第12章固井与完井.docVIP

第十二章　固井与完井 为了安全钻进和采油的需要，在井眼中下入钢质套管，并在套管和井壁之间注入水泥浆的过程，称为固井。 固井是钻井工程中一个十分重要的环节，它可分为设计和施工两部分，设计部分包括：井身结构设计、套管柱设计和注水泥设计；施工部分包括：下套管和注水泥两部分。如果固井质量出了问题将给钻井和采油带来许多麻烦（如套管断裂、套管变形、环空串槽），影响井的寿命，甚至使一口井报废。因此，钻井工程技术人员对固井都是非常重视的，固井设计都是由钻井公司或钻井科进行的，并且由井队钻井技术员复查，尽量作到万无一失。 第一节　井身结构 井身结构是一口井下入套管的层次、套管尺和下入深度以及相应钻头尺寸的配合。 　　井身结构设计的依据是地层地质条件、地层孔隙压力和地层破裂压力。 　　一口井的套管可分为：表层套管（surfacecasing）、技术（中间）套管（protection casing、intermediate casing）和油层套管（production casing、oil string）。 １、表层套管封隔地表疏松层。 　　２、技术（中间）套管解决钻进过程中难以处理的各种漏、塌、喷等复杂地层问题。 　　３、油层套管为采油目的而下的套管。 除了要考虑到采油方面的要求外，在钻井方面还应根据地层压力、地层破裂压力以及其它特殊的地质因素来设计。 第二节 固井目的 1、封隔地下不同油、气、水层，防止串槽； 2、为井的投产建立生产通道； 3、封闭暂不开采的油、气层； 4、为安装井口防喷装置创造条件； 5、提供油、气井压力控制的基本条件； 6、封闭复杂地层，保护井壁，防止坍塌、井漏等。 第三节 固井工艺过程 一、下套管 套管柱结构　casing string structur 1、套管 2、引鞋——引导套管入井； 3、套管鞋——起钻防挂； 4、回压阀——套管入井时增加浮力、控制水泥塞高度、防止回流； 5、扶正器——扶正套管，提高顶替效率，提高固井质量； 6、泥饼刷——提高固井质量； 二、注水泥 1、注水泥地面设备 水泥车、储灰罐、水泥混合漏斗、压风机组、水泥浆管线、水管线、气管线。 2、注水泥井口装置 联顶节——连接套管至钻台面，安装水泥头。 水泥头——连接注水泥和替泥浆管线，存放胶塞。 胶塞——刮擦套管内多余水泥，与回压阀配合控制套管内水泥塞高度，隔离钻井液和水泥浆。 三、注水泥过程 注水泥设计要点：水泥浆密度、水泥浆用量、干水泥用量、用水量、水泥浆稠化时间、水泥浆添加剂（改变密度、改变稠化时间、降失水、降摩阻、防失重）、水泥浆上返高度、注水泥施工时间、注水泥排量、……。 1、循环泥浆 2、注隔离液（或放下胶塞） 3、注水泥浆 4、开挡销、顶胶塞 5、替钻井液 6、碰压 第四节 套管柱的设计 根据套管柱在井下的受力情况，考虑一定的安全系数。 一、套管柱在井下的受力分析 1、轴向拉力——线性分布，井口最大，井底最小； G——管柱受浮力后的重量，kg； k——浮力系数，无因次； Ga——管柱在空气中的重量，kg。 ——井内洗井液密度，g/cm3； ——钢的密度，7.85 g/cm3。 2、外挤压力——线性分布，井口最小，井底最大； 3、内压力——当全井充满天然气时，全井内压力基本相等；压裂酸化；强化采油。 除了强度方面的考虑外，还应考虑套管内径尺寸是否能满足钻头和其它井下工具的要求。套管柱设计有很多种方法，最常用的是等安全系数法，该方法的设计原则是既安全又经济，根据套管在井下的受力情况，按一定的安全系数与套管强度之间建立一个平衡关系： 外载×安全系数≤套管强度 二、套管柱设计步骤 1、给定抗挤安全系数，考虑套管内部全掏空或部分掏空，按套管抗挤强度从下往上分段设计； （1）按抗挤选择下部第一段套管 查表得到，确定下部第一段套管 （2）确定第二段套管可下深度及第一段套管长度 选钢级、壁厚较低一级的套管： （3）重复步骤2 （4）给定抗拉安全系数，逐段校核抗拉强度； 2、上部井段改为按抗拉强度设计； （1）第i段套管以下各段套管的总重量： （2）重复步骤1 井口 （3）给定抗挤安全系数，逐段校核抗挤强度； 3、对深井气井校核井口抗内压强度； 4、井口选用一根全井壁厚最大的套管。 第五节　油井水泥 一、油井水泥及其矿物成分 1、油井水泥（硅酸盐水泥为主） 生料[碳酸盐矿物+粘土质原料+硅石+调节性原料] （1450℃)粉碎、磨细、混合→ 熟料_加石