固井培訓(xùn)第六期【谷風(fēng)教育】

1、固井工具附件知識,2012年第六期,1,參考資料#,目 錄,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 六、聯(lián)頂節(jié),2,參考資料#,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)接頭和活接頭式循環(huán)接頭兩類。 3作用 (1)下套管過程中，進行中途循環(huán)洗井。 (2)下套管結(jié)束后，進行循環(huán)洗井。,3,參考資料#,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。,一、 循環(huán)接頭,4

2、,參考資料#,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，可實現(xiàn)憋壓，控制水泥漿倒流。 (4)通過它實現(xiàn)活動套管操作。,二、固井水泥頭,5,參考資料#,3分類 (1)按聯(lián)接螺紋分為鉆桿水泥頭、套管螺紋水泥頭和快裝水泥頭。 (2)按形狀結(jié)構(gòu)分為簡易水泥頭、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數(shù)分為單塞水泥頭和雙塞水泥頭。 4型號表示法,二、固井

3、水泥頭,6,參考資料#,二、固井水泥頭,7,參考資料#,二、固井水泥頭,1.1單塞水泥頭結(jié)構(gòu) 1-提環(huán)；2-墊子；3-水泥頭蓋子；4-膠塞；5-水泥頭體；6-密封圈壓蓋；7-銷子； 8-密封圈；9-密封圈盒；10-活接頭；11-銷子密封圈壓蓋；12-銷子密封圈盒；13-絲堵,8,參考資料#,二、固井水泥頭,1.2操作常規(guī)水泥頭 (1)準(zhǔn)備好試壓合格的水泥頭并安裝在井口上，檢查閥門及擋銷是否處于關(guān)閉狀態(tài)。 (2)打開洗管線閥門，清洗注水泥管線。 (3)打開注水泥閥門，關(guān)閉洗管線閥門，開始注前置液、水泥漿。 (4)注水泥漿結(jié)束后，關(guān)閉注水泥閥門，兩個井口工同時打開水泥頭左右兩個擋銷，使兩個擋銷處于

4、完全打開狀態(tài)。 (5)打開壓膠塞閥門，進行壓膠塞替漿作業(yè)。 (6)確認(rèn)膠塞已離開水泥頭后，關(guān)閉擋銷，替漿結(jié)束后，根據(jù)施工要求放回壓，根據(jù)止回閥工作是否正常來確定敞壓或憋壓。關(guān)閉替漿閥門，候凝。待水泥漿初凝后卸掉水泥頭。,9,參考資料#,二、固井水泥頭,2.1雙塞水泥頭結(jié)構(gòu) 雙塞水泥頭與單塞水泥頭結(jié)構(gòu)基本相同，只是加長了水泥頭本體，同時還裝入了上、下兩個膠塞。 在注水泥之前釋放第一個膠塞（下膠塞），水泥漿注完后，再釋放其內(nèi)部的第二個膠塞（上膠塞）。,10,參考資料#,二、固井水泥頭,2.2雙塞水泥頭的使用方法 (1)準(zhǔn)備好試壓合格的水泥頭，打開水泥頭頂蓋，關(guān)閉下?lián)蹁N，打開上擋銷，裝好下膠塞。 (

5、2)關(guān)閉上擋銷，裝入上膠塞(雙級注水泥固井時，根據(jù)需要，可在此位置裝入重力打開塞)。 (3)上緊頂蓋，關(guān)閉相關(guān)閘門。 (4)把水泥頭和井口套管(或聯(lián)頂節(jié))正確聯(lián)接。 (5)安裝好水泥頭相關(guān)控制閘門，連接好相應(yīng)固井管線。 (6)打開沖洗閘門，沖洗注水泥管線；關(guān)閉沖洗閘門，管線試壓。 (7)打開雙塞水泥頭下部與下?lián)蹁N相通的注入閥門(圖中1號閥)，注入清洗液，停泵，關(guān)閉1號閥。,11,參考資料#,二、固井水泥頭,2.2雙塞水泥頭的使用方法 (8)打開下?lián)蹁N，釋放下膠塞，打開雙塞水泥頭中部與上擋銷相通的注入閥門(圖中2號閥)，注入隔離液和水泥漿。 (9)注水泥漿結(jié)束后，停泵，關(guān)閉2號閥。打開沖洗閘門，

6、沖洗管線殘留水泥。 (10)打開雙塞水泥頭的上擋銷，釋放上膠塞。 (11)打開雙塞水泥頭最上部的注入閥門(圖中3號閥)，注壓塞液，壓入上膠塞。 (12)確認(rèn)上膠塞已離開水泥頭后，開始替漿，關(guān)閉上下?lián)蹁N。 (13)替漿過程中，根據(jù)施工壓力情況，也可以打開2號閥和1號閥以降低泵壓。 (14)替漿結(jié)束碰壓后，地面釋放回壓，根據(jù)浮箍浮鞋止回閥的工作情況來確定敞壓或憋壓候凝。關(guān)閉1號閥、2號閥和3號閥。待水泥漿初凝后卸掉水泥頭。,12,參考資料#,二、固井水泥頭,3.1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

7、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。,13,參考資料#,二、固井水泥頭,3.2尾管水泥頭的使用方法 (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

8、的工作狀況。,14,參考資料#,二、固井水泥頭,4快裝水泥頭 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縱向槽的梯形螺紋，與快速連接接頭配合，可實現(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應(yīng)，裝水泥頭時，本體下端螺紋垂直插進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。 現(xiàn)在制造的水泥頭，一般都帶平衡管和膠塞顯示裝置。平衡管的作用是使膠塞上下連通，注水泥過程中，通過此管可以平衡膠塞上下壓差，避免膠塞因壓差作用而出現(xiàn)事故。 膠塞顯示裝置是用來指

9、示膠塞的去留，以提示施工員做出正確的指揮命令，保證固井質(zhì)量。,15,參考資料#,16,參考資料#,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。 (3)保證套管內(nèi)水泥塞長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、分級固井膠塞等多種。,三、 固井膠塞,17,參考資料#,4型號表示方法 5結(jié)構(gòu)（左上；右下）,三、 固井膠塞,18,參考資料#,5.1上膠塞 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

10、成膠塞?，F(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_阻流板時，顯示碰壓，則注水泥作業(yè)結(jié)束。,三、 固井膠塞,19,參考資料#,5.2下膠塞 由膠皮碗與內(nèi)心組成。但內(nèi)心是空的，有循環(huán)孔，上部有橡膠隔膜。 下膠塞的作用：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)下膠塞到達阻流板時，施加一個小壓力即可壓破膠塞上部的橡膠隔膜，從而使水泥漿

11、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。,三、 固井膠塞,20,參考資料#,6安裝上、下膠塞 (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。,三、 固井膠塞,21,參考資料#,三、 固井膠塞,防轉(zhuǎn)式固井膠塞 主要用于自升式平臺和導(dǎo)管架上的套管固井，底塞（紅色）用來隔離水泥漿與前置液，防止前行水泥漿在出套管浮箍前受污染； 頂塞（黃色）用來把頂替液與水泥漿隔開，防止后面的水泥漿受頂替液的污染，同時頂塞還用來碰壓，指示固井替漿結(jié)束。,防轉(zhuǎn)式固井套管膠塞頂、底塞,22,參考資

12、料#,四、浮鞋、浮箍,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； 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)上膠塞到達浮箍時，泵壓會突然升高，這時候說明膠塞已碰壓，固井替漿結(jié)束。 浮鞋/箍，都有一個單流閥機構(gòu)，可防止固井結(jié)束后套管環(huán)空內(nèi)的流體進入套管內(nèi)，同時，管串入井時還可減少大鉤載荷。,23,參考資料#,四、浮鞋、浮箍,1定義 帶回壓裝置，下套管時能產(chǎn)生浮力的套管引鞋稱為浮鞋。 2特點 耐高溫，密封性好，可鉆性好，連接方便，成本低，制造簡單。 可用于表層套管、技術(shù)套管和淺油層套管。 安裝在套管上的浮鞋，對套管產(chǎn)生一定的浮力，下放時減少由套管自重引起的井

13、架負(fù)荷。 使用浮鞋還可減少套管對地層的沖擊壓力。,（1）、浮鞋,24,參考資料#,四、浮鞋、浮箍,guide shoe:用來引導(dǎo)套管柱順利入井，接在套管柱最下端的一個錐狀體。 casing shoe:上端與套管相接，下端具有內(nèi)倒角并以螺紋或其他方式與引鞋相接的特殊短節(jié)。 float shoe:將引鞋、套管鞋和閥體制成一體的裝置。,25,參考資料#,四、套管的受力分析,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。,（2）、浮箍,26,參考資料#,四、浮鞋、浮箍,27,參考資料#,四、浮鞋、浮箍,1、用途 適用

14、于射孔完成井生產(chǎn)套管的固井施工作業(yè)。 2、特點 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)； 半球式回壓凡爾強度高、耐高溫，多用于超深井； 組合回壓凡爾可起雙保險作用，應(yīng)用廣泛； 全鋼組合回壓凡爾多用于超深井、大斜度井及水平井。,（3）、回壓凡爾,28,參考資料#,29,參考資料#,五、扶正器,1定義 裝在套管體外面，起扶正套管作用的裝置稱為套管扶正器，簡稱扶正器。 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

15、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。,30,參考資料#,五、扶正器,3安放原則 要使扶正器能起到扶正作用，必須合理設(shè)計扶正器的安放位置、數(shù)量及相鄰兩個扶正器之間的距離。 一般原則是：安放在油氣層部位、井徑規(guī)則和井斜方位變化較大的井段。 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5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。,31,參考資料#,五、扶正器,(3)剛性扶正器 這種扶正器屬于焊接

16、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，又研制剛性螺旋扶正器。 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，下套管過程 ，對螺旋扶正器產(chǎn)生一定的橫向分力，使扶正器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，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，產(chǎn)生旋流，從而提高水泥漿的頂替效率，對提高固井質(zhì)量十分有利。,剛性螺旋,32,參考資料#,5、型號表示方法 6性能參數(shù)要求 (1)啟動力 使扶正器進入設(shè)計套管中所需的力。 (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，而弓

17、形高度保持不變時，則認(rèn)為彈簧片沒有永久變形。,五、扶正器,33,參考資料#,34,參考資料#,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)。實際上就是一根具有嚴(yán)格長度的短套管。 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井口高度的要求。,35,參考資料#,六、聯(lián)頂節(jié),3技術(shù)要求 (1)聯(lián)頂節(jié)必須與套管柱上部分套管的規(guī)范及性能一致。其抗拉強度和抗內(nèi)壓強度應(yīng)大于或等于最上部套管的強度。一般由N80以上級套管制成，抗拉安全系數(shù)不低于1.80。 (2)聯(lián)頂節(jié)上下端螺紋應(yīng)符合API套管螺紋規(guī)范。螺紋完好，接箍不變形，全長彎曲不大于3毫米。 (3)聯(lián)頂節(jié)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)通徑規(guī)通內(nèi)徑。 (4)聯(lián)頂節(jié)送井之前必須做探傷、試壓檢查。 4聯(lián)頂節(jié)長度計算 井架底座的高度和套管層次的不同，聯(lián)頂節(jié)的長度也不相等。為了能正確安裝好井口裝置，準(zhǔn)確計算聯(lián)頂節(jié)是必要的。,36,參考資料#,六、聯(lián)頂節(jié),4聯(lián)頂節(jié)長度計算 假定放噴管線從四通處接出，并從下底座工字梁上面通過，要求管線中心距底座上平面100毫米左右，則聯(lián)頂節(jié)長度為：L=L1+L2+L3+h h=H-a-100+1/2四通高+5+底法蘭厚度+底