精品课程《钻井与完井工程》07固井ppt课件

1、 图7-1 单根套管表示图1接箍 2套管本体a a b b c c d d e e图图7-2 7-2 注水泥工艺流程表示图注水泥工艺流程表示图a a循环钻井液循环钻井液 b b注隔离液和水泥浆注隔离液和水泥浆 c c替浆替浆 d d替浆替浆 e e碰压碰压11压力表压力表 2 2上胶塞上胶塞 3 3下胶塞下胶塞 4 4钻井液钻井液 5 5浮箍浮箍 6 6引鞋引鞋77水泥浆水泥浆 8 8隔离液隔离液 9 9钻井液钻井液、不同强度的套管。即套管系列。、不同强度的套管。即套管系列。ibooePPPZPmo0098. 0)1 (nswnLHH钻井液盐水HnHLswnnLnHHH)(0ibP)(0098

2、. 0LnibHHP0HHL0HHL HLHLHHBHHB 0HHL0HHL HLHLHHBHHB HPmoe0098. 0HPmoe0098. 0)(0098. 0HHPmnLnoea a全掏空全掏空 b b非全掏空非全掏空图图7-3 7-3 有效外挤压力对比表示图有效外挤压力对比表示图11外压力外压力 2 2支撑内压力支撑内压力 3 3有效外压力有效外压力HPPnsi0098. 0BnfsHP)(0098. 0HHPPoBopi0098. 0)0098. 0()(10115.14/HHpiBePPHPswob0098. 0HPPswnsie)(0098. 0HHPPoswoopie)(00

3、98. 0)0098. 0(HePPswHHpiB0098. 0/)(10115. 14 a b c图7-4 有效内压力对比表示图a表层或技术套管 b油井油层套管 c气井油层套管1内压力 2支撑外压力 3有效内压力swnswosw曲线曲线一段套管底端的拉力，其底端的拉力即是其下面一端一段套管底端的拉力，其底端的拉力即是其下面一端套管顶端的拉力。套管顶端的拉力。WkiikLqT1kibikLqT1FbqBq smFB1HT图图7-5 7-5 套管轴向拉力沿井深分布表示图套管轴向拉力沿井深分布表示图 1-1-不思索浮力不思索浮力 2-2-思索浮力思索浮力Z(+) Z(-)max28-5/828-5

4、/8, 20, 20, 30, 30.套管尺寸的选择套管尺寸的选择与钻头尺寸相配合！与钻头尺寸相配合！- - 井身构造设计井身构造设计接相关的接相关的 a b c图7-6 API螺纹衔接表示图a圆螺纹衔接 b梯形螺纹衔接 c直连型螺纹衔接套管钢材的抗硫才干：套管钢材的抗硫才干：有抗硫才干的套管钢级有抗硫才干的套管钢级 H-40, J-55, K-55, X-52, C-75, L-80, C-90 H-40, J-55, K-55, X-52, C-75, L-80, C-90压强度压强度套管所能接受的最大轴向拉力称为套管的抗套管所能接受的最大轴向拉力称为套管的抗拉强度。由于在轴向拉力的作用下

5、，套管的拉强度。由于在轴向拉力的作用下，套管的破坏普通是发生在套管本体与接箍的螺纹衔破坏普通是发生在套管本体与接箍的螺纹衔接处，因此套管的抗拉强度又常称为衔接强接处，因此套管的抗拉强度又常称为衔接强度或接头拉伸强度。度或接头拉伸强度。2 2梯形扣和直连型套管梯形扣和直连型套管以丝扣或管体抗拉强度为规范以丝扣或管体抗拉强度为规范。1234套管类型套管类型抗挤设计平安系数抗挤设计平安系数Sc抗内压设计平安系抗内压设计平安系数数Sb抗拉设计平安系数抗拉设计平安系数St表层套管表层套管 1.01.1 1.11.2 1.61.8技术套管技术套管 1.01.125 1.11.33 1.62.0消费套管消费

6、套管 1.01.2 1.11.4 1.61.9，假设下次钻进中井漏未漏空，那么其有效，假设下次钻进中井漏未漏空，那么其有效外压力为中间大，井口和井底小；而其轴向外压力为中间大，井口和井底小；而其轴向拉力是井口最大，井底最小。为满足这二者拉力是井口最大，井底最小。为满足这二者的同时要求，同时思索经济性，那么整个管的同时要求，同时思索经济性，那么整个管柱应由强度不同的几段管柱组成，在不同部柱应由强度不同的几段管柱组成，在不同部位的管柱满足不同主要矛盾的要求。这种由位的管柱满足不同主要矛盾的要求。这种由几段强度不同的管柱组成的套管柱称为复合几段强度不同的管柱组成的套管柱称为复合套管柱。套管柱。 a

7、b c图7-8 套管柱强度设计表示图 a抗挤设计 b抗拉设计 c复合套管柱1外载 2设计外载 3套管强度)1 (nswnLZZ有效外挤压力有效外挤压力 图7-9 套管柱抗挤设计图)(3374125. 1*30. 1*0098. 035.492mH3500m3300m3500m3300m3500m3300m水泥面2800m3500m3300m水泥面2800m第三段套管的抗挤平安系数为第三段套管的抗挤平安系数为 Sc3=34.67/(0.0098*1.3*2300)=1.159 ( 平安平安)3500m3300m水泥面2800m2300m3500m3300m水泥面2800m2300m3500m33

8、00m水泥面2800m2300m)(2019)5 .43124.95(8 . 123543869. 01111mTSPqLinnTjiii2000m3500m3300m水泥面2800m2300m300m级别级别类类 型型备注备注普通型普通型中抗硫酸盐型中抗硫酸盐型高抗硫酸盐型高抗硫酸盐型A普通水泥普通水泥B抗硫水泥抗硫水泥C具有高早期强度具有高早期强度D适于中温条件适于中温条件E适于高温条件适于高温条件F适于超高温条件适于超高温条件G根本油井水泥根本油井水泥H根本油井水泥根本油井水泥C2S。水化反响慢，强度增长慢，。水化反响慢，强度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度但能在长时间内逐渐增大

9、水泥的强度酸三钙，早期强度增长快，硬化三天酸三钙，早期强度增长快，硬化三天和和28天的强度值差别不大，强度的绝天的强度值差别不大，强度的绝对值也不大。对值也不大。3CaO Al2O3 6H2O + 3(CaSO4 2H2O) + 20H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 稠度时间要求：要求：原那么上析水越小越好、沉降稳定性中水泥浆上下密度的原那么上析水越小越好、沉降稳定性中水泥浆上下密度的差别越小越好，在定向井和程度井中要运用零析水水泥浆差别越小越好，在定向井和程度井中要运用零析水水泥浆。 API：抗压强度：抗压强度万能资料实验机万能资料实验机影响要素：水灰比；温度与压力；外

10、加剂影响要素：水灰比；温度与压力；外加剂等于等于1 1即即100%100%时，水泥浆全部顶替走了钻井液；时，水泥浆全部顶替走了钻井液；当当小于小于1 1时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液窜槽；窜槽；值越大，顶替效率越高。值越大，顶替效率越高。 为提高顶替效率，所采取的主要措施有：为提高顶替效率，所采取的主要措施有：加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度、加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度、注水泥时活动套管、注水泥时活动套管、采用紊流或塞流流态注水泥、采用紊流或塞流流态注水泥、采用前置液、采用前置液、注水泥前调整钻井液性能、注水泥前调整钻井液

11、性能、添加紊流接触时间等。添加紊流接触时间等。 在水泥浆顶替钻井液的过程中，水泥浆在宽间隙处顶替钻井液在水泥浆顶替钻井液的过程中，水泥浆在宽间隙处顶替钻井液的速度快一些，而在窄间隙处的顶替速度那么较慢，导致宽窄的速度快一些，而在窄间隙处的顶替速度那么较慢，导致宽窄间隙水泥浆返高不一致。假设套管偏心严重，那么能够出现窄间隙水泥浆返高不一致。假设套管偏心严重，那么能够出现窄间隙的钻井液根本不能被顶走而滞留在原处的窜槽景象。间隙的钻井液根本不能被顶走而滞留在原处的窜槽景象。 因此要尽量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措因此要尽量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措施是在套管上安装套管扶

12、正器。施是在套管上安装套管扶正器。 结论：普通以为旋转效果较好；上下活动套管能够在上提套管结论：普通以为旋转效果较好；上下活动套管能够在上提套管后发生卡套管从而使套管不能下放到设计放置，给安装井口呵后发生卡套管从而使套管不能下放到设计放置，给安装井口呵斥困难。斥困难。 a b c图7-16 旋转套管提高顶替效率表示图a套管不动 b套管开场转动 c钻井液将被替完1井眼 2套管 3流动的水泥浆 4钻井液 a b c图7-17 不同流态时流速分布表示图a塞流 b层流 c紊流层流塞流紊流结论：只需井下条件答应不会压漏地层，人们首选紊流顶结论：只需井下条件答应不会压漏地层，人们首选紊流顶替。替。 计实际

13、与方法。计实际与方法。压力不能有效向下传送，从而降低了作用在下部地层压力不能有效向下传送，从而降低了作用在下部地层的有效压力，即导致失重。的有效压力，即导致失重。上部浆柱的压力不能有效向下传送，从而也会降低作上部浆柱的压力不能有效向下传送，从而也会降低作用在下部地层的有效压力，呵斥失重。用在下部地层的有效压力，呵斥失重。ll管内憋压候凝呵斥的微环隙管内憋压候凝呵斥的微环隙l控制水泥浆的失水控制水泥浆的失水外加剂用量，当知道水泥用量和水泥浆配方后即可计算外加剂用量，当知道水泥用量和水泥浆配方后即可计算出来。出来。变化。变化。图图7-18 7-18 井温测井表示图图井温测井表示图图井段井段B B的相对声幅大于的相对声幅