现代固井技术的理论基础和现场经验

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1、现代固井技术讲座《现代固井技术的理论基础和现场经验》第三部分现代固井技术现场应用的技术保证（二）现代固井技术现场应用的基本保证现代固井技术特殊计算模式（一）现代固井技术特殊计算在固井中的意义（二）现代固井技术特殊计算的理论根据（三）现代固井技术计算的主要模式（一）现代固井技术特殊计算在固井中的意义１.高温高压井固井作业，需要有特殊计算模式，重点解决井漏和气窜等问题；２.解决固井事故需要作特殊计算；３.现代固井技术离不开严密的施工措施和准确的数据,因此需要作特殊计算。解决固井事故急需准确答案某高温高压深井下套管突然井漏了，这是为什么，答案

2、在哪里？某高压气井固井后气窜了井喷了，这是为什么，能预告吗？答案在哪里？某井下完套管开泵循环，井漏了；固井过程继续漏泥浆；替泥浆过程漏失更严重。这又是为什么，答案在哪里？……。原因并不复杂，可是有没有一个准确的数据作答案？这就是现代固井设计特殊计算模式所要解决的任务，也就是固井特殊计算在现场固井中应用的意义。固井特殊计算模式的理论根据“注水泥工艺是一门科学”，“注水泥作业是一口井整个施工中最重要的组成部分”。注水泥工艺是一门由多学科组成的科学，它包括化学、地质、物理、石油机械和电工学，每一门学科对实行层间封隔这一固井目的都是很重要的。固

3、井特殊计算模式的主要项目1.下套管激动压力对地层的影响2.允许的激动压力范围套管下放速度3.破坏泥浆凝胶结构所增加的压力4.Halliburton井底循环温度（BHCT）计算模式5.AmocoBHCT计算模式6.API新标准BHCT计算模式7.测井资料求BHCT计算模式固井特殊计算模式的主要项目8.气窜潜在系数预测气窜9.水泥浆性能系数预测气窜10.双级注水泥防窜设计11.水泥浆循环候凝法计算模式12.API水泥浆流动计算模式（一）下套管激动压力对地层的影响1.这时套管下端是封闭的，套管下入井内，所有流动都在环空。2.根据钻井水力学，钻

4、杆垂直运动引起波动压力的原理，下端封闭的管子向下运动时，管子地段的摩阻压力变化将使该处的压力升高，这就是激动压力，因而对地层造成破坏（相反方向叫抽吸压力）。应用的公式及计算方法1.在预定的套管下放速度下计算流体在环空的平均速度：Va=DP2*Vp/(D2h-D2p)（ft/s）2.计算它所产生的激动压力梯度dPf/DL=（(Va+1/2Vp)/(1000(Dh-Dp))2）*cp3.计算薄弱层压力当量密度（ppg）4.安全检验5.符号说明：Va——环空平均速度（ft/s）DPDh---管径和井径（in）Vp——套管设计的下放速度（ft/

5、s）cp——泥浆塑性粘度厘泊cp（与mPa.s同）1cp=1mPa.sdPf/DL——激动压力梯度psi计算举例1.井况设定：在13-3/8"套管内下11-3/4”套管，14"井眼。泥浆密度16ppg,塑性粘度40cp,薄弱层在8842ft(2695m),破裂压力当量密度18.78ppg(2.25g/cm3)，13-3/8”套管内径12.515”。2.决定下放速度30s/pice(即30s/12m)3.计算结果：设计下放速度1.31ft/s平均下放速度9.47ft/s计算的薄弱层当量29.65>18.78ppg井漏了（二）允许在激动压力

6、范围计算套管下放速度1.所谓激动压力就是下端封闭的管子向下运动时，管子地段的摩阻压力变化将使该处的压力升高。激动压力范围就是指该处的破裂压力和该处泥浆静液柱压力的差值。2.激动压力的计算与井眼、管径和塑性粘度有关。在一定的井眼条件下，塑性粘度越大激动压力越大，下放速度就越慢。套管下放速度计算计算公式如下：Pw=0.052*L*WPdPw/dL=(Pw-Phy)/LV=(dPw/dL*1000(Dh-Dp)2/((Dp2/((D2h-D2p)+1/2))*cp)L---薄弱层深度ftWP_破裂压力当量密度ppg_Phy——泥浆液柱压力ps

7、iDh-井径inDp-套管外径incp–塑性粘度cp(与mPa.s相同1cp=1mPa.s计算实例井况设定：在13-3/8"套管内下11-3/4”套管，泥浆密度16ppg,塑性粘度40cp,薄弱层在8842ft(2695m),破裂压力当量密度18.78ppg(2.25g/cm3)13-3/8”套管内径12.515”。设计要求：计算下放速度和每柱的下放时间计算数据：钻井液密度塑性粘度下放速度1柱27m时间ppgcpft/smin16400.26655.5（三）破坏泥浆凝胶结构所增加的压力1.泥浆的凝胶结构就是静切力，下套管是个“漫长”的过

8、程，井底泥浆形成凝胶，开泵循环首先就要破坏它，因此井壁压力增大，严重时压破地层，井漏了。2.泥浆凝胶结构取决于什么?泥浆静切力！Τy使用单位：lb/100ft2lb/100ft2=0.48Pa破坏泥浆凝胶结