完井工艺技术杨全盛Word文档下载推荐.docx
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在深井钻井中，尾管另一个突出的优点是，在继续钻进时可以使用异径钻具。
在顶部的大直径钻具比同一直径的钻具具有更高的抗拉伸强度，在尾管内的小直径钻具具有更高的抗内压力的能力。
尾管的缺点是固井施工困难尾管的顶部通常要进行抗内压试验，以保证密封性。
（八）组合套管柱
组合套管柱是各段套管的重量和钢级不同，但其外径相同。
（九）异径套管柱
异径套管柱是从上到下各段套管的外径不同的套管柱。
二、通用的套管、井眼尺寸
通用的套管、井眼尺寸
套管，in
井眼，in
30
20
185/8
16
133/8
113/4
103/4
95/8
85/8
75/8
7
65/8
51/2
5
41/2
36
26
24
181/2,20
171/2
15,171/2
121/4,15
121/4
91/2,121/4
81/2,105/8
83/8,97/8
77/8,83/4
63/4,83/4
6,77/8
三、安全系数的确定
１、抗内压 1.125
根据采油作业压力、管材进行选择
２、抗外剂 1.8
Ａ 根据实际地层压力确定
Ｂ 根据上履地层压力系数0.0235Ｍpa/m（用于岩膏层井段）确定。
Ｃ 根据开发经验确定
中原油田经过26年的开发，发现仅用上履地层压力设计是不够的，对于岩膏层的易塑性变形的地层，最大外挤力达到上履压力系数的3.5倍，因此开发了厚壁套管，即TP130TT，外径152mm，壁厚16.9mm，与10.5/P110比较，抗外挤强度提高由104升至210kg/cm2，基本上消除了由于地层压力原因造成的套管损坏。
四、识别套管颜色标记（ＡＰＩ）
H-40
灰色
N-80
红
J-55
浅绿
C-95
棕
K-55
深绿
P-110
白
C-75
蓝
U-150
L-80
红/棕/红
五、识别螺纹
螺纹分圆螺纹、偏梯型螺纹和直连型螺纹。
其中圆螺纹分有长圆螺纹和短圆螺纹，扣尖角60、锥度1:
16、25.4mm有8扣（8扣/英寸）。
螺纹代号：
STC（CSG）——短圆螺纹
LTC（LCSG）——长圆螺纹
BTC（BCSG）——梯型螺纹
XL（XCSG）——直连型螺纹
第三章固井设备（图）
一、水泥车
T815AC-400型
CPT-N4
CPT-Y4
二、供水车
三、运灰车
四、混灰设备
第四章化验设备（图略）
一、稠化仪：
高温高压稠化仪
常压稠化仪
二、失水仪：
高温高压失水仪
三、瓦林搅拌器
四、抗压强度机
五、旋转粘度仪
第五章水泥
历史上一般认为一位英国瓦匠约瑟夫·
亚斯波丁（JosephAspdin）是硅酸盐水泥的发明者，他在1824年发表了一份关于类似灰色岩石物质称为“水泥”的专利，该成分在水中能够水化和硬化，所以称之为水硬性材料，这是我们所知道的最早的硅酸盐水泥。
一、分类
●ASTM（美国材料试验学会）分为：
1、2、3、4、5
●API（美国石油学会）（1953年公布第一份油井水泥标准）：
A、B、C、D、E、F、G、H、J
●俄罗斯：
OW-1、OW-2、OW-3、OW-4、OW-5
●罗马尼亚：
S1、S2、S3
●匈牙利：
Hmfpc、Fmfpc
●保加利亚：
OW、OW-SR
●中国等效采用API标准1988年制定完了GBZ38-88
●由于水泥石在地下存在化学腐蚀现象，主要是受Na2S04物质的腐蚀，尤其当温度在0℃-84℃范围时腐蚀较为严重，因此水泥又细分为中抗硫酸盐型（MSR，铝酸三钙3CaO·
Al2O3≤8%）和高抗硫酸协型（HSR，铝酸三钙3CaO·
Al2O3≤3%）
●另外还有其他特种水泥：
火山灰水泥、火山灰石灰水泥、胶乳水泥、高寒水泥、铝酸钙水泥、石膏水泥、树脂水泥或塑料水泥、柴油水泥
二、水泥的主要成分（表1、表2）
水泥化学性能
给出了油井用硅酸盐水泥典型的氧化物分析。
硅酸盐水泥典型的氧化物分析表1
（APIG类或H类水泥）
氧化物
百分比
二氧化硅
氧化钙
三氧化二铁
三氧化二铝
氧化镁
三氧化硫
氧化钾
烧失量
（SiO2）
（CaO）
（Fe2O3）
（Al2O3）
（MgO）
（SO3）
（K2O）
22.43
64.77
4.10
4.76
1.14
1.67
0.08
0.54
当这些熟料成分与水发生水化时，将生成四种主要化合物。
表2给出了它们的化学式和性能。
凝固硅酸盐水泥中的化合物
化合物
化学式
标准代号
铝酸三钙
硅酸三钙
B-硅酸二钙
铁铝酸四钙
3CaO·
Al2O3
SiO2
2CaO·
4CaO·
Al2O3·
Fe2O3
C3A
C3S
C2S
C4AF
第六章水泥添加剂
对种类有限的各级水泥只有采取加入外加剂的方法，才能使设计与现制的水泥浆适应多种条件下注水泥要求，外加剂应用的主要目的是：
调整水泥浆的稠化时间、密度、失水、流变性、增容、析水率、渗透率、线性体积变化，增加抗压强度和保持高温条件下强度热稳定性等。
随着降失水剂的应用，各种改善水泥浆性能的添加剂在发展。
目前水泥添加剂可分为以下11大类。
1、速凝剂：
缩短凝固时间，加快强度发展。
如CaCl2，加速C3S的水化作用。
2、缓凝剂：
延长凝固时间。
如木质素黄酸盐，吸附在硅酸钙水化物上，影响其水化作用。
3、填充剂：
降低密度、提高造浆率。
如膨润土（般土粉）和微球等等。
4、加重剂：
增加水泥浆密度。
如钛铁矿、赤铁矿和重晶石等。
5、分散剂：
降低水泥浆粘度，降低水泥浆屈服值。
如磺酸盐类。
6、降失水剂：
控制水泥浆失水量，控制滤饼滤失。
将纯水泥浆大于1500ml/30min的失水量降低到小于50ml/30min保证固井要求。
最初使用的是膨润土，目前乳胶已成为最常用的颗粒性材料降失水剂。
水泥浆失水是影响固井最严重的问题，因此降失水泥剂也是最重要的外加剂。
（1）乳胶是降失水泥剂发展至今最好的降失水剂之一。
乳胶是乳化聚合物属于颗粒材料，粒度在200-500μm之间。
固井用的乳胶是聚乙烯类产品：
①醋酸乙烯脂、乙烯-丁二烯树脂：
可用到50℃
②苯乙烯-西二烯树脂：
可用到176℃
乳胶是固相聚合物颗粒的水分散体，靠表面活性剂保护胶体。
表面活性剂如Stabilizer434B可用到160℃；
Stabilizer434C可用到193℃
（2）水泥溶性聚合物：
控制失水，降低滤饼的渗透率
①纤维素衍生物，如羟乙基纤维素
②非离子人工合成聚合物
③阴离子人工合成聚合物
④阳离子聚合物
7、堵漏剂：
控制水泥浆漏失。
（1）堵漏材料。
如硬沥青和颗粒煤；
塞璐玢片
（2）触变性水泥。
产生高胶凝强度常用的是膨润土。
其含量可分别在5%-2%（BWOC）
8、消泡剂：
消除水泥浆气泡。
磷酸三丁脂、聚乙二醇乙醚、硅油
9、稳定剂：
高温稳定剂（如石英粉），浆体稳定剂，乳胶稳定剂
10、膨胀剂：
克服水泥浆失重，克服水泥石体积收缩，克服油气水窜糟，增加水泥环与套管以及水泥环与井壁的界面胶结强度。
11、增韧剂：
减低水泥石的脆性，增加水泥石的韧性，以适应注采作业的要求。
第七章固井设计
一、钻井资料
1、井身结构
2、下套管前钻井液性能
3、钻井复杂情况描述
二、地质资料
1、油、气、水、盐层及油顶、油底位置
2、地质分层
3、地层压力及破裂压力
三、测井资料
1、井径数据
2、井斜数据
3、井温数据
四、本次固井目的和方法
五、固井施工难点与措施
1、施工难点
2、对应措施
六、套管柱设计
1、套管柱设计条件
2、套管柱设计及强度校核结果
3、入井管串结构及扶正器位置设计
七、水泥浆设计
1、水泥浆体系和性能设计
2、冲洗液和隔离液设计
3、水泥浆流变性能设计
八、相关施工参数计算
1、水泥浆量与水泥量计算
2、管柱内顶替量预算
3、最高施工压力预测
4、失重压力计算
5、施工时间计算
6、送放钻具回缩距计算
九、施工方案实施要求
1、施工准备
2、施工程序
3、施工设备配置
一十、需要井队配合工作内容
从广义上讲，一个好的钻井设计应该同时是一个固井设计，固井工作只发生在钻井工作的末尾，但对固井的准备工作从开钻之日起就已经开始了。
钻井过程如果忽略了对固井的考虑，结果将是很糟糕的。
美国一位钻井工程师说得好，钻井工程师是为固井工程师服务的，这话拿到我们国家，感觉有些不可思议，其实这句话的含义非常深刻，一语道破了固井工作的全部内涵。
具体到一个井队，大题应做好以下几项工作：
1、控制好井身质量，控制井径扩大率不大与5%，避免大肚子、糖葫芦井眼。
2、钻井过程或完钻以后发生漏失的井要认真堵漏并进行安全破试。
3、下好套管。
4、清洗井眼、调整泥浆、完成钻井液向固井液的转换。
这个问题说起来容易做起来难，这也是一直困绕中国固井界的一个问题，是一个摆在固井工作面前的十分突出的矛盾。
首先是供需错位，作为甲（井队只能算代理甲方）、乙（固井队）方，甲方应该无条件地积极主动地完成对井眼的一切准备工作，然后请乙方进行注水泥作业，乙方只负责把注替水泥浆工作做好就可以了。
现在把问题颠倒过来了，乙方向甲方提要求，矛盾的焦点往往落到质量控制范围以外，给固井质量设下了不可逾越的屏障。
5、备足清水
6、压稳油气层，做到静态压稳，而不是动态压稳。
十一、固井工具、附件、材料（图略）
第八章特殊井固井
一、内管注水泥方法（图略）
二、尾管固井（图）
尾管
三、分级注水泥（图略）
四、定向井固井
定向井存在问题：
1、底边沉沙不易清除
2、高边水泥浆析水聚积形成水槽
3、套管自重靠向下井壁，顶替困难
五、可溶性地层注水泥
水泥浆的滤液及自由水可能溶触地层的盐岩，从而影响水泥浆与地层的胶结，采取饱和盐水水泥浆或欠饱和盐水水泥浆即可有效地抑制盐岩层的溶触。
六、高压气压固井
1、水泥浆在凝固过程中存在“失重”阶段，即水泥浆封固井段失去液柱压力，但还没有足够的胶结强度时，气体可以乘虚而入，压差在3.5kpa的条件下气体即可侵入。
2、水泥浆失重的几种要素
①水泥浆脱水
②水泥浆胶凝
③水化发展
④水泥颗粒沉降及游离水上升
⑤水泥浆体积收缩效应
3、解决方法
①平衡压力固井技术，即钻井液、冲洗液或隔离液及失重状态下的水泥浆静液柱压力之和要大于地层孔隙压力。
②加入水泥添加剂
③借助机械方法
●加裸眼封隔器
●井口环空加回压
4、使用气密封套管
七、高温固井工艺
井温＞110℃时，易使水泥石强度衰退，因此必须在水泥浆内掺混30-40%细硅粉。
第九章固井质量检查
一、利用声波测评固井质量
1、评价固井质量的声测井目前有:
①水泥胶结测井（CBL）②声波变密度测井（VDL）③水泥评价测井（CET,SBT），从最早的CBL到目前先进的USI,记录了评价固井质量的声测井方法和仪器的发展历程
2、传统的水泥胶结评价采用声幅法（CBL）和声波变密度法（VDL）。
CBL只能对第I界面情况进行检测，VDL能对第I,II界面进行检测，但它的准确解释也存在很大困难。
另外CBL和VDL只是圆周向的平均测量效果，难以区分井周不同方向的条形欠胶结处。
进入80年代后，国外推出了基于超声脉冲反射法原理的水泥胶结评价测井仪器，例如CET,SBT,CBIL等，这些仪器可准确判断第I界面是否胶结好，测量情况能说明圆周向的胶结情况，结合VDL可进行第II界面评价，但这些仪器本身尚不能准确地判断第II界面胶结的好坏。
已有模拟实验证明这些仪器不能单独用于评价第II界面的胶结状态，即仅依靠超声脉冲反射法难以评价第II界面的胶结状态（石油大学乔文孝等）
3、CBL测井测得声幅曲线（首波滑行纵波的幅度）
声幅固井评价。
由于首波幅度对套管与水泥胶结情况反应比较明显，因此只能评价第一界面（套管与水泥界面）的胶结程度（对第二界面无能为力）。
国内对利用CBL资料判断固井质量采用相对幅度△A和归一化值CBL3两个概念（评价指标）：
△A=目的井段曲线幅度/自由套管曲线幅度*100%。
△A<
20%胶结好
20%<
40%胶结一般
△A>
40%胶结差
4、各地区的固井质量评价标准差别较大。
例如固井质量差的相对幅度（△A），江汉油田定为大于40%，四川地区定为大于70%。
利用CBL曲线确定固井质量时，还应参考井径曲线和自然伽马曲线或自然电位曲线（用于确定h），此外务必了解固井施工情况。
5、CBL测井曲线值的影响因素
1）测井时间（Tlog）：
要求在注水泥后20~40小时进行测量最好。
测量过早将出现高声幅值、测量过迟将出现低声幅值；
2）水泥环厚度（hcement）
h>
2cm，对套管波衰减为定值；
h<
2cm，水泥环越薄（h越小）对套管波的衰减越小，测得的声幅值越高，有时容易把胶结好的井段判断为胶结差！
解释时应参考井径曲线，对泥饼相对较厚（h越小）的井段要注意！
此外，水泥环较薄时，硬地层的地层波（信号较强）将掩盖套管波，造成误解释。
3）气侵泥浆:
使声波的衰减很大，声幅测值降低；
4）套管厚度hcase：
6-18mm,套管越薄，对声波衰减越大，声幅低值；
对应套管接箍处低CBL值。
5）微环：
套管与水泥之间出现的微小环形间隙，一般厚度<
0.1mm。
微环虽小，但却使声幅值大幅度增高.
6）仪器偏心（扶正不良）和某方位有窜槽:
CBL以低声幅显示，与水泥胶结好坏无关。
这是由于不同方位到达接收器的套管波的相位不同，相互抵消而造成低声幅。
CBl测井的外在影响因素小结：
使CBL值升高的原因有：
测井时间过早、hcement小、微环；
使CBL显示低值的原因有：
Tlog大、气侵泥浆、套管厚度变薄、仪器偏心和某方位有串槽！
但是CBL鉴定第I界面的胶结质量目前还是最简单有效的，而且是法定的！
二、根据固井施工作业记录评估施工质量
参数
技术要求
得分
钻井液屈服值
若Pm＜10.85lb/gal，则屈服值＜10lb/100ft2
2
若Pm＜10.85lb/gal-15.03lb/gal，则屈服值＜16lb/100ft2
若Pm＞15.03lb/gal，则屈服值＜30lb/100ft2
钻井液塑性粘度
（与屈服值对应，待实验确定）
钻井液滤失量
符合设计要求
1
钻井液循环
＞2循环周
水泥浆密度波动范围
若自动混拌水泥浆，则±
0.209lb/gal
若手动混拌水泥浆，则±
0.292lb/gal
前置液接触时间
＞10min
水泥浆化验
大样复查符合设计要求
水泥浆滤失量
注替浆量
注替排量
套管扶正器
是
2（奖励a）
活动套管
＜3min
固井作业中间停止时间
碰压
试压过程中复杂情况
无
候凝方式
水泥返高
总分数
a在注水泥过程中，若活动套管，则奖励2分，未活动套管不扣分。
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