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中國石油封井水泥怎麼配

發布時間: 2022-08-29 19:23:44

Ⅰ 水泥的簡易配方

水泥是以石灰石、粘土、鐵礦粉為主要原料,經破碎、配料、磨細混合製成生料,然後喂入水泥窯中經1450度左右的溫度煅燒成熟料,再將熟料和石膏按比例混合磨細而成。

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水泥的選購技巧

1、看時間,看清水泥的生產日期。超過有效期30天的水泥性能有所下降。儲存三個月後的水泥其強度下降10%-20%,六個月後降低15%-30%,一年後降低25%-40%。優質水泥,6小時以上能夠凝固。超過12小時仍不能凝固的水泥質量不好。

2、看外觀,看水泥的紙袋包裝是否完好,標識是否完全。紙袋上的標識有:工廠名稱,生產許可證編號,水泥名稱,注冊商標,品種(包括品種代號),標號,包裝年、月、日和編號。

3、看色澤,觀察色澤是否深灰色或深綠色,色澤發黃、發白(發黃說明熟料是生燒料、發白說明礦渣摻量過多)的水泥強度比較低。

4、捻手感,用手指捻水泥粉,感到有少許細、砂、粉的感覺,表明水泥細度正常。

5、「聞」泥析品質這里的聞不是聞氣味,畢竟聞水泥對消費者是不安全的,這的「聞」是「聽」,聽商家介紹關於水泥的配料,從而來推斷水泥的品質。目前國內一些水泥小廠為了進行低價銷售,違反水泥標准規定,過多地使用水泥混合材料,沒有嚴格按照國家標准進行原料配比,其產品性能可想而知。

而正規廠家在水泥的原料選擇上則十分嚴謹,一般選擇最優質的石灰石為原料,不僅化學成分穩定,而且有效組分含量高,生產出的水泥具有凝結時間適中、粘結強度高、耐久性好的特點。

同時,在生產中還嚴格按照國家標准配比原料,通過嚴密的質量控制體系產品完全符ISO9000標准,氡、放射性物質、氯離子、鹼等四項檢驗均優於國家標准。

6、最好能在購買合同上增加一句「必須符合國家標准」的字樣,同時在施工中最好留下一塊樣品,一旦工程結束以後發現由於大芯板質量問題造成室內環境污染,可以作為判斷責任的依據。

Ⅱ 固井技術

(一)固井材料

固井材料主要為油井水泥,其質量標准與物理性能見表4-6,主要作用如下:

圖4-4 T38,T38-1報廢石油井改造地熱井井身結構示意圖

表4-6 國產油井水泥質量標准及水泥物理性能

注:120℃水泥已混入石英砂,當用於3500~5000m深度時,應加入緩凝劑及降失水劑來調節使用性能。 (鑽井手冊 甲方上冊)

1)流動性較好,油井水泥在配製、注入和被頂替至規定的環空位置的整個過程中流動性能始終保持;

2)穩定性好,能滿足在井下一定溫度和壓力條件下,性能穩定性好;

3)被頂替至規定位置後,能在要求的時間內凝固,且固化後保持原始體積最小;

4)密度允許通過外加劑調節,並保持其強度、流動性和稠化時間等;

5)對地層含有鹽溶液和硫酸鹽水溶液,水泥石具有一定的抗腐蝕性;

6)凝固的水泥石具有較快強度發展,成緻密固體,同時還具有一定的塑性,適應射孔需要,不產生過多水泥石裂縫等。

(二)固井方式

將水泥漿通過套管內注入並從環空上返形成水泥石來封閉環空空間的作業稱為固井,也稱為注水泥。表層套管一般為400m,採用內管全程跟蹤固井方式,候凝時間大於48h,管內水泥塞高度大於10m。

技術套管一般下深在800~1500m甚至更多,考慮作業不產生過高泵壓以及不超過地層破裂壓力,故採用二級固井作業方法(俗稱穿鞋戴帽法)。該二級固井分兩種情況,其一為三開或四開井身結構,技術套管為白管固井,如圖4-5a所示,下套管前在適當位置設置一回壓凡爾,用倒扣接頭將套管送到設計位置後,第一級固井水泥漿自鑽桿-回壓凡爾-上返300m,之後可立即倒開鑽桿開始二級固井。第二級固井為擠水泥作業,先封閉井口,水泥漿自技術套管與表層套管之間的環空擠出。固井結束後,要進行試壓,試壓壓力不低於3MPa,穩定時間不少於10min,如達不到上述要求,要重新進行擠水泥作業;其二為二開井身結構,技術套管下部為濾水管的固井,如圖4-5b所示,下套管前在濾水管上部10m左右固定一水泥堵頭(水泥堵頭作用下管過程中鑽井液自環空擠出,同時保證固井時水泥漿不會從濾水管擠出,防止過多地傷害濾水管),在其上1~2m處打旋流孔,用倒扣接頭將套管送到設計位置後,第一級固井水泥漿自鑽桿-旋流孔-上返300m,套管內水泥塞高度不少於10m以封閉旋流孔,候凝時間不少於48h後倒開鑽桿。第二級固井為擠水泥作業,同上。

尾管一般小於1000m,固井方法同表層套管,採用一級跟蹤固井作業。

圖4-5 技術套管二級固井作業流程示意圖

Ⅲ 石油封堵水加水泥的密度怎麼算

你必須知道所有材料的密度才能計算。水的密度是1000kg/m3。假定A、B、C料的密度分別為Da、Db和Dc,則混合後水泥漿密度為:

D=(2.7+0.12+2.68+0.92)/(2.7/1000+0.12/Da+2.68/Db+0.92/Dc) (kg/m3)

Ⅳ 1:3乾性水泥砂漿怎麼配比

水泥砂漿的比例為M15。

所謂的1:3水泥砂漿與1重量的水泥和3重量的砂混合。 事實上,水的組成被忽略,通常比例約為0.6,應該是1:3:0.6。

在施工過程中使用的砂漿通常在現場攪拌以便於施工。 水泥砂漿與1:3的比例是指重量比,然後根據現場混合器或材料容器的容量換算體積比;使用在建築中使用的砂漿。 成品砂漿。


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水泥砂漿的用途與配比:

1、牆面抹灰通常都是用水泥砂漿材料來做的,還有地面找平也同樣如此,兩者使用水泥砂漿強度是一樣的,都是要採用1:1的純水泥來收漿配比塗刷,也就是用重量為1的水泥與重量同樣為1的河砂來混合調配而來的,這種比例的水泥砂漿還會用來封閉管道、線路、修補等。

2、牆面瓷磚是要用到水泥砂漿來普通的,通常是採用濕鋪法來施工,也就是採用2:1配比來調配而成的水泥砂漿,這種濕水泥砂漿不僅粘性不僅好,可以避免牆面過厚等問題

Ⅳ 油井擠水泥前怎麼求吸水

摘要 擠水泥方法介紹3. 1 低替高擠法施工第一步: 循環洗井: 將井內氣體及雜質脫離干凈, 以保證施工的安全和效果。第二步: 求吸水: 用水泥車向目 標層持續注水, 當壓力穩定後, 記錄在穩定壓力下注入量和時間, 求的吸水量, 以確定擠水泥的用量。第三步: 配泥漿: 根據水泥稠化試驗單所給的配方配置水泥漿。第四步: 注水泥漿: 正替入設計規定的水泥漿。 如果井內壓井液為非清水, 則按油管及油套環空容積比在替入水泥漿前後依次替入前隔離液和後隔離液。第五步: 替頂替液, 用與井筒內液體液性相同的液體正替水泥漿至油套平衡。 頂替液必須與井筒內液體的液性、 密度相一致,控制頂替排量為300~400L/min

Ⅵ 如何配置水泥

水泥的配置要滿足水泥的和易性(包括流動性、粘聚性、保水性)其中流動性的檢測要用塌落度法或維勃稠度法(可根據骨料最大粒徑大小來選擇相應的方法)來測定,至於粘聚性和保水性一般直觀評價即可。水泥的配置還要有相應的水灰比,(水灰比即水的用量與水泥的用量之比)一般大型工程使用的都是商品水泥,水灰比在實驗室已經配好,水灰比的配置要根據水泥的品種,骨料的種類、粗細程度、顆粒級配來決定。根據工地實測來砂子,碎石的含水率來換算出施工配合比。

水泥,俗稱洋灰、紅毛泥、英泥,用於土木工程上的膠結性材料的總稱,依照膠結性質的不同,可分為水硬性水泥與非水硬性水泥,誕生於1824年,是當今世界上最重要的建築材料之一。中國稱水泥作紅毛泥是因為水泥從外國引入,而外國人被稱為紅毛。水泥的種類繁多,按其礦物組成分為硅酸鹽水泥(又名波特蘭水泥,Portland Cement)、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥以及少熟料或無熟料水泥等。而按其用途和性能又分為通用水泥、專用水泥和特種水泥三大類。

Ⅶ 水泥和沙子的比例是多少

按照技術要求,水泥和沙子應為1:2或1:2.5,這樣可以保證粘貼的強度。同時,這種方式是運用水泥水化反應產生的虹吸現象將瓷磚黏住。因此,其適合於吸水率高的釉面磚。

對於預拌水泥砂漿來說,還要看其膠粉的含量多少,比較好的產品膠粉含量大。而一些產品只是增加了增稠劑,讓預拌砂漿看起來更濃稠,對黏結力幫助不大。而且,在灰口厚度大於2厘米的時候,這類產品中還需額外添加中砂,避免砂漿收縮帶來的開裂。

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選沙子有訣竅

一旦沙子質量差,很容易造成水泥砂漿的強度變差,最終導致瓷磚空鼓脫落。其實,選沙子也有妙招。首先,將手伸入袋子抓一把沙,打開手後,如果沙子成團狀,說明沙子中泥多,質量差。如果沙子成小塊散開,說明質量不錯。

其次,沙子應該是潮濕狀態,不能太干。如果沙粒很細、很乾,像土一樣,同樣不能使用。最後,可從顏色上辨別。正常的沙子顏色偏黃,如果沙子顏色很黑,那麼說明裡面泥土很多,最好不用。

另外,購買沙子時最好到大型家裝公司的合作商處購買,這樣質量更有保證。如果施工現場的沙子確實質量較差,可以適當增加水泥的比重,提高粘接力。

Ⅷ 425井水泥,75M砂漿配合比怎麼

你的問題應該是42.5的水泥怎麼配製M7.5的砂漿。根據經驗配合比,只有水泥沒有其他摻合料的情況下,水泥可以使用200公斤,砂子1500公斤,水200公斤,基本能滿足施工要求了。

Ⅸ 固孔技術

固孔(石油鑽井稱之固井)就是加固和封閉、隔離孔壁。其方法就是下完套管後,向套管與孔壁間隙中注入水泥進行固結。固孔作業主要內容有:固孔水泥的選擇,水泥漿性能的確定,水泥漿與替漿液量計算,灌漿,透孔掃浮力塞等。深孔固孔時,需要進行專門固孔技術設計,以指導固孔作業。

(一)固孔水泥的選擇

選擇固孔水泥需以鑽孔深度、固孔水泥環強度及工藝方法等為依據。石油固井水泥主要根據適用井深、溫度進行分類,普通水泥以水泥結石齡期強度進行分類。

美國API標准把油井水泥分為A、B、C、D、E、F、G、H、J九級。其中A、B、C級為基質水泥,D、E、F級水泥在燒制時允許加入調節劑,G、H級允許加入石膏,J級應符合特定標准。

A級:適用深度0~1828.8m,溫度至76.7℃,僅有普通型1種,無特殊性能要求。

B級:適用深度0~1828.8m,屬中熱水泥,溫度至76.7℃,有中抗硫(硫酸鹽)和高抗硫兩種。

C級:適用深度0~1828.8m,溫度至76.7℃,屬高早期強度水泥,分普通、中抗硫及高抗硫3種。

D級:適用深度1828.8~3050m,溫度76~127℃,為基質水泥加緩凝劑,用於中溫、中壓條件,分為中抗硫及高抗硫兩種。

E級:適用深度3050~4270m,溫度76~143℃,為基質水泥加緩凝劑,用於高溫、高壓條件,分為中抗硫及高抗硫兩種。

F級:適用深度3050~4880m,溫度110~160℃,為基質水泥加緩凝劑,用於超高溫和超高壓條件,分為中抗硫及高抗硫兩種。

G級及H級:適用深度0~2440m,溫度0~93℃,為兩種基質水泥,加入調節劑後可用於較大的范圍,分為中抗硫及高抗硫兩種。

J級:適用深度3660~4880m,溫度49~160℃,僅有普通型,用於超高溫條件。

我國把油井水泥分為4類,即:45℃、75℃、95℃及120℃,其質量標准見表3-9。把普通水泥分為6類,即42.5級、42.5R級、52.5級、52.5R級、62.5級、62.5R級。普通水泥分類強度指標見表3-10。

表3-9 我國溫度系列水泥質量標准

表3-10 我國普通水泥分類強度指標

對地質岩心鑽探而言,無特殊要求情況下,一般可選52.5~62.5R級普通型水泥固孔,特深情況下應選擇相應孔深的油井水泥固孔。

(二)固孔水泥漿性能確定

影響固孔作業的水泥漿性能主要有:密度、水灰比、稠化時間、凝結時間(初凝和終凝時間)、水泥石強度及水泥石抗腐蝕性等。

1.水泥漿的密度

水泥干灰的密度一般為3.05~3.20g/cm3。水泥完全水化需要的水為水泥質量的20%左右,但此時水泥漿基本不能流動。要使水泥漿能流動,加水量應達到水泥質量的45%~50%,配製出的水泥漿的密度為1.80~1.90g/cm3,一般也是固孔時所選用的密度。

2.水泥漿的水灰比

水灰比是指水泥漿中水與干水泥質量的比值。比值越大,水泥漿密度越小(水泥漿越稀),改變水灰比可調節水泥漿的密度。固孔時,一般水灰比控制在0.45~0.5之間。

3.水泥漿的稠化時間

水泥漿調成之後,隨著水化反應的進行,水泥漿逐漸變稠,流動性變差。在用泵注入水泥漿及頂替過程中,可能會出現水泥漿流動越來越困難甚至不能泵入的情況。此時,雖然水泥還未凝固,但已無法用泵注入及頂替了。因此,注水泥的全過程必須在水泥漿稠化之前完成,稠化時間就決定了注水泥施工作業的時間。對於施工周期長的深孔注水泥,就應當有較長的水泥漿稠化時間為保證。

水泥漿的稠化時間是指水泥漿從配置開始到其稠度達到規定值所用的時間。例如API標准中規定從開始混拌到水泥漿稠度達到100BC(水泥稠度單位)所用的時間為水泥漿稠化時間。API標准規定,在初始的15~30min時間內,稠化值應當小於30BC。好的稠化情況是在固孔總施工時間內,水泥漿的稠度在50BC以內。

4.水泥漿的凝結時間

水泥漿調成即開始水化,從液態轉變為固態的時間就是水泥漿的凝結時間。這一時間不同於稠化時間。一般來說,水泥漿的凝結時間大於稠化時間。水泥漿的凝結時間對施工有較大的影響,即從注水泥到套管被封固後可承擔一定負荷的這一段時間,決定了固孔完成到進行下一個工序所用的時間,通常希望固完孔候凝8h左右。

5.水泥石的強度與抗腐蝕性

水泥石的強度與抗腐蝕性這兩項性能指標主要以選擇水泥的類型,即水泥的化學成分來控制。

為了滿足鑽探固孔需要的水泥漿性能要求,在固孔前要進行現場水泥漿配方樣的試驗和性能測試,也可加入外加劑以調節水泥漿的性能。通過現場性能試驗數據以指導固孔作業。

(三)注水泥漿相關參數計算

為了保證固孔質量,使水泥漿返到預定高度,套管內水泥塞長度符合設計要求,在注水泥之前必須根據孔徑大小、套管直徑和下入深度以及水泥返高等計算水泥漿、干水泥、替漿液和清水的用量以及相應的最高泵壓、注水泥時間等。

1.水泥漿用量

水泥漿用量按式(3-5)計算:

深部岩心鑽探技術與管理

式中:V為水泥漿量,m3;D1為鑽孔的平均直徑,m;D為套管外徑,m;d為套管內徑,m;H為水泥漿返高,m;h為水泥塞高度,m;K1為裸眼孔段的水泥附加系數,按各地區實際情況,由經驗得出,K1=1.05~1.10。

實際孔徑是不規則的,計算時必須按照電測井徑分段求得平均孔徑,分段計算環空體積,然後再累計,得出全孔環空體積。段分得細一些,誤差就小一些。

2.干水泥用量

干水泥用量按式(3-6)計算:

G=K2Vq (3-6)

式中:G為干水泥量,袋;V為水泥漿量,m3;q為配1m3水泥漿所需干水泥袋數;K2為地面損耗系數,一般為1.03~1.05。

3.清水用量

清水用量按式(3-7)計算:

深部岩心鑽探技術與管理

式中:Vs為清水用量,m3;V1為配每袋水泥所需水量,L/袋;G為干水泥量,袋。

4.替漿液用量

當膠塞頂至浮箍位置時,替漿液結束。因此,所需替漿液量即為浮箍以上不同壁厚套管的內容積之和:

深部岩心鑽探技術與管理

式中:Vnj為替漿液量,m3;d1,d2,…,dn為水泥塞以上各段不同壁厚套管的內徑,m;L1,L2,…,Ln為水泥塞以上各段不同壁厚套管的長度,m。K3為泥漿壓縮系數,取值為1.03~1.05。

為了簡化計算,現場常用式(3-9):

Vnj=K3(q1L1+q2L2+…+qnLn)(3-9)

式中:q1,q2,…,qn為水泥塞以上各段不同壁厚套管的內容積,L/m。

5.最高泵壓

注水泥過程中,由於水泥漿密度一般比泥漿大,因此,隨著泥漿的注入,正常情況下泵壓是由大到小(幾乎為零),再由小到大。替漿結束時,泵壓達到最高。最高泵壓是由管內外液柱壓力差、水泥漿和泥漿在管內外流動時的阻力所組成,即:

p=p1+p2 (3-10)

式中:p為最高泵壓,MPa;p1為克服流動阻力所需泵壓,MPa;p2為克服管內外液柱壓差所需泵壓,MPa。

p1可用下列經驗公式計算:

孔深小於1000m時,p1=0.001L+0.8MPa;

孔深大於1000m時,p1=0.001L+1.6MPa。

式中:L為孔深,單位m。

p2可用式(3-11)計算:

p2=9.8(H-h)(ρcb)×10-6 (3-11)

式中:H為管外水泥柱高,m;h為水泥塞長度,m;ρc為水泥漿密度,kg/m3b為頂替用漿液密度,kg/m3

6.注水泥時間

注水泥施工的時間包括水泥車配注全部水泥漿,替漿液和倒閘門、開擋銷、頂膠塞的時間。為保證順利施工,注水泥的總時間必須小於或等於水泥漿初凝時間的75%。

T=T1+T2+T3+T4 (3-12)

深部岩心鑽探技術與管理

深部岩心鑽探技術與管理

式中:T為注水泥施工的總時間,min;T1為配注水泥所需時間,min;T2為替泥漿時間,min;T3為倒換閘門、開檔銷、頂膠塞時間,一般為1~3min;T4為碰壓時間,min;G為注水泥總量,袋;m為單車每分鍾注入水泥量,袋/min;n為注水泥車數;Q1為替漿液泵排量,m3/min;V為替漿液量,m3

(四)固孔作業

1.水泥固孔設備

水泥固孔注漿設備應根據固孔深度和質量要求來選擇。石油鑽井有專用固井設備,地質鑽探1000m以淺鑽孔一般採用泥漿泵注漿固孔,1000m以深鑽孔也選擇專用的固孔設備。固孔設備主要包括:水泥車、水泥混合器、水泥分配器、水泥頭、膠塞、水泥灰罐等。

(1)水泥車

水泥車是專供注水泥和進行其他擠注工作使用的特種車輛,裝有水泥(活塞)泵、柱塞泵、帶標尺的水箱、管線、混合器以及輔助動力設備和變速箱等注水泥專用設備。

(2)水泥混合器

水泥混合器是直接把水和干水泥混合成水泥漿的設備。注水泥時,柱塞泵通過吸水管把水泥車水箱內的水吸入泵體,通過柱塞加壓,由排水管線排出,流經混合器下方,從噴嘴中高速噴出,並迅速射入出口管內,這樣使混合器底部形成真空,從而把從下灰罐中進入混合器中的干水泥粉吸下去,與水混合成均勻的水泥漿,經出口管線流入水泥漿混合池,如圖3-27所示。水泥泵再把混合池中的水泥漿注入孔內。新型水泥車上裝有混合器和混合池。

圖3-27 注漿配漿流程圖

1—下灰罐;2—水泥漿;3—水泥混合器;4—水泥漿混合池;5—注水泥管線

(3)水泥頭

水泥頭接在套管柱最上面的聯頂節上,並與地面管線、注水泥設備相互連通(圖3-28),兩側焊有短節,並裝有高壓閘門,分別以活接頭與注水泥管線相接。同時,在另外兩側裝有擋銷,以擱置膠塞。

圖3-28 水泥頭結構示意圖

1—活接頭;2—水泥頭體;3—擋銷;4—膠塞;5—水泥頭蓋子;6—提環

(4)膠塞

膠塞在固孔作業中起著隔離、刮削及碰壓等作用,如圖3-29所示。

圖3-29 典型膠塞結構示意圖

(a)實心膠塞;(b)空心膠塞;(c)自鎖膠塞

1—芯子;2—膠盤;3—「O」形密封圈;4—卡簧

2.注漿前置液

前置液是注水泥漿之前向孔內注入的各種專門液體,其作用是將水泥漿與泥漿隔開,起到隔離、緩沖、清洗作用,可提高固孔質量。

(1)清洗液

清洗液的作用是稀釋和分散泥漿,防止泥漿膠凝和絮凝,有效清洗孔壁及套管壁,清洗殘存的泥漿及泥餅;在水泥漿與孔內泥漿之間起緩沖作用,有利於提高固結質量。清洗液應當具有接近水的低密度,密度在1.03g/cm3左右;有很低的塑性黏度,有良好的流動性能,具有低剪切速率、低流動阻力,能在低速下達到紊流的流動特性,其紊流的臨界流速為0.3~0.5m/s;應與水泥漿及泥漿都有良好的相容性。

清洗液通常是在淡水中加入表面活性劑或是將泥漿稀釋而成。常用的清洗液為:CMC水溶液、表面活性劑水溶液以及海水等。

(2)隔離液

隔離液的作用為:能有效地隔開孔內泥漿與水泥漿;能形成平面推進型的頂替效果;對低壓、漏失層可起緩沖作用;具有較高的浮力及拖曳力,以加強頂替效果。

隔離液通常為黏稠的液體。它的黏度較清洗液要大,密度稍高,靜切力應稍大。它在清洗液之後注入,注完隔離液之後再注水泥漿。

地質岩心鑽探固孔時前置液往往採用清水代替。

3.固孔作業流程

鑽孔水泥固孔是一次性的施工工藝,因此,嚴格把好各工序的質量關,是保證固孔一次成功的關鍵。固孔作業主要流程:固孔設備安裝調試、檢查→調整循環孔內泥漿→向孔內注隔離液→注水泥漿→壓膠塞→替漿液(先用泥漿後用清水)→水泥漿候凝→用泥漿沖管內浮漿→待水泥結石→掃水泥塞及浮箍、引鞋→轉入下道工序。

4.固孔作業工藝要點

1)固孔注漿前,要認真組織施工人員,各崗位分工明確,各司其職,以保證固孔工作順利進行。

2)固孔注漿前一定要檢查調試好注漿設備,接好注漿設備各地面管匯;按設計准備足量的固孔用清水、替漿液、隔離液。

3)注隔離液,注水泥漿。倒好閘門,先用一部水泥車注入一定數量的清洗液和隔離液,隔開泥漿與水泥漿,以防鈣侵,還可沖刷清洗孔壁和套管外壁,以利於提高水泥漿與套管外壁、孔壁的膠結強度。注完隔離液後,開始注入水泥漿。

4)壓膠塞。注完水泥漿後,打開水泥頭兩側的擋銷,然後用一部水泥車以一定量的尾隨液把膠塞壓下。

5)替入漿液。膠塞壓下後,開泥漿泵替入泥漿,泵壓逐漸升高。當膠塞坐在套管承托環上時,泵壓突然升高,安全銷被剪斷(通稱碰壓),碰壓前也可以停泵,啟動水泥車,以1m3/h左右的小排量替入清水進行碰壓。

6)候凝。為了防止浮箍受壓過大而損壞,對深孔及回壓球封閉不良孔應採取憋壓候凝的辦法。在憋壓候凝的過程中,由於水泥凝固放熱,孔內壓力升高,因此要注意觀察井口壓力。壓力高於設定值可以從孔口裝置回壓閥釋放一部分壓力,以保證平衡。固孔候凝時間一般在24h左右,孔口壓力表回零即可。

7)鑽孔較淺,採用泥漿泵注漿時,較為簡單,將水泥漿量算準注入後,送入替漿液和清水,至孔口返上水泥漿,使浮箍以上保留10m左右的水泥漿柱,即可關閉孔口閥門,待水泥漿候凝。

8)水泥漿候凝後,下入鑽桿用大泵量泥漿沖洗管內多餘浮漿至浮箍以上3~5m處,等待水泥結石。沖洗管內浮漿時盡量少回轉鑽具,減少敲打套管。

9)待水泥結石後(一般從水泥候凝至結石需要5~6d),可用牙輪鑽頭或全面合金鑽頭透水泥柱、掃浮箍及引鞋。

10)掃浮箍及引鞋時,要輕壓、慢轉,掃浮箍、引鞋結束前須用外徑較大的鑽頭全面通孔、磨孔、沖孔,以清除孔底沉渣及保證管徑,為下步施工做准備。

Ⅹ 什麼是石油固井技術

為了加固井壁,保證繼續安全鑽進,封隔油層、氣層和水層,確保勘探期間的分層試油以及在整個開采過程中合理的油氣生產,在鑽成的井中下入高強度鋼質套管,並在井筒與套管環形空間中充填好水泥的過程,稱為固井作業。

固井是油氣井建井過程中的關鍵環節。與其他鑽井環節相比,固井作業具有明顯的特殊性。它是一次性作業,如果質量不好,一般情況下難以補救;它是隱蔽性作業,主要流程在井下,施工時不能直接觀察。質量往往決定於設計的准確性和准備工作的好壞,並受多種因素的綜合影響,還影響後續工程的進行;它是一項花費大的作業,套管費用約占鑽井總成本的25%左右;它施工時間短、工序多、作業量大,是技術性很強的作業。顯然,固井質量的好壞是衡量一口井質量的重要指標。

固井技術的主要內容包括套管柱設計和注水泥工藝。本節將圍繞它們做介紹。

一、套管柱設計套管柱設計就是根據套管柱在井內的工作條件,選擇不同鋼級或不同壁厚的套管組成套管柱,使其所受外力與強度之間滿足一定的關系,以保證套管柱的安全性和經濟性。套管柱設計是鑽井工程師所必須掌握的基本功之一。

1.套管柱結構套管柱是由套管加裝一些特殊部件組合而成,以保證注水泥作業的順利進行。

1)套管套管是由高級合金鋼軋制而成的無縫鋼管。為了滿足不同的井身結構、工作條件對套管強度的要求,套管具有多種直徑、壁厚、鋼級和不同的連接方式。

套管直徑一般為114.3~508mm,也有更大的尺寸,共有十多種。常用的套管壁厚為8~13mm,薄壁套管壁厚僅5.21mm,厚壁套管壁厚達16.1mm。顯然,對於一定的套管直徑,壁厚越大的套管強度越高。

不同鋼材製成的套管,強度是不一樣的。為了便於區別,用鋼級命名。國產套管有D40、D55、D75三種鋼級,下標數字為鋼材的最小屈服極限,單位為kg/mm2。API標准套管的鋼級代號為N-80、C-95等,代號中的數字乘以1000即為套管的最小屈服強度值,單位為lb/in2。

大多數套管一端為外螺紋,另一端為內螺紋(加接箍),多為圓螺紋,每英寸6~8扣。為了加強連接強度,有些高強度套管採用梯形扣,每英寸5扣。

對於含硫酸鹽等腐蝕性流體的地層,應選用具有抗硫特性的套管。抗硫套管的化學成分控制嚴格,並經過特殊的熱處理。目前我國多採用日本產防硫套管,其防硫性能較好。

2)引鞋引鞋是由生鐵或鋁製成的圓錐形短節,上面布有旋流小孔。其作用是:(1)引導套管入井,防止套管插入井壁岩層;(2)注水泥時構成水泥漿的循環通道,水泥漿通過旋流小孔流出上返,提高頂替效率。固井後重新鑽進時,引鞋可以很容易鑽掉。

3)套管鞋套管鞋是接在引鞋之上的一個特殊短節,一般由套管接箍製成。下端加工成45°的內斜角,作用是起下鑽時防止鑽具接頭、鑽頭碰掛套管底部而損壞套管。同時,在測井時成為套管下入深度的測量標志。

4)套管回壓閥套管回壓閥的主要作用是:(1)注水泥結束後防止高密度的水泥漿向套管內迴流;(2)下套管過程中增加套管柱的浮力,減輕鑽機大鉤的負荷;(3)因為回壓閥的球座擋板是注水泥膠塞的承托環,故其位置決定了水泥塞的長度及環空水泥漿的高度。

5)套管扶正器套管扶正器是裝在套管本體上的一種鋼制彈性裝置。作用是保證套管柱在井眼內居中,提高水泥與井壁的膠結質量。在井斜、方位變化較大的井內,尤其要注意加裝扶正器,並通過復雜的計算,合理選擇安裝個數及安裝位置。

套管柱除上述基本部件外,還有許多為適應不同要求而加裝的特殊部件,不再詳述。

2.套管柱設計方法下入井內的套管柱,在固井和以後的生產過程中要受到各種外部載荷的作用,其中主要載荷為軸向拉力和外擠壓力。力學分析結果表明:軸向拉力在井口處最大,井底處為零,沿井深逐漸減小並呈直線分布;外擠壓力是井口最小,井底最大,沿井深逐漸增大也呈直線分布,如圖5-9所示。

圖5-9套管柱結構及受力示意圖

套管本身具有一定的抵抗外載的能力,稱為強度。在軸向拉力作用下,套管具有抗拉強度;在外擠壓力作用下,套管具有抗擠強度。只要保證套管柱上任意截面處的套管強度大於外載,套管柱就是安全的。

由於套管柱的受力是兩頭大(井口最大軸向拉力,井底最大外擠力)中間小,因此可以選用不同強度的套管,構成強度兩頭大、中間小的套管柱,在保證套管柱安全的同時降低套管柱成本。按照這個原理設計的套管柱稱為復合套管柱。

二、注水泥工藝為了固定套管,封隔油層、氣層和水層,下套管後必須在套管和井壁之間注入水泥。油氣井注水泥的方法與地面建築施工不同,要用泵把水泥漿送到地下幾百米甚至幾千米的井底,然後再返入管外的環隙,並把其中的鑽井液頂走。水泥要充滿整個環空,凝固硬化後,形成堅硬緻密的水泥環。這些特點決定了油井水泥與普通建築水泥的性能差別。要求油井水泥漿具有良好的流動性和適當的凝固時間,具有較高的早期強度。套管外的水泥環將長期與地下水接觸,應具有良好的不透水性和抵抗地下水腐蝕的能力。

1.油井水泥1)油井水泥分類目前常用的油井水泥主要是高標號硅酸鹽水泥。將石灰石或石灰質的凝灰岩、粘土或頁岩以及少量的鐵礦石等,按一定的比例配成原料,在1450℃高溫下煅燒成為一種以硅酸鹽為主要成分的熟料,再加入適量石膏,一起磨成一定細度的粉末便製成了這種油井水泥。由於井內的溫度和壓力隨井深的增加而升高,必須生產多種油井水泥,以適應不同井深條件的要求。

2)水泥漿性能的調節大量固井實踐證明:現有的多種油井水泥尚難充分滿足各種井下條件的要求,為此必須加入某些添加劑,用以進一步調節水泥漿的有關性能。

(1)密度的調節。常用的加重劑有重晶石粉、鈦鐵礦粉和方鉛石粉;常用的減輕劑有粘土、硅藻土、粉煤灰、硬瀝青、膨脹珍珠岩等。採用低水灰比加減阻劑的方法也能得到高密度的水泥漿。

(2)稠化時間的調節。為了滿足施工時間的要求,有時需使用緩凝劑來延長水泥漿的稠化時間。常用的緩凝劑有丹寧酸鈉、龍膠粉、鐵鉻鹽、磺化丹寧、木質素磺酸鹽、酒石酸、羧甲基羥乙基纖維素以及一些復合物等。也可以用速凝劑縮短凝固時間。常用的速凝劑有氯化鈣、硅酸鈉、甲醯胺、氯化鉀以及半水石膏等。

(3)降失水劑。失水過多會引起:①水泥漿早稠、流動性驟降甚至堵塞環空,造成憋泵;②加快水泥漿柱壓力的降低;③泥頁岩吸水膨脹、剝落,影響油氣產量;④大量的自由水上返、影響水泥環的密封性。因此應在水泥漿中加入合適的降失水劑。常用的降失水劑有羧乙基纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基合成龍膠粉以及S-24復合劑等。

(4)減阻劑。減阻劑又稱分散劑、紊流劑,屬於陽離子型表面活性物質。它只起表面物理化學作用,不與水泥發生水化反應。減阻劑具有潤濕、潤滑作用,可使水泥加快水化;能防止水泥漿先期脫水,並提高固井後的早期強度,能使水泥餅薄而不滲透,有利於保護油、氣層。

還有一些常用的水泥漿添加劑,可提高水泥漿的各種性能。如消泡劑能降低界面張力,抑制氣泡產生;石英粉常用於高溫井固井,可提高水泥石的抗腐蝕性能;鹽類能改善岩鹽層固井水泥的膠結強度等。

2.注水泥1)注水泥地面設備注水泥地面設備有水泥儲灰罐、水泥車、水泥混合漏斗、壓風機組、水泥漿池等。根據注水泥工藝的要求,由水泥漿管線、水管線、氣管線將這些設備相互連接起來,構成注水泥施工裝置。地面設備中水泥車最為關鍵。用多少台水泥車取決於儲灰罐的多少,即由注水泥的量決定。每增加一套水泥車,就要增加相應的其他設備及管線。一般每兩三個儲灰罐配一台壓風機組。

注水泥時,壓風機通過空氣管線把灰罐內的水泥吹入混合漏斗,同時清水也被泵入漏斗中與水泥混合形成水泥漿,進入水泥漿池。水泥車再將水泥漿吸入,通過管線泵送到水泥漿管匯。匯集所有水泥車泵送的水泥漿,送到井口水泥頭處,進行注水泥循環。

2)注水泥過程按設計將套管下到預定井深後,裝上水泥頭,循環鑽井液做好注水泥的准備工作。圖5-10為典型的雙膠塞注水泥施工程序。套管柱最上端的裝置是水泥頭,其內裝有上、下膠塞。下膠塞與隔離液一起將水泥漿與鑽井液隔開,防止鑽井液接觸水泥漿後影響其性能。套管柱最下端裝有引鞋以利於下套管。浮箍實際上是一個單向閥,用於防止環空中的水泥漿向管內倒流,並承坐膠塞。地面設備准備就緒,即可開始注水泥施工。

圖5-10注水泥工藝流程示意圖

1—壓力表; 2—上膠塞; 3—下膠塞; 4—鑽井液; 5—浮箍 6—引鞋; 7—水泥漿; 8—隔離液; 9—鑽井液(1)打隔離液。在注水泥漿前打入一定量的特種液體(一般為CMC溶液),把井內的鑽井液與注入的水泥漿分隔開,並起沖洗井壁和套管壁的作用,如圖5-10(b)所示。

(2)打開下膠塞擋銷、壓膠塞。下膠塞為中空,其頂部的橡膠膜在壓力作用下可破裂,如圖5-10(b)所示。

(3)用水泥車將混合好的水泥漿經水泥漿管匯、水泥頭注入套管內,如圖5-10(b)所示。

(4)水泥漿注完後,關閉注水泥漿通路,打開上膠塞擋銷及頂部通路,用鑽井液將上膠塞頂入套管內,如圖5-10(c)所示。

(5)把鑽井液泵入套管內。這時,鑽井液推動上膠塞,上膠塞推動水泥漿,水泥漿推動下膠塞和隔離液,隔離液又推動著鑽井液。水泥漿到達井底後,由套管柱引鞋上的旋流小孔流出並沿著環形空間上返,如圖5-10(d)所示。

(6)碰壓。由於上膠塞是實心的,當它下行到浮箍或回壓閥座時,受阻不能繼續下行。這時泵壓猛增,從而可判斷水泥漿已頂到了預定位置,立即停泵,如圖5-10(e)所示。

注水泥過程結束後,需要關井候凝。一般要關井48h,等水泥漿在環空中凝結後,拆除水泥頭,進行聲波測井,檢查固井質量。如果質量合格,則安裝套管頭及井口設備,下鑽鑽掉浮箍以下的水泥塞,隨後可進行下一次開鑽。