固井原理及过程.ppt

第七章 固 井 概 述 概述 1、固井工程的概念 为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。 向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业称之为固井。包括下套管和注水泥。 概述 2、工艺介绍 下套管 注水泥 候凝 检测评价 概述 3、固井工程的步骤 下套管 套管由接箍和本体组成。 套管柱由单根套管+浮箍+引鞋 概述 3、固井工程步骤 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。 水泥头：安装在套管柱的最上端，内装有上、下胶塞。 下胶塞的作用是与隔离液（一种专门配制的液体，用以隔离钻井液与水泥浆）一道，将水泥浆与钻井液隔离开，防止钻井液接触水泥浆后影响水泥浆的性能。下胶塞为中空，顶部有一层橡胶膜，该膜在压力作用下可压破 上胶塞为实心，其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆； 破膜：下胶塞坐落在浮箍上后，在压力作用下破膜 概述 3、固井工程步骤 碰压：当其坐落在已坐于浮箍上的下胶塞上之后，地面压力将很快上升一定值（称为碰压），该信号说明水泥浆已顶替到位，施工结束。 侯凝： 注入井内的水泥浆要凝固并达到一定强度后才能进行后续的钻井施工或是其它施工，因此，注水泥施工结束后，要等待水泥浆在井内凝固，该过程称为候凝； 候凝时间通常为24小时或48小时，也有72小时或几小时的，候凝时间的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。候凝期满后。 测井进行固井质量检测和评价 概述 概述 4、固井目的 封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行 封隔油气水层，建立油气流出通道，防止产层间互窜 进行增产措施 安装井口 概述 5、固井内容 套管与下套管 水泥与注水泥 概述 6、对固井质量的要求 套管有足够的强度 能承受井下各种外力作用，抗腐蚀、不断、不裂、不变形 水泥环有可靠的密封 环空封固段不窜、不漏、胶结良好，能经受高压挤注的考验 概述 7、固井工程的特殊性 (1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)是隐蔽性工程,主要流程在井下,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; (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. 第一节 套管及套管柱强度设计 序言 套管柱的主要功能 抗挤 抗拉 抗内压 密封 序言 套管柱的组成 由不同强度的套管段组成 原因： 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列不同尺寸、不同强度的套管。即套管系列。 序言 套管柱的类型 表层套管 技术套管（中间套管） 生产套管（油层套管） 尾管（技术尾管、生产尾管） 回接套管 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： 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 一、套管外载分析与计算 轴向力：自重、浮力 外挤压力 内压力 一、套管外载分析与计算 1.外挤压力 管外钻井液液柱压力:（水泥不返到井口时，上部有一段套管外为钻井液。该段套管称为自由套管） 水泥浆液柱压力 地层中流体压力 易流动岩层的侧压力等 一、套管外载分析与计算 1.外挤压力 有效外压力： 式中 Poe——有效外压力； Po——外压力； Pib——支撑内压力。 一、套管外载分析与计算 1.径向外挤压力 有效外压力： 表层套管：井漏造成全掏空 技术套管：井漏发生，但不可能造成发生全漏空的情况，因此技术套管的下部还有支撑内压力作用 油层套管：一般在采油后期产层压力降得很低的时候产生最大有效外压力（开发后期可能抽油或气举采油），因为这时套管内的内压力会降得很低。若近似认为内压力为零，则其受载情况与表层套管类似，即为全掏空。 一、套管外载分析与计算 1.外挤压力 （1）外压力 在水泥面（环空内水泥的顶面）以上应按钻井液液柱压力计算 对于水泥封固段，当发生上述最大有效外压力时，管外环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固后的环状水泥石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，但难于准确计算，因此从安全角度考虑现场上一般将水泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液柱压力计算。 一、套管外载分析与计算 1.外挤