【正文】 ～ 93℃ ，分為中抗硫及高抗硫兩種。 API水泥的分類 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 國(guó)產(chǎn)以溫度系列為標(biāo)準(zhǔn)的油井水泥 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 水泥漿性能 ①水泥漿密度 干水泥密度 ～ g／ cm3， 水泥完全水化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)到水泥重量的 45％～ 50％； 水泥漿密度 ～ g／ cm3之間。 ②水泥漿的稠化時(shí)間 水泥漿從配制開始到其稠度達(dá)到其規(guī)定值所用的時(shí)間。 API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在初始的 15～ 30 min時(shí)間內(nèi)，稠化值應(yīng)當(dāng)小于 30 BC。 水泥漿性能與固井的關(guān)系 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 ③水泥漿的失水 一般用 30分鐘的失水量表示。 對(duì)于封固表層及技術(shù)套管，希望水泥能有早期較高的強(qiáng)度。通常希望固完井候凝 8 左右，水泥漿開始凝結(jié)成水泥石，其抗壓強(qiáng)度可達(dá) 一次開鉆。 能承受鉆柱的沖擊載荷。 ⑥水泥石的抗蝕性 C3A?3%， C4AF+2C3A ?24% 加入礦渣、石英砂等提高抗硫能力?？墒顾酀{密度達(dá)到 g／ cm3?？墒顾酀{的密度降到 l （ 3）緩凝劑 ：丹寧酸鈉、酒石酸、硼酸、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、羧甲基羥乙基纖維素等。 （ 5）減阻劑： ?—奈磺酸甲醛的縮合物、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、木質(zhì)素磺化鈉等。 （ 7）防漏失劑： 瀝青粒、纖維材料等。 （ 2）膨脹水泥：水泥漿凝固時(shí)，體積略有膨脹。 （ 3）防凍水泥：用于地表溫度較低地區(qū)的表層套管固井。 （ 2）在固井中常出現(xiàn)的固井質(zhì)量問(wèn)題 井口有冒油、氣、水的現(xiàn)象。 因固結(jié)質(zhì)量不良在生產(chǎn)中引起套管變形，使井報(bào)廢等。 注水泥段： 注水泥段任一截面： 竄槽： 由于水泥漿不能將環(huán)空中的鉆井液完全替走，而使環(huán)形空間局部出現(xiàn)未被水泥漿封固住的這種現(xiàn)象。 接觸時(shí)間、頂替速度及流態(tài)、水泥漿流變性等。 （ 2）防止油氣水上竄 ①采用多級(jí)注水泥或兩種凝速（上慢下快）的水泥； ②注完水泥后及時(shí)使套管內(nèi)卸壓，并在環(huán)空加回壓； ③使用膨脹性水泥，防止水泥收縮； ④使用刮泥器，清除井壁泥餅。 煤層氣井固井的油井水泥 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 1） A級(jí)水泥： 是以水硬性硅酸鹽為主要成分的水泥熟料，加入適量石膏和助磨劑磨制成的水泥。純水泥石 24h抗壓強(qiáng)度為 17MPa以上。在粉磨和混合水泥過(guò)程中不允許摻加任何其它外加劑。當(dāng)水灰比為 ，每噸水泥可配制密度為1890kg/m3的純水泥漿 。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 3) 空心微珠低密度水泥 :是由基本油井水泥加入空心微珠配制而成的水泥。水泥石 24h抗壓強(qiáng)度可達(dá)到 。 水泥漿的主要成分是水泥、水和化學(xué)劑。 水泥漿性能及調(diào)整 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 1) 水泥漿密度 :是指單位體積水泥漿的質(zhì)量，單位 kg/m3。 水泥漿密度過(guò)低，水泥石強(qiáng)度低，水泥漿密度過(guò)高容易 壓漏地層，對(duì)煤層造成傷害。 降低水泥漿密度的方法主要有 :提高水灰比、加入降重材料 (如空心微珠、粉煤灰等 )。 水泥漿失水過(guò)大，在注水泥過(guò)程中水泥漿出現(xiàn)“瞬凝” 。 濾液進(jìn)入煤層增大對(duì)煤層的傷害。 降低水泥漿失水是向水泥漿中加入降失水劑。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 3）水泥漿稠化時(shí)間及初始稠度： 水泥漿的稠化時(shí)間 :指水泥漿在規(guī)定的溫度和壓力條件下，從開始攪拌至 稠度達(dá)到 100BC所需要的時(shí)間。 一般要求在 3530min內(nèi)，其稠度值應(yīng)小于 30BC。 水泥漿稠化時(shí)間和初始稠度是表明水泥漿流動(dòng)特性的指標(biāo)，稠化時(shí)間 應(yīng)一般控制在注水泥施工時(shí)間加 。 縮短水泥漿的稠化時(shí)間可加入速凝劑，如氯化鈣、氯化鈉、甲酰 胺、硅酸鈉、鋁酸鈉等 。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 水泥石抗壓強(qiáng)度 :指水泥漿凝固后變成固體 (水泥石 ) 所能承受壓力的大小，單位 MPa。 封固技術(shù)套管時(shí)，水泥石的抗壓強(qiáng)度不得低于 封固產(chǎn)層套管時(shí)，其抗壓強(qiáng)度不得低于 壓裂時(shí)，水泥石的抗壓強(qiáng)度不能低于 . 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 ? 針對(duì)煤層氣固井水泥有所了解后，選擇固井方法？？ 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 煤層氣井固井特點(diǎn) :煤層裂隙和微裂縫發(fā)育，固井水泥漿對(duì) 煤層污染大，保護(hù)煤層要求高； 煤儲(chǔ)層壓力和破裂壓力低，易發(fā)生井漏，要求水泥漿液柱 壓力低 。 煤層氣井一般都要先壓裂后投產(chǎn)，要求水泥封固好，水泥 環(huán)強(qiáng)度高。 固井方法 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)踐證明，煤層氣井固井宜采用以下幾種固井方法。 進(jìn)行注水泥設(shè)計(jì)時(shí)以 煤儲(chǔ)層壓力 為主要依據(jù)，以水泥漿液柱壓力與煤儲(chǔ)層壓力基本平衡為目的，確定水泥返高。 為了保證水泥環(huán)有足夠的強(qiáng)度，能經(jīng)受壓裂和煤層氣井長(zhǎng)期生產(chǎn)的考驗(yàn)，水泥一般要返至煤層頂板以上 300－ 500m。低密度水泥漿 (約 )是指密度低于常規(guī)油氣井水泥漿 密度 (約 )。 技術(shù)關(guān)鍵： 水泥降重材料的選擇和水泥漿配方的研究。 空心微珠水泥漿、粉煤灰水泥漿，是在水泥漿配制時(shí)加入固體降重材料 泡沫水泥漿、充氣水泥漿是在水泥漿配制時(shí)加入發(fā)泡劑或空氣。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 對(duì)于煤層氣井固井宜使用固體降重材料的低密度水泥漿。 空心微珠低密度水泥漿固井技術(shù) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 空心微珠： 粉煤灰燃燒過(guò)程中的熔融灰分在表面張力作用下團(tuán)縮而成的空心球體。 它是在套管柱中加上一個(gè)分級(jí)注水泥接頭也叫 分級(jí) 箍 ，分級(jí)注水泥接頭安放在煤層以上 200250m。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 4)繞煤層固井 繞煤層固井： 指在注水泥過(guò)程中，當(dāng)水泥返到目的 煤層底部時(shí)，利用套管柱上安裝的繞煤層固井工具將 水泥漿引入井內(nèi)，在非目的煤層部位又將水泥漿引到 環(huán)空。 適用范圍： 對(duì)于單煤層或主煤層較厚的多煤層，采用 繞煤層固井是一種較好的方法。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 ? 經(jīng)濟(jì)高效學(xué)習(xí)？？還需要注意什么？？ 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 1)水泥量計(jì)算 水泥漿總量按下式計(jì)算 Vc=Vc1+Vc2 式中 : Vc:注入水泥總量 (L) Vc1:環(huán)空水泥漿量 (L) Vc2:管內(nèi)水泥塞用量 (L) 固井的有關(guān)計(jì)算 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 。 ( c m )套管內(nèi)徑—id( m ) 。 )cm(外 層層 套管 內(nèi)—1D( m ) 。套管外—d( ( c m ) 。 q— 每袋水泥配成水泥漿的容積，可根據(jù)配方實(shí)測(cè)并計(jì)算。 m:水灰比 。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 3)替泥漿量計(jì)算 替泥漿量按下式計(jì)算 Vu= (l1d12+ l2d22 +…+ l ndn2) 式中 Vu:替泥漿總量 (L)。 d1， … dn— 不同壁厚套管內(nèi)徑 (cm)。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 4)注水泥流動(dòng)阻力降計(jì)算 注水泥井口壓力為壓力表指示的讀數(shù)，它包括 管內(nèi)外的循環(huán)流動(dòng)阻力及管內(nèi)外靜液柱壓差。 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) :地面管匯流動(dòng)阻力取 ， 碰壓突增壓力取 。 式中 P1:管內(nèi)流動(dòng)阻力產(chǎn)生的壓力降 (MPa) ρ :管內(nèi)流體密度 (g /cm3 )。 λ :流體摩阻系數(shù)，一般取 。 d1， … dn:不同壁厚套管內(nèi)徑 (m)。 G:重力加速度 () 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 ) 第 三章 煤層氣井固井技術(shù)及增產(chǎn)措施 環(huán)空壓力降按下式計(jì)算 P2=39。f =λ(H1v12/(D1d)+H2v22 /(D2d)]/(2g) 式中 P2:環(huán)空流動(dòng)阻力產(chǎn)生的壓力降 (MPa) 。 h39。 H1:裸眼井段長(zhǎng)度 (m)。 d:套管外徑 (m)。 :套管內(nèi)外水泥漿平均密度 (g/cm3 ) : 頂替用鉆井液密度 (g/cm3) H— 套管外水泥漿高度 (m)。 為了控制最高泵壓，現(xiàn)場(chǎng)施工中常常在替漿末期 降低泵入排量。對(duì)計(jì)算值進(jìn)行校核，當(dāng)環(huán)空流動(dòng)阻力產(chǎn)生 的壓降 P2加環(huán)空靜液柱壓力 P3小于地層破裂壓力時(shí)， 則不會(huì)壓漏地層。密度低 了，水泥漿的性能保不?。幻芏雀吡?，會(huì)壓漏地層，污 染或封死煤層。 水泥漿封固段高低誤差超出規(guī)定的界限，該封的封不住 ，該固的固不了，麻煩就大了，重者不僅會(huì)導(dǎo)致煤層氣 井報(bào)廢，甚至?xí)廴久簩託猱a(chǎn)層，影響勘探的發(fā)現(xiàn)