固井基础培训讲座

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1、固井基础培训塔里木油田油气工程研究院固井研究室2015年12月固井的定义•固井是指在已钻成的井眼中下入套管并以适当方式将水泥充填至套管和井眼(或外层套管)之间的环形空间的工程作业–固井包括两部分工作：下套管和注水泥–注水泥的主要方式是从套管内注入水泥浆并用钻井液将其顶替至环形空间1固井的目的和意义•固井的目的–有效阻止地层之间流体窜流，分隔油气水层，保护油气井产能–保护油气井管柱，延长油气井寿命，确保油气生产通道畅通–还有助于：防止套管腐蚀；借迅速形成密封而阻止井喷；减少钻进下部井段时套管所受的冲击载荷；封隔漏失层或低压层•固井的意义–固井是钻井工程的关键

2、环节之一，固井质量对于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用下套管工艺流程1.套管到井，丈量长度、排序编号、清洗螺纹2.将套管逐根吊至钻台3.顺序连接浮鞋(引鞋)、套管、浮箍、套管并逐根下入井内，其间根据工程需要在管串不同位置加装套管扶正器和固井工具4.套管下完后，安装水泥头，循环，做好注水泥准备2注水泥工艺流程1.下套管至井底，循环2.注前置液3.投放下胶塞(可选)4.注水泥浆5.投放上胶塞6.注后置液7.顶替钻井液8.上胶塞到达井底，碰压9.施工结束，候凝固井工艺发展历程•1859年，德雷克(Drake)钻井—石油工业的起点•1903年，Calif

3、ornia，倾筒法注水泥封堵油层上部的水层•1910年，California，双塞注水泥法代替倾筒法及油管法，近代注水泥技术也就由此而产生•1920年，Halliburton在Oklahoma，先期完成法–钻井至油层顶部后，先期下入套管，固井后再钻开油层3固井工艺发展历程•1940年，建成第一个散装水泥库•1949年，全面使用散装水泥–1930年，1种袋装水泥，无外加剂–1940年，2种袋装水泥，3种外加剂–1965年，A—H，8类API水泥，38种外加剂–1975年，A—J，9类API水泥，常用4类，44种外加剂ü我国1993年全面使用API水泥，常用G

4、级、A级水泥，国外常用G级、H级水泥ü现有13类外加剂，另有专门用途的特种水泥固井工艺发展历程•1937年，美国成立地方性的水泥研究委员会–在试验室测定抗压强度和井底温度下水泥浆流动性或可泵性•1939年，发明水泥浆稠化时间测定仪(重要发明)•1948年，水泥试验方法逐步完善，拟定油井水泥地方性标准并并于1952年发布•1953年，API水泥标准化委员会成立，正式出版并定期修订“APISpec.10A”、APIRP10B”4固井工艺发展历程•适应高压泵注服务的需要，注水泥设备主要围绕增加轻便性和提高功率两个方向发展泵类型使用年代泵压(MPa)排量(L)马力

5、蒸汽双缸1921～19401590060蒸汽双缸1936～1947251400100动力驱双缸1939～1955301100135立式双缸双作用1939～1954401300200反向活塞摆式试验性70900200柱塞三缸1947～701600330柱塞三缸1957～1403800600柱塞三缸1965～852000400柱塞三缸1975～70900250柱塞三缸1990～751600475HalliburtonCPT-Y4水泥车1.2台卡特彼勒C13引擎，475马力2.2台艾里逊4700OFS自动变速箱3.2台HalliburtonHT-400型3柱塞泵

6、4.1个顶替和批混组合罐5.1个RCMIIIr型混合器6.FLECS密度自动控制系统7.1台4in离心泵8.1台6in再循环离心泵9.1台低压精密密度计10.肻沃斯C500B长头驾驶室11.卡特彼勒C-13引擎底盘5固井工艺发展历程•随钻井深度增加及技术进步，注水泥方法逐步发生变化–1910～1920年，600～900m的井就已认为是深井–到上世纪二十年代后期，钻井深度已经超过1800m，由于温度较高引起水泥速凝，在600m用的水泥已不能适用于更深的井内–1928年，通过研究发现水泥被泥浆污染将对固井产生极为不利的影响，形成了固井前调整泥浆性能、充分循环洗

7、井以及使用清水作隔离液等重要经验措施–1946年，通过研究正式将水泥候凝时间从72h调整到24～36h固井作业涉及的设备、工具、材料基本材料套管、水泥、水套管附件浮箍、浮鞋(引鞋)、套管扶正器、胶塞组等套管附件固井工具分级注水泥器、尾管悬挂器、管外封隔器等固井工具水泥外加剂降失水剂、缓凝剂、促凝剂、分散剂等油井水泥外加剂固井设备水泥车、柴油机、散装水泥罐、水罐、空气压缩机、水泥头等高压泵送设备6油井水泥及外加剂油井水泥分类•API水泥级别•硅酸盐水泥主要矿物成分–A–硅酸三钙C3S(3CaO·SiO2)–B–硅酸二钙C2S(2CaO·SiO2)–C–铁铝酸

8、四钙C4AF(4CaO·A12O3·Fe2O3)–D–铝酸三钙C3