固井工具附件基礎(chǔ)知識(shí)

1、中原固井公司 引言 固井工具附件：是指在固井工程中，為了使 固井施工達(dá)到預(yù)期的目的，安裝于套管柱上 的機(jī)械裝置； 固井工具附件可分為固井井口工具和固井井 下工具兩大類。 安裝固井 井口工具 固井井口工具介紹 01 固井井下工具介紹 02 Table of Contents 內(nèi)容大綱 固井井口工具 Cementing wellhead tools01 固井井口工具 u固井水泥頭 u 套管水泥頭(單塞水泥頭、雙塞水泥頭) u 尾管水泥頭(鉆桿水泥頭、油管水泥頭) u 固井膠塞(上膠塞、下膠塞、尾管膠塞) u循環(huán)接頭(水龍帶接口、方鉆桿接口) u水龍帶接頭(大小頭) u注水泥管匯 u高壓閥門 固井水

2、泥頭 固井水泥頭 定義：是連接在套管柱(或尾管柱)上端和固井管匯之間，內(nèi)部可容納 固井膠塞，用于完成注水泥作業(yè)的井口裝置。 作用： u 通過(guò)它來(lái)完成循環(huán)、注隔離液、注水泥漿、釋放膠塞、替漿等施 工工序，是固井作業(yè)地面管匯井口總樞紐。 u 承受高壓，適應(yīng)多種工藝固井。 u 在浮箍浮鞋失靈時(shí)，可實(shí)現(xiàn)憋壓候凝，防止水泥漿倒流。 分類：按安裝管柱可分為套管水泥頭和尾管水泥頭，按容塞數(shù)量可分 為單塞水泥頭和雙塞水泥頭。 固井水泥頭 結(jié)構(gòu)：主要由本體、端蓋、擋銷、由壬接頭、管匯、快裝接頭等組成。 固井膠塞 固井膠塞 定義：裝在水泥頭內(nèi)，在固井注水泥作業(yè)中用來(lái)隔離不同液體的橡膠 制品。 作用： u 隔開不同

3、液體，刮凈套管內(nèi)壁上的鉆井液或水泥漿。 u 完成碰壓時(shí)給出碰壓訊號(hào)，提示固井作業(yè)完成。 u 可確保套管內(nèi)水泥塞長(zhǎng)度和套管鞋附件的水泥環(huán)質(zhì)量。 分類：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、防轉(zhuǎn)膠塞，等多種。 固井膠塞 結(jié)構(gòu)：它由芯體、膠皮碗和簾布層組成。膠塞芯體用生鐵、鑄鋁、玻 璃鋼或硬質(zhì)橡膠等制成；膠皮碗以較膠制成，然后將其硫化在內(nèi)心體 上即成膠塞；現(xiàn)在大多內(nèi)心用鋁板制成。 循環(huán)接頭 循環(huán)接頭 定義：用來(lái)連接井口套管柱與地面循環(huán)系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)的工具稱為套 管循環(huán)接頭。 作用： u 方鉆桿-套管循環(huán)接頭在下套管中途需要循環(huán)鉆井液時(shí)使用?？稍?下套管遇阻時(shí)上下活動(dòng)套管

4、。 u 水龍帶-套管循環(huán)接頭在下完套管后循環(huán)鉆井液時(shí)使用，也可用于 表層固井作業(yè)。 分類：按用途可分為：方鉆桿-套管循環(huán)接頭，水龍帶-套管循環(huán)接頭 (也稱套管循環(huán)帽子)，鉆桿循環(huán)接頭。 循環(huán)接頭 結(jié)構(gòu)：方鉆桿-套管循環(huán)接頭是一端帶套管公螺紋，另一端為鉆桿母 螺紋；水龍帶-循環(huán)接頭，是一端為套管公螺紋，另一端設(shè)由壬短節(jié) 的兩通接頭。 水龍帶接頭 水龍帶接頭(大小頭、變徑接頭) 定義：用來(lái)連接水龍帶及井口注水泥工具（水泥頭或水龍帶-套管循 環(huán)接頭）的變換接頭。 作用： u 在固井注水泥作業(yè)時(shí)，用于連接替漿水龍帶及套管水泥頭以完成 替漿工序； u 在進(jìn)行循環(huán)洗井時(shí)，用于連接鉆井水龍帶及安裝在井口的水

5、龍帶- 套管循環(huán)接頭。 分類：按規(guī)格可分為：4x2和5x2兩種；按變換接頭型式可分為雙 公接頭，母x公接頭兩種。 水龍帶接頭(大小頭、變徑接頭) 結(jié)構(gòu)：水龍帶接頭主要由不同尺寸的高壓由壬接頭互相連接構(gòu)成，其 中包括由壬凹頭、由壬凸頭、由壬圈、密封圈。 注水泥管匯 注水泥管匯 定義：主要由高壓閥門、高壓由壬、高壓三通、及高壓管線組成，用 以連接注水泥設(shè)備及固井井口工具的裝置。 高壓閥門、高壓彎頭 用途：主要用以切換注液通道，連接注水泥管線。 固井井下工具 Cementing downhole tools02 固井井下工具 u套管浮箍、浮鞋、引鞋 u套管扶正器(剛性、彈性) u分級(jí)注水泥器(機(jī)械式

6、、液壓式，免鉆式) u內(nèi)管法注水泥器(井底座封式、井口座封式) u尾管懸掛器(機(jī)械式、液壓式、雙作用式) u套管外封隔器(液力膨脹式、自膨脹式) u其它套管附件(定位環(huán)、水泥傘、刮泥器，等) 套管浮箍、浮鞋 套管浮箍、浮鞋 定義：安裝于套管柱下部，帶回壓裝置，下套管時(shí)能產(chǎn)生浮力的套管 短節(jié)稱為浮箍，下套管時(shí)能產(chǎn)生浮力的套管引鞋稱為浮鞋。 作用： u 下套管過(guò)程中防止井眼內(nèi)的鉆井液進(jìn)入套管，以減輕套管重量。 u 排擠管外鉆井液，使其在井眼內(nèi)上返，有利于清洗井壁。 u 注水泥后，可以防止水泥漿回流入套管內(nèi)。 u 套管浮箍?jī)?nèi)阻流板可承托膠塞，套管浮鞋可引導(dǎo)套管順利入井。 分類：按下井時(shí)鉆井液進(jìn)入方式

7、，可分為自灌型和非自灌型；按回壓 裝置的工作方式可分為浮球式、彈簧式和舌板式。 套管浮箍、浮鞋 結(jié)構(gòu)：浮箍主要由本體、閥芯(回壓裝置)兩大部分組成，浮鞋還包括 引鞋；不同類型的浮箍、浮鞋其結(jié)構(gòu)不盡相同。 套管引鞋 套管引鞋 定義：安裝于套管柱底端帶有循環(huán)孔的圓錐(半球)狀的裝置，主要作 用是引導(dǎo)套管順利入井，防止套管下端套管下放遇阻。 分類：金屬引鞋、水泥引鞋、木質(zhì)引鞋、套管本體割制的引鞋。 套管扶正器 套管扶正器 定義：安裝于套管柱外部，在井眼內(nèi)起扶正套管作用的機(jī)械裝置。 作用： u 扶正套管，保持套管居中，確保環(huán)空水泥環(huán)分布均勻。 u 防止套管在高滲透地層發(fā)生粘卡，確保套管順利入井。 u

8、降低套管入井阻力，減小套管磨損。 u 刮掉井壁疏松泥餅，提高水泥與地層膠結(jié)質(zhì)量。 分類：按作用形式可分為彈性扶正器、剛性扶正器和半剛性扶正器； 按扶正條結(jié)構(gòu)形式，彈性扶正器可分為單弓和雙弓，剛性扶正器可分 為普通剛性扶正器和滾輪剛性扶正器。 套管扶正器 結(jié)構(gòu)：彈性扶正器由箍環(huán)和彈簧片組成，剛性扶正器由箍環(huán)和扶正棱 組成。 分級(jí)注水泥器 分級(jí)注水泥器(分級(jí)箍) 定義：為實(shí)現(xiàn)雙級(jí)或多級(jí)進(jìn)行連續(xù)或不連續(xù)的注水泥作業(yè)，在套管柱 的預(yù)定位置上安裝的一種特殊裝置。 采用原則： u 地層不能承受一次注長(zhǎng)段水泥漿形成的壓力時(shí)。 u 兩段目的層之間存在很長(zhǎng)不需要水泥封固的井段。 u 長(zhǎng)封固段注水泥作業(yè)難以滿足一

9、次完成施工設(shè)計(jì)要求。 分類：按照作用形式可分為機(jī)械式(膠塞式)、液壓式(壓差式)。 分級(jí)注水泥器(分級(jí)箍) 結(jié)構(gòu)：機(jī)械式分級(jí)箍由分 級(jí)箍本體、撓性塞、打開 塞（膠塞或重力塞）、碰 壓座和關(guān)閉塞組成。 適用范圍：直井或小斜度 井時(shí)可采用重力打開塞， 大斜度井時(shí)可采用頂替型 打開塞。 內(nèi)管法注水泥器 內(nèi)管法注水泥器 定義：在大直徑套管內(nèi)，以鉆桿或油管作內(nèi)管，水泥漿通過(guò)內(nèi)管注入 并從套管鞋處返至環(huán)形空間的注水泥裝置。 作用： u 防止注水泥及替泥漿過(guò)程在管內(nèi)發(fā)生竄槽或替泥漿量過(guò)大。 u 防止大尺寸套管常規(guī)固井時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的上頂力。 分類：按插座的結(jié)構(gòu)形式可分為水泥澆注型和套管嵌裝型。套管嵌裝 型可分自

10、灌式和非自灌式兩種。 內(nèi)管法注水泥器 結(jié)構(gòu)：內(nèi)管法注水泥器由插座和插頭兩部分組成。水泥澆筑式主 要由喇叭口、芯管、承托環(huán)、本體和尼龍球組成。 半澆注式 全澆注式 澆注式插頭 內(nèi)管法注水泥器 結(jié)構(gòu)：套管嵌裝型主要由喇叭口、承托環(huán)、尼龍球和限位球組成。 套管嵌裝型嵌裝式插頭 內(nèi)管法注水泥器 原理：下套管時(shí)將內(nèi)管法注水泥器插座接在套管柱底部，下完套管后， 將下部接有插頭的鉆桿或油管作為內(nèi)管下在大直徑套管內(nèi)，并使插頭 與插座對(duì)接。注水泥時(shí)水泥漿通過(guò)內(nèi)管注入，并通過(guò)內(nèi)插管注水泥器 從套管鞋處返至環(huán)形空間，完成固井作業(yè)。 尾管懸掛器 尾管懸掛器 定義：尾管懸掛器是將尾管懸掛在上一層套管柱底部并進(jìn)行注水泥作

11、 業(yè)的特殊裝置。 作用： u 可降低注替施工的流動(dòng)阻力，有利于安全施工。 u 可節(jié)約套管，降低鉆井成本。 分類：按類型可分為機(jī)械式、液壓式、機(jī)械-液壓雙作用式三種；機(jī) 械式又可分為：J型槽式、軌道式，楔塊式和微臺(tái)階式(基本淘汰)。 尾管懸掛器 尾管懸掛器 尾管懸掛器 尾管懸掛器 尾管送入工具 尾管懸掛器 尾管回接裝置 尾管懸掛器 下得去、掛得住 倒得開、提得出 套管外封隔器 套管外封隔器 定義：套管外封隔器為接在套管柱上，在固井碰壓之后能使套管與裸 眼環(huán)空形成永久性橋堵的裝置。 作用： u 能避免異常地層壓力或因水泥漿失重現(xiàn)象，導(dǎo)致高壓油、氣、水 侵人候凝期間的水泥環(huán)。 u 有效防止固井后發(fā)生套管外噴冒油、氣、水現(xiàn)象。 分類：按漲封形式可分為液力膨脹型和遇油遇水自膨脹型。 套管外封隔器 結(jié)構(gòu)：液力膨脹型套管外封隔器主要由膠筒、中心管、密封環(huán)和 閥箍等組成。 套管外封隔器 其它套管附件 定位環(huán)(限位卡、卡箍) 定義：是用于固定或限制扶正器、水泥傘和刮泥器等外部附件的裝置。 可分為螺旋釘式、固定螺釘式、敲擊式。 水泥傘 定義：水泥傘是安裝在分級(jí)注水泥器下部，防止水泥漿下沉和支撐液 柱壓力的裝置。 刮泥器 定義：刮泥器安裝在水泥封