复合固井水力振荡 - 副本课件

1、 水力振荡固井是近几年来提高水泥浆顶替效率和固井质量水力振荡固井是近几年来提高水泥浆顶替效率和固井质量的新兴技术。套管水力脉冲振荡，实质上是一种能量的转换，水的新兴技术。套管水力脉冲振荡，实质上是一种能量的转换，水力振动、脉冲产生波力振动、脉冲产生波, , 波把能量作用在介质上波把能量作用在介质上, , 破坏介质颗粒间破坏介质颗粒间以及分子间的结构，从而改善钻井液和水泥浆的流变性能，改变以及分子间的结构，从而改善钻井液和水泥浆的流变性能，改变介质颗粒和分子的运动状态介质颗粒和分子的运动状态; ;使用振动固井技术可提高顶替效率，使用振动固井技术可提高顶替效率，消除水泥石中的气泡、形成完好的水泥环

2、，缩短候凝时间，防止消除水泥石中的气泡、形成完好的水泥环，缩短候凝时间，防止固井后候凝固井后候凝“失重失重”时油、气、水窜，有利于提高两个界面的胶时油、气、水窜，有利于提高两个界面的胶结强度，是提高固井质量行之有效的方法之一结强度，是提高固井质量行之有效的方法之一; ;最终实现：提高顶替效率；增强水泥环双界面胶结质量。最终实现：提高顶替效率；增强水泥环双界面胶结质量。n 机械振动固井工作原理 水力机械振动装置安放在套管柱底部，当高压流体水力机械振动装置安放在套管柱底部，当高压流体通过时，带动装置内的偏心转子转动，产生作用在套通过时，带动装置内的偏心转子转动，产生作用在套管柱上的周期性径向载荷。

3、套管柱在这个周期性载荷管柱上的周期性径向载荷。套管柱在这个周期性载荷（激励）作用下，产生振动。振动波从井底沿套管向（激励）作用下，产生振动。振动波从井底沿套管向上传递，并向环空四周的钻井液、水泥浆扩散，进而上传递，并向环空四周的钻井液、水泥浆扩散，进而在整个环形空间形成振动波场。在整个环形空间形成振动波场。 机械振动固井作用u 径向振动使粘附在套管壁上的附着物脱离；径向振动使粘附在套管壁上的附着物脱离；u 径向振荡波增加流体介质颗粒和分子的横向运动力，径向振荡波增加流体介质颗粒和分子的横向运动力， 增强水泥浆向增强水泥浆向“大肚子大肚子”井眼的扩散；井眼的扩散；u 径向振荡波作用在井壁泥饼上，

4、使泥饼颗粒在径向上径向振荡波作用在井壁泥饼上，使泥饼颗粒在径向上 产生加速度、速度和位移而脱落；产生加速度、速度和位移而脱落；u 径向振动沿套管由下向上传递，使介质颗粒和分子产径向振动沿套管由下向上传递，使介质颗粒和分子产 生轴向加速度、速度和位移，利于水泥浆向生轴向加速度、速度和位移，利于水泥浆向“死区死区” 的渗透。的渗透。n 液压脉冲固井工作原理 水力液压脉冲装置安放在套管柱底部，当高压流体水力液压脉冲装置安放在套管柱底部，当高压流体通过时，带动装置内的节流附件运动，产生作用在套管通过时，带动装置内的节流附件运动，产生作用在套管柱上的周期性轴向载荷和流体压力波动。套管柱在这个柱上的周期性

5、轴向载荷和流体压力波动。套管柱在这个周期性载荷（激励）作用下，产生振动。振动波和脉冲周期性载荷（激励）作用下，产生振动。振动波和脉冲波从井底沿套管和流体向上传递，并向环空钻井液、水波从井底沿套管和流体向上传递，并向环空钻井液、水泥浆扩散，进而在整个环形空间形成震荡波场。泥浆扩散，进而在整个环形空间形成震荡波场。 形成套管径向水击波，使套管附着物、钻井液、形成套管径向水击波，使套管附着物、钻井液、 水水 泥浆、井壁泥饼颗粒在径向上振动；泥浆、井壁泥饼颗粒在径向上振动；u 液压脉冲带动套管在轴向上产生振动，使其周围的液压脉冲带动套管在轴向上产生振动，使其周围的 钻井液、水泥浆等介质颗粒和分子产生轴

6、向加速度、钻井液、水泥浆等介质颗粒和分子产生轴向加速度、 速度和位移；速度和位移；u 在底部产生脉动压力波，续而沿套管外环空流体在底部产生脉动压力波，续而沿套管外环空流体 向上传播，使介质颗粒和分子同时产生径向和轴向上传播，使介质颗粒和分子同时产生径向和轴 向加速度，利于水泥浆对向加速度，利于水泥浆对“大肚子大肚子”和和“死区死区” ” 钻井液的顶替。钻井液的顶替。 机械振动固井特点液压脉冲固井特点 工作原理 结构科学，不增加任何施工风险；结构科学，不增加任何施工风险；l 在施工排量为在施工排量为0.5m0.5m3 3/min/min2.5m2.5m3 3/min/min时，其振荡频率为时，其

7、振荡频率为 10Hz 10Hz 70Hz70Hz，满足综合提高固井质量振荡频率的要求；，满足综合提高固井质量振荡频率的要求；l 径向机械振动和轴向水力脉冲的有机复合，使双振荡波优径向机械振动和轴向水力脉冲的有机复合，使双振荡波优 化叠加，振幅增强，衰减减缓；化叠加，振幅增强，衰减减缓；l 可以更有效的改善水泥浆流变性能，提高水泥石抗压强度，可以更有效的改善水泥浆流变性能，提高水泥石抗压强度， 在早期即可形成高质量的水泥环，有效防止早期油、气、水在早期即可形成高质量的水泥环，有效防止早期油、气、水 窜的发生。另外，振动处理后的水泥石窜的发生。另外，振动处理后的水泥石 更加致密，有利于更加致密，有

8、利于 提高水泥石封固油气水的能力。提高水泥石封固油气水的能力。 l 有效作用井段大于有效作用井段大于1000m1000m；工作压力；工作压力1 1 3MPa 3MPa。 l l 可缩短水泥浆的初凝时间和终凝时间，从而更好的防止水可缩短水泥浆的初凝时间和终凝时间，从而更好的防止水气窜；气窜；当振动频率在当振动频率在6080Hz范围内变化时范围内变化时,水泥浆的初凝时水泥浆的初凝时间缩短间缩短3%5%,初初终凝过渡时间平均缩短了终凝过渡时间平均缩短了10%15%。 l 不论脉冲振动强或弱不论脉冲振动强或弱, , 均可提高水泥石的强度。当作用在均可提高水泥石的强度。当作用在水泥浆上的频率为水泥浆上的

9、频率为 60 60 80Hz 80Hz 时时, ,水泥石的强度能提高水泥石的强度能提高 10% 10% 12%12%l 振动场可以破坏水泥浆颗粒之间的粘接，造成水相与颗粒间振动场可以破坏水泥浆颗粒之间的粘接，造成水相与颗粒间的相对运动，使水泥浆呈液态，减少或消除水泥浆的静切力，增的相对运动，使水泥浆呈液态，减少或消除水泥浆的静切力，增大水泥浆内部的的压力，阻止地层流体的的浸入；使水泥浆环在大水泥浆内部的的压力，阻止地层流体的的浸入；使水泥浆环在地层和管壁间形成较好的水力密封；地层和管壁间形成较好的水力密封； 可以补偿环空水泥浆柱在凝固过程中由于体积收缩和静切力可以补偿环空水泥浆柱在凝固过程中由

10、于体积收缩和静切力增大而造成的压力损失，恢复其静液柱压力，在第一界面形成较增大而造成的压力损失，恢复其静液柱压力，在第一界面形成较高的径向应力；有效防止地层中液体的浸入；高的径向应力；有效防止地层中液体的浸入；规格型号规格型号ZDQ-114ZDQ-114（41/241/2) )ZDQ-140 ZDQ-140 （51/251/2) )ZDQ-178 ZDQ-178 （7 7) )总长度总长度1000mm1000mm1200mm1200mm1200mm1200mm本体外径本体外径114.3mm114.3mm139.7mm139.7mm177.8mm177.8mm主体材质主体材质35CrMo35Cr

11、Mo两端连接扣型两端连接扣型两端扣型依据用户要求选用或加工两端扣型依据用户要求选用或加工工作排量工作排量0.50.52.5m2.5m3 3/min/min振动频率振动频率101070Hz70Hz工作压力工作压力1 13MPa3MPa使用时间使用时间8080100h100h振动范围振动范围1000m1000m适用井径适用井径152.4mm152.4mm215.9mm215.9mm244.5mm244.5mm：l 浮鞋浮鞋1 1只只+ ZDQ + ZDQ 复合固井振荡器复合固井振荡器1 1套套+ +套管套管1 1根根+ + 浮浮 箍箍1 1只只+ + 套管串套管串 + +联顶节；联顶节；l 浮鞋浮

12、鞋1 1只只+ ZDQ + ZDQ 复合固井振荡器复合固井振荡器1 1套套+ +尾管尾管1 1根根+ + 浮浮 箍箍1 1只只+ +尾尾管串管串+ +尾管悬挂器尾管悬挂器+ +伴送钻杆；伴送钻杆； l 该装置在不同的固井注替排量下，振动频率可发生该装置在不同的固井注替排量下，振动频率可发生相应变化；相应变化；在满足其工作性能的前提下，保证装置结在满足其工作性能的前提下，保证装置结构的可靠构的可靠性能性能，避免在遇到大颗粒杂质卡转时，出，避免在遇到大颗粒杂质卡转时，出现流道堵塞、憋泵等井下事故。现流道堵塞、憋泵等井下事故。而且不受井深及井类而且不受井深及井类型限制，可用于直井、大位移井、定向井及水平井井型限制，可用于直井、大位移井、定向井及水平井井下工作。下工作。l 为保证该装置在井下工作过程中发挥较好的性能，为保证该装置在井下工作过程中发挥较好的性能，在固井过程中注替排量在井