【正文】 以稠化時(shí)間 (終凝 ) 30BC 190 強(qiáng)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(hù)壓力 抗壓強(qiáng)度 48h15MPa 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 95 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 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(shí)間 ? 水泥漿的失水 ? 水泥漿凝結(jié)時(shí)間 ? 水泥石強(qiáng)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(dòng)加水量應(yīng)達(dá)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(shí)間 水泥漿從配制開(kāi)始到其稠度達(dá)到其規(guī)定值所用的時(shí)間。 ? API標(biāo)準(zhǔn)：開(kāi)始混拌到稠度達(dá) 100 BC 所用時(shí)間。 初始 15 ~ 30 min 內(nèi)，稠化值應(yīng)小于 30 BC， 現(xiàn)場(chǎng)總施工時(shí)間內(nèi)，稠度在 50 BC以?xún)?nèi)。 3/cmg3/cmg第三節(jié) 注水泥技術(shù) 97 ?水泥漿的失水： 一般用 30 min 失水量表示。 ?水泥漿凝結(jié)時(shí)間： 從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的時(shí)間。 ? 封固表層及技術(shù)套管，需早期較高強(qiáng)度，以便下道工序； ? 侯凝 8 h左右，開(kāi)始凝結(jié)為水泥石，抗壓強(qiáng)度 以上。 ?水泥石強(qiáng)度 ? 能支撐和加強(qiáng)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(yīng)能抗硫酸鹽腐蝕 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 98 水泥外加劑 （ 1）加重劑： 重晶石 、赤鐵粉等，使水泥漿密度達(dá) （ 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(zhì)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(zhì)素磺酸鈉、 木質(zhì)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(shù) 99 特種水泥 （ 1）觸變性水泥： 水泥漿靜止時(shí)，形成膠凝狀態(tài)，但流動(dòng)時(shí)膠凝狀態(tài)被破壞，流動(dòng)性良好。 （ 2）膨脹水泥： 凝固時(shí)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(zhì)水泥 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 100 前置液 將水泥漿與鉆井液隔開(kāi)，起隔離、緩沖、沖洗作用，可提高固井質(zhì)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(kāi)鉆井液與水泥漿；形成平面推進(jìn)型頂替；對(duì)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(shù) 三、注水泥設(shè)備與工藝 注水泥漿主要設(shè)備 水泥車(chē)、水泥罐車(chē)、供液車(chē) 管匯車(chē)、壓塞車(chē)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(shù) ? 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(shí)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(shí)或 48小時(shí) ， 也有 72小時(shí)或幾小時(shí)的 ， 候凝時(shí)間的長(zhǎng)短視水泥漿凝固及強(qiáng)度增長(zhǎng)的快慢而定 。 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 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(shè)計(jì)與計(jì)算 ： 單位體積的水泥漿內(nèi)各種成分的質(zhì)量總和。 即： 的的水 泥 質(zhì) 量 + 外 摻 料 的 質(zhì) 量 + 水 的 質(zhì) 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(nèi)水泥塞體積， 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 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(nèi)徑， m — 套管外徑， m — 對(duì)應(yīng)環(huán)空水泥段長(zhǎng)度， m ③ 管內(nèi)水泥漿量： 22 4 ciV d h?? ?2V3midmihm— 管內(nèi)水泥塞體積 ， — 套管內(nèi)徑， — 水泥塞長(zhǎng)度， ④ 干水泥量： /c s fN V V?cN sV 3mfV3m — 干水泥質(zhì)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(shù) 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(chǎng)實(shí)際備水量應(yīng)在理論用水量的基礎(chǔ)上 附加 50%～ 100%。 ?實(shí)際注水泥要依據(jù)測(cè)井井徑資料， 平均井徑的計(jì)算要取段準(zhǔn)確 。 ?對(duì)于不測(cè)井徑的井， 井徑一般按鉆頭尺寸附加 15%～ 30%計(jì)算水泥量 。 ⑥ 實(shí)際注水泥量的確定 在固井施工中，實(shí)際注水泥量的確定在水泥漿量設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上還要參考下面幾種因素。 （ 1）實(shí)測(cè)井徑的準(zhǔn)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(shù) 108 頂替設(shè)計(jì) 頂替 就是有效驅(qū)替環(huán)空鉆井液，使水泥漿達(dá)到預(yù)定位置并充滿(mǎn)環(huán)空的過(guò)程。 ① 頂替量計(jì)算： 2i4u i iQ K L d?? ?uQ 3m iL midmiK — 頂替液總量， — 不同壁厚段套管長(zhǎng)度， — 不同壁厚段套管內(nèi)徑 ， — 不同壁厚段壓縮系數(shù)，一般取 ～ 。 ② 頂替時(shí)間計(jì)算： ? 計(jì)算頂替時(shí)間時(shí)，首先要考慮頂替排量。 ? 同時(shí)也要考慮井眼的實(shí)際條件和鉆井泵的類(lèi)型 。 第三節(jié) 注水泥技術(shù) VTQ?109 頂替鉆井液壓力計(jì)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(zhǎng)度， 2hm— 隔離液段長(zhǎng)度 ， 3h m — 領(lǐng)漿水泥段長(zhǎng)度， 4hm— 尾隨水泥段長(zhǎng)度， 1?3kg/ m— 鉆井液密度 ， 2? 3kg/ m— 隔離液密度， 3? 3kg/ m— 領(lǐng)漿水泥漿密度， 4? 3kg/m— 尾隨水泥漿密度， 組合為：尾漿、前導(dǎo)漿、前置液、鉆井液 公式： 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 110 ② 流動(dòng)阻力 流動(dòng)阻力 的計(jì)算公式： 2 ( 3 ~ 5 )p H M Pa?? 2p流動(dòng)阻力 也可以按循環(huán)鉆井液時(shí)鉆井泵不同排量下的泵壓計(jì)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(nèi)外形成的壓差， 頂替最高泵壓出現(xiàn)在泵壓前 ，其計(jì)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(nèi)外流動(dòng)阻力， MPa cp— 套管內(nèi)靜液柱壓力， MPa 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 111 水泥漿完全“失重”時(shí)靜液柱壓力 ?水泥漿失重 是指水泥漿發(fā)生物理、化學(xué)變化時(shí)不能對(duì)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(jié)構(gòu) 和水泥漿 體積收縮 引起。 310f s sp gH????計(jì)算公式： fp— 水泥柱完全失重時(shí)的靜液柱壓力， MPa s? — 水泥漿失重時(shí)的當(dāng)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(shù) 112 五、提高注水泥質(zhì)量的措施 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 影響注水泥質(zhì)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(dāng) 113 （ 2）水泥漿凝結(jié)過(guò)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(jié)過(guò)程中對(duì)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(jié)后體積收縮； 收縮率小于 % ? 套管內(nèi)原來(lái)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(jié) 第三節(jié) 注水泥技術(shù) 114 提高注水泥質(zhì)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(guò)程中活動(dòng)套管 ? 調(diào)節(jié)注水泥速度，使水泥漿在環(huán)空呈紊流狀態(tài) ? 調(diào)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(shù) 115 （ 2）防止油氣水上竄 ? 采用多級(jí)注水泥或兩種流速（上慢下快）的水泥 ? 注完水泥后及時(shí)使套管內(nèi)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(shù) 116 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護(hù) 本節(jié)主要內(nèi)容： ? 套管損壞原因和類(lèi)型 ? 套管損壞井檢測(cè)技術(shù) ? 套管損壞預(yù)防措施 ? 套管損壞井修復(fù)和利用 第二章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與固井 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護(hù) 泥巖吸水蠕變和膨脹 油層出砂 巖層滑動(dòng) 斷層活動(dòng) 鹽巖蠕變、坍塌和塑性流動(dòng) 地震活動(dòng) 油層壓實(shí) ① 地質(zhì)因素 ② 工程因素 ③ 腐蝕 套管材質(zhì)問(wèn)題 固井質(zhì)量問(wèn)題 射孔對(duì)套管的損壞 井位部署問(wèn)題 注水引起的套管損壞 大型增產(chǎn)措施造成對(duì)套管的損壞 電化學(xué)腐蝕 化學(xué)腐蝕 細(xì)菌腐蝕 氫脆 結(jié)垢腐蝕 118 ① 套管變形 ② 套管破裂 ③ 套管錯(cuò)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(hù) 119 ① 印模法檢測(cè) ② 井徑儀檢測(cè) ③ 方位井徑儀測(cè)井 ④ 連續(xù)測(cè)斜儀測(cè)井 ⑤ 電磁測(cè)井儀 ⑥ 井壁成像測(cè)井 ⑦ 印模與陀螺方位測(cè)井 ⑧ 單照井斜儀測(cè)井 ⑨ 井溫與聯(lián)系流量測(cè)井 第四節(jié) 生產(chǎn)套管損壞與防護(hù) 套管損壞井檢測(cè)技術(shù) 120 ① 合理套管柱和強(qiáng)度設(shè)計(jì) ② 提高套管抗擠壓強(qiáng)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(hù) 套管損壞預(yù)防措