现代固井技术管理.pptx

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1、第三部分现代固井技术 现场应用的 技术保证（一）第1页/共50页 现代固井技术现场应用的技术保证 1.技术管理和技术素质 2.现代固井技术现场施工设计模式 3.固井工程师如何面对固井应急情况 4.现代固井技术现场计算模式第2页/共50页1.技术管理和技术素质（一）以固井工程师为核心的的现代固井技术管 理体系（二）固井工程师和固井监督在施工中的作用第3页/共50页以固井工程师为核心的 现场固井技术管理体系 1）固井工程师（固井项目组长）是固井施 工的组织者；2）固井工程师对一口井固井质量负责；2）固井工程师对固井实行全方位管理;4）关键环节固井工程师在场监督和控制；5）充分发挥固井工程师的核心作

2、用。第4页/共50页固井监督在固井工作中的作用1.精通固井业务，熟悉钻井体系及其相关技 术，对固井设计提出正确的方案；2.了解国内外固井发展情况，精通和熟悉在用固井材 料，控制材料使用；3.高瞻远瞩检查有关固井全过程的准备工作和施工情 况，善于发现问题提出指导性的意 见；4.积极和热情地支持固井工程师和施工人员的创造性 意见,和他们一起圆满完成固井任务。第5页/共50页 固井工程师和固井监督必须全面掌握现场钻井等四项相关资料钻井资料知多少？钻井资料知多少？1）钻井进度2）井眼参数3）钻具组合4）泥浆返速5）泥浆泵效率及排量6）泥浆池状况泥浆池容积7）BOPBOP试压资料8)8)钻井水储存能力9

3、)9)供灰系统和储存能力10)10)特殊设备资料第6页/共50页 全面掌握现场钻井等四项相关资钻井资料的应用钻井资料的应用1.水泥浆密度设计 地层当量密度水泥浆密度漏失当量密度2.隔离液密度设计 地层当量密度隔离液密度水泥浆密度3.确定安全泵速 安全钻进钻铤周围返速4.计算注水泥和替浆速度 注替泵速钻铤周围返速5.特殊固井工艺需要 如下尾管、双级注水泥、挤水泥、水泥塞等等第7页/共50页 全面掌握现场钻井等四项相关资测井资料知多少测井资料知多少?地层温度测试详细资料环形容积油气水分布地层压力应用范围应用范围计算井底静止温度转化井底循环温度计算水泥浆量控制水泥浆性能设计浆注组成和压力第8页/共5

4、0页地层温度测试资料应用举例地层温度测试资料应用举例计算井底静止温度计算井底静止温度井深井深2343m2343m循环时间循环时间2.5h2.5h停止循环时间停止循环时间7.5h7.5hNo.1No.17676停止循环时间停止循环时间12.5h12.5hNo.2No.280 80 停止循环时间停止循环时间16.25h16.25hNo.3No.385 85 井底地层温度井底地层温度90.5 90.5 注水泥温度梯度注水泥温度梯度2.71/100m2.71/100m第9页/共50页 地层温度测试详细资料地层温度测试详细资料 对数法求井底静止温度对数法求井底静止温度第10页/共50页 全面掌握现场钻井

5、等四项相关资地质资料知多少？地质资料知多少？特殊岩性地层压力垮塌层薄弱层及其当量密度漏失层及其当量密度如何应用如何应用设计前置液设计水泥浆性能设计防窜工艺控制激动压力套管鞋定位扶正器定位双级注水泥器定位等第11页/共50页 2.现代固井技术现场施工设计模式现代固井施工设计模式指南现代固井施工设计模式指南模拟井设计模式第12页/共50页 外国公司固井设计的依据外国公司固井设计的依据 API试验程序(API test schedule):套管/尾管 注水泥温度梯度(Temp Grad)和注水泥井底静止温度和井底循环温度:因为固井设计的目的是如何使用添加剂，而添加剂 是为井底循环温度配套使用的。第1

6、3页/共50页 外国公司固井设计的六步内容外国公司固井设计的六步内容套管固井结构图（Well schematic)隔离液和冲洗液设计（Space&Flush)水泥浆配方设计(cement program)一口井的材料清单(cementing material summary)分层套管固井水泥浆化验数据(Laboratory Report)材料功能介绍(product descriptions)第14页/共50页 外国公司固井设计的优点外国公司固井设计的优点1.固井设计以温度为主要依据是非常明确的固井结构图包含了固井的大部分施工数据，令人一目了然材料先进，功能齐全，性能可靠，与井温适应性相当强第

7、15页/共50页外国公司固井设计的弊病外国公司固井设计的弊病1.外国公司的固井设计纯粹是一份固井材料清单；2.最大的弊病是没有任何固井施工措施；3.提供的所谓固井工程师或专家实际上是一个泵工。第16页/共50页外国公司固井设计的弊病外国公司固井设计的弊病4.外国公司承包的固井作业主要是靠它材料的优势来取得良好的胶结质量，但对于施工工艺来说，100%的成功率是没有保证的。事故不少，而且是十分严重的如:混合水老化，套管“灌香肠”等事例在中国海域作业区是最严重的事故。我们在长期的固井实践中形成的一套新的施工设计模式充分体现了现代固井技术的进步。第17页/共50页 现代固井技术施工设计模式 1）体现了

8、固井工程师对固井全过程的管理2）体现了固井施工程序的完整性3）体现了每个关键程序的严密措施和准确数据4）对关键环节固井工程师在场监控5）体现了新技术新方法在固井中的应用。第18页/共50页 现代固井施工设计模式指南现代固井施工设计模式指南1.固井作业的主要难点 一般是防漏、防窜、漏窜同时发生，或泥浆 性能严重影响顶替效率等。2.井眼准备 扩径、除气、要求测井后一定要通井等。3.调整泥浆性能 重点要求调整与下套管和开泵有关性能，如 塑性粘度和屈服值。第19页/共50页 现代固井施工设计模式指南现代固井施工设计模式指南4.下套管措施 重点是套管在不同情况的下放速度。5.下套管中途循环 目的是破坏泥

9、浆结构，要求规定次数与 泵速。6.下完套管后的循环计划 避免产生过高激动压力，压漏地层，如何开 泵，规定泵速。第20页/共50页现代固井施工设计模式指南现代固井施工设计模式指南7.重叠段小间隙大裸眼固井要求，使用等容量换浆法。8.水泥浆准备与混拌程序 如何保证水泥浆质量是水泥浆准备的核心。科学混拌程序的应用是保证水泥浆质量的关键。9.水泥浆特殊试验数据 从地层的复杂性和施工需要而考虑的项目。第21页/共50页现代固井施工设计模式指南现代固井施工设计模式指南10.固井安全泵速的应用 塞流循环、低速循环还是其他方法循环11.井口操作与监督 重点在于控制上下胶塞以及尾管胶塞的 释放12.释放胶塞程序

10、 强调工程师在场指挥、监督和判断13.替浆技术的应用 重点在于控制泵速、泵压第22页/共50页 现代固井施工设计模式指南现代固井施工设计模式指南14.水泥浆候凝技术的应用 候凝方法需要计算水泥浆的失重效率，一般取在1hr.内水泥浆变为水柱压力15.质量保证和安全等等 应用的主要技术和关键环节的监控16.应急措施第23页/共50页现代固井技术现场施工设计模式模拟井设计模式20062006井井9-5/89-5/8”尾管固井尾管固井现场固井施工设计现场固井施工设计第24页/共50页 12-1/4”井况（模拟井）井况（模拟井）井眼井眼12.25”3690m钻铤返速钻铤返速1.13m/s,气测值气测值6

11、8%（34003680m）外层套管外层套管11.75”，套管鞋，套管鞋3385m漏失当量漏失当量2.25尾管尾管9-.625”下深下深3689m,尾管顶界尾管顶界3250m泥浆性能泥浆性能密度密度.1.92，PV(mPa.s)40,YP(lb/100ft2)31.25,六速：六速：R600，R300，R200，R100分别为：分别为：74，45，38，27地质测井地质测井含气井段含气井段34003680m水泥浆水泥浆密度密度2.10，BHST150，BHCT120第25页/共50页1.9-5/8”尾管固井主要难点分析1）如果泥浆静止过长，开泵破坏泥浆凝胶结构时 薄弱层当 量密度经 计算可增至2

12、.43，大于漏失当量密度2.25而 井漏发生。2）本井是非常规套管小间隙。如果井眼用钻井返速计 算，那么套管环形间隙 处返速2.78m/s，大大超过1.13 的安全返 速会产生过大激动压力。3）允许的激动压力范围经计算仅为0.14psi/ft,井漏可 能 随时发生。第26页/共50页2.2.井眼准备井眼准备 （扩径、除气、测井后通井等）扩径、除气、测井后通井等）1）要求井壁稳定，无沉砂，无严重缩径和扩 径，井径低于12.25”要扩径。2）最后一次通井尽可能将气测值降到小于5%。3）每次测井作业后一定要通井，保持井眼畅通。4）最后一次通井调整泥浆性能（根据调整泥浆性能进行）。5）最后一次通井用2

13、-3/4”通径规通钻杆内径并检查钻 杆 质量，必要时用超声波检验。第27页/共50页3.调整泥浆性能调整泥浆性能（与下套管和开泵有关性能）与下套管和开泵有关性能）1）适当降低塑性粘度pv值，本井维持3035cp2）适当降低泥浆静切力YP值，本井要求低于 15Pa(31.25 lb/100ft2)第28页/共50页4.4.下套管措施下套管措施（套管在不同情况的下放速度）套管在不同情况的下放速度）1.当尾管进入泥线悬挂器时：30s/根2.尾管回接套进入泥线悬挂器：22.7min/柱（27m)3.平均速度：4.7min/柱（27m)第29页/共50页5.中途循环中途循环（次数与泵速，破坏泥浆凝胶结构

14、）次数与泵速，破坏泥浆凝胶结构）1）每15根套管循环一次2）每400500m钻杆循环一次3）下至外层套管鞋循环泥浆，不少于30min.4)安全泵速。初开泵不得超过正常泵速的 50%。第30页/共50页6.6.循环措施循环措施（如何开泵，泵速）如何开泵，泵速）1）下完尾管先活动35次后低速开泵（10spm)2）按要求用塞流循环0.34m/s,241L/min第31页/共50页7.7.大容量隔离液（等容量换浆法）大容量隔离液（等容量换浆法）（按小间隙大裸眼固井要点的应用）按小间隙大裸眼固井要点的应用）按井眼环形容积计算隔离液量（附加100%100%）隔离液种类：Dual-spacerDual-sp

15、acer。（双作用隔离液 用重晶石加重，或用锰矿粉调节）密度1.951.95（大于泥浆密度）说明：Dual-Spacer Dual-Spacer 可用于水基泥浆和油基 泥浆隔离液。可用淡水、海 水、高盐盐水甚至饱和盐水配制，流变性能低到在低排量下紊流泵 送。可适当加一些般土粉（bentonite)bentonite)或海泡石（sepiolite)改善 隔离液在井下的稳 定性。第32页/共50页8.8.水泥浆设计和混拌计划水泥浆设计和混拌计划 对如下项目给出具体内容对如下项目给出具体内容 1)返高特殊设计 2)水泥浆体系 3)水泥浆配方 4)混拌方法 5）混拌程序的应用第33页/共50页1)1)

16、返高特殊设计返高特殊设计 在高温高压井固井技术中指出，非常规套管结构小间隙，水泥浆有回落趋势，唯一解决办法是在注水泥一定要符合设计要求的密度。尾管顶部留100150m水泥塞。第34页/共50页2)2)水泥浆体系水泥浆体系（选用合适的防窜水泥浆体系）选用合适的防窜水泥浆体系）拟用乳胶水泥浆体系 密度设计：2.10 材料代号：Latex-2000第35页/共50页3)3)水泥浆配方水泥浆配方API G（HRS)/清水清水高抗硫酸盐水泥高抗硫酸盐水泥/清水清水SSA-1#1 细目硅粉细目硅粉SSA-2#2粗目硅粉粗目硅粉Hi-dense#3加重材料加重材料Micromax加重材料稳定剂加重材料稳定剂

17、Latex-2000乳胶乳胶Stabilizer-434C乳胶稳定剂乳胶稳定剂Halad-344L延迟胶凝材料延迟胶凝材料Halad-413L降失水剂降失水剂Scr-100L缓凝剂缓凝剂HR-25L高温稳定剂高温稳定剂D-Air3消泡剂消泡剂第36页/共50页 （4)4)混拌方法混拌方法 （保证水泥浆质量）保证水泥浆质量）批量混合水泥浆 使用批量混合池，按设计方法进水泥和添加剂，中途做稠化时间试验。根据试验情况决定加重。第37页/共50页5 5）科学混拌程序的应用）科学混拌程序的应用 按序号进行1)装足清水-2)清洗容器-3)消泡剂D-Air3-4)表面活性剂434C-5)乳胶Latex-20

18、00-6)缓凝剂SCR-100L-7)高温稳定剂HR-25L-氯根1000mg/L用检查过的水清洗容器低速循环约15min低速加入低速循环低速循环低速循环第38页/共50页科学混拌程序的应用科学混拌程序的应用8)加入延迟胶凝材料 Halad-344L9）加入降失水剂 Halad-413L用低速循环 用低速循环第39页/共50页 科学混拌程序的应用科学混拌程序的应用10)取上述混合水样加硅粉、加重材料和 它的稳定剂 做稠化时间试验，连续 23h还未稠化，中止试验，开始在批量混 合池配制高 密度 水泥浆，不断测量浆体密 度。第40页/共50页科学混拌程序的应用科学混拌程序的应用11)每隔15秒加一

19、次混 硅粉水泥12)Micromax-13)加重材料 Hidense#3-高速混合后转为中速搅拌，测密度用micromax调节第41页/共50页9.本井所需水泥浆特殊试验项目（从地层的复杂性和施工需要考虑）1）混合水延迟稠化时间试验12hr（须考虑深井作业套 管是否顺利问题）2)温度5稠化时间试验125 和115（高温作 业必须考虑稠化时间突变）3）尾管顶部强度试验120 8hr和12hr.4）停泵安全试验.（假设停泵维修约30分钟）第42页/共50页10.10.安全泵速设计安全泵速设计 （用塞流循环是本次（用塞流循环是本次 固井的特殊需要）固井的特殊需要）1）按钻铤周围返速或最后 循环速度作

20、为安全泵 速；2）安全泵速用于中途循环、注水泥 ；3）下完套管后根据泥浆性能计算塞流。第43页/共50页 11.11.井口操作与监督井口操作与监督1.指定专人负责操作井口阀门，释放胶塞，看 管井口管汇。2.固井工程师一定在场监督。第44页/共50页12.12.释放胶塞程序释放胶塞程序 1.指定专人井口操作。2.工程师在场监督操作情况。3.观察压力纪录仪卡片，压力显示是否正常。第45页/共50页13.13.替浆技术的应用替浆技术的应用 （释放尾管胶塞后根据泥浆性能计算塞流）（释放尾管胶塞后根据泥浆性能计算塞流）此时水泥浆已进入环空，按水泥浆计算塞流最高流量。第46页/共50页14.水泥浆候凝方法水泥浆候凝方法(水泥水泥浆失重效率计算水泥水泥浆失重效率计算)快速起5柱后实施候凝方法候凝方法：循环候凝循环泵压850psi+摩阻 循环时间810h(参考留样水泥浆凝固状况,可以延长或缩短)第47页/共50页15.15.质量保证和安全措施质量保证和安全措施应用的主要技 术和关 键环节的监控监控关键环节控制四项速度塞流循环安全泵速注水泥、替泥浆，等容量换浆法，大容量隔离液水泥浆混拌程序控制水泥浆质量应急措施第48页/共50页16.应急计划应急计划 1)本井应有防漏计划 2)针对关键环节制定防范措施 3)参考应急情况知多少第49页/共50页感谢您的观看！第50页/共50页