【正文】 以稠化時間 (終凝 ) 30BC 190 強度 /MPa 不低于 常壓 48h （抗折） 不低于 ～ 常壓 48h （抗折） 不低于 常壓 48h （抗折） 120 186。C養(yǎng)護壓力 抗壓強度 48h15MPa 第三節(jié) 注水泥技術 95 第三節(jié) 注水泥技術 二、水泥漿性能 水泥漿基本參數(shù) ? 水泥漿密度 ? 水泥漿稠化時間 ? 水泥漿的失水 ? 水泥漿凝結時間 ? 水泥石強度和抗蝕性 ? 水泥石滲透率 96 ? 水泥漿密度 ? 干水泥密度 ~ ? 水泥完全水化所需要的水為水泥重量的 20%左右 ? 使水泥漿能流動加水量應達到水泥重量 45% ~ 50% ? 水泥漿密度 ~ 之間 ? 水灰比：水與干水泥重量之比。 ? 水泥漿稠化時間 水泥漿從配制開始到其稠度達到其規(guī)定值所用的時間。 ? API標準：開始混拌到稠度達 100 BC 所用時間。 初始 15 ~ 30 min 內，稠化值應小于 30 BC， 現(xiàn)場總施工時間內，稠度在 50 BC以內。 3/cmg3/cmg第三節(jié) 注水泥技術 97 ?水泥漿的失水： 一般用 30 min 失水量表示。 ?水泥漿凝結時間： 從液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的時間。 ? 封固表層及技術套管，需早期較高強度，以便下道工序； ? 侯凝 8 h左右，開始凝結為水泥石，抗壓強度 以上。 ?水泥石強度 ? 能支撐和加強套管；能承受鉆柱的沖擊載荷 ? 能承受射孔、酸化壓裂等增產(chǎn)措施作業(yè)壓力 ?水泥石的抗蝕性 ? 主要應能抗硫酸鹽腐蝕 第三節(jié) 注水泥技術 98 水泥外加劑 （ 1）加重劑： 重晶石 、赤鐵粉等，使水泥漿密度達 （ 2）減輕劑： 硅藻土、粘土粉、瀝青粉、玻璃微珠、火山灰等。 可使水泥 漿的密度降到 （ 3）緩凝劑： 丹寧酸鈉、酒石酸、硼酸、鐵鉻木質素磺酸鈉、 羧甲基羥乙 基纖維素等。 （ 4）促凝劑： 氯化鈣、硅酸鈉、氯化鉀等 （ 5）減阻劑： β— 奈磺酸甲醛的縮合物、鐵鉻木質素磺酸鈉、 木質素磺酸 鈉等。 （ 6）降失水劑： 羧甲基羥乙基纖維素、丙烯酸胺、粘土等。 （ 7）防漏失劑： 瀝青粒、纖維材料等 3/cmg3/cmg第三節(jié) 注水泥技術 99 特種水泥 （ 1）觸變性水泥： 水泥漿靜止時，形成膠凝狀態(tài)，但流動時膠凝狀態(tài)被破壞，流動性良好。 （ 2）膨脹水泥： 凝固時體積略膨脹。用于高壓氣井。 （ 3）防凍水泥 ： 地表溫度較低地區(qū)表層套管固井。 （ 4）抗鹽水泥 （ 5）抗高溫水泥 （ 6）輕質水泥 第三節(jié) 注水泥技術 100 前置液 將水泥漿與鉆井液隔開，起隔離、緩沖、沖洗作用，可提高固井質量。包括： 沖洗液 + 隔離液 （ 1）沖洗液 ： 低粘度、低剪切速率 、低密度，用于有效沖洗井壁及套管壁，清洗殘存鉆井液及泥餅。 密度 ≈ g/cm3 ，環(huán)空高度 ≥ 250m （ 2）隔離液 ： 有效隔開鉆井液與水泥漿；形成平面推進型頂替；對低壓漏失層起緩沖；較高浮力拖曳力。 較黏稠、較高密度、較大靜切力；環(huán)空高度 ≈200m 第三節(jié) 注水泥技術 三、注水泥設備與工藝 注水泥漿主要設備 水泥車、水泥罐車、供液車 管匯車、壓塞車等 主要工具 水泥頭、浮箍、浮鞋、 承托環(huán)、回壓凡爾、 扶正器、碰壓塞等 第三節(jié) 注水泥技術 ? 下套管 水泥頭：套管柱最上端 ， 上 、 下膠塞 . 下膠塞為中空 ， 在壓力作用下可壓破 上膠塞為實心 ， 隔離鉆井液與水泥漿 ? 破膜 ：下膠塞坐落在浮箍上后 ，在壓力作用下破膜 ? 碰壓 ? 侯凝 ： 24小時或 48小時 ， 也有 72小時或幾小時的 ， 候凝時間的長短視水泥漿凝固及強度增長的快慢而定 。 第三節(jié) 注水泥技術 概述 （ a）循環(huán)鉆井液 （ b）注隔離液和水泥漿 （ c）替漿 （ d）替漿 （ e）碰壓 1— 壓力表 2— 上膠塞 3— 下膠塞 4— 鉆井液 5— 浮箍 6— 引鞋 7— 水泥漿 8— 隔離液 9— 鉆井液 105 四、注水泥設計與計算 ： 單位體積的水泥漿內各種成分的質量總和。 即： 的的水 泥 質 量 + 外 摻 料 的 質 量 + 水 的 質 量水 泥 漿 密 度 =水 泥 漿 體 積： ① 水泥漿總量： 12V V V??V 3m1V 3m2V3m— 注入水泥漿體積， — 環(huán)空水泥漿體積， — 管內水泥塞體積， 第三節(jié) 注水泥技術 106 ② 環(huán)空水泥漿量 ： i i i?????221πV = D d H41V3miDid iH— 環(huán)空水泥漿體積 ， — 井眼直徑或外層套管內徑， m — 套管外徑， m — 對應環(huán)空水泥段長度， m ③ 管內水泥漿量： 22 4 ciV d h?? ?2V3midmihm— 管內水泥塞體積 ， — 套管內徑， — 水泥塞長度， ④ 干水泥量： /c s fN V V?cN sV 3mfV3m — 干水泥質量， kg — 水泥漿總體積， — 每千克水泥配成水泥漿后的體積， 第三節(jié) 注水泥技術 107 ⑤ 配漿用水量： wcV Q m?wV 3m m cQ— 理論用水量， — 水灰比 — 總水泥量， kg ?井場實際備水量應在理論用水量的基礎上 附加 50%～ 100%。 ?實際注水泥要依據(jù)測井井徑資料， 平均井徑的計算要取段準確 。 ?對于不測井徑的井， 井徑一般按鉆頭尺寸附加 15%～ 30%計算水泥量 。 ⑥ 實際注水泥量的確定 在固井施工中，實際注水泥量的確定在水泥漿量設計的基礎上還要參考下面幾種因素。 （ 1）實測井徑的準確性 （ 2）鄰井固井施工情況 （ 3）鉆井施工情況 （ 4）固井前循環(huán)洗井情況 第三節(jié) 注水泥技術 108 頂替設計 頂替 就是有效驅替環(huán)空鉆井液，使水泥漿達到預定位置并充滿環(huán)空的過程。 ① 頂替量計算： 2i4u i iQ K L d?? ?uQ 3m iL midmiK — 頂替液總量， — 不同壁厚段套管長度， — 不同壁厚段套管內徑 ， — 不同壁厚段壓縮系數(shù)，一般取 ～ 。 ② 頂替時間計算： ? 計算頂替時間時，首先要考慮頂替排量。 ? 同時也要考慮井眼的實際條件和鉆井泵的類型 。 第三節(jié) 注水泥技術 VTQ?109 頂替鉆井液壓力計算 ① 環(huán)空靜液柱壓力： 1 1 1 2 2 3 3 4 40 .0 0 9 8 1 ( ) 1 0p h h h h? ? ? ?? ? ? ? ? ?1p — 環(huán)空靜液柱壓力， MPa 1h m — 鉆井液段長度， 2hm— 隔離液段長度 ， 3h m — 領漿水泥段長度， 4hm— 尾隨水泥段長度， 1?3kg/ m— 鉆井液密度 ， 2? 3kg/ m— 隔離液密度， 3? 3kg/ m— 領漿水泥漿密度， 4? 3kg/m— 尾隨水泥漿密度， 組合為：尾漿、前導漿、前置液、鉆井液 公式： 第三節(jié) 注水泥技術 110 ② 流動阻力 流動阻力 的計算公式： 2 ( 3 ~ 5 )p H M Pa?? 2p流動阻力 也可以按循環(huán)鉆井液時鉆井泵不同排量下的泵壓計算 。 ③ 頂替鉆井液最高施工壓力 由于采用了不同密度的流體，在套管內外形成的壓差， 頂替最高泵壓出現(xiàn)在泵壓前 ，其計算公式： m a x 1 2 cp p p p? ? ?maxp— 最高泵壓， MPa 1p— 環(huán)空最大靜液柱壓力， MPa 2p — 管內外流動阻力， MPa cp— 套管內靜液柱壓力， MPa 第三節(jié) 注水泥技術 111 水泥漿完全“失重”時靜液柱壓力 ?水泥漿失重 是指水泥漿發(fā)生物理、化學變化時不能對地層傳遞有效壓力。 ?水泥漿失重主要是由于水泥漿 膠凝成水泥漿網(wǎng)狀結構 和水泥漿 體積收縮 引起。 310f s sp gH????計算公式： fp— 水泥柱完全失重時的靜液柱壓力， MPa s? — 水泥漿失重時的當量密度，通常取 sHm— 水泥漿的高度， g — 重力加速度， m/s2 第三節(jié) 注水泥技術 112 五、提高注水泥質量的措施 第三節(jié) 注水泥技術 影響注水泥質量的因素 （ 1）頂替效率低，產(chǎn)生竄槽 注水泥井段 頂替效率 = 100% 任一截面 頂替效率 = 100% 竄槽： 水泥漿不能將環(huán)空中鉆井液完全替走，而使環(huán)形空間局部出現(xiàn)未被水泥漿封固住的現(xiàn)象。 形成竄槽的原因： 環(huán)形水泥漿體積 環(huán)形空間體積 環(huán)形水泥漿面積 環(huán)形空間截面積 ? 套管不居中； ? 井眼不規(guī)則； ? 水泥漿性能及頂替措施不當 113 （ 2）水泥漿凝結過程中油氣水上竄 引起油氣水上竄的原因： ? 水泥漿失重：水泥漿柱在凝結過程中對其下部或地層所作用的壓力逐漸減小的現(xiàn)象。 ? 橋堵引起失重，從而引起油氣水上竄； ? 水泥漿凝結后體積收縮； 收縮率小于 % ? 套管內原來有壓力，放壓后使套管收縮 。 ? 泥餅影響地層 — 水泥間（第二界面）膠結 第三節(jié) 注水泥技術 114 提高注水泥質量的措施 （ 1）提高頂替效率，防止竄槽 ? 采用套管扶正器，改善套管居中條件 ? 注水泥過程中活動套管 ? 調節(jié)注水泥速度，使水泥漿在環(huán)空呈紊流狀態(tài) ? 調整性能，加大鉆井液與水泥漿密度差，降低鉆井液粘度和切力。 第三節(jié) 注水泥技術 115 （ 2）防止油氣水上竄 ? 采用多級注水泥或兩種流速（上慢下快）的水泥 ? 注完水泥后及時使套管內卸壓，并在環(huán)空加回壓 ? 使用膨脹性水泥，防止水泥收縮 ? 使用刮泥器，清除井壁泥餅。 第三節(jié) 注水泥技術 116 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護 本節(jié)主要內容： ? 套管損壞原因和類型 ? 套管損壞井檢測技術 ? 套管損壞預防措施 ? 套管損壞井修復和利用 第二章 井身結構設計與固井 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護 泥巖吸水蠕變和膨脹 油層出砂 巖層滑動 斷層活動 鹽巖蠕變、坍塌和塑性流動 地震活動 油層壓實 ① 地質因素 ② 工程因素 ③ 腐蝕 套管材質問題 固井質量問題 射孔對套管的損壞 井位部署問題 注水引起的套管損壞 大型增產(chǎn)措施造成對套管的損壞 電化學腐蝕 化學腐蝕 細菌腐蝕 氫脆 結垢腐蝕 118 ① 套管變形 ② 套管破裂 ③ 套管錯斷 ④ 腐蝕穿孔 ⑤ 套管密封性破壞 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護 119 ① 印模法檢測 ② 井徑儀檢測 ③ 方位井徑儀測井 ④ 連續(xù)測斜儀測井 ⑤ 電磁測井儀 ⑥ 井壁成像測井 ⑦ 印模與陀螺方位測井 ⑧ 單照井斜儀測井 ⑨ 井溫與聯(lián)系流量測井 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護 套管損壞井檢測技術 120 ① 合理套管柱和強度設計 ② 提高套管抗擠壓強度 ③ 防止注入水竄入軟弱地層 ④ 防止油層出砂 ⑤ 防止套管腐蝕 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護 套管損壞預防措