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第六章固井工具附件知识 2020 4 20 固井现场 2020 4 20 固井设备 水泥车 2020 4 20 供水车 2020 4 20 灰罐车 2020 4 20 目录 一 循环接头Circulatingsub二 固井水泥头cementinghead三 固井胶塞Cementingplug四 浮鞋 浮箍floatshoe flaotcollar五 扶正器casingstabilizer centralizer六 联顶节LandingJoint 一 循环接头 1 定义用来连接井口套管柱与地面循环系统而实现循环的工具称为循环接头 2 分类按用途可分为大小头式循环接头和活接头式循环接头两类 3 作用 1 下套管过程中 进行中途循环洗井 2 下套管结束后 进行循环洗井 4 结构 1 大小头式循环接头一端为套管外螺纹 另一端为钻杆内螺纹式的大小头 2 活接头式循环接头一端为套管外螺纹 另一端顶部 或侧面 焊一活接头短节的两通接头 一 循环接头 2020 4 20 1 定义水泥头是联接联顶节和固井管汇之间的完成注水泥作业的井口装置 2 作用 1 联接套管串和各种管汇 通过它来完成循环 注隔离液 注水泥浆 释放胶塞 替浆等施工工序 它是固井作业地面管汇井口总枢纽 2 承受高压 适应各种工艺固井 3 如果回压阀失灵 可实现憋压 控制水泥浆倒流 4 通过它实现活动套管操作 二 固井水泥头 3 分类 1 按联接螺纹分为钻杆水泥头 套管螺纹水泥头和快装水泥头 2 按形状结构分为简易水泥头 普通水泥头 带平衡管水泥头和带胶塞指示器水泥头 3 按装胶塞的作用和个数分为单塞水泥头和双塞水泥头 4 型号表示法 二 固井水泥头 二 固井水泥头 二 固井水泥头 1 1单塞水泥头结构1 提环 2 垫子 3 水泥头盖子 4 胶塞 5 水泥头体 6 密封圈压盖 7 销子 8 密封圈 9 密封圈盒 10 活接头 11 销子密封圈压盖 12 销子密封圈盒 13 丝堵 二 固井水泥头 1 2操作常规水泥头 1 准备好试压合格的水泥头并安装在井口上 检查阀门及挡销是否处于关闭状态 2 打开洗管线阀门 清洗注水泥管线 3 打开注水泥阀门 关闭洗管线阀门 开始注前置液 水泥浆 4 注水泥浆结束后 关闭注水泥阀门 两个井口工同时打开水泥头左右两个挡销 使两个挡销处于完全打开状态 5 打开压胶塞阀门 进行压胶塞替浆作业 6 确认胶塞已离开水泥头后 关闭挡销 替浆结束后 根据施工要求放回压 根据止回阀工作是否正常来确定敞压或憋压 关闭替浆阀门 候凝 待水泥浆初凝后卸掉水泥头 二 固井水泥头 2 1双塞水泥头结构双塞水泥头与单塞水泥头结构基本相同 只是加长了水泥头本体 同时还装入了上 下两个胶塞 在注水泥之前释放第一个胶塞 下胶塞 水泥浆注完后 再释放其内部的第二个胶塞 上胶塞 二 固井水泥头 2 2双塞水泥头的使用方法 1 准备好试压合格的水泥头 打开水泥头顶盖 关闭下挡销 打开上挡销 装好下胶塞 2 关闭上挡销 装入上胶塞 双级注水泥固井时 根据需要 可在此位置装入重力打开塞 3 上紧顶盖 关闭相关闸门 4 把水泥头和井口套管 或联顶节 正确联接 5 安装好水泥头相关控制闸门 连接好相应固井管线 6 打开冲洗闸门 冲洗注水泥管线 关闭冲洗闸门 管线试压 7 打开双塞水泥头下部与下挡销相通的注入阀门 图中1号阀 注入清洗液 停泵 关闭1号阀 二 固井水泥头 2 2双塞水泥头的使用方法 8 打开下挡销 释放下胶塞 打开双塞水泥头中部与上挡销相通的注入阀门 图中2号阀 注入隔离液和水泥浆 9 注水泥浆结束后 停泵 关闭2号阀 打开冲洗闸门 冲洗管线残留水泥 10 打开双塞水泥头的上挡销 释放上胶塞 11 打开双塞水泥头最上部的注入阀门 图中3号阀 注压塞液 压入上胶塞 12 确认上胶塞已离开水泥头后 开始替浆 关闭上下挡销 13 替浆过程中 根据施工压力情况 也可以打开2号阀和1号阀以降低泵压 14 替浆结束碰压后 地面释放回压 根据浮箍浮鞋止回阀的工作情况来确定敞压或憋压候凝 关闭1号阀 2号阀和3号阀 待水泥浆初凝后卸掉水泥头 二 固井水泥头 3 1尾管水泥头结构尾管水泥头与套管水泥头的结构基本相同 主要用于尾管作业期间存放和泵送胶塞 其本体下部为钻杆螺纹 内部装有钻杆胶塞 并且有挡销存放系统 下图为液压式悬挂器配套的注水泥井口装置 二 固井水泥头 3 2尾管水泥头的使用方法 1 检查尾管水泥头各部件并装入钻杆胶塞 2 安装水泥头注替控制闸门 连接好固井管线并试压 3 通过注水泥入口 将前置液和水泥浆泵入钻杆内 4 注水泥浆结束 关闭注水泥闸门 开挡销 通过顶胶塞入口压胶塞 5 确认胶塞进入钻杆后 通过注替水泥浆入口泵入钻井液 将钻杆胶塞顶替至尾管悬挂器 使钻杆胶塞与尾管悬挂器内的尾管胶塞复合 此时泵压略有变化 6 复合胶塞剪断固定尾管胶塞的剪切销钉后 随着顶替一起在尾管里下行 直至碰压 7 井口释放压力 观察浮箍回压阀的工作状况 二 固井水泥头 4 快装水泥头快装水泥头的结构与其他类别的水泥头基本相同 只是在水泥头本体下端具有三个纵向槽的梯形螺纹 与快速连接接头配合 可实现快速装卸 此接头的下端为套管外螺纹 上端是梯形螺纹 在梯形内螺纹中沿周向铣出三条等距离的纵向槽 该槽应与水泥头本体下端纵向槽对应 装水泥头时 本体下端螺纹垂直插进快速接头的上端螺纹 向右旋转60度 然后用快速连接接头上的锁紧装置锁紧 以防松动 现在制造的水泥头 一般都带平衡管和胶塞显示装置 平衡管的作用是使胶塞上下连通 注水泥过程中 通过此管可以平衡胶塞上下压差 避免胶塞因压差作用而出现事故 胶塞显示装置是用来指示胶塞的去留 以提示施工员做出正确的指挥命令 保证固井质量 1 定义固井作业中用来隔离不同液体 装在水泥头内的橡胶制品 2 作用 1 隔开并刮净套管内壁上的钻井液和水泥浆 2 显示碰压并给出信号 3 保证套管内水泥塞长度和套管鞋附近的水泥环质量 3 分类固井胶塞按用途可分为套管上胶塞 下胶塞 自锁胶塞 尾管胶塞 分级固井胶塞等多种 三 固井胶塞 4 型号表示方法5 结构 左上 右下 三 固井胶塞 5 1上胶塞由内心 胶皮碗和帘布层组成 心体用生铁 铸铝 玻璃钢或硬质橡胶等制成 然后将其硫化在内心体上即成胶塞 现在大多内心用硬橡胶 在底部加铝板制成 上胶塞的作用 当全部水泥浆注完后 压上胶塞 它顶着水泥浆下行 用来刮净粘附在套管内壁上的水泥浆 并防止驱替钻井液与水泥浆混合 避免尾部水泥浆污染 保证底部水泥胶结质量 当到达阻流板时 显示碰压 则注水泥作业结束 三 固井胶塞 5 2下胶塞由胶皮碗与内心组成 但内心是空的 有循环孔 上部有橡胶隔膜 下胶塞的作用 在注水泥浆之前 释放下胶塞 用来隔开水泥浆与前置液 减少套管内所注水泥浆的污染 同时擦净粘附在套管内壁上的钻井液 并将其推挤到胶塞前面 当下胶塞到达阻流板时 施加一个小压力即可压破胶塞上部的橡胶隔膜 从而使水泥浆流经胶塞 通过旋流短节等附件 被驱替到套管与井壁之间的环形空间中 三 固井胶塞 6 安装上 下胶塞 1 卸掉水泥头压盖 打开上挡销 关闭下档销 将下胶塞安放至上 下挡销之间 2 关闭上挡销 将上胶塞安放于上挡销之上 3 盖好压盖 并拧紧 三 固井胶塞 三 固井胶塞 防转式固井胶塞主要用于自升式平台和导管架上的套管固井 底塞 红色 用来隔离水泥浆与前置液 防止前行水泥浆在出套管浮箍前受污染 顶塞 黄色 用来把顶替液与水泥浆隔开 防止后面的水泥浆受顶替液的污染 同时顶塞还用来碰压 指示固井替浆结束 防转式固井套管胶塞顶 底塞 2020 4 20 四 浮鞋 浮箍 套管浮鞋装在套管柱底部引导套管柱入井 防止套管柱底部插入井壁后遇阻 套管浮箍装在浮鞋以上2 3根套管处 为胶塞提供碰压位置 当上胶塞到达浮箍时 泵压会突然升高 这时候说明胶塞已碰压 固井替浆结束 浮鞋 箍 都有一个单流阀机构 可防止固井结束后套管环空内的流体进入套管内 同时 管串入井时还可减少大钩载荷 四 浮鞋 浮箍 1 定义带回压装置 下套管时能产生浮力的套管引鞋称为浮鞋 2 特点耐高温 密封性好 可钻性好 连接方便 成本低 制造简单 可用于表层套管 技术套管和浅油层套管 安装在套管上的浮鞋 对套管产生一定的浮力 下放时减少由套管自重引起的井架负荷 使用浮鞋还可减少套管对地层的冲击压力 1 浮鞋 四 浮鞋 浮箍 guideshoe 用来引导套管柱顺利入井 接在套管柱最下端的一个锥状体 casingshoe 上端与套管相接 下端具有内倒角并以螺纹或其他方式与引鞋相接的特殊短节 floatshoe 将引鞋 套管鞋和阀体制成一体的装置 四 套管的受力分析 1 定义带回压阀并用混凝土浇注而成的能产生浮力的套管接箍短节称为浮箍 2 作用用于技术套管或先期完成井 其作用与回压阀的作用相同 2 浮箍 四 浮鞋 浮箍 四 浮鞋 浮箍 1 用途适用于射孔完成井生产套管的固井施工作业 2 特点套管回压凡尔分为球座式 半球式 组合式三类 球座式回压凡尔密封性能好 一般用于小斜度井的固井作业 半球式回压凡尔强度高 耐高温 多用于超深井 组合回压凡尔可起双保险作用 应用广泛 全钢组合回压凡尔多用于超深井 大斜度井及水平井 3 回压凡尔 五 扶正器 1 定义装在套管体外面 起扶正套管作用的装置称为套管扶正器 简称扶正器 2 作用A 用来扶正套管 保持套管在井眼中居中 为驱替洗井液提供均匀畅通的流道 保证套管柱与井壁环形空间的水泥浆分布均匀 提高水泥环质量 B 防止套管在高渗透地层段粘卡 减少套管磨损 保证套管顺利下井 C 还可刮掉井壁上的疏松泥饼 提高水泥与地层的胶结质量 五 扶正器 3 安放原则要使扶正器能起到扶正作用 必须合理设计扶正器的安放位置 数量及相邻两个扶正器之间的距离 一般原则是 安放在油气层部位 井径规则和井斜方位变化较大的井段 4 分类套管扶正器分为弹性扶正器和刚性扶正器 弹性扶正器又弹簧式和焊接筋条式两大类 1 弹性扶正器按组装方式可分为焊接式 铆接式 组装式 冲压式和限位式5种 2 弹性扶正器按形状可分单弓扶正器 双弓扶正器 导流板式扶正器及小井眼扶正器 五 扶正器 3 刚性扶正器这种扶正器属于焊接筋条扶正器 它主要应用于水平井的水平段 为提高固井质量 减少阻卡 又研制刚性螺旋扶正器 刚性螺旋扶正器的扶正条与轴线夹角为30度 螺旋式比常规直条式更为优越 一是当井壁不规则时 下套管过程 对螺旋扶正器产生一定的横向分力 使扶正器产生转动 从而减轻下套管的阻力 二是在管外环空中 当水泥浆穿过螺旋片时 产生旋流 从而提高水泥浆的顶替效率 对提高固井质量十分有利 刚性螺旋 5 型号表示方法6 性能参数要求 1 启动力使扶正器进入设计套管中所需的力 2 复位力扶正器作用于井眼而驱使套管离开井壁的力 3 永久变形是指弓形弹簧片经过12次压平或拉直试验 而弓形高度保持不变时 则认为弹簧片没有永久变形 五 扶正器 2020 4 20 2020 4 20 2020 4 20 六 联顶节 1 定义联接套管串与固井水泥头的一根短套管称为联顶节 实际上就是一根具有严格长度的短套管 2 用途在下完套管后 联顶节安装在套管串顶部 选用适当长度的短套管 可以使套管柱下到预定的深度和得到标准的套管井口高度 从而满足安装防喷器和采油树对井口高度的要求 六 联顶节 3 技术要求 1 联顶节必须与套管柱上部分套管的规范及性能一致 其抗拉强度和抗内压强度应大于或等于最上部套管的强度 一般由N80以上级套管制成 抗拉安全系数不低于1 80 2 联顶节上下端螺纹应符合API套管螺纹规范 螺纹完好 接箍不变形 全长弯曲不大于3毫米 3 联顶节应用标准通径规通内径 4 联顶节送井之前必须做探伤 试压检查 4 联顶节长度计算井架底座的高度和套管层次的不同 联顶节的长度也不相等 为了能正确安装好井口装置 准确计算联顶节是必要的 六 联顶节 4 联顶节长度计算假定放喷管线从四通处接出 并从下底座工字梁上面通过 要求管线中心距底座上平面100毫米左右 则联顶节长度为 L L1 L2 L3 hh H a 100 1 2四通