关键，是提高固井质量的保障，可以省略后期补救作业有效封隔 实现层间有效封隔，是后续安全钻井的保障，是提高开发效益的保障长寿命 固井的长期

7、封固质量，是延长油气井寿命的关键，是提高单井综合经济效益的关键,前 言,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。,前 言,现代固井技术与其他专业关系,现代固井工程是石油工程技术领域的一个重要环节，并形成独立专业体系。与地质、钻井、完井、测井、井下作业、油气田开发等各个专业有着密切关系。,前 言,固井在钻井工程中的经济

8、份额,钻完井工程占勘探开发投资比例,美国建井各专业投资比例,前 言,某重点深探井工程技术投资比例,固井在钻井工程中的经济份额,在整个建井工程技术投资中，固井投资比例在20%-30%。,在整个建井工程中，只有固井工程中的套管和水泥浆留在油气井中。,前 言,15 ,提 纲,第一单元：固井工艺技术第二单元：水泥浆化验第三单元：固井附件及设备第四单元：固井质量评价,16 ,吐哈油田常用固井工艺介绍：,第一单元 固井工艺技术,16 ,固井工艺,分级固井,水平井及半程固井,常规固井,尾管固井,振动固井,17 ,常规固井工艺是用水泥车、下灰车及其他地面设备配置好水泥浆，通过前置液、下胶塞（隔离塞）与钻井液隔

9、离后，一次性地通过水泥头、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。 固井施工流程： 注前置液注水泥浆压碰压塞（上胶塞） 替钻井液碰压候凝。,常规固井,第一单元 固井工艺技术,18 ,常规固井,常规固井基本条件（1）井眼通畅，井底干净。（2）井径规则，井径扩大率小于15%。（3）固井前井下不漏失。（4）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h。（5）套管居中，居中度不小于75%。（6）套管与井壁环形间隙大于20mm。（7）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。（8）水泥浆稠化时

10、间、流动度等性能应满足施工要求。（9）水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0.24g/cm3。,第一单元 固井工艺技术,19 ,常规固井,第一单元 固井工艺技术,20 ,分级固井工艺是把可以通过地面控制打开和关闭的一种特殊工具串于套管中的一定位置，在固井时使注水泥作业分两次（级）或多次（级）施工完成。分级注水泥器简称分级箍，是分级注水泥作业的专用工具，主要分为机械式分级箍、压差式分级箍、机械压差双作用分级箍三种类型。由于机械压差双作用分级箍可替代压差式分级箍，所以常用的分级箍只有两种，即：机械式分级箍、机械压差双作用分级箍。,分级固井,第一单元 固井工艺技术,21 ,（1）一次要求注水泥量

11、过大的井。（2）封固段过长的井。（3）地层破裂压力系数低的井。（4）地层渗透性滤失严重的井。（5）封固段中有严重漏失层的井。（6）下部有高压层，固井候凝期间需要防止候凝失重的井。（7）上下封隔层距离较远，而中间不需水泥封隔的井。（8）井深，套管过长，上部需要水泥封固支承的井。（9）可利用分级箍与套管外封隔器配合，完成筛管顶部注水泥、封隔器完井及各种堵漏工艺的施工。,分级固井,分级固井适用范围,第一单元 固井工艺技术,22 ,分级固井,常规分级固井,免钻分级固井,第一单元 固井工艺技术,23 ,尾管固井是指不延伸至井口的套管固井，这段不到井口的套管称做尾管。 较短的尾管可做于井底，但绝大部分必须

12、要求实施尾管悬挂，这样管柱不至于大幅度弯曲，利于保证固井质量，便于进行增产作业。 悬挂器装在尾管顶部，尾管由尾管悬挂器挂于上层套管内壁。还有特殊的尾管形式，不悬挂于上层套管，而靠水泥环支持，称做“保护性”尾管，主要用于处理大漏层、异常高压层、严重坍塌层、键槽井段等，亦属于钻进尾管范畴。 尾管悬挂固井的主要目的有：经济性要求；满足使用复合钻具或复合油管；改善钻井或注水泥环空水力条件等。,尾管固井,第一单元 固井工艺技术,24 ,尾管固井,其工艺流程为：按作业规程下入尾管及送入钻杆到设计位置开泵循环投球憋压剪断座挂销钉，悬挂器座挂旋转转盘进行倒扣，观察转盘扭矩并记录旋转圈数若旋转圈数已超过反扣接头

13、丝扣圈数且转盘扭矩降低则试提中心管若悬重减少且基本等于空钻杆浮重，证明倒扣成功下放钻柱加压80100kN于悬挂处憋压剪断球座销钉开泵进行循环钻井液注前置液注水泥浆释放钻杆胶塞替钻井液钻杆塞与空心耦合（耦合前降低替入排量） 碰压放回压，检查浮箍是否倒流上提中心管，循环出多余的水泥浆起钻候凝。,第一单元 固井工艺技术,25 ,尾管固井,尾管悬挂器,第一单元 固井工艺技术,26 ,水平井及半程固井,吐哈油田水平井固井,第一单元 固井工艺技术,大斜度井水平井固井技术介绍,水平井选择性完井,27 ,水平井及半程固井,筛管顶部注水泥固井（半程固井）工艺是根据开发要求，在裸眼井段下入筛管，只将筛管顶部套管注

14、水泥固井,以保证不污染封固段以下的产层，达到增产的目的。该工艺在水平井完井中使用的较多，适用于全井下套管，也适用于尾管。 工艺特点：在套管串结构中，在筛管上部分别安装盲管、封隔器、分级注水泥器，固井前将封隔器胀开，打开分级箍进行注水泥，然后关闭分级箍。,第一单元 固井工艺技术,28 ,优点： （1）既能以筛管工艺完井，水泥浆不污染油气层，又能有效封固产层以上地层，保护产层与上部油气水层的有效封隔，提高筛管完井的油井寿命。 （2）该工艺比下套管固井后再下入筛管的常规筛管完井增大了筛管尺寸，使筛管尺寸和上部套管相同，有利于开发作业和增产。,水平井及半程固井,第一单元 固井工艺技术,29 ,在套管串

15、上设计免钻盲板、免钻分级箍，在一定压差下先憋脱分级箍、再使盲板内部组件破碎，下油管时将其通至井底，节省小钻具作业程序。,筛管顶部固井（半程固井）完井,结合,免钻分级固井,水平井及半程固井,第一单元 固井工艺技术,30 ,振动固井,激振胶塞的研究,第一单元 固井工艺技术,企业动态期号,31 ,提 纲,第一单元：固井工艺技术第二单元：水泥浆技术第三单元：固井附件及设备第四单元：固井质量检测,32 ,第二单元 水泥浆技术,油井水泥浆是以水为连续相以水泥颗粒为分散相的高浓度固相颗粒水基悬浮体。水泥浆化学是固井工程理论与化学之间的边缘科学，专门研究如何用化学方法解决固井过程中遇到的问题。具体地说，水泥浆

16、化学就是通过研究水泥浆的组成和性能，且予以科学地控制和调整，最终达到封隔地层、保护储层和支撑套管的目的。,33 ,水泥浆技术,油井水泥,水泥浆体系,常用外加剂,水泥浆实验方法,第二单元 水泥浆技术,34 ,油井水泥的基本要求（1）水泥流动性良好，在规定的时间内能保持这种流动性; （2）水泥浆在井下的温度及压力条件下保持性能稳定；（3）水泥浆应在规定的时间内凝固并达到一定的强度；（4）水泥浆应能和外加剂相配合，可调节各种性能；（5）形成的水泥石应有很低的渗透性能等。,油井水泥,第二单元 水泥浆技术,35 ,油井水泥的主要成分（1）硅酸三钙3CaOSiO2（简称C3S） 水泥的主要成份，一般的含量

17、为4065； 对水泥的强度，尤其是早期强度有较大的影响； 高早期强度水泥中含量可达6065； 缓凝水泥中含量在4045。（2）硅酸二钙2CaOSiO2（简称C2S） 含量一般在2430之间； 水化反应缓慢，强度增长慢； 对水泥的最终强度有影响。,油井水泥,第二单元 水泥浆技术,36 ,油井水泥的主要成分（3）铝酸三钙3CaOAl2O3（简称C3A） 促进水泥快速水化； 其含量是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素； 对水泥浆的流变性及早期强度有较大影响； 对硫酸盐极为敏感； 对于有较高早期强度的水泥，其含量可达15。（4）铁铝酸四钙4CaO2Al2O3Fe2O3（简称C4AF） 对强度影响较小；

18、水化速度仅次于C3A； 早期强度增长较快； 含量为 812。 除了以上四种主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等。,油井水泥,第二单元 水泥浆技术,37 ,（1）水泥的水化反应 水泥的主要成分与水发生的水化反应为： 3CaOSiO22H2O 2CaOSiO2H2OCa(OH)2 2CaOSiO2H2O 2CaOSiO2H2O 3CaOAl2O36H2O 3CaOAl2O36H2O 4CaOAl2O3Fe2O36H2O 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O 其他二次反应，生成物中有大量的硅酸盐水化产物及氢氧化钙等。在反应的过程中，各种水化产物均逐渐凝聚，使水泥硬化。,油井水泥,水泥

19、水化,第二单元 水泥浆技术,38 ,（2）水泥凝结与硬化 水泥的硬化三阶段：溶胶期 凝结期 硬化期,油井水泥,水泥水化,溶胶期：水泥与水混合成胶体液，水化产物的浓度开始增 加，达到饱和状态时部分水化物以胶态或微晶体析出，形成胶溶体系。此时水泥浆仍有流动性。凝结期：水化反应由水泥颗粒表面向内部深入，溶胶粒子 及微晶体大量增加，晶体开始互相连接，逐渐絮凝成凝胶体系。水泥浆变绸，直到失去流动性。硬化期：水化物形成晶体状态，互相紧密连接成一个整体，强度增加，硬化成为水泥石。,第二单元 水泥浆技术,39 ,油井水泥,水泥石主要组成部分,无定性物质（水泥胶），它具有晶体的结构，颗 粒尺寸大体在0.lmm左

20、右,互相连接成一个整体。氢氧化钙晶体，是水化反应的产物。未水化的水泥颗粒。,第二单元 水泥浆技术,40 ,油井水泥,油井水泥分类API,第二单元 水泥浆技术,41 ,随着勘探开发和钻井技术的不断发展，复杂井固井、特殊井固井逐渐增多，油井水泥的发展也随之进步，用以解决一些特殊问题的水泥浆体系也有很大的发展，为解决目前固井常见的水泥浆柱液面回落、漏失、微间隙、环空气窜、高温、超高压、盐岩层等一系列固井难题提供了有力的技术支撑，以下介绍几种吐哈油田各区块常见水泥浆体系及配方。,水泥浆,第二单元 水泥浆技术,42 ,水泥浆性能,（1）水泥浆密度,干水泥密度3.053.20gcm3；水泥完全水化需要的水

21、为水泥重量的20左右,但此时水泥浆不能流动；使水泥浆能流动加水量应达到水泥重量的4550，水泥浆密度1.801.98gcm3之间。,第二单元 水泥浆技术,43 ,水泥浆性能,（2）水泥浆稠化时间,水泥浆从配制开始到其稠度达到其规定值所用的时间。API标准：从开始混拌到水泥浆稠度达到100BC（水泥稠度单位）所用的时间。API标准中规定在初始的1530 min时间内，稠化值应当小于30BC。好的稠化情况是在现场总的施工时间内，水泥浆的稠度在50BC以内。,第二单元 水泥浆技术,44 ,水泥浆性能,（3）水泥浆的失水,一般用30分钟的失水量表示；单位：ml。 （4）水泥浆的凝结时间 从液态转变为固

22、态的时间。 （5）水泥石强度 能支撑和加强套管； 能承受钻柱的冲击载荷； 能承受酸化、压裂等增产措施作业的压力。 （6）水泥石的抗蚀性 主要应抗硫酸盐腐蚀。,第二单元 水泥浆技术,45 ,低密度水泥浆体系一般指密度低于1.70g/cm3的水泥浆体系，该水泥浆体系主要用于高渗低压易漏井和地层破裂压力较低井的固井施工，有时也作为长封固段井上部封固的充填水泥浆使用。充气水泥浆和泡沫水泥浆也是常用的低密度水泥浆体系。,水泥浆体系,（1）低密度水泥浆体系,第二单元 水泥浆技术,46 ,高密度水泥浆体系一般指密度大于2.1g/cm3的水泥浆体系，主要用于解决超高压井固井压稳问题。,水泥浆体系,（2）高密度

23、水泥浆体系,具有触变性的水泥浆，常用的触变水泥浆有四种类型：粘土基水泥浆体系、硫酸铝与硫酸亚铁水泥浆体系、硫酸钙水泥浆体系、交联聚合物水泥浆体系。,（3）触变水泥浆体系,第二单元 水泥浆技术,47 ,膨胀水泥浆具有水泥凝固过程体积略有膨胀的效果，该体系主要用于易产生“微环隙”的井固井施工，一般要求其膨胀率不超过5%,以免产生副作用。 常用的体系有盐水水泥浆、加铝粉等的发气水泥浆、惨入煅烧氧化镁的水泥浆。,水泥浆体系,（4）膨胀水泥浆体系,含较多NaCl或KCl的水泥浆体系； 用于盐岩层、无淡水区域固井施工； 可以解决在大段盐岩层固井时的地层溶解、水泥石破坏、胶结测井等问题。,（5）盐水水泥浆体

24、系,第二单元 水泥浆技术,48 ,由胶乳配制的水泥浆体系 ； 常用的有醋酸乙烯、氯化乙烯、聚乙烯、苯乙烯和丁二烯等 ； 乳胶颗粒的直径（0.05-0.5m）小于水泥颗粒（20-30m）。,水泥浆体系,（6） 胶乳水泥浆体系,(7)矿渣MTC固井液体系,第二单元 水泥浆技术,49 ,天山G级(MSR)水泥+增强剂+减轻剂+降失水剂+减阻剂+调凝剂+水,水泥浆配方,（1）低密度水泥浆配方,天山G级（MSR）水泥+增强剂+减轻剂+降失水剂+胶乳+水(低密胶乳水泥浆),第二单元 水泥浆技术,50 ,水泥浆配方,（2）超低密度水泥浆,第二单元 水泥浆技术,51 ,胶乳水泥浆体系 天山G级（MSR）水泥+

25、BXF-200L降失水剂+胶乳+消泡剂+44%水,水泥浆配方,（3）常规密度水泥浆配方,第二单元 水泥浆技术,52 ,成模型低滤失水泥浆天山G级（MSR）水泥+成模型降失水剂+防气窜剂+减阻剂+消泡剂+调凝剂+44%水,水泥浆配方,（3）常规密度水泥浆配方,成模型增韧水泥浆天山G级（MSR）水泥+成模型降失水剂+（防气窜剂）+增韧剂+减阻剂+消泡剂+调凝剂+44%水,第二单元 水泥浆技术,53 ,抗盐水泥浆体系天山G级（MSR）水泥+BXF-200L+减阻剂+激活剂+调凝剂+44%水；天山G级（MSR）水泥+G33S+防气窜剂+减阻剂+激活剂+调凝剂+44%水。,水泥浆配方,（3）常规密度水泥

26、浆配方,第二单元 水泥浆技术,54 ,（1）加重剂常见的有重晶石、赤铁矿粉等高密度材料；用加重剂可使水泥浆密度达到2.10g/cm3。 （2）充填剂和减轻剂用于增加造浆率时称为充填剂；用于降低水泥浆的密度时称为减轻剂；常见的有硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火山灰等低密度材料；用减轻剂可使水泥浆的密度降到1.45g/m3以下。,常用外加剂,第二单元 水泥浆技术,55 ,（3）缓凝剂使水泥浆的稠化时间延长；用于高地温梯度的井和深井；常见的缓凝剂有丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素磺酸盐、羧甲基羟乙基纤维素等。（4）促凝剂缩短水泥浆的候凝时间及增加水泥浆的早期强度；用于浅层和低温层的封固；常用的

27、促凝剂有氯化钙、硅酸钠、氯化钾等。,常用外加剂,第二单元 水泥浆技术,56 ,（5）减阻剂（分散剂）改善水泥浆的流动性能，使其流动阻力减少；使得水泥浆低流速状态下进入紊流状态；常见的减阻剂有奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸盐、木质素磺化钠等。（6）降失水剂降低水泥浆失水量；常用羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等。（7）防漏失剂防止水泥浆在易漏失层中的漏失；分为纤维状、颗粒状等固体堵漏材料，如沥青粒、纤维材料等。,常用外加剂,第二单元 水泥浆技术,57 ,（8）增韧剂提高水泥石韧性的材料；使水泥石内部缺陷的应力集中减小，增加水泥石的抗冲击能力；常用的增韧剂是纤维材料、磨碎橡胶和胶乳。 （9）

28、高温强度稳定剂用来减少水泥石高温强度衰减速度的材料；常用的高温强度稳定剂是硅粉和石英砂，加量为35%-40%。,常用外加剂,第二单元 水泥浆技术,58 ,（10）消泡剂消泡剂是控制或减少水泥浆中产生气泡的化学剂；常用的消泡剂有三种：聚醚、辛醇以及磷酸三丁脂。（11）早强剂用来提高水泥早期强度的材料；主要成分是无机盐；常用的无机盐有氯化钙、硅酸钠以及它们与一些改进成分的复合物；一般在低密度水泥浆体系中使用。,常用外加剂,第二单元 水泥浆技术,59 ,（12）膨胀剂通过产生气体或水泥石的凝固膨胀来减小水泥失重和提高水泥石与套管及地层胶结强度的外加剂；常用的膨胀剂有： 加铝粉等的发气膨胀剂 氧化钙和

29、氧化铝组成的膨胀剂 氧化钙和氧化镁组成的高温膨胀剂。（13）自由水控制剂和固体悬浮剂用来提高水泥浆的沉降稳定性，控制自由水的化剂； 具有控制或减少水泥浆中自由水量并能悬浮固体颗粒不至于沉降的材料；常用主要有有机聚合物、生物聚合物、水玻璃、硅灰。,常用外加剂,第二单元 水泥浆技术,60 ,油井水泥试验方法,油井水泥试验方法：GB/T 19139 模拟稠化时间,5 水泥浆的制备6 水泥浆密度测定7 油井模拟抗压强度试验（表1）9 油井水泥模拟稠化时间试验（附录E）10 静失水试验12 用旋转粘度计测定水泥浆的流变性和胶凝强度13 水泥浆在套管和环空内的压降和流态计算方法,第二单元 水泥浆技术,61

30、 ,高温高压油气田提高固井质量研究高酸性气田提高固井质量技术研究盐膏层、漏失地层等特殊井固井技术研究高温水泥浆外加剂研发水平井、分支井等完井新工艺技术研究智能完井技术研究保护储层完井液配方研究完井及固井系列工具的研发,主要研究方向,第二单元 水泥浆技术,62 ,提 纲,第一单元：固井工艺技术第二单元：水泥浆技术第三单元：固井附件及设备第四单元：固井质量评价,63 ,第三单元 固井附件及设备,引鞋的主要作用是作为下套管导向装置，连接在套管最下端，以保证下套管时套管不戳向井壁，使套管顺利入井。 引鞋分为可钻式引鞋和不可钻式引鞋。可钻式引鞋结构由钢接箍和水泥或易钻的铝质材料及生铁组成，主要用于技术套

31、管。不可钻式引鞋结构是由全钢制成，选用35CrMo以上的材质，主要用于生产套管。,1、引鞋,64 ,1、引鞋,（a）铸铁引鞋 （b）水泥引鞋1-本体；2-循环孔； 1-本体；2-循环孔；3-水泥石,第三单元 固井附件及设备,65 ,2、浮箍、浮鞋,浮箍就是单流阀，也叫回压凡尔，安装在套管串底部的引鞋上，使注水泥浆结束后环空液柱压力大于套管内液柱压力时水泥浆不倒流，从而控制套管内水泥塞长度。由于下套管时单流阀对套管有漂浮作用，所以把它成为浮箍。 浮箍分为可钻式和不可钻式，可钻式主要用于技术套管，不可钻式主要用于生产套管。 浮鞋是引鞋和浮箍的组合体，它既有引鞋的功能又有浮箍的功能。,第三单元 固井

32、附件及设备,66 ,2、浮箍、浮鞋,第三单元 固井附件及设备,67 ,3、内管注水泥装置,在大直径套管内，以钻杆或油管作内管，水泥浆通过内管注入并从套管鞋处返至环形空间的注水泥装置。它主要有插头和插座两部分。,第三单元 固井附件及设备,68 ,4、套管扶正器,扶正器是在套管下入井内时用来扶正套管，减小套管偏心度，提高固井顶替效率，保证固井质量；同时下套管使用扶正器也能减少下套管过程中套管粘卡。 扶正器基本分两种：刚性扶正器、弹性扶正器和滚轮扶正器。,第三单元 固井附件及设备,69 ,4、套管扶正器 套管滚轮扶正器,第三单元 固井附件及设备,70 ,5、尾管悬挂器,将尾管悬挂在上一层套管柱底部并

33、进行注水泥作业的特殊装置。,尾管悬挂器按类型分三类,液压式机械式机械液压双作用式,第三单元 固井附件及设备,71 ,5、尾管悬挂器,第三单元 固井附件及设备,72 ,6、分级注水泥器,分级注水泥器简称分级箍，是分级注水泥作业的专用工具，主要分为机械式分级箍、压差式分级箍、机械压差双作用分级箍三种类型。由于机械压差双作用分级箍可替代压差式分级箍，所以常用的分级箍只有两种，即：机械式分级箍、机械压差双作用分级箍。,第三单元 固井附件及设备,73 ,6、分级注水泥器,分级箍及附件,第三单元 固井附件及设备,74 ,6、分级注水泥器,第三单元 固井附件及设备,75 ,7、套管外封隔器,接在套管柱上，在

34、固井碰压之后能使套管与裸眼环空形成永久性桥堵的装置。 （1）结构 橡胶筒是由内胶筒和硫化在骨架上的外胶商组成，是一种具有承受高压能力的可膨胀的密封元件，外胶筒两端由软金属叠加成加强层，以提高胶筒的承受压力，中心管为一段短套管可与套管连接； （2）工作原理 水力膨胀式套管外封隔器是根据帕斯卡流体原理设计的。当封隔器内部达到一定压力后，将引起封隔器外径的增加并实现与井壁间的密封作用。,第三单元 固井附件及设备,76 ,7、套管外封隔器,管外封隔器1-接箍；2-中心管；3-密封圈；4-胶筒； 5-阀箍；6-断开杆；7-短节；8-限压阀；9-单流阀；10-锁紧阀； 11-滤网； 12-断开杆,封隔悬挂

35、器,第三单元 固井附件及设备,77 ,8、水泥头,在注水泥作业中内装胶塞，并具有压塞、注替管汇、阀门连接的高压井口装置。 水泥头按其连接螺纹分为钻杆水泥头与套管水泥头两种类型。 钻杆水泥头在井口与送入钻具连接； 套管水泥头与井口套管连接。 根据用途套管水泥头可分单塞水泥头和和双塞水泥头。,第三单元 固井附件及设备,78 ,8、水泥头,第三单元 固井附件及设备,79 ,9、设备,参加固井施工的专业特种设备统称为固井设备，固井设备主要有水泥车（注水泥撬）、下灰车（或立式下灰罐）、专用混浆车（专用混浆撬）、供水车（供水撬）、水泥干混设备、计量设备、水泥试验设备等。,第三单元 固井附件及设备,80 ,

36、9、设备,第三单元 固井附件及设备,81 ,10、暂堵型筛管完井技术研究阶段成果,第三单元 固井附件及设备,暂堵筛管能在欠平衡不压井条件下安全顺利地通过井口防喷器组。下至预定位置后，在储层流体、预置溶剂的作用下，其暂堵物质逐步溶解，最后恢复其原始的渗透能力。 目前已完成筛管暂堵技术及承压测试方法研究和暂堵剂、解堵剂的研制。,82 ,提 纲,第一单元：固井工艺技术第二单元：水泥浆化验第三单元：固井附件及设备第四单元：固井质量评价,83 ,第四节 固井质量评价,一、固井质量评价/依据集团公司固井技术规范（试行）固井过程质量评价固井质量评价质量鉴定,84 ,四、固井质量评价,二、固井质量方面存在的争

37、议 固井质量经CBL/VDL检测合格，经同位素验窜证明发生了管外窜。,CBL/VDL测井综合评价水泥胶结质量优，同位素验窜证实该井射孔层段与下部非射孔层段之间窜槽吸水。,85 ,四、固井质量评价,二、固井质量方面存在的争议 固井质量经CBL/VDL检测不合格，通过验窜证明管外并未发生窜流。,雁6-58井,同位素和机械验窜均未窜,神123井,射孔验窜未窜,86 ,四、固井质量评价,通过3年来的统计分析，三塘湖地区固井质量，尤其是低密度固井质量明显好于鄯善地区的固井质量，究其原因，主要是鄯善物资供应处的干混设施及干混方法无法满足生产要求,主要表现在以下几个方面： 1、混拌能力严重不够，70吨/天；

38、 2、混拌方式严重落后，一次混拌合格率低； 3、设备严重老化，维护保养工作消极。,三、影响固井质量突出因素,87 ,水泥胶结测井（Cement Bond Log）是声幅测井的一种，通过检测套管的滑行波（简称套管波）的幅度或衰减，来探测管外水泥的固结情况。水泥胶结测井通常用单发单收声系，源距多为1m。目前尚有与变密度（VDL）合测得组合测井仪，采用单发双收声系。,CBL/VDL组合测井仪示意图,四、固井质量评价,四、声波测井-水泥胶结测井（CBL）,88 ,水泥胶结测井（Cement Bond Log）是声幅测井的一种，通过检测套管的滑行波（简称套管波）的幅度或衰减，来探测管外水泥的固结情况。水

39、泥胶结测井通常用单发单收声系，源距多为1m。目前尚有与变密度（VDL）合测得组合测井仪，采用单发双收声系。,CBL/VDL组合测井仪示意图,四、固井质量评价,四、声波测井-水泥胶结测井（CBL）,89 ,人们特别关注“中等”上下的水泥胶结，因为这对固井“合格”与否以及层间封隔评价最敏感。CBL采用3英尺源距就是为了尽可能提高声波幅度曲线对水泥胶结变化的敏感度（如图）；VDL源距5英尺，地层波更明显，易于评价水泥环第二界面胶结情况。,声波衰减率-套管波幅度的关系,四、声波测井-水泥胶结测井（CBL）,四、固井质量评价,90 ,如果套管与水泥胶结良好，套管与水泥环的声阻抗差较小，在套管与水泥环的界

40、面上耦合好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播，使套管波信号有较大衰减，则测得的CBL值就低。若套管与水泥胶结不好，管外是钻井液时，套管与钻井液的声阻抗差别大，声耦合较差，套管波的能量不容易通过钻井液向地层传播，套管波的信号衰减小，测得的CBL较高。,四、声波测井-水泥胶结测井（CBL）,各种水泥胶结条件下的声波幅度测井响应示意图,四、固井质量评价,91 ,检测方法,CBL曲线 在没有其他因素影响下，CBL高反映第一界面水泥胶结差，CBL低映第一界面水泥胶结好（如图）。,各种水泥胶结条件下的声波幅度测井响应示意图,四、固井质量评价,92 ,声波变密度测井（Variable Density Lo

41、d）VDL，属于声幅测井的另一种，与CBL不同的是他记录井下声波信号的全波列。因此，亦称声波全波列测井，属于大信息量的测井方法，而CBL则只记录声波全波列中的首波幅度。 VDL目前通常与CBL同测，用单发双收声系组成两种仪器，公用一个发射器。,四、声波测井-声波变密度测井（VDL）,四、固井质量评价,93 ,VDL目前通常与CBL同测，用单发双收声系组成两种仪器，公用一个发射器。声波从五条路径从发射器传播至接收器，即仪器主体、井内钻井液、套管、水泥环和地层。为评价固井质量，通过仪器主体传播的声波信号必须消除，因此在VDL仪器上，按时间先后顺序接收到的声波信号分别是套管波，水泥环波，地层波和钻井

42、液波。,四、声波测井-声波变密度测井（CBL）,四、固井质量评价,94 ,根据VDL定性评价固井质量,四、固井质量评价,四、声波测井-声波变密度测井（CBL）,95 ,微间隙对测量结果造成不利影响，出现水泥“胶结不好”的假象；不能反映水泥环环向胶结不均匀；必须有自由套管刻度，所以无法保证无自由段套管刻度正确；CBL受套管外径，套管壁厚和测量源距影响很大；测量时要求仪器居中，偏心则CBL明显下降。,四、声波测井-CBL/VDL不足,四、固井质量评价,96 ,SBT（Segmented Bond Tool，即扇区水泥胶结测井）是Western Atlas公司于20世纪90年代初推出的一种固井质量测

43、井仪器。他利用推靠臂把六个滑板推靠到套管内壁上，将管外环空环向上等分六个扇区，分别考察每一个扇区的水泥胶结状况，实现测量的高分辨率360全方位覆盖。,SBT测井仪,四、声波测井-扇区水泥胶结测井（SBT）,四、固井质量评价,97 ,利用衰减率曲线和水泥胶结曲线评价：衰减率越高，对应的灰度级别就越高，在水泥胶结图上颜色越深（如图）。水泥胶结图上最高灰度（颜色最深）代表水泥胶结良好，最低级灰度（白色）代表水泥胶结差，其余依次类推。水泥胶结图直观显示水泥环与套管之间（第一界面）的胶结状况。,衰减率曲线和水泥胶结曲线,四、声波测井-扇区水泥胶结测井（SBT）,四、固井质量评价,98 ,优势清晰地反映环向水泥胶结不均匀；在重钻井液（或气侵钻井液）中同样可获得高质量的测井资料；不需要自由套管刻度，特别适合于检测无自由段套管的固井质量；缺点微间隙对衰减率测量结果造成不利影响。,四、声波测井-扇区水泥胶结测井（SBT）优势与不足,四、固井质量评价,99 ,谢谢！,