-固井工具課件

1、第六章固井工具附件知識(shí)固井現(xiàn)場(chǎng)固井設(shè)備水泥車(chē)供水車(chē)灰罐車(chē)導(dǎo) 管表層套管技術(shù)套管油 層 套 管目 錄一、循環(huán)接頭 Circulating sub二、固井水泥頭 cementing head三、固井膠塞 Cementing plug四、浮鞋、浮箍 float shoe、flaot collar五、扶正器 casing stabilizer/centralizer六、聯(lián)頂節(jié) Landing Joint一、 循環(huán)接頭1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(chēng)為循環(huán)接頭。2分類(lèi)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(lèi)。3作用(1)下套管過(guò)程中，進(jìn)行中途循環(huán)洗井。(2)下套管結(jié)束后

2、，進(jìn)行循環(huán)洗井。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(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。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(guò)它實(shí)現(xiàn)活動(dòng)套管操作。二、固井水泥頭3分類(lèi)(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

3、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。4型號(hào)表示法二、固井水泥頭雙塞水泥頭為ST。公稱(chēng)尺寸：毫米(英寸)工作壓力：兆帕名稱(chēng)代號(hào)：鉆桿水泥頭為ZT ；單塞水泥頭為DT；二、固井水泥頭二、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(xiāo)子；8-密封圈；9-密封圈盒；10-活接頭；11-銷(xiāo)子密封圈壓蓋；12-銷(xiāo)子密封圈盒；13-絲堵二、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(mén)及擋銷(xiāo)是否處于關(guān)閉狀態(tài)。(2)打開(kāi)洗管線閥門(mén)

4、，清洗注水泥管線。(3)打開(kāi)注水泥閥門(mén)，關(guān)閉洗管線閥門(mén)，開(kāi)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(mén)，兩個(gè)井口工同時(shí)打開(kāi)水泥頭左右兩個(gè)擋銷(xiāo)，使兩個(gè)擋銷(xiāo)處于完全打開(kāi)狀態(tài)。(5)打開(kāi)壓膠塞閥門(mén)，進(jìn)行壓膠塞替漿作業(yè)。(6)確認(rèn)膠塞已離開(kāi)水泥頭后，關(guān)閉擋銷(xiāo)，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(lái)確定敞壓或憋壓。關(guān)閉替漿閥門(mén)，候凝。待水泥漿初凝后卸掉水泥頭。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(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）。二、固井

5、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(kāi)水泥頭頂蓋，關(guān)閉下?lián)蹁N(xiāo)，打開(kāi)上擋銷(xiāo)，裝好下膠塞。(2)關(guān)閉上擋銷(xiāo)，裝入上膠塞(雙級(jí)注水泥固井時(shí)，根據(jù)需要，可在此位置裝入重力打開(kāi)塞)。(3)上緊頂蓋，關(guān)閉相關(guān)閘門(mén)。(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(mén)，連接好相應(yīng)固井管線。(6)打開(kāi)沖洗閘門(mén)，沖洗注水泥管線；關(guān)閉沖洗閘門(mén)，管線試壓。(7)打開(kāi)雙塞水泥頭下部與下?lián)蹁N(xiāo)相通的注入閥門(mén)(圖中1號(hào)閥)，注入清洗液，停泵，關(guān)閉1號(hào)閥。二、固井水泥頭2.2雙塞水泥頭的使用方法(8)打開(kāi)下?lián)蹁N(xiāo)，釋放下膠塞，打開(kāi)雙塞水泥頭中部與上擋銷(xiāo)相通的注入閥門(mén)(圖中2號(hào)

6、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(hào)閥。打開(kāi)沖洗閘門(mén)，沖洗管線殘留水泥。(10)打開(kāi)雙塞水泥頭的上擋銷(xiāo)，釋放上膠塞。(11)打開(kāi)雙塞水泥頭最上部的注入閥門(mén)(圖中3號(hào)閥)，注壓塞液，壓入上膠塞。(12)確認(rèn)上膠塞已離開(kāi)水泥頭后，開(kāi)始替漿，關(guān)閉上下?lián)蹁N(xiāo)。(13)替漿過(guò)程中，根據(jù)施工壓力情況，也可以打開(kāi)2號(hào)閥和1號(hào)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(lái)確定敞壓或憋壓候凝。關(guān)閉1號(hào)閥、2號(hào)閥和3號(hào)閥。待水泥漿初凝后卸掉水泥頭。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，

7、其本體下部為鉆桿螺紋，內(nèi)部裝有鉆桿膠塞，并且有擋銷(xiāo)存放系統(tǒng)。下圖為液壓式懸掛器配套的注水泥井口裝置。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(mén)，連接好固井管線并試壓。(3)通過(guò)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(mén)，開(kāi)擋銷(xiāo)，通過(guò)頂膠塞入口壓膠塞。(5)確認(rèn)膠塞進(jìn)入鉆桿后，通過(guò)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(xiāo)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

8、箍回壓閥的工作狀況。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(lèi)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)?，F(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(guò)程中，通過(guò)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(lái)指示膠塞的去留，以提示施

9、工員做出正確的指揮命令，保證固井質(zhì)量。圖2-3 套管水泥頭（雙塞）1頂蓋；2密封圈；3本體；4釋放擋銷(xiāo)；5釋放指示銷(xiāo)；6套管聯(lián)接短節(jié)1定義固井作業(yè)中用來(lái)隔離不同液體，裝在水泥頭內(nèi)的橡膠制品。2作用(1)隔開(kāi)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(lèi)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4型號(hào)表示方法5結(jié)構(gòu)（左上；右下）三、 固井膠塞公稱(chēng)尺寸，用膠塞最大外徑表示(英寸)膠塞代號(hào)，上膠塞用SS；下膠塞用DS。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

10、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?，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(lái)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。三、 固井膠塞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(lái)隔開(kāi)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

11、膠隔膜，從而使水泥漿流經(jīng)膠塞，通過(guò)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6安裝上、下膠塞(1)卸掉水泥頭壓蓋，打開(kāi)上擋銷(xiāo)，關(guān)閉下檔銷(xiāo)，將下膠塞安放至上、下?lián)蹁N(xiāo)之間。(2)關(guān)閉上擋銷(xiāo)，將上膠塞安放于上擋銷(xiāo)之上。(3)蓋好壓蓋，并擰緊。三、 固井膠塞三、 固井膠塞防轉(zhuǎn)式固井膠塞 主要用于自升式平臺(tái)和導(dǎo)管架上的套管固井，底塞（紅色）用來(lái)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(lái)把頂替液與水泥漿隔開(kāi)，防止后面的水泥漿受頂替液的污染，同時(shí)頂塞還用來(lái)碰壓，指示固井替漿結(jié)束。防轉(zhuǎn)式固井套管膠塞頂、底塞四、浮鞋、浮箍套管浮鞋裝在套管柱底部引導(dǎo)套管柱入井

12、，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(dá)浮箍時(shí)，泵壓會(huì)突然升高，這時(shí)候說(shuō)明膠塞已碰壓，固井替漿結(jié)束。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。 浮鞋浮箍 單流閥四、浮鞋、浮箍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(chēng)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。安裝在套管上的浮鞋，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。（1）、浮鞋四、浮鞋、浮箍gu

13、ide shoe:用來(lái)引導(dǎo)套管柱順利入井，接在套管柱最下端的一個(gè)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。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(chēng)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）、浮箍四、浮鞋、浮箍四、浮鞋、浮箍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(lèi)；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

14、超深井；組合回壓凡爾可起雙保險(xiǎn)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(chēng)為套管扶正器，簡(jiǎn)稱(chēng)扶正器。 2作用A、用來(lái)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。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(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、井徑規(guī)則和井

15、斜方位變化較大的井段。4分類(lèi)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(lèi)。(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。五、扶正器(3)剛性扶正器 這種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，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(shí)，下套管過(guò)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

16、過(guò)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。剛性彈性剛性螺旋5、型號(hào)表示方法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(kāi)井壁的力。(3)永久變形是指弓形彈簧片經(jīng)過(guò)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(méi)有永久變形。五、扶正器扶正器尺寸，毫米井眼范圍，毫米扶正器代號(hào)，F(xiàn)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(chēng)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

17、防噴器和采油樹(shù)對(duì)井口高度的要求。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(qiáng)度和抗內(nèi)壓強(qiáng)度應(yīng)大于或等于最上部套管的強(qiáng)度。一般由N80以上級(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)度計(jì)算井架底座的高度和套管層次的不同，聯(lián)頂節(jié)的長(zhǎng)度也不相等。為了能正確安裝好井口裝置，準(zhǔn)確計(jì)算聯(lián)頂節(jié)是必要的。六、聯(lián)頂節(jié)4聯(lián)頂節(jié)長(zhǎng)度計(jì)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(guò)，要求管線中心距底座上平面100毫米左右，則聯(lián)頂節(jié)長(zhǎng)度為：L=L1