固井工具附件基础知识

1、中原固井公司引言固井工具附件：是指在固井工程中，为了使固井施工达到预期的目的，安装于套管柱上的机械装置；固井工具附件可分为固井井口工具和固井井下工具两大类。安装固井井口工具0102Table of Contents内容大纲固井井口工具Cementing wellhead tools固井井口工具u固井水泥头u套管水泥头(单塞水泥头、双塞水泥头)u尾管水泥头(钻杆水泥头、油管水泥头)u固井胶塞(上胶塞、下胶塞、尾管胶塞)u循环接头(水龙带接口、方钻杆接口)u水龙带接头(大小头)u注水泥管汇u高压阀门固井水泥头定义：是连接在套管柱(或尾管柱)上端和固井管汇之间，内部可容纳固井胶塞，用于完成注水泥作业

2、的井口装置。作用：u 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，是固井作业地面管汇井口总枢纽。u 承受高压，适应多种工艺固井。u 在浮箍浮鞋失灵时，可实现憋压候凝，防止水泥浆倒流。分类：按安装管柱可分为套管水泥头和尾管水泥头，按容塞数量可分为单塞水泥头和双塞水泥头。固井水泥头结构：主要由本体、端盖、挡销、由壬接头、管汇、快装接头等组成。固井胶塞定义：装在水泥头内，在固井注水泥作业中用来隔离不同液体的橡胶制品。作用：u 隔开不同液体，刮净套管内壁上的钻井液或水泥浆。u 完成碰压时给出碰压讯号，提示固井作业完成。u 可确保套管内水泥塞长度和套管鞋附件的水泥环质量。分类：按用途

3、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、防转胶塞，等多种。固井胶塞结构：它由芯体、胶皮碗和帘布层组成。胶塞芯体用生铁、铸铝、玻璃钢或硬质橡胶等制成；胶皮碗以较胶制成，然后将其硫化在内心体上即成胶塞；现在大多内心用铝板制成。循环接头定义：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套管循环接头。作用：u 方钻杆-套管循环接头在下套管中途需要循环钻井液时使用。可在下套管遇阻时上下活动套管。u 水龙带-套管循环接头在下完套管后循环钻井液时使用，也可用于表层固井作业。分类：按用途可分为：方钻杆-套管循环接头，水龙带-套管循环接头(也称套管循环帽子)，钻杆循环接头。循环接头结

4、构：方钻杆-套管循环接头是一端带套管公螺纹，另一端为钻杆母螺纹；水龙带-循环接头，是一端为套管公螺纹，另一端设由壬短节的两通接头。水龙带接头(大小头、变径接头)定义：用来连接水龙带及井口注水泥工具（水泥头或水龙带-套管循环接头）的变换接头。作用：u 在固井注水泥作业时，用于连接替浆水龙带及套管水泥头以完成替浆工序；u 在进行循环洗井时，用于连接钻井水龙带及安装在井口的水龙带-套管循环接头。分类：按规格可分为：4x2和5x2两种；按变换接头型式可分为双公接头，母x公接头两种。水龙带接头(大小头、变径接头)结构：水龙带接头主要由不同尺寸的高压由壬接头互相连接构成，其中包括由壬凹头、由壬凸头、由壬圈

5、、密封圈。注水泥管汇定义：主要由高压阀门、高压由壬、高压三通、及高压管线组成，用以连接注水泥设备及固井井口工具的装置。高压阀门、高压弯头用途：主要用以切换注液通道，连接注水泥管线。固井井下工具Cementing downhole tools固井井下工具u套管浮箍、浮鞋、引鞋u套管扶正器(刚性、弹性)u分级注水泥器(机械式、液压式，免钻式)u内管法注水泥器(井底座封式、井口座封式)u尾管悬挂器(机械式、液压式、双作用式)u套管外封隔器(液力膨胀式、自膨胀式)u其它套管附件(定位环、水泥伞、刮泥器，等)套管浮箍、浮鞋定义：安装于套管柱下部，带回压装置，下套管时能产生浮力的套管短节称为浮箍，下套管时

6、能产生浮力的套管引鞋称为浮鞋。作用：u 下套管过程中防止井眼内的钻井液进入套管，以减轻套管重量。u 排挤管外钻井液，使其在井眼内上返，有利于清洗井壁。u 注水泥后，可以防止水泥浆回流入套管内。u 套管浮箍内阻流板可承托胶塞，套管浮鞋可引导套管顺利入井。分类：按下井时钻井液进入方式，可分为自灌型和非自灌型；按回压装置的工作方式可分为浮球式、弹簧式和舌板式。套管浮箍、浮鞋结构：浮箍主要由本体、阀芯(回压装置)两大部分组成，浮鞋还包括引鞋；不同类型的浮箍、浮鞋其结构不尽相同。套管引鞋定义：安装于套管柱底端带有循环孔的圆锥(半球)状的装置，主要作用是引导套管顺利入井，防止套管下端套管下放遇阻。分类：金

7、属引鞋、水泥引鞋、木质引鞋、套管本体割制的引鞋。套管扶正器定义：安装于套管柱外部，在井眼内起扶正套管作用的机械装置。作用：u 扶正套管，保持套管居中，确保环空水泥环分布均匀。u 防止套管在高渗透地层发生粘卡，确保套管顺利入井。u 降低套管入井阻力，减小套管磨损。u 刮掉井壁疏松泥饼，提高水泥与地层胶结质量。分类：按作用形式可分为弹性扶正器、刚性扶正器和半刚性扶正器；按扶正条结构形式，弹性扶正器可分为单弓和双弓，刚性扶正器可分为普通刚性扶正器和滚轮刚性扶正器。套管扶正器结构：弹性扶正器由箍环和弹簧片组成，刚性扶正器由箍环和扶正棱组成。分级注水泥器(分级箍)定义：为实现双级或多级进行连续或不连续的

8、注水泥作业，在套管柱的预定位置上安装的一种特殊装置。采用原则：u 地层不能承受一次注长段水泥浆形成的压力时。u 两段目的层之间存在很长不需要水泥封固的井段。u 长封固段注水泥作业难以满足一次完成施工设计要求。分类：按照作用形式可分为机械式(胶塞式)、液压式(压差式)。分级注水泥器(分级箍)结构：机械式分级箍由分级箍本体、挠性塞、打开塞（胶塞或重力塞）、碰压座和关闭塞组成。适用范围：直井或小斜度井时可采用重力打开塞，大斜度井时可采用顶替型打开塞。内管法注水泥器定义：在大直径套管内，以钻杆或油管作内管，水泥浆通过内管注入并从套管鞋处返至环形空间的注水泥装置。作用：u 防止注水泥及替泥浆过程在管内发

9、生窜槽或替泥浆量过大。u 防止大尺寸套管常规固井时产生过大的上顶力。分类：按插座的结构形式可分为水泥浇注型和套管嵌装型。套管嵌装型可分自灌式和非自灌式两种。内管法注水泥器结构：内管法注水泥器由插座和插头两部分组成。水泥浇筑式主要由喇叭口、芯管、承托环、本体和尼龙球组成。半浇注式全浇注式浇注式插头内管法注水泥器结构：套管嵌装型主要由喇叭口、承托环、尼龙球和限位球组成。套管嵌装型嵌装式插头内管法注水泥器原理：下套管时将内管法注水泥器插座接在套管柱底部，下完套管后，将下部接有插头的钻杆或油管作为内管下在大直径套管内，并使插头与插座对接。注水泥时水泥浆通过内管注入，并通过内插管注水泥器从套管鞋处返至环

10、形空间，完成固井作业。尾管悬挂器定义：尾管悬挂器是将尾管悬挂在上一层套管柱底部并进行注水泥作业的特殊装置。作用：u 可降低注替施工的流动阻力，有利于安全施工。u 可节约套管，降低钻井成本。分类：按类型可分为机械式、液压式、机械-液压双作用式三种；机械式又可分为：J型槽式、轨道式，楔块式和微台阶式(基本淘汰)。尾管悬挂器尾管悬挂器尾管悬挂器尾管悬挂器尾管送入工具尾管悬挂器尾管回接装置尾管悬挂器下得去、挂得住倒得开、提得出套管外封隔器定义：套管外封隔器为接在套管柱上，在固井碰压之后能使套管与裸眼环空形成永久性桥堵的装置。作用：u 能避免异常地层压力或因水泥浆失重现象，导致高压油、气、水侵人候凝期间的水泥环。u 有效防止固井后发生套管外喷冒油、气、水现象。分类：按涨封形式可分为液力膨胀型和遇油遇水自膨胀型。套管外封隔器结构：液力膨胀型套管外封隔器主要由胶筒、中心管、密封环和阀箍等组成。套管外封隔器定位环(限位卡、卡箍)定义：是用于固定或限制扶正器、水泥伞和刮泥器等外部附件的装置。可分为螺旋钉式、固定螺钉式、敲击式。水泥伞定义：水泥伞是安装在分级注水泥器下部，防止水泥浆下沉和支撑液柱压力的装置。刮泥器定义：刮