中途測(cè)試、完井課件

課題:中途測(cè)試及完井作業(yè)主講:邵玉田單位:大港鉆井培訓(xùn)中心大港鉆井培訓(xùn)中心歡迎各油田的朋友課題:中途測(cè)試及完井作業(yè)主講:邵玉田單位:1中途測(cè)試及完井作業(yè)一、中途測(cè)試1、什么叫中途測(cè)試？2、中途測(cè)試工具3、中途測(cè)試過程4、施工注意事項(xiàng)二、完井作業(yè)1、完井方法2、完井方法分類3、下套管固井中途測(cè)試及完井作業(yè)一、中途測(cè)試二、完井作業(yè)21、什么叫中途測(cè)試？

中途測(cè)試是在鉆井過程中對(duì)已被鉆開的油氣層進(jìn)行裸眼測(cè)試，又叫鉆桿測(cè)試。中途測(cè)試在探井中應(yīng)用較廣泛。優(yōu)點(diǎn)：能迅速見到油氣流，并可初步確定油、氣層壓力和生產(chǎn)能力，從而采取合適的完井方法，以節(jié)約鉆井成本。由于這種方法是在鉆穿油氣層之后立即測(cè)試，因而避免了鉆井液對(duì)油、氣層的長期污染，有助于取得可靠的油、氣、水資料，有助于提高探井的成功率，加快油、氣田的勘探速度。1、什么叫中途測(cè)試？中途測(cè)試是在鉆井過程中對(duì)32、中途測(cè)試工具（1）MFE測(cè)試管柱的組成（2）MFE測(cè)試管柱主要部件及作用（3）中途測(cè)試及原理2、中途測(cè)試工具（1）MFE測(cè)試管柱的組成4（1）MFE測(cè)試管柱的組成

測(cè)試管柱的組成及聯(lián)接順序?yàn)椋汗苄?壓力計(jì)+篩管+封隔器+安全密封+安全接頭+震擊器+旁通閥+多流測(cè)試器+鉆桿（1柱）+反循環(huán)接頭+鉆桿至井口（1）MFE測(cè)試管柱的組成測(cè)試管柱的組成及聯(lián)接順序?yàn)?（1）MFE測(cè)試管柱的組成及形式（1）MFE測(cè)試管柱的組成及形式6（2）MFE測(cè)試管柱主要部件及作用1）多流測(cè)試器2）江斯頓裸眼旁通閥3）安全密封接頭4）鎖緊接頭5）封隔器6）壓力計(jì)和壓力計(jì)托筒7）重型篩管和開槽尾管8）反循環(huán)閥9）震擊器10）安全接頭（2）MFE測(cè)試管柱主要部件及作用1）多流測(cè)試器71）多流測(cè)試器（測(cè)試閥）換位機(jī)構(gòu)取樣機(jī)構(gòu)液壓延時(shí)機(jī)構(gòu)1）多流測(cè)試器（測(cè)試閥）換位機(jī)構(gòu)取樣機(jī)構(gòu)液壓延時(shí)機(jī)構(gòu)8多流測(cè)試器（測(cè)試閥）是MFE測(cè)試管柱的核心部件，它由：換位機(jī)構(gòu)、液壓延時(shí)機(jī)構(gòu)和取樣機(jī)構(gòu)組成。測(cè)試閥的組成：原理：在起下管柱時(shí)閥是關(guān)閉的，只有施加壓縮負(fù)荷時(shí)，經(jīng)過延時(shí)閥才打開，通過管柱上提下放，可以實(shí)現(xiàn)多次開井和關(guān)井，而且在延時(shí)開井時(shí)，地面有自由下墜的開井顯示，這樣可以正確判斷測(cè)試閥是處在什么位置上。取樣機(jī)構(gòu)可以在測(cè)試結(jié)束時(shí)取出地層流體的樣品。多流測(cè)試器（測(cè)試閥）是MFE測(cè)試管柱的核心部件，它由：換位機(jī)92）江斯頓裸眼旁通閥作用：當(dāng)測(cè)試管柱下井時(shí)，主旁通閥有可能關(guān)閉，但阻力一旦消失，主旁通閥即可打開，不致造成下井困難。原理：管柱下到預(yù)定位置，封隔器坐封后，在打開測(cè)試閥的過程中，主旁通閥因受壓縮負(fù)荷而首先關(guān)閉，測(cè)試閥的心軸推動(dòng)滑套剪斷螺旋銷，關(guān)閉副旁通閥同時(shí)打開測(cè)試閥，測(cè)試結(jié)束后，對(duì)旁通閥施加一定的拉力時(shí)，延時(shí)機(jī)構(gòu)延時(shí)1~2分鐘，打開主旁通閥，使封隔器上、下的壓力平衡，便于封隔器解封。2）江斯頓裸眼旁通閥作用：當(dāng)測(cè)試管柱下井時(shí)，主旁通閥有可能關(guān)102）裸眼旁通閥組成：它由主旁通閥、副旁通閥和延時(shí)機(jī)構(gòu)組成，副旁通閥用螺旋銷固定在打開位置。2）裸眼旁通閥組成：它由主旁通閥、副旁通閥和延時(shí)機(jī)構(gòu)組成，副11作用：是封隔器坐封后，卸除鉆壓仍使封隔器保持坐封狀態(tài)，不致因上提下放操作MFE而提松。組成：主要由上、下油室，計(jì)量滑閥和止回閥組成，它與裸眼封隔器配合使用。3）安全密封作用：是封隔器坐封后，卸除鉆壓仍使封隔器保持坐封狀態(tài)，不致因124）鎖緊接頭鎖緊接頭與套管封隔器配合使用，其作用與裸眼測(cè)試的安全密封相同。4）鎖緊接頭鎖緊接頭與套管封隔器配合使用135）封隔器①當(dāng)工具下到設(shè)計(jì)深度后，下接頭和心軸由支柱或井壁錨支撐，通過上部管柱施加壓力，使滑動(dòng)頭向下移動(dòng)，對(duì)膠筒加壓。②膠筒的壓力先使它下面的金屬承托杯展平，膠筒繼續(xù)壓脹，封住全部間隙，使測(cè)試層段與上部井筒隔開。作用：5）封隔器①當(dāng)工具下到設(shè)計(jì)深度后，下接頭和心軸由支柱或井壁錨146）壓力計(jì)和壓力計(jì)托筒

作用：壓力計(jì)是記錄井下壓力資料的裝置，安裝在壓力計(jì)托筒上，可測(cè)量管柱內(nèi)壓和外壓。工作原理：①測(cè)試過程中封隔器一直由安全密封銷定在封隔狀態(tài)。②測(cè)試完畢，提升管柱，打開旁通，使安全密封解銷，由滑動(dòng)頭、扣環(huán)把膠管拉伸縮回，解封地層，起出工具。6）壓力計(jì)和壓力計(jì)托筒作用：壓力157）重型篩管和開槽尾管作用：重型篩管用來支撐封隔器和全部測(cè)試管柱，在測(cè)試中構(gòu)成地層流體與鉆桿的通道，起過濾網(wǎng)和間隙管的作用。開槽管一般用于套管測(cè)試。結(jié)構(gòu)：重型篩管和開槽尾管是鉆有很多孔和槽的管子，接在封隔器下面。7）重型篩管和開槽尾管作用：重型篩管用來支撐封隔器和全部測(cè)試168）反循環(huán)閥作用：用于測(cè)試完畢后反循環(huán)出鉆桿內(nèi)的流體。8）反循環(huán)閥作用：179）震擊器作用是一種測(cè)試管串的解卡工具。9）震擊器作用是一種測(cè)試管串的解卡工具。1810）安全接頭安全接頭在測(cè)試管柱中，通常接在封隔器的上邊，震擊器的下邊。當(dāng)下部工具被卡住，無法解卡時(shí)，可以從安全接頭卸開，把下部工具丟在井里取出上部工具。10）安全接頭安全接頭在測(cè)試管柱中，通常接在封隔器的上邊，震19（3）中途測(cè)試及原理①用鉆桿或油管將測(cè)試管柱下入測(cè)試層段，在下入過程中，由于測(cè)試閥（多流測(cè)試器）關(guān)閉，鉆柱內(nèi)被掏空，下至測(cè)試層段，利用封隔器將測(cè)試段以上的環(huán)形空間隔離。②通過地面控制，打開測(cè)試閥，這時(shí)測(cè)試層中的流體在地層與管內(nèi)壓差作用下，通過篩管流入測(cè)試管柱，便可以從地面采集地層流體樣品，進(jìn)行分析，從而獲得測(cè)試層的有關(guān)資料。③需要關(guān)井測(cè)壓力恢復(fù)時(shí)，仍由地面控制，關(guān)閉測(cè)試閥即可關(guān)井。（3）中途測(cè)試及原理①用鉆桿或油管將測(cè)試管柱下入測(cè)試層段，在20地層測(cè)試器工作原理示意圖地層測(cè)試器工作原理示意圖213、中途測(cè)試過程準(zhǔn)備工作下鉆測(cè)試封隔器解封反循環(huán)起鉆3、中途測(cè)試過程準(zhǔn)備工作22（1）設(shè)備準(zhǔn)備工作1）仔細(xì)檢查鉆桿，保證長度準(zhǔn)確并滿足強(qiáng)度要求；2）在下測(cè)試器以前，要檢查好防噴器和節(jié)流壓井管匯等地面設(shè)備，保證其試壓合格，靈活好用。3）對(duì)提升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、指重表、泵壓表進(jìn)行一次全面檢查，保證處于良好狀態(tài)。4）封隔器應(yīng)坐在井徑規(guī)則、堅(jiān)實(shí)致密、離測(cè)試層不遠(yuǎn)的層段上。5）測(cè)試前應(yīng)進(jìn)行電測(cè)，掌握測(cè)試層的準(zhǔn)確厚度、深度和井徑，坐封隔器前必須核對(duì)鉆具長度，保證坐封位置符合設(shè)計(jì)要求。6）地面測(cè)試設(shè)備和測(cè)試工具要按施工設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備好，并畫出草圖。（1）設(shè)備準(zhǔn)備工作1）仔細(xì)檢查鉆桿，保證長度準(zhǔn)確并滿足強(qiáng)度要23井眼準(zhǔn)備①最大井斜、井斜變化率、方位變化率符合井身質(zhì)量要求，無鍵槽、狗腿井段。②全井井徑基本規(guī)則，無明顯臺(tái)肩、大肚子、縮徑等阻卡井段。③鉆井液性能必須保證鉆具在靜止不動(dòng)的測(cè)試時(shí)間內(nèi)不卡，井底無沉砂，起下鉆暢通無阻。A、裸眼井準(zhǔn)備井眼準(zhǔn)備①最大井斜、井斜變化率、方位變化率符合井身質(zhì)量要求，24B、套管井準(zhǔn)備①通井規(guī)外徑小于套管內(nèi)徑6~8mm射孔試油井要求通至人工井底。②裸眼篩管完成井通至套管鞋以上10~15m，然后用油管通至井底。③使用彈性刮管器對(duì)全井筒進(jìn)行清刮。B、套管井準(zhǔn)備①通井規(guī)外徑小于套管內(nèi)徑6~8mm射孔試油井要25（2）下鉆測(cè)試下鉆操作除按下鉆操作規(guī)程外，還應(yīng)重點(diǎn)注意以下各點(diǎn)：1）防管柱漏失。2）防中途坐封。3）防頓。4）必須按設(shè)計(jì)加夠液墊。（2）下鉆測(cè)試下鉆操作除按下鉆操作規(guī)程外，還應(yīng)重點(diǎn)注意26（3）測(cè)試1）坐封前的準(zhǔn)備2）封隔器坐封和初開井3）初關(guān)井4）二開井5）終關(guān)井（3）測(cè)試1）坐封前的準(zhǔn)備271）坐封前的準(zhǔn)備A、觀察環(huán)空液面升降速度，為封隔器坐封后環(huán)空出現(xiàn)異常情況提供一個(gè)參考基數(shù)。B、地面防噴器控制系統(tǒng)按要求試壓合格。1）坐封前的準(zhǔn)備A、觀察環(huán)空液面升降速度，為封隔器坐封后環(huán)空282）封隔器坐封和初開井A、裸眼壓縮式封隔器（圖11—27）B、套管封隔器2）封隔器坐封和初開井A、裸眼壓縮式封隔器29A、裸眼壓縮式封隔器的使用①先下放管柱試探井底并記下有摩擦阻力的下放懸重；②上提管柱并記下有摩擦阻力的上提懸重，再下放管柱到底，按不同尺寸的封隔器膠筒要求，逐漸均勻地加壓。下一頁A、裸眼壓縮式封隔器的使用①先下放管柱試探井底并記下有30③膠筒受壓膨脹而緊貼井壁（即坐封），同時(shí)旁通閥關(guān)閉，多流測(cè)試器經(jīng)延時(shí)一定時(shí)間后整個(gè)管柱自由下落25.4mm（重量指示儀指針閃動(dòng)），指示井底測(cè)試閥已打開。④觀察環(huán)空液面穩(wěn)定不降，表示情況正常，此時(shí)，地層中的流體通過篩管進(jìn)入多流測(cè)試器取樣器，最后進(jìn)入鉆柱內(nèi)，即可進(jìn)入正式測(cè)試程序。⑤如果環(huán)空液面急劇下降，說明封隔器（或測(cè)試閥以下的工具）漏失，應(yīng)立即采取措施消除，否則應(yīng)起鉆查明原因。③膠筒受壓膨脹而緊貼井壁（即坐封），同時(shí)旁通閥關(guān)閉，多流測(cè)試31B、套管封隔器的使用（卡瓦封隔器）①管柱下到預(yù)計(jì)坐封隔器的方余處，上提管柱一定距離（依井下工具的情況而定），右旋管柱一定圈數(shù)（依井深而定）并保持住扭矩下放管柱。②如果懸重明顯下降，說明卡瓦張開，可繼續(xù)加壓至要求的負(fù)荷為止。③稍等片刻，如果觀察到重量指示儀指針閃動(dòng)，環(huán)空液面不降，表示封隔器坐封正常，測(cè)試閥已打開，即可進(jìn)行正式測(cè)試。B、套管封隔器的使用（卡瓦封隔器）①管柱下到預(yù)計(jì)坐封隔器的方323）初關(guān)井初開井一定時(shí)間后，按設(shè)計(jì)程序進(jìn)行初關(guān)井。對(duì)MFE的操作是上提管柱，并觀察重量指示儀出現(xiàn)“自由點(diǎn)”后，繼續(xù)上提一定的力，然后重新下放管柱至原來加壓的重量即關(guān)井。注：自由點(diǎn)指換位機(jī)構(gòu)不承受拉力時(shí)的長度。3）初關(guān)井初開井一定時(shí)間后，按設(shè)計(jì)程序進(jìn)行初關(guān)井。注：自由點(diǎn)334）二開井MFE的操作仍是上提管柱通過“自由點(diǎn)”（換位機(jī)構(gòu)不承受拉力時(shí)的長度），再壓回到原來加的重量，管柱出現(xiàn)自由下落現(xiàn)象，表示再次開井。4）二開井MFE的操作仍是上提管柱通過“345）終關(guān)井（同初關(guān)井）對(duì)MFE的操作是上提管柱，并觀察重量指示儀出現(xiàn)“自由點(diǎn)”后，繼續(xù)上提一定的力，然后重新下放管柱至原來加壓的重量即關(guān)井。注：自由點(diǎn)指換位機(jī)構(gòu)不承受拉力時(shí)的長度。5）終關(guān)井（同初關(guān)井）對(duì)MFE的操作35（4）封隔器解封測(cè)試結(jié)束，解封封隔器的操作方式，都是上提管柱超過原懸重一定值，等待一定時(shí)間后旁通閥打開，封隔器膠筒收縮而解封。（壓縮封隔器和套管封隔器相同）（4）封隔器解封測(cè)試結(jié)束，解封封隔器的操36（5）反循環(huán)起鉆反循環(huán)的作用是把測(cè)試期間流入管柱內(nèi)的流體循環(huán)出來。測(cè)試管柱起鉆之前，必須要進(jìn)行反循環(huán)，對(duì)于裸眼井的反循環(huán)要特別小心，為防止意外情況出現(xiàn)，必須要控制反循環(huán)速度，最好是產(chǎn)出物被頂出管柱后即改小排量正循環(huán)。（5）反循環(huán)起鉆反循環(huán)的作用是把測(cè)試期間流入管柱內(nèi)的流體循環(huán)374、施工注意事項(xiàng)（1）下鉆（2）起鉆（3）測(cè)試過程4、施工注意事項(xiàng)（1）下鉆38（1）下鉆（見鉆井工P145頁）測(cè)試下鉆操作除按下鉆操作規(guī)程外，還應(yīng)注意以下各點(diǎn)：

1）防管柱漏失。絲扣涂高溫密封脂，上緊絲扣。觀察環(huán)空液面變化和測(cè)試管柱在井口的排氣反應(yīng)，以便及時(shí)地發(fā)現(xiàn)管柱漏失，采取措施加以排除，避免下到底后因漏失而被迫起鉆。

2）防中途坐封。套管測(cè)試使用的封隔器是自帶卡瓦依靠順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定扭矩而坐封的，雖然它帶有“J”形槽控制裝置，但如果操作不當(dāng)也會(huì)中途坐封。因此，下鉆過程中務(wù)必使井下管柱不能旋轉(zhuǎn)。

3）防頓。下鉆要平穩(wěn)，控制在15柱每小時(shí)。遇阻下壓不得超過50KN，并要求迅速上提鉆具，絕對(duì)不要重負(fù)荷長時(shí)間壓著等待措施，時(shí)間長會(huì)把測(cè)試閥打開，管柱內(nèi)進(jìn)入過量鉆井液而被迫起鉆。

4）必須按設(shè)計(jì)加夠液墊。下鉆過程中最好逐根立柱加滿液墊，切忌下入立柱過多，加速太猛，使大量空氣難以排盡，造成加滿假象。（1）下鉆（見鉆井工P145頁）測(cè)試下鉆操作除按39（2）起鉆在起鉆時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）起鉆速度不宜太快，及時(shí)灌滿泥漿。2）為防止出現(xiàn)復(fù)雜情況，起鉆要求旋繩卸扣或液壓大鉗卸扣。3）如果出現(xiàn)只能上提不能下放管柱的情況時(shí)，下放負(fù)荷不能太大，下壓時(shí)間不能過長，要防止測(cè)試閥在起鉆中途被打開使樣品跑掉。4）起鉆完畢，取出壓力記錄卡片、溫度計(jì)、取樣器。取樣器中的流體樣品是有壓力的，要用專用裝置處理。（2）起鉆在起鉆時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：40（3）測(cè)試過程

——注意事項(xiàng)測(cè)試過程中要：防止井噴、防止著火和人身傷亡事故。（3）測(cè)試過程

——注意事項(xiàng)測(cè)411、防井噴應(yīng)保證井控裝置好用，管線暢通，試壓合格。儲(chǔ)備足夠的重鉆井液量。測(cè)試工具的井口控制頭能承受可能出現(xiàn)的最高壓力。在高壓高產(chǎn)天然氣井使用常規(guī)測(cè)試管柱測(cè)試時(shí)，最好在管柱中增裝安全閥，以防止流動(dòng)期間上部管柱意外斷落造成管柱內(nèi)井噴失控而難于處理。測(cè)試工具下鉆和起鉆中，應(yīng)有人觀察記錄井筒內(nèi)和地面鉆井液總量，特別注意總量劇增的異常情況。起鉆防止抽吸井噴，遇小井徑徑段時(shí)要放慢上起速度，起鉆中保持環(huán)空鉆井液灌滿。如果遇到“灌不進(jìn)”時(shí)，應(yīng)耐心等待上部環(huán)空鉆井液通過測(cè)試器旁通閥流到封隔器以下的井段。1、防井噴應(yīng)保證井控裝置好用，管線暢通，試壓合格。422、防著火開井流動(dòng)和反循環(huán)管柱內(nèi)的油氣工作應(yīng)放在白天進(jìn)行，遇雷雨、大風(fēng)等惡劣氣候盡量不要進(jìn)行測(cè)試工作。柴油機(jī)的排氣管必須裝滅火裝置。所有的電路開關(guān)必須是防暴。禁止在鉆臺(tái)上及周圍吸煙、用明火。測(cè)試期間，應(yīng)準(zhǔn)備消防、可燃?xì)怏w報(bào)警器；在鉆臺(tái)上下安裝起消防作用的泥漿槍和噴水裝置。及時(shí)清除鉆臺(tái)上下的原油等可燃物質(zhì)。2、防著火開井流動(dòng)和反循環(huán)管柱內(nèi)的油氣工作應(yīng)放在白天進(jìn)行，遇433、防人身傷亡事故所有活動(dòng)管匯應(yīng)用安全鏈或繩索栓牢。在井口接工具、緊扣、坐封轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)密切注視轉(zhuǎn)盤以上的管柱各處絲扣倒扣的情況。防止因絲扣倒扣造成管柱落井或落物傷人。如果需要松掉活動(dòng)管匯來轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試管柱，必須把活動(dòng)管匯松掉的自由端用棕繩捆牢在管柱上，以避免轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傷人。用卡瓦轉(zhuǎn)動(dòng)管柱后，在有扭矩的狀態(tài)下，上提管柱時(shí)當(dāng)心管柱反轉(zhuǎn)甩出卡瓦傷人。管線內(nèi)留有壓力時(shí)，不要捶擊由壬；打開或關(guān)閉閥門時(shí)亦應(yīng)緩慢?，F(xiàn)場應(yīng)配有硫化氫監(jiān)測(cè)儀。如果使用氮?dú)庾鰵鈮|，其含氧量必須低于2％。3、防人身傷亡事故所有活動(dòng)管匯應(yīng)用安全鏈或繩索栓牢。44二、完井作業(yè)1、完井方法定義2、分類3、下套管固井4、油井水泥規(guī)范和類別5、水泥漿的性能6、油井水泥的外加劑和前置液7、注水泥工藝二、完井作業(yè)1、完井方法定義4、油井水泥規(guī)范和類別451、完井方法完井方法是指油氣井井筒與油氣層的連通方式，以及為實(shí)現(xiàn)特定連通方式所采用的井身結(jié)構(gòu)、井口裝置和有關(guān)的技術(shù)措施。1、完井方法完井方法是指油氣井井筒與油462、完井方法的分類（先期裸眼完井、后期裸眼完井、篩管完井和篩管礫石填充完井）完井方法分為套管完井裸眼完井（套管射孔完井、尾管射孔完井）2、完井方法的分類（先期裸眼完井、后期裸眼完井、篩管完井471）射孔完井法（含尾管射孔完井法）

是指鉆穿油氣層后，下入生產(chǎn)套管并在環(huán)形空間注水泥，用射孔器射穿套管、水泥和部分產(chǎn)層，構(gòu)成井筒與產(chǎn)層的通道。1）射孔完井法（含尾管射孔完井法）

是指鉆穿油氣層后，下入48①、套管射孔完井套管射孔完井是鉆穿油層直至設(shè)計(jì)井深，然后下油層套管至油層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管、水泥環(huán)并穿透油層某一深度，建立起油流的通道。優(yōu)點(diǎn)：套管射孔完井既可選擇性地射開不同壓力、不同物性的油層，以避免層間干擾，還可避開夾層水、底水和氣頂，避開夾層的坍塌，具備實(shí)施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。①、套管射孔完井套管射孔完井是鉆穿油層直至設(shè)49②、尾管射孔完井尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層頂界后，下技術(shù)套管注水泥固井，然后用小一級(jí)的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深，用鉆具將尾管送下并懸掛在技術(shù)套管上。尾管和技術(shù)套管的重合段一般不小于50m。優(yōu)點(diǎn)：a、尾管射孔完井由于在鉆開油層以前上部地層已被技術(shù)套管封固，可以采用與油層相配伍的鉆井液以平衡壓力、低平衡壓力的方法鉆開油層，有利于保護(hù)油層。b、可以減少套管重力和油井水泥的用量，從而降低完井成本，目前較深的油氣井大多采用此方法完井。②、尾管射孔完井尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層502）、裸眼完井法裸眼完井方式有兩種完井工序：①先期裸眼完井法②后期裸眼完井法裸眼完井的最主要特點(diǎn)是油層完全裸露，因而油層具有最大的滲流面積。這種井稱為水動(dòng)力學(xué)完善井，其產(chǎn)能較高。裸眼完井雖然完善程度高，但使用局限性很大。砂巖油氣層，中、低滲透層大多需要壓裂改造，裸眼完成即無法進(jìn)行。砂巖中大都有泥頁巖夾層，遇水多易坍塌而堵塞井筒。使用條件：碳酸鹽巖油氣層，包括裂縫性油氣層，大多使用裸眼完井。2）、裸眼完井法裸眼完井方式有兩種完井工序：51①先期裸眼完井法

先期裸眼完井法是在油層頂部下入技術(shù)套管并固井，然后鉆開生產(chǎn)層試油投產(chǎn)。適用條件：有的厚油層適合于裸眼完成，但上部有氣頂或頂界鄰近又有水層時(shí)，也可以將技術(shù)套管下過油氣界面，使其封隔油層的上部分，然后裸眼完井。必要時(shí)再射開其中的含油段，國外稱為復(fù)合型完井方式。①先期裸眼完井法先期裸眼完井法是在油層52②后期裸眼完井法

后期裸眼完井法是在鉆穿產(chǎn)層以后，將油層套管下至產(chǎn)層頂部注水泥完井。

注：后期裸眼完井固井時(shí)，為防止水泥漿損害套管鞋以下的油層，通常在油層段墊砂或者替入低失水、高粘度的鉆井液，以防止水泥漿下沉。②后期裸眼完井法后期裸眼完井法是在鉆穿533）、割縫襯管（篩管）完井（一）使用條件：a、在低壓、低滲不產(chǎn)水的單一裂縫性產(chǎn)層，或井壁較為破碎的灰?guī)r產(chǎn)層中使用，能避免完井過程中水泥漿和射孔作業(yè)對(duì)產(chǎn)層的損害。b、在一般情況下，不提倡使用篩管完井。割縫襯管完井方式也有兩種完井工序：①用同一尺寸鉆頭鉆穿油層后，套管柱下端連接襯管下入油層部位，通過套管外封隔器和注水泥接頭固井封隔油層頂界以上的環(huán)形空間。該完井方式井下襯管損壞后無法修理或更換。3）、割縫襯管（篩管）完井（一）使用條件：割縫襯管完井方式也544）、割縫襯管完井（二）

②鉆頭鉆至油層頂界后，先下技術(shù)套管注水泥固井，再從技術(shù)套管中下入直徑小一級(jí)的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深。最后在油層部位下入預(yù)先割縫的襯管，依靠襯管頂部的襯管懸掛器（卡瓦封隔器），將襯管懸掛在技術(shù)套管上，并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間，使油氣通過襯管的割縫流入井筒。4）、割縫襯管完井（二）②鉆頭鉆至油層頂界后，先下技55優(yōu)點(diǎn)：a、采用這種完井工序，油層不會(huì)遭受固井水泥漿的損害，可以采用與油層相配伍的鉆井液或其他保護(hù)油層的鉆井技術(shù)鉆開油層，當(dāng)割縫襯管發(fā)生磨損或失效時(shí)也可以起出修理或更換。b、割縫襯管的防砂機(jī)理是允許一定大小的、能被原油攜帶至地面的細(xì)小砂粒通過，而把較大的砂粒阻擋在襯管外面，大砂粒在襯管外形成“砂橋”，達(dá)到防砂的目的?！吧皹颉碧幜魉佥^高，小砂粒不能停留在其中。“砂橋”具有較好的流通能力，同時(shí)又起到保護(hù)井壁骨架砂的作用。優(yōu)點(diǎn)：565）礫石充填完井定義：礫石充填完井是在油層部位的井眼下入繞絲篩管，然后用充填液將在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)礫石充填層，以阻擋油層砂流入井筒，達(dá)到保護(hù)井壁、防砂入井之目的。最后，封隔篩管以上的環(huán)形空間完井。使用條件：在結(jié)構(gòu)疏松、出砂嚴(yán)重、厚度大且不含水的單一油層使用，可消除注水泥和射孔作業(yè)對(duì)油層的損害。5）礫石充填完井定義：礫石充填完井是在油層部位的井眼下入繞絲57礫石充填完井一般使用不銹鋼繞絲篩管，而不用割縫襯管。其原因：一是割縫襯管的縫口寬度由于受強(qiáng)度的限制，最小為0.5mm。因此，割縫襯管只適用于中、粗砂粒油層。而繞絲篩管的縫隙寬度最小可達(dá)0.12mm，故其適用范圍要大得多；二是繞絲篩管是由繞絲形成一種連續(xù)縫隙，流體通過篩管時(shí)幾乎沒有壓力降。繞絲篩管的斷面為梯形，外窄內(nèi)寬，具有一定的“引剖”作用，輕微的堵塞可被產(chǎn)出流體疏通。裸眼完井和射孔完井都可以充填礫石。稱為裸眼和套管礫石充填。礫石充填完井一般使用不銹鋼繞絲篩管，58①、裸眼礫石充填完井方式在地質(zhì)條件允許使用裸眼而又需要防砂時(shí)，就應(yīng)該采用。其工序是鉆頭鉆達(dá)油層頂界以上3m后，下技術(shù)套管注水泥固井，再用小一級(jí)的鉆頭鉆穿水泥塞，鉆開油層至設(shè)計(jì)井深，然后更換擴(kuò)張式鉆頭將油層部位的井徑擴(kuò)大到技術(shù)套管外徑的1.5~2倍，以確保充填礫石時(shí)有較大的環(huán)形空間，增加防砂層的厚度，提高防砂效果。一般礫石層的厚度不小于50mm。圖3-8-4-6裸眼礫石充填完井示意圖①、裸眼礫石充填完井方式在地質(zhì)條件允59②套管礫石填充完井方式套管礫石填充的完井方式工序是：鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深后，下油層套管于油層底部，注水泥固井，然后對(duì)油層部位射孔。要求采用高孔密（30孔/m左右）、大孔徑（20mm左右）射孔，以增大充填流通面積，有時(shí)還把套管外的油層砂沖掉，以便向孔眼外的周圍油層填入礫石，避免礫石和地層砂混合而增大滲流阻力。由于高密度充填（高粘充填液）緊實(shí)，充填效率高，防砂效果好，有效期長，故當(dāng)前大多采用高密度充填。圖3-8-4-7套管礫石充填完井示意圖②套管礫石填充完井方式套管礫石填充的完井方式606）化學(xué)固砂完井

化學(xué)固砂完井是以各種材料（水泥漿、酚醛樹脂等）為膠結(jié)劑，以輕質(zhì)油為增孔劑，以各種硬質(zhì)顆粒（石英砂、核桃殼等）為支撐劑，按一定比例攪拌均勻后，擠入套管外堆集于出砂層位。凝固后形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的人工井壁防止油層出砂。或者不加支撐劑，直接將膠結(jié)劑擠入套管外出砂層位，將疏松砂巖膠結(jié)牢固防止油層出砂。例如遼河油田的高溫化學(xué)固砂劑，主要是在注蒸汽井上使用，可以耐溫350℃以上。此外，加拿大阿爾伯達(dá)研究中心（ARC）用聚合物等材料制成的化學(xué)固砂劑可防細(xì)粉沙?；瘜W(xué)固砂雖然是一種防砂方法，但在使用上有其局限性，僅適用于單層及薄層，防砂油層一般以5m左右為宜，不宜用在大厚層或長井段防砂。6）化學(xué)固砂完井化學(xué)固砂完井是以各種材料61（1）裸眼完井方式裸眼完井是一種最簡單的水平井完井方式。即：技術(shù)套管下至預(yù)計(jì)的水平段頂部，注水泥固井封隔，然后換小一級(jí)鉆頭鉆水平井段至設(shè)計(jì)長度完井，如圖。圖3-8-4-8裸眼水平井示意圖裸眼完井主要用于碳酸鹽巖等堅(jiān)硬不坍塌地層，特別是一些垂直裂縫地層，如美國奧斯汀白堊系地層。

7）水平井完井方式（1）裸眼完井方式圖3-8-4-8裸眼水平井示意圖62圖3-8-4-9割縫襯管完井示意圖（2）割縫襯管完井方式

割縫襯管完井是將割縫襯管懸掛在技術(shù)套管上，依靠懸掛封隔器封隔管外的環(huán)形空間。割縫襯管要加扶正器，以保證襯管在水平井眼中居中，如圖。主要適用于不宜用套管射孔完井，又要防止裸眼完井時(shí)地層坍塌。采用此方法的井，因?yàn)橥昃绞胶唵危瓤煞乐咕?，還可將水平井段分成若干段進(jìn)行小型措施，當(dāng)前水平井多采用此方式完井。圖3-8-4-9割縫襯管完井示意圖（2）割縫襯63（3）射孔完井方式這種完井方式將層段分隔開，可以進(jìn)行分層增產(chǎn)及注水作業(yè)，可在稀油和稠油層中使用，是一種非常實(shí)用的完井方法。

圖3-8-4-10水平井射孔完井示意技術(shù)套管下過直井段注水泥固井后，在水平井段內(nèi)下入完井尾管并注水泥固井。完井尾管和技術(shù)套管應(yīng)重合100m左右，最后在水平井段射孔。（3）射孔完井方式圖3-8-4-10水平井射孔完64（4）管外封隔器完井方式

管外封隔器完井是依靠管外封隔實(shí)施層段的分隔，它可以按層段進(jìn)行作業(yè)和生產(chǎn)控制，這對(duì)于注水開發(fā)的油田尤為重要。管外封隔器的完井方法，可以分三種形式，如圖。

圖3-8-4-11套管外封隔器及割縫襯管完井示意圖圖3-8-4-12套管外封隔器及滑套完井示意圖

圖3-8-4-13套管外封隔器及襯管射孔完井示意圖

（4）管外封隔器完井方式圖3-8-4-11套管外65完井方式的選擇完井方式的選擇主要是針對(duì)單井而言。雖單井屬于同一油藏類型，但其所處地理位置不同，所選擇完井方式也不盡相同。如果油藏有氣頂、底水，若采用裸眼完成，技術(shù)套管則應(yīng)將氣頂封隔住，再鉆開油層，而不鉆開底水層；若采用套管射孔完成，則應(yīng)避射氣頂和底水。如果油藏有邊水，套管射孔完成時(shí)，油田開發(fā)要充分利用邊水驅(qū)動(dòng)作用，避射開油水過渡帶。要綜合油藏類型、滲流特征和原油性質(zhì)進(jìn)行完井方式選擇。完井方式的選擇完井方式的選擇主要是針66Ⅰ、砂巖油氣藏砂巖分為層狀、塊狀和巖性油藏。在陸相沉積地層中，層狀油層所占比例大。塊狀或巖性油層的物性、原油性質(zhì)和壓力系統(tǒng)大致是一致的，因而完井方式無須作特殊考慮。但層狀油層，特別是多套層系同井合采時(shí)，就應(yīng)認(rèn)真考慮其完井方式。

Ⅰ、砂巖油氣藏砂巖分為層狀、塊狀和巖67砂巖油藏從原油粘度來分，可分稀油、稠油。陸相沉積地層的特點(diǎn)是層系多、滲透率偏低，而且地層能量低。稀油大多需要注水，補(bǔ)充地層能量開發(fā)，而且多套層系都要進(jìn)行壓裂增產(chǎn)措施。這類砂巖油藏只宜采用套管射孔完成，不應(yīng)采用裸眼或割縫襯管等方式完井，因?yàn)槁阊刍蚋羁p襯管完井都無法分層注水或分層壓裂。砂巖油藏從原油粘度來分，可分稀油、稠油68Ⅱ、碳酸鹽巖油氣藏碳酸鹽巖油藏按滲流特征可分為孔隙性和裂縫性或裂縫和孔隙雙重介質(zhì)油藏。孔隙性油層需要進(jìn)行酸化或壓裂酸化增產(chǎn)措施，因而多采用套管射孔完井。碳酸鹽巖氣藏也分為孔隙性和裂縫性氣藏。這兩種氣藏大多有底水，孔隙性氣藏采用套管射孔完井，也需要酸化或壓裂酸化增產(chǎn)措施。底水裂縫性氣藏同樣需要酸化和控制底水措施，宜采用套管射孔完井，有時(shí)也可選用裸眼完井。Ⅱ、碳酸鹽巖油氣藏碳酸鹽巖油藏按滲流特征69Ⅲ、火成巖、變質(zhì)巖等油藏這類油藏是指火山巖、安山巖、噴發(fā)巖、花崗巖、片麻巖等油藏，這類油藏都屬于次生古潛山油藏，是由生油層的原油運(yùn)移至上述巖石的裂縫或孔穴中而形成的油藏，這種類型油藏都為堅(jiān)硬的巖石，可按裂縫性碳酸鹽巖油藏完井，即套管完井或裸眼完井。Ⅲ、火成巖、變質(zhì)巖等油藏這類油藏是指火703、下套管固井（1）什么是固井？（2）固井的目的（3）井身結(jié)構(gòu)（4）下套管（5）固井3、下套管固井（1）什么是固井？71（1）什么是固井？固井是向井內(nèi)下入一定尺寸的套管串，并在其周圍注以水泥漿，把套管與井壁緊固起來的工作。（1）什么是固井？固井是向井內(nèi)下入一定72（2）固井的目的封隔疏松、易漏、易塌等地層，封隔油、氣、水層，防止互相串槽。（2）固井的目的封隔疏松、易漏、易塌等地73（3）井身結(jié)構(gòu)

井身結(jié)構(gòu)包括：下入井內(nèi)的套管層次，各層套管的尺寸和下入深度，各層套管相應(yīng)的鉆頭尺寸以及管外水泥返高。（3）井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)包括：74（4）下套管1）套管柱的受力分析2）套管柱下部結(jié)構(gòu)（4）下套管1）套管柱的受力分析751）套管柱的受力分析下入井內(nèi)的套管柱，主要受軸向力、外擠壓力和內(nèi)壓力三種力的作用。1）套管柱的受力分析下入井內(nèi)的套管柱，主762）套管柱下部結(jié)構(gòu)a引鞋b套管鞋c旋流短節(jié)d浮箍e凡爾球f生產(chǎn)套管g扶正器2）套管柱下部結(jié)構(gòu)a引鞋b套管鞋77a、引鞋作用：引導(dǎo)套管入井，防止套管底部插入井壁巖層。a、引鞋作用：78b、套管鞋作用：在起下鉆時(shí)引導(dǎo)鉆具進(jìn)入套管，防止鉆具接頭、接箍和鉆頭碰掛套管柱底端。b、套管鞋作用：79c、旋流套管作用：是使水泥漿旋流上返，以提高頂替效率，保證注水泥質(zhì)量。c、旋流套管作用：80d、套管回壓凡爾作用：是在注水泥結(jié)束后，阻止水泥漿倒流，保證水泥返高；其次在下套管中使管內(nèi)掏空，以增加套管柱的浮力。d、套管回壓凡爾作用：81e、承托環(huán)作用：是承坐膠塞，控制水泥返高。e、承托環(huán)作用：82f、套管扶正器

作用：是使套管在井眼內(nèi)居中，保證套管周圍的水泥漿分布均勻，此外，還有刮掉井壁上疏松泥餅的作用。f、套管扶正器作用：83g、油層定位短節(jié)作用：是以它為記號(hào)，用磁性定位的電測(cè)方法測(cè)出接箍的位置，為準(zhǔn)確的射開油氣層提供依據(jù)。g、油層定位短節(jié)作用：84（5）固井1）注水泥設(shè)備2）注水泥施工工序（5）固井1）注水泥設(shè)備851）注水泥設(shè)備a、用途：注水泥是用一套設(shè)備和管匯，把水泥漿泵送到套管與井壁的環(huán)形空間預(yù)計(jì)的位置，達(dá)到封固生產(chǎn)層和復(fù)雜層的目的。b、組成：主要包括水泥車、混合漏斗、水泥分配器、水泥頭、膠塞、水泥供應(yīng)設(shè)備等。1）注水泥設(shè)備a、用途：862）注水泥施工工序A、套管下至預(yù)定井深后，裝上水泥頭循環(huán)鉆井液，接好各臺(tái)水泥車注水泥的地面管匯。B、打隔離液、注水泥。C、碰壓。D、侯凝。2）注水泥施工工序A、套管下至預(yù)定井深后，裝上水泥頭循環(huán)鉆井874、油井水泥規(guī)范和類別1）標(biāo)準(zhǔn)API標(biāo)準(zhǔn)10《油井水泥材料和實(shí)驗(yàn)規(guī)范》中提出九個(gè)級(jí)別的分類，即A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H和J共九個(gè)級(jí)別。我國標(biāo)準(zhǔn)亦按API規(guī)定為九個(gè)級(jí)別，并可分為普通型（O）、中抗硫酸鹽型（MSR）和高抗硫酸鹽型（HSR）三類。我國油井水泥生產(chǎn)還保留溫度系列的標(biāo)準(zhǔn)，分45℃，75℃，95℃和120℃四種油井水泥。4、油井水泥規(guī)范和類別1）標(biāo)準(zhǔn)882）特種水泥（不屬于API標(biāo)準(zhǔn)）火山灰水泥、火山灰石灰水泥、樹脂水泥（塑料水泥）、石膏水泥、柴油水泥、膨脹水泥、鋁酸鈣水泥、高鋁水泥、膠乳水泥、高寒水泥等。在API標(biāo)準(zhǔn)10c對(duì)這類水泥含義及類別作如下概述：膠凝水泥：通過加入一定量膨潤土改性的水泥。石膏水泥：主要由水化CaSO4組成的水泥。高鋁水泥：即鈣鋁水泥。早強(qiáng)水泥：相當(dāng)API，C級(jí)或ASTM，Ⅲ類水泥，具有較高的早期強(qiáng)度。高溫水泥：在高溫條件下具有熱穩(wěn)定性的水泥。水硬性水泥：在水下與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而凝結(jié)固化類水泥。2）特種水泥（不屬于API標(biāo)準(zhǔn)）火山灰水泥、火山灰石灰水泥、893）其它的水泥有：純凈水泥（原漿水泥）：不含添加劑的基本水泥。普通水泥：系指普通建筑水泥或波特蘭水泥。波特蘭礦渣水泥：波特蘭水泥與礦渣按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)混合的水泥。波特蘭火山灰水泥：由波特蘭水泥或波特蘭礦渣水泥與火山灰組成的水硬性水泥。緩凝水泥：加入緩凝劑而增長稠化時(shí)間的水泥。加重水泥：超過正常水泥漿密度，含有加重劑的水泥?？沽蛩啵焊哂谄胀ㄋ喾螦PI標(biāo)準(zhǔn)10抗硫要求的水泥。3）其它的水泥有：純凈水泥（原漿水泥）：不含添加劑的基本水泥904）油井水泥使用的基本要求為：1、水泥漿流動(dòng)性好；2、水泥漿在井下溫度和壓力條件下保持穩(wěn)定性；3、水泥漿注入并被置替至規(guī)定位置后，能控制在要求時(shí)間內(nèi)凝固，固化后原始體積變化極??；4、水泥漿在配制和注入時(shí)，它的密度可允許通過外加劑來調(diào)節(jié)，并保持要求的強(qiáng)度、流動(dòng)性能和稠化時(shí)間；5、當(dāng)?shù)貙雍宣}溶液和硫酸鹽水溶液時(shí)，要求水泥石具有一定的抗蝕性；6、凝固的水泥石強(qiáng)度發(fā)展較快，短期內(nèi)達(dá)到要求的抗壓強(qiáng)度和較低的滲透性，同時(shí)還具有塑性；適應(yīng)于射孔需要，不產(chǎn)生過多水泥石裂縫；7、要求同一品種水泥的化學(xué)成分及其礦物組成不應(yīng)有過大差別，以保持水泥質(zhì)量的穩(wěn)定，而且還應(yīng)容易接受外加劑的處理。4）油井水泥使用的基本要求為：1、水泥漿流動(dòng)性好；915）API水泥級(jí)別及使用范圍①API水泥成分A，B，C，D，E與F級(jí)油井水泥，是在水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料中，加入適量的石膏和助磨劑磨細(xì)制成的。G，H級(jí)油井水泥，是在水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料中，加入適量的石膏或石膏和水磨細(xì)制成的。5）API水泥級(jí)別及使用范圍①API水泥成分92②API水泥使用范圍如下：A級(jí)：深度范圍0—1828·8m，溫度至76·7℃，無特殊性能要求。B級(jí)：深度范圍0—1828·8m，溫度至76·7℃，屬中熱水泥，分為中抗硫酸鹽（MSR）和高抗硫酸鹽型（HSR）。C級(jí)：深度范圍0—1828·8m，溫度至76·7℃，屬早強(qiáng)水泥，分普通、中抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽型。D級(jí)：深度范圍1828·8—3050m，溫度在76—127℃，用于中溫中壓條件，分為中抗硫酸鹽（MSR）和高抗硫酸鹽型（HSR）。E級(jí)：深度范圍3050—4270m，溫度在76—143℃，用于高溫高壓條件，分為中抗硫酸鹽（MSR）和高抗硫酸鹽型（HSR）。F級(jí)：深度范圍3050—4880m，溫度在110—160℃，用于超高溫高壓條件，分為中抗硫酸鹽（MSR）和高抗硫酸鹽型（HSR）。G，H級(jí)：深度范圍0—2440m，溫度0—93℃，分為中抗硫酸鹽（MSR）和高抗硫酸鹽型（HSR）。當(dāng)摻入促凝劑或緩凝劑，能適應(yīng)較大范圍的井深和溫度條件。J級(jí)：深度范圍3660—4880m，溫度在49-160℃，僅有普通型。②API水泥使用范圍如下：A級(jí)：深度范圍0—1828·8m，931）水泥漿應(yīng)具備以下特性：1、能配成需要密度的水泥漿，不沉降和具有好的流動(dòng)度，適宜的初始稠度，且均質(zhì)和不起泡。2、易混合與泵送，分散性好，摩擦阻力??；3、流動(dòng)性好，頂替效率高；4、在注水泥、候凝、硬化期間應(yīng)保持需要的物理及化學(xué)性能；5、水泥漿在固化過程中不受油氣水的侵染，失水量小，固化后不滲透；6、水泥漿具有足夠快的早期強(qiáng)度；7、提供足夠大的套管、水泥、地層間的膠結(jié)強(qiáng)度；8、具有抗地層水的腐蝕能力；9、滿足射孔強(qiáng)度要求；10、滿足所要求條件下的稠化時(shí)間和抗壓強(qiáng)度。5、水泥漿的性能1）水泥漿應(yīng)具備以下特性：1、能配成需要密度的水泥漿，不沉降942）針對(duì)注水泥的技術(shù)要求應(yīng)著重考慮：1、水泥漿要適應(yīng)深度條件大幅度變化的需要，尤其是一種類型級(jí)別水泥，既滿足高溫又要適應(yīng)低溫。而注水泥時(shí)水泥漿所受的環(huán)境壓力變化，亦在常壓至100MPa大范圍內(nèi)的變化。2、水泥漿必須具有良好的流動(dòng)性和可泵性。3、能夠配成需要的水泥漿密度。配制水泥漿密度在0·9~2·45g/m3范圍內(nèi)可調(diào)。4、水泥漿固化后能防止在高溫（110℃以上）環(huán)境下強(qiáng)度衰退。5、水泥環(huán)主要起到以下作用：承受下井各層套管柱的軸向載荷；要求水泥凝結(jié)過程有最小失水量和體積收縮，有效地封隔油氣層；抗腐蝕性好，并對(duì)套管起保護(hù)作用。2）針對(duì)注水泥的技術(shù)要求應(yīng)著重考慮：1、水泥漿要適應(yīng)深度條件953）水泥漿的水灰比①、水泥漿的可泵性和流動(dòng)性能水泥與水混合能配成均質(zhì)漿體，適應(yīng)泵送及最低流動(dòng)阻力，且漿體穩(wěn)定、水泥顆粒不沉降，又不能離析出超過規(guī)定的清液。應(yīng)具有合理的水灰比（W/C）。最小用水量：任何一種級(jí)別水泥混合后，粘度低于30Bc水泥漿所需用的水量；最大用水量：以250ml量筒，配漿靜置2h后分離出清液應(yīng)小于3.5ml為條件，此時(shí)配漿所用的水量。3）水泥漿的水灰比①、水泥漿的可泵性和流動(dòng)性能96各類型級(jí)別水泥的用水量總控制在最小用水量和最大用水量之間。水灰比高，流動(dòng)性好，抗壓強(qiáng)度低。低于最小水量時(shí)，流動(dòng)性高于30Bc就不可泵送。常以控制水泥漿在注替水泥過程能保持15～30Bc指標(biāo)來考慮用水量。API各級(jí)別水泥規(guī)定的水灰比，包括兩方面的要求，即30Bc與3.5ml的兩個(gè)控制指標(biāo),API水泥析水測(cè)定只對(duì)G,H這兩個(gè)基本水泥規(guī)定了不超過3.5ml標(biāo)準(zhǔn)。級(jí)別ABCDEFGHg/cm31.871.871.781.971.961.941.8951.974水灰比0.460.460.560.380.380.380.440.38API純水泥水灰比各類型級(jí)別水泥的用水量總控制在最小用水量和最大用水量之間。水97②、水灰比的影響上述規(guī)定的最小用水量遠(yuǎn)大于化學(xué)計(jì)算水泥水化和凝固所用水量。正常情況下水泥用水量是水泥質(zhì)量的25%（W/C=0.25），與具有可泵性的最小水灰比0.38比較，水泥漿還將存在一定量的自由水，這些水在純凈水泥中常依靠水泥的細(xì)度（粒度）來控制。A或C級(jí)水泥的平均粒度約在150~200m2/g左右。水灰比能影響造漿率和抗壓強(qiáng)度。增高水灰比獲得較大的造漿量，同時(shí)又要求水泥不沉降，當(dāng)混合量超過最大水量時(shí)，一般采用增充劑防止水泥顆粒的沉降，其中水的含量起到實(shí)際增大造漿量的作用。發(fā)生沉降的臨界條件是控制自由水試驗(yàn)值不超過3.5ml。②、水灰比的影響上述規(guī)定的最小用水量遠(yuǎn)大于化學(xué)計(jì)算水泥水化和98③、水泥漿的密度凈水泥漿密度范圍總受到最大和最小用水量的限制。但在實(shí)際注水泥作業(yè)時(shí)一般不總是采用凈水泥漿，大多數(shù)使用經(jīng)外加劑處理的水泥漿。由于地層承壓能力不同所以對(duì)水泥漿密度有較大范圍的要求。因此從密度概念上來說，與正常水灰比條件下密度對(duì)比，低于正常密度的稱為低密度水泥漿，高于正常密度者稱為高密度水泥漿（正常密度為1.78~1.98g/cm3）。③、水泥漿的密度凈水泥漿密度范圍總受到最大和最小用水量的限制99通常獲得較低密度水泥漿有兩種方法Ⅰ、采用膨潤土（粘土）或化學(xué)硅酸鹽型填充劑和過量水；Ⅱ、采用低密度外加劑材料如火山灰、玻璃微珠或氮?dú)獾取３兔芏人酀{的主要代表類型為泡沫水泥及微珠水泥。泡沫水泥漿密度范圍為0.84~1.32g/cm3。微珠水泥漿密度范圍為1.08~1.44g/cm3。獲得高密度水泥漿更多的方法是采用摻入加重劑；加砂可獲得密度為2.16g/cm3，加重晶石可獲得密度為2.28g/cm3，加赤鐵礦可獲得密度為2.4g/cm3.。通常獲得較低密度水泥漿有兩種方法Ⅰ、采用膨潤土（粘土）或化學(xué)100④水泥漿失水控制凈水泥在滲透層受壓時(shí)，促使水泥漿失水（脫水），致使水泥漿增稠或“聚凝”造成憋泵。不同作業(yè)類型在6.9MPa壓差、時(shí)間30min條件下的失水量控制為：1）套管注水泥推薦失水量控制在100~200ml/min；2）尾管注水泥及擠水泥推薦失水量控制在50~150ml/min；3）有效控制氣竄推薦失水量控制在30~50ml/min；4）50~200ml/min失水量一般認(rèn)為是最佳控制失水標(biāo)準(zhǔn)。④水泥漿失水控制凈水泥在滲透層受壓時(shí)，促使水泥漿失水（脫水）101⑤水泥漿流變性除了套管居中度、頂替排量、膠凝強(qiáng)度和密度差外，流態(tài)是實(shí)現(xiàn)水泥漿對(duì)環(huán)空鉆井液有效頂替的一個(gè)重要因素。當(dāng)排量一定時(shí)水泥漿流體的流動(dòng)剖面取決于流動(dòng)狀態(tài)，而流動(dòng)狀態(tài)又取決于流變參數(shù)。因此在給定條件下，如何合理地調(diào)整流變參數(shù)，獲得最佳頂替效率，是非常關(guān)鍵的。流變參數(shù)主要由范氏粘度計(jì)測(cè)定。各種處理劑影響是多方面的，木質(zhì)素磺酸鹽緩凝劑有降低粘度作用，纖維素衍生物將增大水泥漿粘度，分散劑可以減少化學(xué)成分影響的表觀粘度，這些分散劑都能降低賓漢塑性流體的屈服強(qiáng)度，同時(shí)流體的塑性粘度取決于固相含量，化學(xué)處理劑則不易影響塑性粘度值。⑤水泥漿流變性除了套管居中度、頂替排量、膠凝強(qiáng)度和密度差外，102⑥水泥漿容積變化在常壓下，水泥漿凝結(jié)由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)其收縮率大約為2%，線性膨脹大約為0.1%，為此大部分水泥漿的用水量應(yīng)使所配出的水泥漿的體積等于其凝固后水泥石的體積，同時(shí)沒有自由水分離出來。API定義的最大用水量為：與任何一種水泥混合成的水泥漿，其凝固后體積等于水泥漿體積，而其分離出自由水量少于1.5%。水泥漿容積變化與水灰比、造漿量、水泥的比表面積（水泥顆粒大?。┯嘘P(guān)。過大的容積收縮將影響水泥與套管及地層間的固結(jié)。在水泥中使硫酸鈣與鋁酸三鈣（C3A）反應(yīng)生成艾丁依特，它的晶體晶格占據(jù)的空間比原反應(yīng)組分的要大，從而使水泥石膨脹，因此C3A量不應(yīng)低于5%。⑥水泥漿容積變化在常壓下，水泥漿凝結(jié)由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)其收縮103⑦水泥漿稠化時(shí)間Ⅰ）水泥漿稠化時(shí)間試驗(yàn)的溫度條件計(jì)算：溫度梯度=（BHST-27℃）/（0.01H）式中BHST—井底靜止溫度，℃；H—井深，m?，F(xiàn)場水泥漿稠化時(shí)間試驗(yàn)的溫度主要取井底循環(huán)溫度。為滿足套管注水泥的條件，以到達(dá)井底的時(shí)間作為養(yǎng)護(hù)升溫的時(shí)間。Ⅱ）稠化時(shí)間的控制。可以通過使用促凝劑與緩凝劑，同時(shí)考慮其它綜合性能對(duì)水泥質(zhì)量的影響及經(jīng)濟(jì)成本，綜合控制稠化時(shí)間。稠化時(shí)間是現(xiàn)場施工時(shí)間再加1~1.5h。而稠化時(shí)間所規(guī)定的稠化值不是取100Bc，而是根據(jù)施工具體情況取稠化值在50~70Bc內(nèi)。⑦水泥漿稠化時(shí)間Ⅰ）水泥漿稠化時(shí)間試驗(yàn)的溫度條件計(jì)算：104⑧水泥漿固化后的性能Ⅰ、水泥石的抗壓強(qiáng)度從工程角度來看，水泥石的抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足支承套管軸向載荷，承受鉆進(jìn)與射孔等的震擊以及承受壓裂施工的壓力。Ⅱ、水泥候凝時(shí)間一般情況下，表層套管水泥候凝時(shí)間是12h，（個(gè)別取18~24h）。技術(shù)套管的水泥候凝時(shí)間為12~14h；油層套管的水泥候凝時(shí)間主要取24h。技術(shù)套管試壓取4.1~10.4MPa;生產(chǎn)套管試壓取4.1~10.4MPa。水泥候凝時(shí)間在現(xiàn)場取決于允許測(cè)聲幅時(shí)間，當(dāng)獲得的聲幅合理時(shí)，就可再次進(jìn)行施工。⑧水泥漿固化后的性能Ⅰ、水泥石的抗壓強(qiáng)度105⑨、高溫條件下水泥石的強(qiáng)度衰退正常條件下，水泥在井下凝固，繼續(xù)水化時(shí)強(qiáng)度增加，但當(dāng)井溫超過110℃后，經(jīng)過一定時(shí)間后將使強(qiáng)度值下降。溫度越高其強(qiáng)度衰退速度也越快。110~120℃衰退緩慢，230℃時(shí)一個(gè)月內(nèi)造成強(qiáng)度破壞，310℃時(shí)在幾天內(nèi)就造成強(qiáng)度破壞，其中膨潤土體系高水灰比水泥高溫穩(wěn)定性更差。加入硅粉可控制強(qiáng)度衰退，因此稱硅粉和石英砂為熱穩(wěn)定劑，加量在25%~30%范圍內(nèi)效果較好，加量在5%~10%時(shí)比不加硅粉的情況更壞。⑨、高溫條件下水泥石的強(qiáng)度衰退正常條件下，水泥在井下凝固，繼1066、油井水泥的外加劑和前置液各級(jí)水泥只有采取加入外加劑的方法，才能使設(shè)計(jì)與配制的水泥漿適應(yīng)各種條件下注水泥的要求以及達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。1）外加劑應(yīng)用的主要目的是：調(diào)整水泥漿稠化時(shí)的密度、失水、流變性，增容，增加抗壓強(qiáng)度和保持高溫下強(qiáng)度熱穩(wěn)定性等等。2）油井水泥外加劑主要可分為以下幾類：緩凝劑、促凝劑、降失水劑、加重劑、增充劑（減輕劑）、降阻劑（分散劑）和特種添加劑。6、油井水泥的外加劑和前置液各級(jí)水泥只有采取加入外加劑的方法107例如：鉆井井深1829~7620m范圍內(nèi)所遇到的井底靜止溫度約為76.7~260℃。為防止水泥凝結(jié)過快要在其中加入緩凝劑，否則這些水泥只能安全用到井深2438m。溫度增加比井深（壓力）增加更能縮短水泥稠化時(shí)間，緩凝劑必須與水泥本身及其他添加劑相適應(yīng)。油井水泥（例如D和E類）所用的緩凝劑為木質(zhì)素磺酸鹽、樹膠、淀粉、弱有機(jī)酸和纖維素衍生物之類的化合物。在現(xiàn)場使用之前，必須進(jìn)行水泥試驗(yàn)。由于有這種問題，所以就研制了APIG類和H類水泥，在制造它們時(shí)不允許加入緩凝劑。這些出廠的基本水泥可用到井深2438m，與緩凝劑有效配合后可在深度9144m井內(nèi)使用。使用需高水灰比的添加劑時(shí)，需多加入一些緩凝劑以取得合適的稠化時(shí)間。例如：鉆井井深1829~7620m范圍內(nèi)所遇到的井底靜止溫度1083）目前用作緩凝劑的化學(xué)產(chǎn)品

表8—3常用水泥緩凝劑材料常用量木質(zhì)素緩凝劑0.1~1.0①木質(zhì)素碳酸鈣、有機(jī)酸0.1~2.5①羧甲基羥乙基纖維素（CMHEC）0.1~1.5①鹽飽和度6.35~7.26Kg①單位為干水泥質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)3）目前用作緩凝劑的化學(xué)產(chǎn)品

表8—3常用水泥緩凝劑材料1094）速凝劑用于淺井、低溫地層，特別是地層溫度低于37.78℃時(shí)水泥漿內(nèi)要求加入速凝劑以縮短稠化時(shí)間及增加早期強(qiáng)度。在配漿設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好的條件下，通過使用速凝劑，基本水泥的強(qiáng)度在4h后就可達(dá)3.5MPa，這是一般固結(jié)與支承套管所需的最低強(qiáng)度。表8—4常用水泥速凝劑速凝劑（①為水質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）用量（干水泥量的）％水泥種類使用方法氯化鈣，片狀、粉末、無水2~4任何一種API水泥干粉或加入水中氯化鈉3~10①1.5~5任何一種API水泥干粉或加入水中半水石膏20~100APIA,B,C,G或H類水泥只能干用硅酸鈉(Na2SO2)1~75APIA,B,C,G或H類水泥干粉或加入水中加減阻劑低水灰比水泥漿0.5~1.0APIA,B,C,G或H類水泥干粉或加入水中海水APIA,B,C,D,E,G或H類水泥用作配漿水4）速凝劑用于淺井、低溫地層，特別是地層溫度低于37.78℃1105）用APIA類，B類、G類或H類水泥以正常水灰比所配出的純水泥漿的相對(duì)密度要大于1.80。不少地層不能承受這種密度水泥漿的長液柱壓力。因此，要使用減輕劑來降低水泥漿相對(duì)密度。這類添加劑還可以降低水泥漿成本和增加造漿量，有時(shí)還能降低失水量。通過加水和低密度固體或同時(shí)加入二者都可以降低水泥漿相對(duì)密度。表8—5給出了幾種常用油井水泥減輕劑5）用APIA類，B類、G類或H類水泥以正常水灰比所配111材料類型一般用量膨潤土混合膨潤土水泥預(yù)水化膨潤土水泥改性膨潤土水泥高膠性含鹽膨潤土水泥2%~16%①硅藻土10%，20%，30%或40%①天然碳?xì)浠衔镉矠r青煤每袋水泥加0.45~22.68Kg每袋水泥加2.27~22.68Kg每袋水泥加2.27~9.07Kg膨脹珍珠巖氮?dú)?~70%(由相對(duì)密度\溫度和壓力決定)其他人造火山巖火山灰膨潤土水泥硅酸鹽每袋水泥加10.89Kg變量每袋水泥加0.45~3.40Kg①為干水泥質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表8—5常用油井水泥減輕劑材料類型一般用量膨潤土硅藻土10%，20%，30%或40%①1126）水泥漿內(nèi)加入（降阻劑）減阻劑可改善其流動(dòng)性能。被分散的水泥漿具有較低的粘度，在較低泵壓下可達(dá)到紊流，因此所需泵的功率較小，并且能減少井漏及水泥漿先期脫水。減阻劑還能降低水泥漿的動(dòng)切力。材料類型用量（每袋水泥所用）Kg聚合物團(tuán)環(huán)長鏈0.14~0.230.23~0.68氯化鈉0.45~7.26木質(zhì)素黃酸鈣，有機(jī)酸（緩凝劑和減阻劑）0.23~0.68表8—6常用水泥減阻劑。6）水泥漿內(nèi)加入（降阻劑）減阻劑可改善其流動(dòng)性能1137）用降失水劑減少水泥漿的失水量

其目的在于：

Ⅰ、防止水泥漿在滲透性地層先期脫水；

Ⅱ、保護(hù)水敏性地層；

Ⅲ、改善擠水泥作業(yè)。

純G或H類水泥漿在30min內(nèi)API失水量大于1000ml。8）降失水劑的主要作用是：Ⅰ、形成薄膜或膠粒，阻止水泥漿內(nèi)自由水析出及先期脫水；Ⅱ、改善顆粒級(jí)配，改變水泥漿保存及圈閉自由水能力的大小。表8—7為常用水泥漿降失水劑7）用降失水劑減少水泥漿的失水量

其目的在于：

Ⅰ、防止水泥114添加劑類型與作用建議用量水泥種類使用方法有機(jī)聚合物（纖維素），形成膠粒0.5%~1.5%各種API水泥干混合有機(jī)聚合物（減阻劑），改善顆粒級(jí)配及形成膠粒0.5%~1.25%各種API水泥干混合或與水混合羧甲基羥乙基纖維，形成膠粒0.3%~1.0%各種API水泥干混合乳膠添加劑（35），形成薄膜3.79dm3/袋各種API水泥干混合或與水混合膨潤土水泥+減阻劑，改善顆粒級(jí)配12%~16%膠質(zhì)土0.7%~1.0%減阻劑各種API或A，P，H類水泥成批混合表8—7為常用水泥漿降失水劑添加劑類型與作用建議用量水泥種類使用方法有機(jī)聚合物（纖維素）1158）外加劑的主要類型與作用原理①、促凝劑的作用原理促凝劑的機(jī)理還處于研究階段。有人認(rèn)為CaCl2促進(jìn)水化早期化合物聚積速度加快。另外有理論認(rèn)為CaCl2的加速機(jī)理含有相似的擴(kuò)散過程，OH-從外界較快地?cái)U(kuò)散進(jìn)富含Ca2+的溶液中，加速氫氧化鈣的沉降和硅酸鈣的分解。②、降失水劑的作用原理降失水劑使得水泥漿隙間水產(chǎn)生粘性，濾失速度隨濾液粘度增加而降低；降失水劑能形成薄膜或膠粒，阻止水泥漿內(nèi)自由水析出。8）外加劑的主要類型與作用原理①、促凝劑的作用原理1169）緩凝劑的作用原理作用方式以通過表面吸附或生成表面沉淀起作用，這種表面沉淀非常致密，能延遲水化作用的發(fā)展速度。化學(xué)類緩凝劑產(chǎn)品所具有的副作用為分散作用。緩凝劑的作用原理如下：1）吸附——分散作用。2）濕潤及潤滑。3）微細(xì)氣泡被外阻劑分子包圍并與水泥質(zhì)點(diǎn)吸附相同極性的電荷，其電性斥力使得水泥顆粒分散。9）緩凝劑的作用原理作用方式以通過表面吸附或生成表面沉淀起作117添加劑對(duì)水泥物理性能的影響添加劑性質(zhì)膨潤土硅藻土火山灰砂加重劑速凝劑氯化鈉緩凝劑減阻劑降失水劑防漏劑密度減少增加②②②②②①需水量少多②②①①①①粘度減少增多①①①①①①①②②①稠化時(shí)間減少增多①①②②①②①①早期強(qiáng)度減少增多①①①②②②①①①最終強(qiáng)度減少增多②②①①①①①①耐久性減少增多①①②①失水量減少增多②①①①②①①稍有效果②效果顯著和主要用途添加劑對(duì)水泥物理性能的影響添加劑膨潤土硅藻11810）注水泥的前置液①、前置液的基本特性為提高水泥漿頂替鉆井液效率，改善水泥環(huán)質(zhì)量，在鉆井液與水泥漿之間注入一段“液體”，這種特殊的液體稱為水泥漿的前置液。前置液是屬于注水泥作業(yè)中使用的一種特殊外加劑，由于它不是添加于水泥或水泥漿中，因此作為外加劑范圍有其特殊性。按其性質(zhì)分為沖洗液及隔離液。它在驅(qū)替鉆井液過程中起到隔離、緩沖、沖洗和稀釋鉆井液的作用，從而提高水泥漿的頂替效率。10）注水泥的前置液①、前置液的基本特性119Ⅰ、沖洗液

沖洗液通常為在水中加入表面活性劑或用鉆井液稀釋混配而成的一種液體，具有沖洗和稀釋作用。沖洗液主要作用是沖洗和稀釋被頂替的鉆井液。沖洗液的作用特點(diǎn)是：Ⅰ）稀釋和分散鉆井液，防止鉆井液絮凝和膠凝；Ⅱ）有效沖洗井壁及套管壁的泥漿和疏松泥餅，提高水泥與它們間的膠結(jié)強(qiáng)度；Ⅲ）作為鉆井液與水泥漿之間的緩沖劑，并防止水泥漿與鉆井液直接接觸而產(chǎn)生污染。Ⅰ、沖洗液

沖洗液通常為在水中加入表面活性劑或用鉆井液稀釋混120沖洗液（沖洗型及稀釋型）應(yīng)具有的性能及標(biāo)準(zhǔn)如下：Ⅰ）有較低的基液密度（1.0~1.03Kg/m3）接近牛頓流體的流動(dòng)特性;Ⅱ）對(duì)井壁疏松泥餅應(yīng)具有一定的滲透力,降低粘土粒子間的連接力,使之易于被沖洗剝落;Ⅲ）具有相應(yīng)懸浮能力,防止沖蝕的泥餅堆積,加有陰離子型表面活性劑而分散包圍粘土粒子,使它們由于靜電斥力而不相互聚集;Ⅳ）稀釋鉆井液而改變流變特性,使之能在較低流動(dòng)速度下達(dá)到紊流;沖洗液的臨界流速標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在0.3~0.5m/s范圍內(nèi)或更?。虎酰┊?dāng)與鉆井液接觸摻合時(shí)，應(yīng)降低鉆井液的粘度和切力，使之易于被頂替，要求沖洗液具有較低的塑性粘度（μp）；Ⅵ）要求對(duì)水泥漿失水、稠化時(shí)間不產(chǎn)生過大影響，應(yīng)與鉆井液和水泥漿具有良好的相容性；Ⅶ）屬?zèng)_洗型，可在流體中加入惰性固體粒子，增強(qiáng)沖刷效果，因此基液密度不受1.03Kg/m3限制，但其密度保持小于水泥漿密度0.12Kg/m3以上；Ⅷ）不應(yīng)對(duì)套管產(chǎn)生腐蝕。沖洗液（沖洗型及稀釋型）應(yīng)具有的性能及標(biāo)準(zhǔn)如下：Ⅰ）有較低的121Ⅱ、隔離液隔離液為粘度、密度和靜切力均可調(diào)節(jié)的粘稠流體。它主要用于隔離及平面驅(qū)替鉆井液，常用于塞流頂替注水泥設(shè)計(jì)中。隔離液可分為粘性隔離液與紊流隔離液。注水泥與沖洗液同時(shí)進(jìn)行時(shí)，用于沖洗液之后，水泥漿之前。Ⅱ、隔離液隔離液為粘度、密度和靜切力均可調(diào)節(jié)122隔離液的作用特點(diǎn)是：（a）形成平面推進(jìn)頂替鉆井液，適應(yīng)塞流注水泥；紊流隔離液亦可產(chǎn)生平面驅(qū)替鉆井液效果；（b）存在低壓層井段及漏失問題的井以及要求控制高失水的井可作緩沖液；（c）易控制井下地層不穩(wěn)定；（d）有效地隔開鉆井液與水泥漿，避免水泥漿的接觸污染，防止鉆井液的絮凝稠化；（e）具有浮力效應(yīng)及拖曳力，加強(qiáng)頂替效果。隔離液的作用特點(diǎn)是：123紊流隔離液的性能標(biāo)準(zhǔn)為：（a）具有紊流沖刷功能；（b）在較低的臨界流速下能產(chǎn)生紊流；（c）能攜帶固體顆粒，接近牛頓流體特性；（d）不腐蝕套管，與鉆井液、水泥漿能夠相容。紊流隔離液的性能標(biāo)準(zhǔn)為：（a）具有紊流沖刷功能；124②、前置液設(shè)計(jì)按照測(cè)水泥漿流變性的方法測(cè)定前置液的流變性能，并依據(jù)水泥漿設(shè)計(jì)的頂替流型，確定使用的前置液類型。（1）沖洗液滿足10min接觸時(shí)間的計(jì)算公式：q1＝10Qc（60）Q1—沖洗液用量，m3；Qc—臨界排量，m3/s。（2）同時(shí)使用沖洗液與隔離液：q2＝10Qc（60）q2—沖洗液與隔離液總量，兩種液體容積比按2：1配量，m3。q2總量控制按不超過環(huán)空高度300m為準(zhǔn)。②、前置液設(shè)計(jì)按照測(cè)水泥漿流變性的方法測(cè)定前置液的125③、前置液劑類型常用的沖洗液：（1）表面活性劑水溶液（稀釋原井漿配制而成）；（2）焦磷酸鈉水溶液（加量2.5~3.0kg/m3）（3）硅酸鈉加部分纖維素混合物（1.08kg/m3）；（4）1%表面活性劑及2%分散劑的混合液（主要用于油基鉆井液中）；（5）CMC水溶液及淡水、海水等。常用的隔離液：（1）水溶液加入4.8%D—115，以重晶石調(diào)整密度；（2）水溶液加入23.7%D—104，加重晶石；（3）水溶液加入1%D—112，加重晶石，15%硅藻土；（4）水溶液加入胍膠或短乙基纖維素。③、前置液劑類型常用的沖洗液：常用的隔離液：1267、注水泥工藝水泥漿設(shè)計(jì)水泥漿設(shè)計(jì)是注水泥技術(shù)的基礎(chǔ)。其設(shè)計(jì)是密度、造漿率、容積、用水量的計(jì)算；還要考慮完井井深、井溫、井眼條件和鉆井復(fù)雜問題對(duì)水泥漿的影響，還要解決注水泥關(guān)鍵工序的頂替問題。正確的水泥漿設(shè)計(jì)取決于對(duì)井下條件和對(duì)各種影響因素認(rèn)識(shí)的深度和準(zhǔn)確性。7、注水泥工藝水泥漿設(shè)計(jì)1271）、水泥漿性能設(shè)計(jì)的壓力條件①）壓力條件與稠化時(shí)間實(shí)驗(yàn)表明，常壓至20.68MPa范圍內(nèi)，其壓力因素對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度、稠化時(shí)間有較大影響，超過該范圍，壓力增大，其影響作用減少，水泥漿受壓取決于液柱壓力，液柱壓力計(jì)算公式如下：P液=0.0981(γH/10)式中P液—液柱壓力，MPaγ—液體密度，kg/m3H—計(jì)算壓力點(diǎn)深度，m。實(shí)際水泥漿在井下受壓還包括流體流動(dòng)所產(chǎn)生的流動(dòng)阻力ΔP，因此水泥漿受壓應(yīng)是：P水泥漿受壓=P液+ΔP1）、水泥漿性能設(shè)計(jì)的壓力條件①）壓力128②）平衡壓力設(shè)計(jì)概念平衡壓力設(shè)計(jì)是指：注替水泥漿過程產(chǎn)生的總環(huán)空水泥漿壓力應(yīng)小于最薄弱地層的破裂壓力。驅(qū)替水泥漿到設(shè)計(jì)位置后，要使水泥漿在凝固失重條件下不受油氣侵竄，就要求其靜液柱壓力梯度大于地層孔隙壓力梯度值。②）平衡壓力設(shè)計(jì)概念平衡壓力設(shè)計(jì)是指：注替水泥漿過程產(chǎn)生的總1292）、水泥漿使用的井溫條件A）地面配漿溫度混合水超過38℃將縮短稠化時(shí)間，低于15℃將延遲水泥凝固。API標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)配漿溫度規(guī)定為27℃，即井口溫度為27℃。B）井底靜止溫度和水泥漿循環(huán)溫度井底靜止溫度與區(qū)域地溫梯度有關(guān)。API選擇2.733℃/100m作為一般情況來計(jì)算井底靜止溫度,其簡化后的計(jì)算公式為:BHST=27+0.027H式中BHST—井底靜止溫度，℃；H—井深，m。井下循環(huán)溫度與靜止溫度有相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，API公報(bào)RP10B推薦了靜止溫度與注水泥及擠水泥溫度關(guān)系。2）、水泥漿使用的井溫條件A）地面配漿溫度130C）溫度與水泥選擇(選擇方式參見圖8-4)

井溫是一項(xiàng)重要參數(shù)。一般將計(jì)算的循環(huán)溫度（井底）作為稠化試驗(yàn)的溫度條件，而靜止溫度作為選擇水泥類型級(jí)別以及是否加入石英砂等的依據(jù)，并以井下溫度分布來指導(dǎo)現(xiàn)場注水泥施工。C）溫度與水泥選擇(選擇方式參見圖8-4)

井溫是一項(xiàng)重1313）水泥漿的密度設(shè)計(jì)1）制約與影響水泥漿密度的因素各級(jí)水泥有其最佳配漿密度，設(shè)計(jì)時(shí)要求前置液的密度大于鉆井液的密度，水泥漿的密度大于前置液的密度；不壓漏地層，不受油氣水的侵蝕和干擾；適當(dāng)控制頂替靜壓差；控制失水及游離水，控制水泥石的抗壓強(qiáng)度，要求保持其基本密度。2）調(diào)節(jié)水泥漿密度的主要方法主要方法有增大水灰比、采用低密度的外加劑、加入加重劑、加入分散劑等。3）水泥漿的密度設(shè)計(jì)1）制約與影響水泥漿密度的因素1324）水泥漿的臨界流速臨界流速涉及到水泥外加劑、密度設(shè)計(jì)與造漿率等方面因素。水泥漿的設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足在井下平衡情況下，達(dá)到良好的頂替效率、足夠的稠化時(shí)間和基本的抗壓強(qiáng)度。4）水泥漿的臨界流速臨界流速涉及到水1335）水泥漿設(shè)計(jì)考慮的水泥石支持強(qiáng)度a）滿足最小支持強(qiáng)度規(guī)定最小抗壓強(qiáng)度達(dá)到3.5MPa，現(xiàn)場的改善措施有：提高尾隨水泥漿密度、規(guī)定最小的候凝時(shí)間、降低候凝時(shí)的管內(nèi)壓力、適量加入促凝劑。b）熱穩(wěn)定性凡井下靜止溫度超過110℃時(shí)，均應(yīng)加入硅粉或石英砂作為穩(wěn)定劑，加入量應(yīng)控制在28%~40%，二氧化硅含量不小于90%。c）水泥石抗腐蝕性硫酸鹽是腐蝕水泥石的主要化合物，水泥石的腐蝕速率與地層水中硫酸鹽濃度有關(guān)，也與溫度有關(guān)。在27~49℃時(shí)腐蝕最強(qiáng)，超過82℃時(shí)腐蝕作用減弱或甚微。5）水泥漿設(shè)計(jì)考慮的水泥石支持強(qiáng)度a）滿足最小支持強(qiáng)度1346）水泥漿設(shè)計(jì)的現(xiàn)場計(jì)算（a）水泥漿密度計(jì)算：（b）1m3水泥漿所需水泥量Q—所需水泥質(zhì)量，1000kg；yC—水泥密度，kg/m3ys—水泥漿密度，kg/m3yw—水的相對(duì)密度。6）水泥漿設(shè)計(jì)的現(xiàn)場計(jì)算（a）水泥漿密度計(jì)算：（b）1m3水135（c）1m3水泥漿需用的水泥袋數(shù)（已知每袋水泥50kg及水泥漿密度yc）：袋數(shù)=29.3(yc-yw)（d）每袋水泥需水量（每袋水泥50kg）：Vw——每袋水泥用水量，L。（e）已知水灰比m，求1m3水泥漿需用水泥Q：（c）1m3水泥漿需用的水泥袋數(shù)（已知每袋水泥50kg及水泥136（f）已知水灰比m，計(jì)算水泥漿密度ys（g）已知水灰比m，求1m3水泥漿需用水量Vw：（h）每袋水泥（50kg）配成密度為ys的水泥漿的體積Vs：（f）已知水灰比m，計(jì)算水泥漿密度ys（g）已知水灰比m，求137（i）水泥加重計(jì)算水泥漿密度從ys提高到y(tǒng)s’，1m3水泥漿需用加重劑的質(zhì)量Qg：式中yg—加重劑的密度，kg/m3；（j）加入加重劑Q2（密度yg）的混合水泥料密度yn的計(jì)算：Q—加重混合水泥總量（Q=Q1+Q2）Q1—水泥質(zhì)量，1000kg；Q2—加入加重劑質(zhì)量，1000kg（i）水泥加重計(jì)算式中yg—加重劑的密度，kg138（k）加重水泥漿容積計(jì)算：式中Vn——50kg加料水泥的配漿量，L；yn——加料水泥漿？密度，kg/m3；y′s——加料水泥漿密度，kg/m3；？？（k）加重水泥漿容積計(jì)算：式中Vn——50kg加料水1397、注水泥工藝及方法1）注水泥有關(guān)概念及注水泥分類一般通過套管的固井作業(yè)稱為注水泥，某些稱為初級(jí)注水泥。注水泥方法分為常規(guī)注水泥和特殊注水泥。常規(guī)注水泥是水泥漿從套管內(nèi)注入并從環(huán)空上返。特殊注水泥方法主要有雙級(jí)注水泥、內(nèi)管注水泥、插入管的管外注水泥、反循環(huán)注水泥、延遲注水泥和多管注水泥等。7、注水泥工藝及方法1）注水泥有關(guān)概念及注水泥分類1402）注水泥技術(shù)內(nèi)容注水泥設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮的問題有：考慮項(xiàng)目影響因素井眼井深、溫度梯度、井徑、井斜及方位變化、地層特殊巖性、復(fù)雜井段鉆井液類型、性能、密度與設(shè)計(jì)水泥漿的相容性套管尺寸、壁厚、下入深度、浮箍、阻流環(huán)、引鞋位置、扶正器、刮泥器、分級(jí)注水泥或尾管懸掛器位置套管下入處理下入速度、中途循環(huán)、注水泥前洗井時(shí)間、排量水泥漿水泥漿設(shè)計(jì)、類型、水泥量、配漿方式、外加劑及水泥漿流變性能、前置液設(shè)計(jì)、試驗(yàn)要求配漿設(shè)備水泥車（水泥泵）臺(tái)數(shù)、混合形式、單雙塞、注水泥的套管活動(dòng)方式、頂替液、排量、頂替流態(tài)設(shè)計(jì)勞動(dòng)組織人員配置及參加單位職責(zé)表8-9注水泥設(shè)計(jì)考慮的因素2）注水泥技術(shù)內(nèi)容考慮項(xiàng)目影響因素井眼1413）注水泥工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序（a）根據(jù)地質(zhì)及工程所提出的固井目的和要求，并依據(jù)已知井下條件和預(yù)計(jì)的參數(shù)，進(jìn)行初步方案設(shè)計(jì)，包括初算水泥量、替漿量、預(yù)定水泥漿配方的流變性試驗(yàn)以及壓力計(jì)算。（b）獲取井徑資料、電測(cè)地層及產(chǎn)層數(shù)據(jù)、實(shí)際鉆井液性能、地層孔隙壓力和破裂壓力、確定的套管下深和套管結(jié)構(gòu)排列數(shù)據(jù)、水泥應(yīng)封隔位置。這樣就能完成注水泥設(shè)計(jì)。（c）最后的作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)包括測(cè)井溫、聲幅及變密度測(cè)井和套管試壓。具體施工時(shí)，應(yīng)隨井下情況變化而及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案。3）注水泥工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序（a）根據(jù)地質(zhì)及工程所提出的固1424）注水泥參數(shù)的確定