《固井與完井作業(yè)》1.ppt

固井與完井作業(yè),郟志剛渤海石油職業(yè)學(xué)院石油工程系鉆井專業(yè)室,固井概論,什么是固井為什么固井怎么固井,固井概論,簡(jiǎn)單地說：固井作業(yè)就是用不同尺寸的高強(qiáng)度無縫金屬圓管（套管），下入鉆開的井眼，之后用水泥將金屬管外部與井眼固住，將井眼與地層分隔開來。固井作業(yè)：向井內(nèi)下入套管，并向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)過程，是鉆井過程中的重要作業(yè)環(huán)節(jié)。在鉆井（生產(chǎn)井）作業(yè)中一般至少要有兩次固井，多至45次固井（深探井）。,概念,固井概論,套管的作用,1、防止井塌，防止鉆井液與井壁的過渡沖蝕；2、防止淡水層，低壓力層被污染；3、防止油氣泄漏；4、控制油氣出井量；5、為控制井內(nèi)壓力提供條件；6、以便安裝采油人工舉升裝置；7、為油氣流動(dòng)提供通道。,固井概論,最上面的固井是表層套管固井，它起的是“泥漿通路，油氣門戶”的作用。在下一次開鉆之前，表層套管上要裝防噴器預(yù)防井噴。防噴器之上要裝泥漿導(dǎo)管，是鉆井液返回泥漿池的通路。鉆井過程中往要下技術(shù)套管固井，它起的是“鞏固后方，安全探路”的作用（地層允許也可直達(dá)儲(chǔ)層）。,油層套管起的是“嚴(yán)密封隔，油氣門戶”的作用。油層未鉆穿前，油、氣、水在地層中處于平衡和封隔的狀態(tài)，鉆穿后便連成一體。所以固井時(shí)將油、氣、水層嚴(yán)密封隔；完井時(shí)只留下油氣藏向井口輸送的通道，關(guān)井時(shí)是油氣的臨時(shí)倉(cāng)庫(kù)。,固井概論,固井水泥車,固井概論,固井水泥罐車,固井概論,固井混漿車,固井概論,壓裂車,常規(guī)生產(chǎn)井固井流程,導(dǎo)管,表層套管,技術(shù)套管,生產(chǎn)套管,尾管,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)情境一固井施工準(zhǔn)備,項(xiàng)目一：常規(guī)固井工具的檢查使用,一、循環(huán)接頭,二、固井水泥頭,三、固井膠塞,四、浮鞋、浮箍,五、扶正器,項(xiàng)目一：常規(guī)固井工具的檢查使用,六、聯(lián)頂節(jié),七、尾管水泥頭,八、快裝水泥頭,一、循環(huán)接頭,1定義用來連接井口套管柱與地面循環(huán)系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)的工具稱為循環(huán)接頭。2分類按用途可分為大小頭式循環(huán)接頭和接頭式循環(huán)接頭兩類。3作用(1)下套管過程中，進(jìn)行中途循環(huán)洗井。(2)下套管結(jié)束后，進(jìn)行循環(huán)洗井。,一、循環(huán)接頭,4結(jié)構(gòu)(1)大小頭式循環(huán)接頭一端為套管外螺紋，另一端為鉆桿內(nèi)螺紋式的大小頭。(2)活接頭式循環(huán)接頭一端為套管外螺紋，另一端頂部(或側(cè)面)焊一活接頭短節(jié)的兩通接頭。,二、固井水泥頭,1定義水泥頭是聯(lián)接聯(lián)頂節(jié)和固井管匯之間的完成注水泥作業(yè)的井口裝置。2作用(1)聯(lián)接套管串和各種管匯，通過它來完成循環(huán)、注隔離液、注水泥漿、釋放膠塞、替漿等施工工序。它是固井作業(yè)地面管匯井口總樞紐。(2)承受高壓，適應(yīng)各種工藝固井。(3)如果回壓閥失靈，可實(shí)現(xiàn)憋壓，控制水泥漿倒流。(4)通過它實(shí)現(xiàn)活動(dòng)套管操作。,二、固井水泥頭,3分類(1)按聯(lián)接螺紋分為鉆桿水泥頭、套管螺紋水泥頭、尾管水泥頭和快裝水泥頭。(2)按形狀結(jié)構(gòu)分為簡(jiǎn)易水泥頭、普通水泥頭、帶平衡管水泥頭和帶膠塞指示器水泥頭。(3)按裝膠塞的作用和個(gè)數(shù)分為單塞水泥頭和雙塞水泥頭。,二、固井水泥頭,水泥頭型號(hào)表示法,二、固井水泥頭,單塞水泥頭用于常規(guī)固井和非連續(xù)分級(jí)注水泥的一種專用井口工具。,二、固井水泥頭,雙塞水泥頭雙塞水泥頭與單塞水泥頭結(jié)構(gòu)基本相同，只是加長(zhǎng)了水泥頭本體，同時(shí)還裝入了上、下兩個(gè)膠塞。在注水泥之前釋放第一個(gè)膠塞（下膠塞），水泥漿注完后，再釋放其內(nèi)部的第二個(gè)膠塞（上膠塞）。,三、固井膠塞,膠塞結(jié)構(gòu)：,1定義固井作業(yè)中用來隔離不同液體，裝在水泥頭內(nèi)的橡膠制品。2作用(1)隔開并刮凈套管內(nèi)壁上的鉆井液和水泥漿。(2)顯示碰壓并給出信號(hào)。(3)保證套管內(nèi)水泥塞長(zhǎng)度和套管鞋附近的水泥環(huán)質(zhì)量。3分類固井膠塞按用途可分為：套管上膠塞、下膠塞、自鎖膠塞、尾管膠塞、分級(jí)固井膠塞等多種。,三、固井膠塞,膠塞結(jié)構(gòu)：,由內(nèi)心、膠皮碗和簾布層組成。心體用生鐵、鑄鋁、玻璃鋼或硬質(zhì)橡膠等制成，然后將其硫化在內(nèi)心體上即成膠塞。現(xiàn)在大多內(nèi)心用硬橡膠，在底部加鋁板制成。上膠塞的作用：當(dāng)全部水泥漿注完后，壓上膠塞，它頂著水泥漿下行，用來刮凈粘附在套管內(nèi)壁上的水泥漿，并防止驅(qū)替鉆井液與水泥漿混合，避免尾部水泥漿污染，保證底部水泥膠結(jié)質(zhì)量。當(dāng)?shù)竭_(dá)阻流板時(shí)，顯示碰壓，則注水泥作業(yè)結(jié)束。,上膠塞（實(shí)心）,三、固井膠塞,下膠塞：,作用：在注水泥漿之前，釋放下膠塞，用來隔開水泥漿與前置液。減少套管內(nèi)所注水泥漿的污染，同時(shí)擦凈粘附在套管內(nèi)壁上的鉆井液，并將其推擠到膠塞前面。當(dāng)下膠塞到達(dá)阻流板時(shí)，施加一個(gè)小壓力即可壓破膠塞上部的橡膠隔膜，從而使水泥漿流經(jīng)膠塞，通過旋流短節(jié)等附件，被驅(qū)替到套管與井壁之間的環(huán)形空間中。,下膠塞（中空）,型號(hào)表示法：,三、固井膠塞,膠塞的安裝：,(1)卸掉水泥頭壓蓋，打開上擋銷，關(guān)閉下檔銷，將下膠塞安放至上、下?lián)蹁N之間。(2)關(guān)閉上擋銷，將上膠塞安放于上擋銷之上。(3)蓋好壓蓋，并擰緊。,型號(hào)表示法：,四、浮鞋浮箍,浮鞋、浮箍、單流閥：,1、套管浮鞋裝在套管柱底部引導(dǎo)套管柱入井，防止套管柱底部插入井壁后遇阻；2、套管浮箍裝在浮鞋以上23根套管處，為膠塞提供碰壓位置，當(dāng)上膠塞到達(dá)浮箍時(shí)，泵壓會(huì)突然升高，這時(shí)候說明膠塞已碰壓，固井替漿結(jié)束。3、浮鞋/箍，都有一個(gè)單流閥機(jī)構(gòu)，可防止固井結(jié)束后套管環(huán)空內(nèi)的流體進(jìn)入套管內(nèi)，同時(shí)，管串入井時(shí)還可減少大鉤載荷。,四、浮鞋浮箍,1、浮鞋：,1）定義帶回壓裝置，下套管時(shí)能產(chǎn)生浮力的套管引鞋稱為浮鞋。2）特點(diǎn)耐高溫，密封性好，可鉆性好，連接方便，成本低，制造簡(jiǎn)單?？捎糜诒韺犹坠?、技術(shù)套管和淺油層套管。浮鞋可形成空心管柱，對(duì)套管產(chǎn)生一定的浮力，下放時(shí)減少由套管自重引起的井架負(fù)荷。使用浮鞋還可減少套管對(duì)地層的沖擊壓力。,四、浮鞋浮箍,2、浮箍：,1）定義帶回壓閥并用混凝土澆注而成的能產(chǎn)生浮力的套管接箍短節(jié)稱為浮箍。2）作用用于技術(shù)套管或先期完成井，其作用與回壓閥的作用相同。,四、浮鞋浮箍,3、回壓凡爾：,1、用途適用于射孔完成井生產(chǎn)套管的固井施工作業(yè)。2、特點(diǎn)套管回壓凡爾分為球座式、半球式、組合式三類；球座式回壓凡爾密封性能好，一般用于小斜度井的固井作業(yè)；半球式回壓凡爾強(qiáng)度高、耐高溫，多用于超深井；組合回壓凡爾可起雙保險(xiǎn)作用，應(yīng)用廣泛；,五、扶正器,1定義裝在套管體外面，起扶正、居中套管作用的裝置稱為套管扶正器。2作用a、用來扶正套管，保持套管在井眼中居中，為驅(qū)替洗井液提供均勻暢通的流道，保證套管柱與井壁環(huán)形空間的水泥漿分布均勻，提高水泥環(huán)質(zhì)量。b、防止套管在高滲透地層段粘卡，減少套管磨損，保證套管順利下井。c、還可刮掉井壁上的疏松泥餅，提高水泥與地層的膠結(jié)質(zhì)量。3安放原則要使扶正器能起到扶正作用，必須合理設(shè)計(jì)扶正器的安放位置、數(shù)量及相鄰兩個(gè)扶正器之間的距離。一般原則是：安放在油氣層部位、井徑和井斜方位變化較大的井段。,五、扶正器,4分類套管扶正器分為彈性扶正器和剛性扶正器，彈性扶正器又分彈簧式和焊接筋條式兩大類。(1)彈性扶正器按組裝方式可分為焊接式、鉚接式、組裝式、沖壓式和限位式五種。(2)彈性扶正器按形狀可分單弓扶正器、雙弓扶正器、導(dǎo)流板式扶正器及小井眼扶正器。(3)剛性扶正器屬于焊接筋條扶正器，它主要應(yīng)用于水平井的水平段。為提高固井質(zhì)量、減少阻卡。,五、扶正器,(4)剛性螺旋扶正器的扶正條與軸線夾角為30度，螺旋式比常規(guī)直條式更為優(yōu)越。一是當(dāng)井壁不規(guī)則時(shí)，下套管過程，對(duì)螺旋扶正器產(chǎn)生一定的橫向分力，使扶正器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而減輕下套管的阻力；二是在管外環(huán)空中，當(dāng)水泥漿穿過螺旋片時(shí)，產(chǎn)生旋流，從而提高水泥漿的頂替效率，對(duì)提高固井質(zhì)量十分有利。,五、扶正器,6性能參數(shù)要求(1)啟動(dòng)力：使扶正器進(jìn)入設(shè)計(jì)套管中所需的力。(2)復(fù)位力：扶正器作用于井眼而驅(qū)使套管離開井壁的力。(3)永久變形：是指弓形彈簧片經(jīng)過12次壓平或拉直試驗(yàn)，而弓形高度保持不變時(shí)，則認(rèn)為彈簧片沒有永久變形。,5.型號(hào)表示方法,六、聯(lián)頂節(jié),1定義聯(lián)接套管串與固井水泥頭的一根短套管稱為聯(lián)頂節(jié)。實(shí)際上就是一根具有嚴(yán)格長(zhǎng)度的短套管。2用途在下完套管后，聯(lián)頂節(jié)安裝在套管串頂部，選用適當(dāng)長(zhǎng)度的短套管，可以使;套管柱下到預(yù)定的深度和得到標(biāo)準(zhǔn)的套管井口高度，從而滿足安裝防噴器和采油樹對(duì)井口高度的要求。3長(zhǎng)度計(jì)算（P14）聯(lián)頂節(jié)=接箍長(zhǎng)+吊卡高+墊塊厚+聯(lián)入長(zhǎng)即：L=L1+L2+L3+h,七、尾管水泥頭,尾管水泥頭結(jié)構(gòu)：尾管水泥頭與套管水泥頭的結(jié)構(gòu)基本相同，主要用于尾管作業(yè)期間存放和泵送膠塞，其本體下部為鉆桿螺紋，內(nèi)部裝有鉆桿膠塞，并且有擋銷存放系統(tǒng)。下圖為液壓式懸掛器配套的注水泥井口裝置。,尾管水泥頭的操作,(1)檢查尾管水泥頭各部件并裝入鉆桿膠塞。(2)安裝水泥頭注替控制閘門，連接好固井管線并試壓。(3)通過注水泥入口，將前置液和水泥漿泵入鉆桿內(nèi)。(4)注水泥漿結(jié)束，關(guān)閉注水泥閘門，開擋銷，通過頂膠塞入口壓膠塞。(5)確認(rèn)膠塞進(jìn)入鉆桿后，通過注替水泥漿入口泵入鉆井液，將鉆桿膠塞頂替至尾管懸掛器，使鉆桿膠塞與尾管懸掛器內(nèi)的尾管膠塞復(fù)合(此時(shí)泵壓略有變化)。(6)復(fù)合膠塞剪斷固定尾管膠塞的剪切銷釘后，隨著頂替一起在尾管里下行，直至碰壓。(7)井口釋放壓力，觀察浮箍回壓閥的工作狀況。,八、快裝水泥頭,快裝水泥頭結(jié)構(gòu)：,快裝水泥頭的結(jié)構(gòu)與其他類別的水泥頭基本相同，只是在水泥頭本體下端具有三個(gè)縱向槽的梯形螺紋，與快速連接接頭配合，可實(shí)現(xiàn)快速裝卸。此接頭的下端為套管外螺紋，上端是梯形螺紋，在梯形內(nèi)螺紋中沿周向銑出三條等距離的縱向槽。該槽應(yīng)與水泥頭本體下端縱向槽對(duì)應(yīng)，裝水泥頭時(shí)，本體下端螺紋垂直插進(jìn)快速接頭的上端螺紋，向右旋轉(zhuǎn)60度，然后用快速連接接頭上的鎖緊裝置鎖緊，以防松動(dòng)。,項(xiàng)目一：常規(guī)固井工具的檢查使用,標(biāo)準(zhǔn)套管頭,項(xiàng)目一：常規(guī)固井工具的檢查使用,高壓活動(dòng)彎接頭,項(xiàng)目一：常規(guī)固井工具的檢查使用,蝶閥,項(xiàng)目一：常規(guī)固井工具的檢查使用,安全閥（彈簧式）,學(xué)習(xí)情境二：固井施工準(zhǔn)備,項(xiàng)目三：固井設(shè)備的維護(hù)使用,項(xiàng)目三固井設(shè)備的維護(hù)使用,一、維護(hù)使用混合器,（一）漏斗式混合器,一、維護(hù)使用混合器,（二）普通密閉式混合器,固井設(shè)備的維護(hù)使用,二、水泥泵工作原理(雙作用活塞泵),固井設(shè)備的維護(hù)使用,CPT986水泥泵工作原理（單作用柱塞泵）