固井技术医学PPT.ppt

固井技术,.,目录,一、基本概念二、固井工艺技术三、水泥浆体系四、固井施工与过程控制五、影响固井质量的因素,一、基本概念,1、固井,在已经钻成的井眼内下入一定尺寸的套管串，并在套管串与井壁之间环形空间注入水泥浆进行封固的作业。,2、固井特点,是一次性工程是隐蔽性工程是一项复杂的工程是成本消耗大、花钱多的工程是整个采油工程中的一道关键工序,3、固井的目的,封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔、油气、水层，防止互相串通；形成油气通道；安装井口装置，控制油气流。以利于安全钻进和保证油井的长期生产,4、井身结构,每口井都要根据钻探目的和地质情况制定合理的井身结构。它包括下入井内的套管层次、各层套管的尺寸和下入深度,5、套管分类及作用,根据用途不同分：导管（隔水管）、表层套管、技术套管、生产套管。,二、固井工艺技术,1、一次注水泥技术2、分级注水泥技术3、筛管顶部注水泥技术4、尾管注水泥技术5、管外封隔器工艺技术6、热采井地锚工艺技术7、内管注水泥工艺技术8、管外注水泥技术9、反循环注水泥技术10、延迟凝固注水泥技术,1、一次注水泥技术,一次把水泥浆从套管内注入并从环形空间返出的注水泥作业。目前大多数固井施工都采用一次注水泥技术。,管串结构引鞋+旋流套管+回压阀+套管串+联顶节,它是利用一种可以打开可关闭的特殊接箍把注水泥施工分成二次或三次完成的技术。,2、分级注水泥技术,压差式,机械式,分级箍,浮箍,引鞋,旋流短节,分级箍在直井中的应用,分级箍,浮箍,引鞋,旋流短节,一级固井,二级固井,盲引鞋,分级箍,旋流短节,水泥伞,浮箍,（1）管串结构,盲引鞋,（2）一级注水泥封隔漏层,分级箍,旋流短节,水泥伞,浮箍,盲引鞋,（3）二级注水泥碰压,分级箍,旋流短节,水泥伞,浮箍,为保护裸露的纯油层或开采裂缝性、孔隙性、古潜山、低压漏失油层，在目的层采用筛管完井。上部用水泥封固。完井管串采用特殊的工具附件，保证注水泥成功，实现对油层的有效开采。其管串结构：引鞋+筛管串（或中间加光管）+盲管+管外封隔器+分级箍+套管串+联顶节。多用于水平井完井。,3、筛管顶部注水泥技术,引鞋,裸眼直井内筛管顶部注水泥技术,钢质引鞋,水平井筛管顶部注水泥,分级箍,管外封隔器,盲管,筛管串,4、尾管注水泥技术,用钻杆通过尾管悬挂器把套管串悬挂在技术套管或上层套管上，然后进行注水泥施工。是一项风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高的固井作业。由于可以节约大量的套管和水泥等材料，具有巨大的经济效益。,悬挂器可分为三类：机械式、液压式、液压机械双作用式机械式悬挂器：主要用于直井、浅井、不易遇卡的井。通过上提和下放管柱实现座挂。液压式悬挂器：通过控制井口泵压实现座挂。适用范围更广。液压机械双作用尾管悬挂器，具有两种座挂方式。,悬挂器分类,液压式悬挂器分类,DYX-A型悬挂器,SYX-A型悬挂器,DYX-C型悬挂器,SSX-A型悬挂器,液压式悬挂器分类,液压尾管悬挂器组成部件、工作原理和操作程序,良好的尾管悬挂器应具备以下性能：下得去、挂得住、倒得开、提得出,5、管外封隔器工艺技术,把管外封隔器连接到套管串中，采用液压胀开封隔器的橡胶部分，达到封隔完井的目的。目前应用到漏失井、高压井、多套压力层系完井、选择性固井、水泥膨胀封隔完井和其他完井工艺中。例如：对于高压井、漏失井，管外封隔器加在目的层上部；对于两套压力层系的井，管外封隔器加在两套压力层系中间。,管外封隔器加在低压井的油层上部，可以减小液柱对油层的压力，防止对油层的污染。,封隔器,引鞋,封隔器在低压井固井中的应用,低压油层,管外封隔器在高压油气层的上部可以封隔高压油气层，防止高压油气串扰形成的油气水的互窜提高固井质量,封隔器,引鞋,高压油层,封隔器在高压井固井中的应用,管外封隔器可以用水泥膨胀，封隔油气水层，不用水泥固井，避免了对油气层的污染,封隔器,封隔器,油气层,6、热采井地锚工艺技术,稠油热采350400的热蒸汽，热应力会引起套管的破坏，在注水泥之前给套管施加一定的拉伸预应力，该预应力在水泥浆凝固以后依然存在，从而可以避免或减少对套管的破坏。地锚的分类：打捞式和卡壁式。目前卡壁式有：有机械式套管地锚、双活塞卡壁器、复合式地锚等。,7、内管注水泥工艺技术,对于大直径套管注水泥，由于容积较大，排量受限，在套管内就发生串槽混浆，不能保证固井质量。套管底部连接一个内管注水泥装置，用底部连接插头的钻杆，插入内管注水泥装置的插座，水泥浆经钻杆进入环形空间完成注水泥作业。其优点：提高顶替效率；防止混浆，提高质量；节约水泥，降低成本；缩短施工时间。注意：要进行套管浮力计算，采取措施，防止注完水泥浆后套管上浮。,8、管外注水泥技术,通过下在套管之间或套管与井壁之间的小钻杆或油管注水泥。常用于导管或表层套管使水泥返到地面的一种方法。,9、反循环注水泥技术,把水泥浆从环形空间注入，被顶替的泥浆从套管返出。主要用于地层严重漏失井。必须严格控制替入量，防止替空。,10、延迟凝固注水泥技术,在下套管前先把缓凝水泥浆替入井中，再下套管到井底。优点：形成的水泥环比较均匀。缺点：施工时间长。,三、水泥浆体系,1、普通水泥浆体系2、正常水泥浆体系3、高密度水泥浆体系4、低密度水泥浆体系5、抗盐水泥浆体系6、防气窜水泥浆体系7、膨胀水泥浆体系8、泡沫水泥浆体系9、MTC水泥浆体系10、塑性水泥浆体系11、触变水泥浆体系,1、普通水泥浆体系,不同水灰比、不掺入任何外加剂、外掺料的油井水泥浆体系。一般应用导管、表层和浅井。也可以应用到一般油层。,2、正常水泥浆体系,掺入降失水剂、分散剂等外加剂，根据井底温度和施工时间加入不同比例的缓凝剂，达到高分散低失水易泵送目的的水泥浆体系。有高温水泥浆体系、高早强体系、短候凝体系等。,3、高密度水泥浆体系,掺入赤铁矿、钛铁矿、重晶石等加重材料及其它配伍外加剂的水泥浆体系。常用于高压井。,4、低密度水泥浆体系,掺入漂珠、微硅、般土、粉煤灰等低密度材料及其它配伍外加剂的水泥浆体系。常用于低压井。现在已经研究并采用超低密度水泥浆体系，水泥浆密度达到1.051.09g/cm3，强度依然很高（颗粒级配理论）。,5、抗盐水泥浆体系,钻井过程钻遇盐层、膏层或盐膏层，多采用欠饱和或半饱和盐水泥浆体系，由于氯离子含量高，水泥浆中要加入抗盐外加剂以防止水泥浆污染，保证固井质量。,6、防气窜水泥浆体系,在水泥浆中加入膨胀剂或胶乳等外加剂，防止水泥凝固过程中失重造成气侵的发生。多用于油气活跃的井。,7、膨胀水泥浆体系,为克服水泥浆的体积收缩和解决油水气侵，在水泥中加入膨胀剂配成的水泥浆体系。有氢气、氮气和晶格膨胀剂。,8、泡沫水泥浆体系,采用化学发泡剂和稳泡剂或用机械的方法充入空气或氮气的水泥浆体系。具有成本低、密度低、强度高、隔热好等优点。,9、矿渣水泥浆体系,MTC水泥浆体系：向泥浆中加入某些物质如矿渣和外加伎如激活剂、早强剂、分散剂，使泥浆转化为水泥浆。它在防漏失、防气窜、提高固井质量、环境保护等方面具有优势。矿渣水泥浆体系：根据密度要求，把矿渣和水泥按照一定比例干混，加入一定的外加剂配成的水泥浆体系。钻井固井一体化技术：在泥浆中就加入矿渣和一部分外加剂，水泥中也混入矿渣，利用激活剂来提高第二界面的固井质量。,10、塑性水泥浆体系,为提高水泥石的抗拉、抗剪和抗冲击性能，防止水泥石的碎裂，在水泥浆中加入增韧剂（也叫增塑剂）。目前有：高分子聚合物类、纤维类、橡胶类。应用于小间隙薄水泥环井等，它能够承受钻头、钻杆、射孔等产生的冲击和振动，防止对水泥石的破坏。,11、触变水泥浆体系,水泥中加入触变剂（无机或可交联的聚合物）形成的搅拌后水泥浆变稀，静止后变稠的特性。适用于松散地层、漏失地层、一定条件下可以防止气窜。无机有膨润土体系、硫酸钙体系、硫酸铝硫酸亚铁体系等。,四、固井施工与过程控制,1、准备工作2、施工工序3、注水泥设备和混浆方式,1、准备工作,完井协作会、固井设计、工具准备、水泥浆体系选择、水泥干混、设备准备、施工前的准备与检查、施工工艺的联接。,2、施工工序,注前置液-隔离液-前导水泥浆-正常水泥浆-压胶塞-替泥浆-碰压。这是一般的注水泥程序。特殊工艺井的施工工序还要复杂些，分级注水泥、尾管注水泥等一些特殊的作业。,3、注水泥设备和混浆方式,注水泥设备有水泥车、水泥罐车、供水车等，水泥车就是注水泥泵车，混浆方式有水力式、龙卷风混合器、轴流式混浆器。施工过程最主要的控制就是连续施工，打好密度。,五、影响固井质量的因素,1、井身结构2、井身质量3、长封固段与套管扶正4、泥浆性能问题5、水泥浆体系6、固井工艺7、测井与评价,影响固井质量因素之井身结构,井身结构包括套管层次、下入深度和井眼尺寸与套管尺寸的配合。井身结构不仅关系到钻井的顺利和产层的保护及产能的维持，更关系到固井质量。井身结构不合理造成的漏、喷、塌、卡等复杂情况，给固井造成了难以克服的难题。同一口井存在两套以上压力层系，不下技套“上吐下泻”等等。井身结构不合理还表现在水泥环的厚度达不到API规定的3/4英寸的最低标准。6寸钻头下5寸套管，81/2寸钻头下7寸套管，间隙小，无法下扶正器和管外封隔器，套管贴边，很难保证固井质量。,影响固井质量因素之井身质量,良好的井身质量是保证固井质量的先决条件。井眼不规则，井径扩大率超标，严重的“糖葫芦”井眼，方位变化大等。一是影响水泥浆与泥浆的有效顶替，二是易造成固井事故。为什么有的井钻杆磨坏套管，就是因为井眼轨迹控制不好。实验和实际都证明井眼扩大率8%-12%较好，不能大于15%，井径扩大率大于15%的井段很难达到紊流顶替，很难实现水泥浆的有效封隔。,影响固井质量分析之长封固段与套管扶正,长封固段一是易压漏地层污染油层，二是造成固井蹩泵事故，三是水泥失重易引起窜槽。特别是有高压层或有两套以上压力层系的井。更严重的是扶正器与封固段不成正比。即使是直井不加扶正器套管在井内也不会居中。对于斜井方位变化大的井和狗腿严重的井更难以居中，很难形成均匀的水泥环。,影响固井质量分析之泥浆性能与类型,泥浆性能与类型对于井身质量非常重要。泥浆性能不好，井壁坍塌严重，造成井径扩大率超标、糖葫芦井眼、较厚的浮泥饼等，不能保证固井质量，特别是二界面质量。不重视下套管后的泥浆性能，不系统的处理完钻泥浆性能，往往造成套管下不到底、井壁跨塌、开泵困难、大量出砂、导致固井蹩泵事故。,影响固井质量分析之水泥浆体系,水泥浆体系指前置液、前导水泥浆和正常水泥浆。要按流变学来设计和调整水泥浆性能，达到紊流顶替，清除浮泥饼，清除残存泥浆，提高顶替效率。由于受到国产外加剂品种和质量差异的影响，目前的水泥浆体系还不能满足实际的需求，需要引进应用国外的外加剂。,影响固井质量分析之固井工艺,为保护油气层，应根据油气藏类型，选择固井工艺，而现在固井工艺受到钻井设计不切合实际、特殊工具附件质量不可靠和类型少的影响，限制了工艺技术的推广应用。,影响固井质量分析之测井与评价,目前的测井采用变密度测井方式，评价水泥与井壁的胶结只能定性地去判断。有的井封固1500米以上，几十组油层都要求封固好，有一组封固不好，就判定整口井不合格。有许多实际情况可能引起错误的解释，高速地层；仪器不居中；水泥凝固时间；微环隙；水泥环厚度小于3/4英寸；套管壁厚度；操作技术；水泥浆体系不同等等。这些问题的影响还没有定量的结论。建议建立胜利油田各种不同水泥浆体系的对比井。制定符合我油田实际情况的解释标准。,建议,加强采油、钻井、固井等单位的信息交流进一步完善固井设计强化钻井技术控制，确保井身质量积极引进推广新技术、新工艺完善固井质量评价,加强采油、钻井、固井等单位的信息交流,一个新区块的开发，采油有关部门要与钻井、固井研究部门协作。什么样的油气藏采用什么样的完井工艺，才能保证最大限度的提高采收率。根据实际情况采取一些具有针对性的措施，这是非常必要的。要固好一口井，需要工艺、工具和各项技术的综合应用。恳切得到有关方面的大力支持。,进一步完善固井设计,设计是一口井施工的依据，也是保证质量的关键。现在的情况是固井设计与固井施工设计相差较大。固井施工设计是根据钻井的实际情况，在工艺、工具、水泥浆体系方面，针对具体情况采取的技术措施。由于原固井设计的影响，工艺、工具、添加剂受到限制。因此，应以固井施工设计为依据。,强化钻井技术控制，确保井身质量,井身质量对于固井质量非常重要。井径扩大率严重超标、狗腿度严重、井眼轨迹不规范、方位变化大等这些因素严重的影响套管在井眼的居中，应该从技术操作、泥浆性能改进和类型选择等方面加强控制，确保良好的井身质量。,积极引进推广新技术新工艺,随着勘探开发难度的增大，为保证固井质量，应加强固井工艺技术研究和工具的开发，加强与国外的技术合作，积极引进国外先进的工艺技术、工具附件和油井水泥外加剂。,完善固井质量评价,声波测井与许多因素有关。不同的水泥品种、不同的水泥浆体系、水泥环的厚薄、不同的地层与岩性、不同的套管层次与壁厚、套管扶正与居中度、操作与解释等等，