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1、硕士2002级 现代完井工程石油钻探固井技术1概述井身结构设计套管及套管柱设计油井水泥及水泥浆设计影响注水泥质量的因素2概述1.固井的概念固井在井眼中下入适当尺寸及强度的套管柱，然后用水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间的作业。包括：套管与下套管水泥与注水泥3概述2.固井的目的封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行；封隔油气水层，建立油气流出通道，防止产层间互窜；进行增产措施；安装井口。4概述3.固井的内容套管及下套管水泥与注水泥5概述4.对固井质量的要求套管有足够的强度能承受井下各
2、种外力作用，抗腐蚀、不断、不裂、不变形。水泥环有可靠的密封环空封固段不窜、不漏、能经受高压挤注的考验。6概述5.固井工艺流程(1)井眼准备；钻井至预定井深后测井、通井并清洗井眼(循环钻井液12周)起钻、下套管、安装水泥头及注水泥地面管汇再循环钻井液12周；(2)打隔离液或前置液(一般用量为环空高度100m左右)；(3)释放下胶塞注水泥(领浆、中浆、尾浆)；(4)释放上胶塞替钻井液;(5)碰压(上胶塞下行至套管承托环,泵压突然升高,通常5.0MPa)，注水泥结束。7概述6.工艺介绍下套管注水泥候
3、凝检测评价8概述7.固井的特点(1)固井作业施工时间短。例：3500m9-5/8套管固井作业，下套管约12:0016:00，注水泥约3:004:00；(2)作业属一次性工程，且质量要求高，事后补救困难(补救质量可控性差、成功率低、费用高)。据资料(美国、海洋)，补救作业费用与基本注水泥作业费的比值为:表层套管固井：55％技术套管固井：15％尾管固井：120％产层固井：84％(3)材料用量大，成本高。一般为钻井总成本的1530％。9第一节井身结构设计一.井身结构设计的内容套管的层次；各层套管的
4、尺寸与下入深度；井眼尺寸(钻头尺寸)与深度；水泥返高。10二.井身结构确定的原则能有效的保护油气层，使不同压力梯度的油气层不受钻井液的污染。应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件。钻下部高压地层时，所用较高密度钻井液形成的液柱压力，不压裂上层套管鞋处薄弱的裸露地层。下套管过程中，应不发生压差卡套管。套管与井眼、下次钻进的钻头与套管内径之间，应有合理的间隙。11三.井身结构设计中所需的基础数据1.地质方面的数据岩性剖面及故障提示；地层孔隙压力剖面；地层破裂压力剖面。
5、2.工程类数据抽吸压力与激动压力允许值；地层压裂安全增值；井涌条件；压差允许值。12四.套管与井眼尺寸的选择与配合生产套管的尺寸应满足采油的要求；据产能、油管大小、增产措施以及井下作业等要求。对于探井，要考虑设计原井深是否需要加深；实际地与层原地质预报有可能存在差异，是否留可增加中间套管层次的余地。要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。13第二节套管柱设计一、套管规范简介套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。外载大小、类型不同，所需
6、的强度要求也不同，须有一系列不同尺寸、不同强度的套管。即套管系列。对所用的套管系列作一个统一规定，叫套管规范。规定了套管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有。141、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径）41/2，5，51/2，65/8，7，75/8，85/8，95/8，103/4，113/4，16,285/8，20，30....152、钢级系列API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.非标准的钢级，也
7、较广泛使用，如NKK,S,SS,V等。API规定钢级代号后面的数字乘以1000psi(6894.8Pa)即为该钢材的最小屈服强度。如:N-80801000psi但也有个别例外:S-8055KpsiSS-9580Kpsi163、套管螺纹类型与螺纹连接API标准螺纹类型：短园螺纹，STC,CSG,C1长园螺纹，LTC,LCSG,C2梯型螺纹，BTC,BCSG,C33直连型螺纹，XL,XCSG,C11X与螺纹类型相对应的螺纹连接也有四种。螺纹连接指套管本体与结箍之间的连接。另有一些非标
8、准螺纹由厂家定义。17如何选用这些套管，选择原则：外载×安全系数套管强度18二、套管外载分析与套管强度计算（一）载荷分类与特点1静载特点：长期作用、联合作用在套管上。类型：轴向拉力径向外挤压力径向内压力弯曲附加拉力温差应力19(1)轴向拉力：T自重：W浮力：FT=W-FWTF20(2)径向外挤压力：管外液柱压力P1地层挤压P2环空加压P3P3P2P121(3)径向内压力：管内流体压力压裂作业等压力P2P1222动载特点：瞬时地、单一地作用在套管上。起下钻时速度变化产
