固井工艺程序

1、12345 图图7-1 7-1 单根套管示意图单根套管示意图1 1接箍接箍 2 2套管本体套管本体678（a a） （b b） （c c） （d d） （e e）图图7-2 7-2 注水泥工艺流程示意图注水泥工艺流程示意图（a a）循环钻井液）循环钻井液 （b b）注隔离液和水泥浆）注隔离液和水泥浆 （c c）替浆）替浆 （d d）替浆）替浆 （e e）碰压）碰压1 1压力表压力表 2 2上胶塞上胶塞 3 3下胶塞下胶塞 4 4钻井液钻井液 5 5浮箍浮箍 6 6引鞋引鞋7 7水泥浆水泥浆 8 8隔离液隔离液 9 9钻井液钻井液9101112131415161718192021ibooePPP

2、2223ZPmo0098. 02425)1 (nswnLHH钻井液盐水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）非全掏空图图7-3 7-3 有效外挤压力对比示意图有效外挤压力对比示意图1 1外压力外压力 2 2支撑内压力支撑内压力 3 3有效外压力有效外压力全掏空与非全掏空两种不同的情况下，套管柱所受的有效外压力不一样。全掏空与非全掏空两种不同的情况下，套管柱所受的有

3、效外压力不一样。对于全掏空情况，有效外压力是井底最大，井口最小（为零）；对于全掏空情况，有效外压力是井底最大，井口最小（为零）；对于非全掏空情况，有效外压力是中间大，井口和井底小。对于非全掏空情况，有效外压力是中间大，井口和井底小。显然，这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。显然，这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。 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）图图7-4 7-4 有效内压力对比示意图有效内压力对比示意图（a a）表层或技术套管）表层或技术套管 （b b）油井油层套管）油井油层套管 （c c）气井油层套管）气井油层套管1 1内压力内压力 2 2支撑外压力支撑外压力 3 3有效内压力有效内压力l 注意图中，支撑外压和内压曲线的斜率变化。注意图中，支撑外压和内压曲线的斜率变化。l 对于表层套管或技术套管，有效内压力是井口最小，井底最大；对于油层套对于表层套管或技术套管，有效内压力是井口最小，井底最大；对于油层套管，有效内压力

5、是井口最大，井底最小。可见，不同类型的井、不同类型的管，有效内压力是井口最大，井底最小。可见，不同类型的井、不同类型的套管，所受外载是不一样的。套管，所受外载是不一样的。 l 现场有时还采用直接用井口压力现场有时还采用直接用井口压力Ps作为整个套管柱有效内压力的方法（即假作为整个套管柱有效内压力的方法（即假设从井口到井底有效内压力均为设从井口到井底有效内压力均为Ps）。从图可见，对于油层套管，采用这种）。从图可见，对于油层套管，采用这种方法显然是安全的，不过可能有点不经济，但可使内压力计算、进而使套管方法显然是安全的，不过可能有点不经济，但可使内压力计算、进而使套管柱的抗内压设计更简捷柱的抗内

6、压设计更简捷swnswosw曲线曲线3738W39kiikLqT1kibikLqT1FbqBq smFB14041HT42图图7-5 7-5 套管轴向拉力沿井深分布示意图套管轴向拉力沿井深分布示意图 1-1-不考虑浮力不考虑浮力 2-2-考虑浮力考虑浮力43Z(+) Z(-)max444546474849 （a a） （b b） （c c）图图7-6 API7-6 API螺纹连接示意图螺纹连接示意图（a a）圆螺纹连接）圆螺纹连接 （b b）梯形螺纹连接）梯形螺纹连接 （c c）直连型螺纹连接）直连型螺纹连接5051525354555657585960616263123464656667686

7、9套管类型套管类型抗挤设计安全系数抗挤设计安全系数Sc抗内压设计安全系抗内压设计安全系数数Sb抗拉设计安全系数抗拉设计安全系数St表层套管表层套管 1.01.1 1.11.2 1.61.8技术套管技术套管 1.01.125 1.11.33 1.62.0生产套管生产套管 1.01.2 1.11.4 1.61.97071 （a a） （b b） （c c）图图7-8 7-8 套管柱强度设计示意图套管柱强度设计示意图 （a a）抗挤设计）抗挤设计 （b b）抗拉设计）抗拉设计 （c c）复合套管柱）复合套管柱1 1外载外载 2 2设计外载设计外载 3 3套管强度套管强度727374)1 (nswnL

8、ZZ有效外挤压力有效外挤压力7576 图图7-9 7-9 套管柱抗挤设计图套管柱抗挤设计图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级别级别类类 型型备注备注普通型普通型中抗硫酸盐型中抗硫酸盐型高抗硫酸盐型高抗硫酸盐型A普通水泥普通水泥B抗硫水泥抗硫水泥C具有高早期强度具有高早期强度D适于中温条件适于中温条件E适于高温条件适于高温条件F适于超高温条件适于超高温条件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稠度时间109110111112113114目前是通过测试水泥石的抗压强度来检验水泥石的力学性能。目前是通过测试水泥石的抗压强度来检验水泥石的力学性能。水泥石在压力作用下达到破坏前单位面积上所能

10、承受的水泥石在压力作用下达到破坏前单位面积上所能承受的力称为水泥石的力称为水泥石的抗压强度抗压强度。115116117118119注水泥质量要求：注水泥质量要求：120等于等于1（即（即100%）时，水泥浆全部顶替走了钻井液；）时，水泥浆全部顶替走了钻井液；当当小于小于1时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液窜槽；窜槽；值越大，顶替效率越高。值越大，顶替效率越高。 为提高顶替效率，所采取的主要措施有：为提高顶替效率，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、注水泥时活动套管、注水泥时活动套管

11、、采用紊流或塞流流态注水泥、采用紊流或塞流流态注水泥、采用前置液、采用前置液、注水泥前调整钻井液性能、注水泥前调整钻井液性能、增加紊流接触时间等。增加紊流接触时间等。 121122123在水泥浆顶替钻井液的过程中，水泥浆在宽间隙处顶替钻井液在水泥浆顶替钻井液的过程中，水泥浆在宽间隙处顶替钻井液的速度快一些，而在窄间隙处的顶替速度则较慢，导致宽窄间的速度快一些，而在窄间隙处的顶替速度则较慢，导致宽窄间隙水泥浆返高不一致。若套管偏心严重，则可能出现窄间隙的隙水泥浆返高不一致。若套管偏心严重，则可能出现窄间隙的钻井液根本不能被顶走而滞留在原处的钻井液根本不能被顶走而滞留在原处的窜槽窜槽现象。现象。

12、因此要尽量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措因此要尽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装施是在套管上安装套管扶正器套管扶正器。 124结论：一般认为旋转效果较好；上下活动套管可能在上提套管结论：一般认为旋转效果较好；上下活动套管可能在上提套管后发生卡套管从而使套管不能下放到设计放置，给安装井口造后发生卡套管从而使套管不能下放到设计放置，给安装井口造成困难。成困难。125 （a a） （b b） （c c）图图7-16 7-16 旋转套管提高顶替效率示意图旋转套管提高顶替效率示意图（a a）套管不动）套管不动 （b b）套管开始转动）套管开始转动 （c c）钻井液

13、将被替完）钻井液将被替完1 1井眼井眼 2 2套管套管 3 3流动的水泥浆流动的水泥浆 4 4钻井液钻井液126127 （a a） （b b） （c c）图图7-17 7-17 不同流态时流速分布示意图不同流态时流速分布示意图（a a）塞流）塞流 （b b）层流）层流 （c c）紊流）紊流128层流塞流紊流129结论：只要井下条件许可（不会压漏地层），人们首选紊流顶结论：只要井下条件许可（不会压漏地层），人们首选紊流顶替。替。 130131132133134135136137138139140 顶替效率不好，有窜槽顶替效率不好，有窜槽 环空压力环空压力 + + 流动阻力流动阻力 地层压力地层压力造成这一情况的原因主要有：造成这一情况的原因主要有：u环空实际静液柱压力不够环空实际静液柱压力不够（如水泥返高不够造成的压力过低）（如水泥返高不够造成的压力过低）u环空水泥浆失重环空水泥浆失重 其它原因其它原因141142143144145146147148149150151152153154155156157158159图图7-18 7-18 井温测井示意图图井温测井示意图图160161162163井段井段B B的相对声幅大于的相对声幅大于30%30%，为不，为不合格井段合格井段图图7-20 7-20 声幅测井曲线示