《鉆井與完井工程》課件——7固井

1、12345 圖圖7-1 7-1 單根套管示意圖單根套管示意圖1 1接箍接箍 2 2套管本體套管本體678（a a） （b b） （c c） （d d） （e e）圖圖7-2 7-2 注水泥工藝流程示意圖注水泥工藝流程示意圖（a a）循環(huán)鉆井液）循環(huán)鉆井液 （b b）注隔離液和水泥漿）注隔離液和水泥漿 （c c）替漿）替漿 （d d）替漿）替漿 （e e）碰壓）碰壓1 1壓力表壓力表 2 2上膠塞上膠塞 3 3下膠塞下膠塞 4 4鉆井液鉆井液 5 5浮箍浮箍 6 6引鞋引鞋7 7水泥漿水泥漿 8 8隔離液隔離液 9 9鉆井液鉆井液9101112131415161718192021ibooePPP

2、2223ZPmo0098. 02425)1 (nswnLHH鉆井液鹽水HnHLswnnLnHHH)(260ibP)(0098. 0LnibHHP（0HHL） （HLHHB） 27（0HHL） （HLHHB） HPmoe0098. 0HPmoe0098. 0)(0098. 0HHPmnLnoe28（a a）全掏空）全掏空 （b b）非全掏空）非全掏空圖圖7-3 7-3 有效外擠壓力對比示意圖有效外擠壓力對比示意圖1 1外壓力外壓力 2 2支撐內(nèi)壓力支撐內(nèi)壓力 3 3有效外壓力有效外壓力全掏空與非全掏空兩種不同的情況下，套管柱所受的有效外壓力不一樣。全掏空與非全掏空兩種不同的情況下，套管柱所受的有

3、效外壓力不一樣。對于全掏空情況，有效外壓力是井底最大，井口最?。榱悖粚τ谌涂涨闆r，有效外壓力是井底最大，井口最?。榱悖?；對于非全掏空情況，有效外壓力是中間大，井口和井底小。對于非全掏空情況，有效外壓力是中間大，井口和井底小。顯然，這種不同的外載情況會使套管柱設(shè)計的結(jié)果不同。顯然，這種不同的外載情況會使套管柱設(shè)計的結(jié)果不同。 293031HPPnsi0098. 032BnfsHP)(0098. 033HHPPoBopi0098. 0)0098. 0()(10115.14/HHpiBePP34HPswob0098. 035HPPswnsie)(0098. 0HHPPoswoopie)(00

4、98. 0)0098. 0(HePPswHHpiB0098. 0/)(10115. 1436 （a） （b） （c）圖圖7-4 7-4 有效內(nèi)壓力對比示意圖有效內(nèi)壓力對比示意圖（a a）表層或技術(shù)套管）表層或技術(shù)套管 （b b）油井油層套管）油井油層套管 （c c）氣井油層套管）氣井油層套管1 1內(nèi)壓力內(nèi)壓力 2 2支撐外壓力支撐外壓力 3 3有效內(nèi)壓力有效內(nèi)壓力l 注意圖中，支撐外壓和內(nèi)壓曲線的斜率變化。注意圖中，支撐外壓和內(nèi)壓曲線的斜率變化。l 對于表層套管或技術(shù)套管，有效內(nèi)壓力是井口最小，井底最大；對于油層套對于表層套管或技術(shù)套管，有效內(nèi)壓力是井口最小，井底最大；對于油層套管，有效內(nèi)壓力

5、是井口最大，井底最小?？梢姡煌愋偷木⒉煌愋偷墓?，有效內(nèi)壓力是井口最大，井底最小?？梢?，不同類型的井、不同類型的套管，所受外載是不一樣的。套管，所受外載是不一樣的。 l 現(xiàn)場有時還采用直接用井口壓力現(xiàn)場有時還采用直接用井口壓力Ps作為整個套管柱有效內(nèi)壓力的方法（即假作為整個套管柱有效內(nèi)壓力的方法（即假設(shè)從井口到井底有效內(nèi)壓力均為設(shè)從井口到井底有效內(nèi)壓力均為Ps）。從圖可見，對于油層套管，采用這種）。從圖可見，對于油層套管，采用這種方法顯然是安全的，不過可能有點不經(jīng)濟，但可使內(nèi)壓力計算、進而使套管方法顯然是安全的，不過可能有點不經(jīng)濟，但可使內(nèi)壓力計算、進而使套管柱的抗內(nèi)壓設(shè)計更簡捷柱的抗內(nèi)

6、壓設(shè)計更簡捷swnswosw曲線曲線3738W39kiikLqT1kibikLqT1FbqBq smFB14041HT42圖圖7-5 7-5 套管軸向拉力沿井深分布示意圖套管軸向拉力沿井深分布示意圖 1-1-不考慮浮力不考慮浮力 2-2-考慮浮力考慮浮力43Z(+) Z(-)max444546474849 （a a） （b b） （c c）圖圖7-6 API7-6 API螺紋連接示意圖螺紋連接示意圖（a a）圓螺紋連接）圓螺紋連接 （b b）梯形螺紋連接）梯形螺紋連接 （c c）直連型螺紋連接）直連型螺紋連接5051525354555657585960616263123464656667686

7、9套管類型套管類型抗擠設(shè)計安全系數(shù)抗擠設(shè)計安全系數(shù)Sc抗內(nèi)壓設(shè)計安全系抗內(nèi)壓設(shè)計安全系數(shù)數(shù)Sb抗拉設(shè)計安全系數(shù)抗拉設(shè)計安全系數(shù)St表層套管表層套管 1.01.1 1.11.2 1.61.8技術(shù)套管技術(shù)套管 1.01.125 1.11.33 1.62.0生產(chǎn)套管生產(chǎn)套管 1.01.2 1.11.4 1.61.97071 （a a） （b b） （c c）圖圖7-8 7-8 套管柱強度設(shè)計示意圖套管柱強度設(shè)計示意圖 （a a）抗擠設(shè)計）抗擠設(shè)計 （b b）抗拉設(shè)計）抗拉設(shè)計 （c c）復(fù)合套管柱）復(fù)合套管柱1 1外載外載 2 2設(shè)計外載設(shè)計外載 3 3套管強度套管強度727374)1 (nswnL

8、ZZ有效外擠壓力有效外擠壓力7576 圖圖7-9 7-9 套管柱抗擠設(shè)計圖套管柱抗擠設(shè)計圖777879808182)(3374125. 1*30. 1*0098. 035.492mH3500m3300m833500m3300m843500m3300m水泥面2800m853500m3300m水泥面2800m863500m3300m水泥面2800m2300m873500m3300m水泥面2800m2300m883500m3300m水泥面2800m2300m)(2019)5 .43124.95(8 . 123543869. 01111mTSPqLinnTjiii2000m893500m3300m水泥

9、面2800m2300m300m90919293949596級別級別類類 型型備注備注普通型普通型中抗硫酸鹽型中抗硫酸鹽型高抗硫酸鹽型高抗硫酸鹽型A普通水泥普通水泥B抗硫水泥抗硫水泥C具有高早期強度具有高早期強度D適于中溫條件適于中溫條件E適于高溫條件適于高溫條件F適于超高溫條件適于超高溫條件G基本油井水泥基本油井水泥H基本油井水泥基本油井水泥9899100101102103104105106107108稠度時間109110111112113114目前是通過測試水泥石的抗壓強度來檢驗水泥石的力學(xué)性能。目前是通過測試水泥石的抗壓強度來檢驗水泥石的力學(xué)性能。水泥石在壓力作用下達到破壞前單位面積上所能

10、承受的水泥石在壓力作用下達到破壞前單位面積上所能承受的力稱為水泥石的力稱為水泥石的抗壓強度抗壓強度。115116117118119注水泥質(zhì)量要求：注水泥質(zhì)量要求：120等于等于1（即（即100%）時，水泥漿全部頂替走了鉆井液；）時，水泥漿全部頂替走了鉆井液；當(dāng)當(dāng)小于小于1時鉆井液沒有被水泥漿完全替走，稱為發(fā)生了鉆井液時鉆井液沒有被水泥漿完全替走，稱為發(fā)生了鉆井液竄槽；竄槽；值越大，頂替效率越高。值越大，頂替效率越高。 為提高頂替效率，所采取的主要措施有：為提高頂替效率，所采取的主要措施有：加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度、加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度、注水泥時活動套管、注水泥時活動套管

11、、采用紊流或塞流流態(tài)注水泥、采用紊流或塞流流態(tài)注水泥、采用前置液、采用前置液、注水泥前調(diào)整鉆井液性能、注水泥前調(diào)整鉆井液性能、增加紊流接觸時間等。增加紊流接觸時間等。 121122123在水泥漿頂替鉆井液的過程中，水泥漿在寬間隙處頂替鉆井液在水泥漿頂替鉆井液的過程中，水泥漿在寬間隙處頂替鉆井液的速度快一些，而在窄間隙處的頂替速度則較慢，導(dǎo)致寬窄間的速度快一些，而在窄間隙處的頂替速度則較慢，導(dǎo)致寬窄間隙水泥漿返高不一致。若套管偏心嚴(yán)重，則可能出現(xiàn)窄間隙的隙水泥漿返高不一致。若套管偏心嚴(yán)重，則可能出現(xiàn)窄間隙的鉆井液根本不能被頂走而滯留在原處的鉆井液根本不能被頂走而滯留在原處的竄槽竄槽現(xiàn)象?，F(xiàn)象。

12、因此要盡量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措因此要盡量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措施是在套管上安裝施是在套管上安裝套管扶正器套管扶正器。 124結(jié)論：一般認為旋轉(zhuǎn)效果較好；上下活動套管可能在上提套管結(jié)論：一般認為旋轉(zhuǎn)效果較好；上下活動套管可能在上提套管后發(fā)生卡套管從而使套管不能下放到設(shè)計放置，給安裝井口造后發(fā)生卡套管從而使套管不能下放到設(shè)計放置，給安裝井口造成困難。成困難。125 （a a） （b b） （c c）圖圖7-16 7-16 旋轉(zhuǎn)套管提高頂替效率示意圖旋轉(zhuǎn)套管提高頂替效率示意圖（a a）套管不動）套管不動 （b b）套管開始轉(zhuǎn)動）套管開始轉(zhuǎn)動 （c c）鉆井液

13、將被替完）鉆井液將被替完1 1井眼井眼 2 2套管套管 3 3流動的水泥漿流動的水泥漿 4 4鉆井液鉆井液126127 （a a） （b b） （c c）圖圖7-17 7-17 不同流態(tài)時流速分布示意圖不同流態(tài)時流速分布示意圖（a a）塞流）塞流 （b b）層流）層流 （c c）紊流）紊流128層流塞流紊流129結(jié)論：只要井下條件許可（不會壓漏地層），人們首選紊流頂結(jié)論：只要井下條件許可（不會壓漏地層），人們首選紊流頂替。替。 130131132133134135136137138139140 頂替效率不好，有竄槽頂替效率不好，有竄槽 環(huán)空壓力環(huán)空壓力 + + 流動阻力流動阻力 地層壓力地層壓力造成這一情況的原因主要有：造成這一情況的原因主要有：u環(huán)空實際靜液柱壓力不夠環(huán)空實際靜液柱壓力不夠（如水泥返高不夠造成的壓力過低）（如水泥返高不夠造成的壓力過低）u環(huán)空水泥漿失重環(huán)空水泥漿失重 其它原因其它原因141142143144145146147148149150151152153154155156157158159圖圖7-18 7-18 井溫測井示意圖圖井溫測井示意圖圖160161162163井段井段B B的相對聲幅大于的相對聲幅大于30%30%，為不，為不合格井段合格井段圖圖7-20 7-20 聲幅測井曲線示