Ⅰ 水泥的简易配方
水泥是以石灰石、粘土、铁矿粉为主要原料，经破碎、配料、磨细混合制成生料，然后喂入水泥窑中经1450度左右的温度煅烧成熟料，再将熟料和石膏按比例混合磨细而成。
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水泥的选购技巧
1、看时间，看清水泥的生产日期。超过有效期30天的水泥性能有所下降。储存三个月后的水泥其强度下降10%-20%，六个月后降低15%-30%，一年后降低25%-40%。优质水泥，6小时以上能够凝固。超过12小时仍不能凝固的水泥质量不好。
2、看外观，看水泥的纸袋包装是否完好，标识是否完全。纸袋上的标识有：工厂名称，生产许可证编号，水泥名称，注册商标，品种(包括品种代号)，标号，包装年、月、日和编号。
3、看色泽，观察色泽是否深灰色或深绿色，色泽发黄、发白(发黄说明熟料是生烧料、发白说明矿渣掺量过多)的水泥强度比较低。
4、捻手感，用手指捻水泥粉，感到有少许细、砂、粉的感觉，表明水泥细度正常。
5、“闻”泥析品质这里的闻不是闻气味，毕竟闻水泥对消费者是不安全的，这的“闻”是“听”，听商家介绍关于水泥的配料，从而来推断水泥的品质。目前国内一些水泥小厂为了进行低价销售，违反水泥标准规定,过多地使用水泥混合材料，没有严格按照国家标准进行原料配比，其产品性能可想而知。
而正规厂家在水泥的原料选择上则十分严谨，一般选择最优质的石灰石为原料，不仅化学成分稳定，而且有效组分含量高，生产出的水泥具有凝结时间适中、粘结强度高、耐久性好的特点。
同时，在生产中还严格按照国家标准配比原料，通过严密的质量控制体系产品完全符ISO9000标准，氡、放射性物质、氯离子、碱等四项检验均优于国家标准。
6、最好能在购买合同上增加一句“必须符合国家标准”的字样，同时在施工中最好留下一块样品，一旦工程结束以后发现由于大芯板质量问题造成室内环境污染，可以作为判断责任的依据。
Ⅱ 固井技术
(一)固井材料
固井材料主要为油井水泥,其质量标准与物理性能见表4-6,主要作用如下:
图4-4 T38,T38-1报废石油井改造地热井井身结构示意图
表4-6 国产油井水泥质量标准及水泥物理性能
注:120℃水泥已混入石英砂,当用于3500～5000m深度时,应加入缓凝剂及降失水剂来调节使用性能。 (钻井手册 甲方上册)
1)流动性较好,油井水泥在配制、注入和被顶替至规定的环空位置的整个过程中流动性能始终保持;
2)稳定性好,能满足在井下一定温度和压力条件下,性能稳定性好;
3)被顶替至规定位置后,能在要求的时间内凝固,且固化后保持原始体积最小;
4)密度允许通过外加剂调节,并保持其强度、流动性和稠化时间等;
5)对地层含有盐溶液和硫酸盐水溶液,水泥石具有一定的抗腐蚀性;
6)凝固的水泥石具有较快强度发展,成致密固体,同时还具有一定的塑性,适应射孔需要,不产生过多水泥石裂缝等。
(二)固井方式
将水泥浆通过套管内注入并从环空上返形成水泥石来封闭环空空间的作业称为固井,也称为注水泥。表层套管一般为400m,采用内管全程跟踪固井方式,候凝时间大于48h,管内水泥塞高度大于10m。
技术套管一般下深在800～1500m甚至更多,考虑作业不产生过高泵压以及不超过地层破裂压力,故采用二级固井作业方法(俗称穿鞋戴帽法)。该二级固井分两种情况,其一为三开或四开井身结构,技术套管为白管固井,如图4-5a所示,下套管前在适当位置设置一回压凡尔,用倒扣接头将套管送到设计位置后,第一级固井水泥浆自钻杆-回压凡尔-上返300m,之后可立即倒开钻杆开始二级固井。第二级固井为挤水泥作业,先封闭井口,水泥浆自技术套管与表层套管之间的环空挤出。固井结束后,要进行试压,试压压力不低于3MPa,稳定时间不少于10min,如达不到上述要求,要重新进行挤水泥作业;其二为二开井身结构,技术套管下部为滤水管的固井,如图4-5b所示,下套管前在滤水管上部10m左右固定一水泥堵头(水泥堵头作用下管过程中钻井液自环空挤出,同时保证固井时水泥浆不会从滤水管挤出,防止过多地伤害滤水管),在其上1～2m处打旋流孔,用倒扣接头将套管送到设计位置后,第一级固井水泥浆自钻杆-旋流孔-上返300m,套管内水泥塞高度不少于10m以封闭旋流孔,候凝时间不少于48h后倒开钻杆。第二级固井为挤水泥作业,同上。
尾管一般小于1000m,固井方法同表层套管,采用一级跟踪固井作业。
图4-5 技术套管二级固井作业流程示意图
Ⅲ 石油封堵水加水泥的密度怎么算
你必须知道所有材料的密度才能计算。水的密度是1000kg/m3。假定A、B、C料的密度分别为Da、Db和Dc，则混合后水泥浆密度为：
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干性水泥砂浆怎么配比
水泥砂浆的比例为M15。
所谓的1：3水泥砂浆与1重量的水泥和3重量的砂混合。 事实上，水的组成被忽略，通常比例约为0.6，应该是1：3：0.6。
在施工过程中使用的砂浆通常在现场搅拌以便于施工。 水泥砂浆与1：3的比例是指重量比，然后根据现场混合器或材料容器的容量换算体积比；使用在建筑中使用的砂浆。 成品砂浆。
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水泥砂浆的用途与配比：
1、墙面抹灰通常都是用水泥砂浆材料来做的，还有地面找平也同样如此，两者使用水泥砂浆强度是一样的，都是要采用1：1的纯水泥来收浆配比涂刷，也就是用重量为1的水泥与重量同样为1的河砂来混合调配而来的，这种比例的水泥砂浆还会用来封闭管道、线路、修补等。
2、墙面瓷砖是要用到水泥砂浆来普通的，通常是采用湿铺法来施工，也就是采用2：1配比来调配而成的水泥砂浆，这种湿水泥砂浆不仅粘性不仅好，可以避免墙面过厚等问题
Ⅳ 油井挤水泥前怎么求吸水
摘要 挤水泥方法介绍3. 1 低替高挤法施工第一步： 循环洗井： 将井内气体及杂质脱离干净， 以保证施工的安全和效果。第二步： 求吸水： 用水泥车向目 标层持续注水， 当压力稳定后， 记录在稳定压力下注入量和时间， 求的吸水量， 以确定挤水泥的用量。第三步： 配泥浆： 根据水泥稠化试验单所给的配方配置水泥浆。第四步： 注水泥浆： 正替入设计规定的水泥浆。 如果井内压井液为非清水， 则按油管及油套环空容积比在替入水泥浆前后依次替入前隔离液和后隔离液。第五步： 替顶替液， 用与井筒内液体液性相同的液体正替水泥浆至油套平衡。 顶替液必须与井筒内液体的液性、 密度相一致，控制顶替排量为300～400L/min
Ⅵ 如何配置水泥
水泥的配置要满足水泥的和易性（包括流动性、粘聚性、保水性）其中流动性的检测要用塌落度法或维勃稠度法（可根据骨料最大粒径大小来选择相应的方法）来测定，至于粘聚性和保水性一般直观评价即可。水泥的配置还要有相应的水灰比，（水灰比即水的用量与水泥的用量之比）一般大型工程使用的都是商品水泥，水灰比在实验室已经配好，水灰比的配置要根据水泥的品种，骨料的种类、粗细程度、颗粒级配来决定。根据工地实测来砂子，碎石的含水率来换算出施工配合比。
水泥，俗称洋灰、红毛泥、英泥，用于土木工程上的胶结性材料的总称，依照胶结性质的不同，可分为水硬性水泥与非水硬性水泥，诞生于1824年，是当今世界上最重要的建筑材料之一。中国称水泥作红毛泥是因为水泥从外国引入，而外国人被称为红毛。水泥的种类繁多，按其矿物组成分为硅酸盐水泥（又名波特兰水泥，Portland Cement）、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及少熟料或无熟料水泥等。而按其用途和性能又分为通用水泥、专用水泥和特种水泥三大类。
Ⅶ 水泥和沙子的比例是多少
按照技术要求，水泥和沙子应为1:2或1:2.5，这样可以保证粘贴的强度。同时，这种方式是运用水泥水化反应产生的虹吸现象将瓷砖黏住。因此，其适合于吸水率高的釉面砖。
对于预拌水泥砂浆来说，还要看其胶粉的含量多少，比较好的产品胶粉含量大。而一些产品只是增加了增稠剂，让预拌砂浆看起来更浓稠，对黏结力帮助不大。而且，在灰口厚度大于2厘米的时候，这类产品中还需额外添加中砂，避免砂浆收缩带来的开裂。
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选沙子有诀窍
一旦沙子质量差，很容易造成水泥砂浆的强度变差，最终导致瓷砖空鼓脱落。其实，选沙子也有妙招。首先，将手伸入袋子抓一把沙，打开手后，如果沙子成团状，说明沙子中泥多，质量差。如果沙子成小块散开，说明质量不错。
其次，沙子应该是潮湿状态，不能太干。如果沙粒很细、很干，像土一样，同样不能使用。最后，可从颜色上辨别。正常的沙子颜色偏黄，如果沙子颜色很黑，那么说明里面泥土很多，最好不用。
另外，购买沙子时最好到大型家装公司的合作商处购买，这样质量更有保证。如果施工现场的沙子确实质量较差，可以适当增加水泥的比重，提高粘接力。
Ⅷ 425井水泥，75M砂浆配合比怎么
你的问题应该是42.5的水泥怎么配制M7.5的砂浆。根据经验配合比，只有水泥没有其他掺合料的情况下，水泥可以使用200公斤，砂子1500公斤，水200公斤，基本能满足施工要求了。
Ⅸ 固孔技术
固孔(石油钻井称之固井)就是加固和封闭、隔离孔壁。其方法就是下完套管后,向套管与孔壁间隙中注入水泥进行固结。固孔作业主要内容有:固孔水泥的选择,水泥浆性能的确定,水泥浆与替浆液量计算,灌浆,透孔扫浮力塞等。深孔固孔时,需要进行专门固孔技术设计,以指导固孔作业。
(一)固孔水泥的选择
选择固孔水泥需以钻孔深度、固孔水泥环强度及工艺方法等为依据。石油固井水泥主要根据适用井深、温度进行分类,普通水泥以水泥结石龄期强度进行分类。
美国API标准把油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G、H、J九级。其中A、B、C级为基质水泥,D、E、F级水泥在烧制时允许加入调节剂,G、H级允许加入石膏,J级应符合特定标准。
A级:适用深度0～1828.8m,温度至76.7℃,仅有普通型1种,无特殊性能要求。
B级:适用深度0～1828.8m,属中热水泥,温度至76.7℃,有中抗硫(硫酸盐)和高抗硫两种。
C级:适用深度0～1828.8m,温度至76.7℃,属高早期强度水泥,分普通、中抗硫及高抗硫3种。
D级:适用深度1828.8～3050m,温度76～127℃,为基质水泥加缓凝剂,用于中温、中压条件,分为中抗硫及高抗硫两种。
E级:适用深度3050～4270m,温度76～143℃,为基质水泥加缓凝剂,用于高温、高压条件,分为中抗硫及高抗硫两种。
F级:适用深度3050～4880m,温度110～160℃,为基质水泥加缓凝剂,用于超高温和超高压条件,分为中抗硫及高抗硫两种。
G级及H级:适用深度0～2440m,温度0～93℃,为两种基质水泥,加入调节剂后可用于较大的范围,分为中抗硫及高抗硫两种。
J级:适用深度3660～4880m,温度49～160℃,仅有普通型,用于超高温条件。
我国把油井水泥分为4类,即:45℃、75℃、95℃及120℃,其质量标准见表3-9。把普通水泥分为6类,即42.5级、42.5R级、52.5级、52.5R级、62.5级、62.5R级。普通水泥分类强度指标见表3-10。
表3-9 我国温度系列水泥质量标准
表3-10 我国普通水泥分类强度指标
对地质岩心钻探而言,无特殊要求情况下,一般可选52.5～62.5R级普通型水泥固孔,特深情况下应选择相应孔深的油井水泥固孔。
(二)固孔水泥浆性能确定
影响固孔作业的水泥浆性能主要有:密度、水灰比、稠化时间、凝结时间(初凝和终凝时间)、水泥石强度及水泥石抗腐蚀性等。
1.水泥浆的密度
水泥干灰的密度一般为3.05～3.20g/cm3。水泥完全水化需要的水为水泥质量的20%左右,但此时水泥浆基本不能流动。要使水泥浆能流动,加水量应达到水泥质量的45%～50%,配制出的水泥浆的密度为1.80～1.90g/cm3,一般也是固孔时所选用的密度。
2.水泥浆的水灰比
水灰比是指水泥浆中水与干水泥质量的比值。比值越大,水泥浆密度越小(水泥浆越稀),改变水灰比可调节水泥浆的密度。固孔时,一般水灰比控制在0.45～0.5之间。
3.水泥浆的稠化时间
水泥浆调成之后,随着水化反应的进行,水泥浆逐渐变稠,流动性变差。在用泵注入水泥浆及顶替过程中,可能会出现水泥浆流动越来越困难甚至不能泵入的情况。此时,虽然水泥还未凝固,但已无法用泵注入及顶替了。因此,注水泥的全过程必须在水泥浆稠化之前完成,稠化时间就决定了注水泥施工作业的时间。对于施工周期长的深孔注水泥,就应当有较长的水泥浆稠化时间为保证。
水泥浆的稠化时间是指水泥浆从配置开始到其稠度达到规定值所用的时间。例如API标准中规定从开始混拌到水泥浆稠度达到100BC(水泥稠度单位)所用的时间为水泥浆稠化时间。API标准规定,在初始的15～30min时间内,稠化值应当小于30BC。好的稠化情况是在固孔总施工时间内,水泥浆的稠度在50BC以内。
4.水泥浆的凝结时间
水泥浆调成即开始水化,从液态转变为固态的时间就是水泥浆的凝结时间。这一时间不同于稠化时间。一般来说,水泥浆的凝结时间大于稠化时间。水泥浆的凝结时间对施工有较大的影响,即从注水泥到套管被封固后可承担一定负荷的这一段时间,决定了固孔完成到进行下一个工序所用的时间,通常希望固完孔候凝8h左右。
5.水泥石的强度与抗腐蚀性
水泥石的强度与抗腐蚀性这两项性能指标主要以选择水泥的类型,即水泥的化学成分来控制。
为了满足钻探固孔需要的水泥浆性能要求,在固孔前要进行现场水泥浆配方样的试验和性能测试,也可加入外加剂以调节水泥浆的性能。通过现场性能试验数据以指导固孔作业。
(三)注水泥浆相关参数计算
为了保证固孔质量,使水泥浆返到预定高度,套管内水泥塞长度符合设计要求,在注水泥之前必须根据孔径大小、套管直径和下入深度以及水泥返高等计算水泥浆、干水泥、替浆液和清水的用量以及相应的最高泵压、注水泥时间等。
1.水泥浆用量
水泥浆用量按式(3-5)计算:
深部岩心钻探技术与管理
式中:V为水泥浆量,m3;D1为钻孔的平均直径,m;D为套管外径,m;d为套管内径,m;H为水泥浆返高,m;h为水泥塞高度,m;K1为裸眼孔段的水泥附加系数,按各地区实际情况,由经验得出,K1=1.05～1.10。
实际孔径是不规则的,计算时必须按照电测井径分段求得平均孔径,分段计算环空体积,然后再累计,得出全孔环空体积。段分得细一些,误差就小一些。
2.干水泥用量
干水泥用量按式(3-6)计算:
G=K2Vq (3-6)
式中:G为干水泥量,袋;V为水泥浆量,m3;q为配1m3水泥浆所需干水泥袋数;K2为地面损耗系数,一般为1.03～1.05。
3.清水用量
清水用量按式(3-7)计算:
深部岩心钻探技术与管理
式中:Vs为清水用量,m3;V1为配每袋水泥所需水量,L/袋;G为干水泥量,袋。
4.替浆液用量
当胶塞顶至浮箍位置时,替浆液结束。因此,所需替浆液量即为浮箍以上不同壁厚套管的内容积之和:
深部岩心钻探技术与管理
式中:Vnj为替浆液量,m3;d1,d2,…,dn为水泥塞以上各段不同壁厚套管的内径,m;L1,L2,…,Ln为水泥塞以上各段不同壁厚套管的长度,m。K3为泥浆压缩系数,取值为1.03～1.05。
为了简化计算,现场常用式(3-9):
Vnj=K3(q1L1+q2L2+…+qnLn)(3-9)
式中:q1,q2,…,qn为水泥塞以上各段不同壁厚套管的内容积,L/m。
5.最高泵压
注水泥过程中,由于水泥浆密度一般比泥浆大,因此,随着泥浆的注入,正常情况下泵压是由大到小(几乎为零),再由小到大。替浆结束时,泵压达到最高。最高泵压是由管内外液柱压力差、水泥浆和泥浆在管内外流动时的阻力所组成,即:
p=p1+p2 (3-10)
式中:p为最高泵压,MPa;p1为克服流动阻力所需泵压,MPa;p2为克服管内外液柱压差所需泵压,MPa。
p1可用下列经验公式计算:
孔深小于1000m时,p1=0.001L+0.8MPa;
孔深大于1000m时,p1=0.001L+1.6MPa。
式中:L为孔深,单位m。
p2可用式(3-11)计算:
p2=9.8(H-h)(ρc-ρb)×10-6 (3-11)
式中:H为管外水泥柱高,m;h为水泥塞长度,m;ρc为水泥浆密度,kg/m3;ρb为顶替用浆液密度,kg/m3。
6.注水泥时间
注水泥施工的时间包括水泥车配注全部水泥浆,替浆液和倒闸门、开挡销、顶胶塞的时间。为保证顺利施工,注水泥的总时间必须小于或等于水泥浆初凝时间的75%。
T=T1+T2+T3+T4 (3-12)
深部岩心钻探技术与管理
深部岩心钻探技术与管理
式中:T为注水泥施工的总时间,min;T1为配注水泥所需时间,min;T2为替泥浆时间,min;T3为倒换闸门、开档销、顶胶塞时间,一般为1～3min;T4为碰压时间,min;G为注水泥总量,袋;m为单车每分钟注入水泥量,袋/min;n为注水泥车数;Q1为替浆液泵排量,m3/min;V为替浆液量,m3。
(四)固孔作业
1.水泥固孔设备
水泥固孔注浆设备应根据固孔深度和质量要求来选择。石油钻井有专用固井设备,地质钻探1000m以浅钻孔一般采用泥浆泵注浆固孔,1000m以深钻孔也选择专用的固孔设备。固孔设备主要包括:水泥车、水泥混合器、水泥分配器、水泥头、胶塞、水泥灰罐等。
(1)水泥车
水泥车是专供注水泥和进行其他挤注工作使用的特种车辆,装有水泥(活塞)泵、柱塞泵、带标尺的水箱、管线、混合器以及辅助动力设备和变速箱等注水泥专用设备。
(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浆的设备。注水泥时,柱塞泵通过吸水管把水泥车水箱内的水吸入泵体,通过柱塞加压,由排水管线排出,流经混合器下方,从喷嘴中高速喷出,并迅速射入出口管内,这样使混合器底部形成真空,从而把从下灰罐中进入混合器中的干水泥粉吸下去,与水混合成均匀的水泥浆,经出口管线流入水泥浆混合池,如图3-27所示。水泥泵再把混合池中的水泥浆注入孔内。新型水泥车上装有混合器和混合池。
图3-27 注浆配浆流程图
1—下灰罐;2—水泥浆;3—水泥混合器;4—水泥浆混合池;5—注水泥管线
(3)水泥头
水泥头接在套管柱最上面的联顶节上,并与地面管线、注水泥设备相互连通(图3-28),两侧焊有短节,并装有高压闸门,分别以活接头与注水泥管线相接。同时,在另外两侧装有挡销,以搁置胶塞。
图3-28 水泥头结构示意图
1—活接头;2—水泥头体;3—挡销;4—胶塞;5—水泥头盖子;6—提环
(4)胶塞
胶塞在固孔作业中起着隔离、刮削及碰压等作用,如图3-29所示。
图3-29 典型胶塞结构示意图
(a)实心胶塞;(b)空心胶塞;(c)自锁胶塞
1—芯子;2—胶盘;3—“O”形密封圈;4—卡簧
2.注浆前置液
前置液是注水泥浆之前向孔内注入的各种专门液体,其作用是将水泥浆与泥浆隔开,起到隔离、缓冲、清洗作用,可提高固孔质量。
(1)清洗液
清洗液的作用是稀释和分散泥浆,防止泥浆胶凝和絮凝,有效清洗孔壁及套管壁,清洗残存的泥浆及泥饼;在水泥浆与孔内泥浆之间起缓冲作用,有利于提高固结质量。清洗液应当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,有良好的流动性能,具有低剪切速率、低流动阻力,能在低速下达到紊流的流动特性,其紊流的临界流速为0.3～0.5m/s;应与水泥浆及泥浆都有良好的相容性。
清洗液通常是在淡水中加入表面活性剂或是将泥浆稀释而成。常用的清洗液为:CMC水溶液、表面活性剂水溶液以及海水等。
(2)隔离液
隔离液的作用为:能有效地隔开孔内泥浆与水泥浆;能形成平面推进型的顶替效果;对低压、漏失层可起缓冲作用;具有较高的浮力及拖曳力,以加强顶替效果。
隔离液通常为黏稠的液体。它的黏度较清洗液要大,密度稍高,静切力应稍大。它在清洗液之后注入,注完隔离液之后再注水泥浆。
地质岩心钻探固孔时前置液往往采用清水代替。
3.固孔作业流程
钻孔水泥固孔是一次性的施工工艺,因此,严格把好各工序的质量关,是保证固孔一次成功的关键。固孔作业主要流程:固孔设备安装调试、检查→调整循环孔内泥浆→向孔内注隔离液→注水泥浆→压胶塞→替浆液(先用泥浆后用清水)→水泥浆候凝→用泥浆冲管内浮浆→待水泥结石→扫水泥塞及浮箍、引鞋→转入下道工序。
4.固孔作业工艺要点
1)固孔注浆前,要认真组织施工人员,各岗位分工明确,各司其职,以保证固孔工作顺利进行。
2)固孔注浆前一定要检查调试好注浆设备,接好注浆设备各地面管汇;按设计准备足量的固孔用清水、替浆液、隔离液。
3)注隔离液,注水泥浆。倒好闸门,先用一部水泥车注入一定数量的清洗液和隔离液,隔开泥浆与水泥浆,以防钙侵,还可冲刷清洗孔壁和套管外壁,以利于提高水泥浆与套管外壁、孔壁的胶结强度。注完隔离液后,开始注入水泥浆。
4)压胶塞。注完水泥浆后,打开水泥头两侧的挡销,然后用一部水泥车以一定量的尾随液把胶塞压下。
5)替入浆液。胶塞压下后,开泥浆泵替入泥浆,泵压逐渐升高。当胶塞坐在套管承托环上时,泵压突然升高,安全销被剪断(通称碰压),碰压前也可以停泵,启动水泥车,以1m3/h左右的小排量替入清水进行碰压。
6)候凝。为了防止浮箍受压过大而损坏,对深孔及回压球封闭不良孔应采取憋压候凝的办法。在憋压候凝的过程中,由于水泥凝固放热,孔内压力升高,因此要注意观察井口压力。压力高于设定值可以从孔口装置回压阀释放一部分压力,以保证平衡。固孔候凝时间一般在24h左右,孔口压力表回零即可。
7)钻孔较浅,采用泥浆泵注浆时,较为简单,将水泥浆量算准注入后,送入替浆液和清水,至孔口返上水泥浆,使浮箍以上保留10m左右的水泥浆柱,即可关闭孔口阀门,待水泥浆候凝。
8)水泥浆候凝后,下入钻杆用大泵量泥浆冲洗管内多余浮浆至浮箍以上3～5m处,等待水泥结石。冲洗管内浮浆时尽量少回转钻具,减少敲打套管。
9)待水泥结石后(一般从水泥候凝至结石需要5～6d),可用牙轮钻头或全面合金钻头透水泥柱、扫浮箍及引鞋。
10)扫浮箍及引鞋时,要轻压、慢转,扫浮箍、引鞋结束前须用外径较大的钻头全面通孔、磨孔、冲孔,以清除孔底沉渣及保证管径,为下步施工做准备。
Ⅹ 什么是石油固井技术
为了加固井壁,保证继续安全钻进,封隔油层、气层和水层，确保勘探期间的分层试油以及在整个开采过程中合理的油气生产，在钻成的井中下入高强度钢质套管，并在井筒与套管环形空间中充填好水泥的过程，称为固井作业。
固井是油气井建井过程中的关键环节。与其他钻井环节相比，固井作业具有明显的特殊性。它是一次性作业，如果质量不好，一般情况下难以补救；它是隐蔽性作业，主要流程在井下，施工时不能直接观察。质量往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏，并受多种因素的综合影响，还影响后续工程的进行；它是一项花费大的作业，套管费用约占钻井总成本的25%左右；它施工时间短、工序多、作业量大，是技术性很强的作业。显然，固井质量的好坏是衡量一口井质量的重要指标。
固井技术的主要内容包括套管柱设计和注水泥工艺。本节将围绕它们做介绍。
一、套管柱设计套管柱设计就是根据套管柱在井内的工作条件，选择不同钢级或不同壁厚的套管组成套管柱，使其所受外力与强度之间满足一定的关系，以保证套管柱的安全性和经济性。套管柱设计是钻井工程师所必须掌握的基本功之一。
1.套管柱结构套管柱是由套管加装一些特殊部件组合而成，以保证注水泥作业的顺利进行。
1)套管套管是由高级合金钢轧制而成的无缝钢管。为了满足不同的井身结构、工作条件对套管强度的要求，套管具有多种直径、壁厚、钢级和不同的连接方式。
套管直径一般为114.3～508mm，也有更大的尺寸，共有十多种。常用的套管壁厚为8～13mm，薄壁套管壁厚仅5.21mm，厚壁套管壁厚达16.1mm。显然，对于一定的套管直径，壁厚越大的套管强度越高。
不同钢材制成的套管，强度是不一样的。为了便于区别，用钢级命名。国产套管有D40、D55、D75三种钢级，下标数字为钢材的最小屈服极限，单位为kg/mm2。API标准套管的钢级代号为N-80、C-95等，代号中的数字乘以1000即为套管的最小屈服强度值,单位为lb/in2。
大多数套管一端为外螺纹，另一端为内螺纹(加接箍),多为圆螺纹，每英寸6～8扣。为了加强连接强度，有些高强度套管采用梯形扣，每英寸5扣。
对于含硫酸盐等腐蚀性流体的地层，应选用具有抗硫特性的套管。抗硫套管的化学成分控制严格，并经过特殊的热处理。目前我国多采用日本产防硫套管，其防硫性能较好。
2)引鞋引鞋是由生铁或铝制成的圆锥形短节，上面布有旋流小孔。其作用是:(1)引导套管入井，防止套管插入井壁岩层;(2)注水泥时构成水泥浆的循环通道，水泥浆通过旋流小孔流出上返，提高顶替效率。固井后重新钻进时，引鞋可以很容易钻掉。
3)套管鞋套管鞋是接在引鞋之上的一个特殊短节，一般由套管接箍制成。下端加工成45°的内斜角，作用是起下钻时防止钻具接头、钻头碰挂套管底部而损坏套管。同时,在测井时成为套管下入深度的测量标志。
4)套管回压阀套管回压阀的主要作用是：(1)注水泥结束后防止高密度的水泥浆向套管内回流；(2)下套管过程中增加套管柱的浮力，减轻钻机大钩的负荷；(3)因为回压阀的球座挡板是注水泥胶塞的承托环，故其位置决定了水泥塞的长度及环空水泥浆的高度。
5)套管扶正器套管扶正器是装在套管本体上的一种钢制弹性装置。作用是保证套管柱在井眼内居中，提高水泥与井壁的胶结质量。在井斜、方位变化较大的井内，尤其要注意加装扶正器,并通过复杂的计算，合理选择安装个数及安装位置。
套管柱除上述基本部件外，还有许多为适应不同要求而加装的特殊部件，不再详述。
2.套管柱设计方法下入井内的套管柱，在固井和以后的生产过程中要受到各种外部载荷的作用,其中主要载荷为轴向拉力和外挤压力。力学分析结果表明：轴向拉力在井口处最大，井底处为零，沿井深逐渐减小并呈直线分布；外挤压力是井口最小，井底最大，沿井深逐渐增大也呈直线分布，如图5-9所示。
图5-9套管柱结构及受力示意图
套管本身具有一定的抵抗外载的能力，称为强度。在轴向拉力作用下，套管具有抗拉强度；在外挤压力作用下，套管具有抗挤强度。只要保证套管柱上任意截面处的套管强度大于外载，套管柱就是安全的。
由于套管柱的受力是两头大(井口最大轴向拉力，井底最大外挤力)中间小，因此可以选用不同强度的套管,构成强度两头大、中间小的套管柱，在保证套管柱安全的同时降低套管柱成本。按照这个原理设计的套管柱称为复合套管柱。
二、注水泥工艺为了固定套管,封隔油层、气层和水层，下套管后必须在套管和井壁之间注入水泥。油气井注水泥的方法与地面建筑施工不同,要用泵把水泥浆送到地下几百米甚至几千米的井底，然后再返入管外的环隙，并把其中的钻井液顶走。水泥要充满整个环空，凝固硬化后，形成坚硬致密的水泥环。这些特点决定了油井水泥与普通建筑水泥的性能差别。要求油井水泥浆具有良好的流动性和适当的凝固时间,具有较高的早期强度。套管外的水泥环将长期与地下水接触，应具有良好的不透水性和抵抗地下水腐蚀的能力。
1.油井水泥1)油井水泥分类目前常用的油井水泥主要是高标号硅酸盐水泥。将石灰石或石灰质的凝灰岩、粘土或页岩以及少量的铁矿石等，按一定的比例配成原料，在1450℃高温下煅烧成为一种以硅酸盐为主要成分的熟料，再加入适量石膏,一起磨成一定细度的粉末便制成了这种油井水泥。由于井内的温度和压力随井深的增加而升高，必须生产多种油井水泥，以适应不同井深条件的要求。
2)水泥浆性能的调节大量固井实践证明：现有的多种油井水泥尚难充分满足各种井下条件的要求，为此必须加入某些添加剂，用以进一步调节水泥浆的有关性能。
(1)密度的调节。常用的加重剂有重晶石粉、钛铁矿粉和方铅石粉；常用的减轻剂有粘土、硅藻土、粉煤灰、硬沥青、膨胀珍珠岩等。采用低水灰比加减阻剂的方法也能得到高密度的水泥浆。
(2)稠化时间的调节。为了满足施工时间的要求，有时需使用缓凝剂来延长水泥浆的稠化时间。常用的缓凝剂有丹宁酸钠、龙胶粉、铁铬盐、磺化丹宁、木质素磺酸盐、酒石酸、羧甲基羟乙基纤维素以及一些复合物等。也可以用速凝剂缩短凝固时间。常用的速凝剂有氯化钙、硅酸钠、甲酰胺、氯化钾以及半水石膏等。
(3)降失水剂。失水过多会引起:①水泥浆早稠、流动性骤降甚至堵塞环空，造成憋泵；②加快水泥浆柱压力的降低；③泥页岩吸水膨胀、剥落,影响油气产量；④大量的自由水上返、影响水泥环的密封性。因此应在水泥浆中加入合适的降失水剂。常用的降失水剂有羧乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基合成龙胶粉以及S-24复合剂等。
(4)减阻剂。减阻剂又称分散剂、紊流剂，属于阳离子型表面活性物质。它只起表面物理化学作用，不与水泥发生水化反应。减阻剂具有润湿、润滑作用，可使水泥加快水化；能防止水泥浆先期脱水，并提高固井后的早期强度,能使水泥饼薄而不渗透，有利于保护油、气层。
还有一些常用的水泥浆添加剂，可提高水泥浆的各种性能。如消泡剂能降低界面张力，抑制气泡产生；石英粉常用于高温井固井，可提高水泥石的抗腐蚀性能；盐类能改善岩盐层固井水泥的胶结强度等。
2.注水泥1)注水泥地面设备注水泥地面设备有水泥储灰罐、水泥车、水泥混合漏斗、压风机组、水泥浆池等。根据注水泥工艺的要求，由水泥浆管线、水管线、气管线将这些设备相互连接起来，构成注水泥施工装置。地面设备中水泥车最为关键。用多少台水泥车取决于储灰罐的多少，即由注水泥的量决定。每增加一套水泥车，就要增加相应的其他设备及管线。一般每两三个储灰罐配一台压风机组。
注水泥时，压风机通过空气管线把灰罐内的水泥吹入混合漏斗，同时清水也被泵入漏斗中与水泥混合形成水泥浆，进入水泥浆池。水泥车再将水泥浆吸入，通过管线泵送到水泥浆管汇。汇集所有水泥车泵送的水泥浆，送到井口水泥头处，进行注水泥循环。
2)注水泥过程按设计将套管下到预定井深后，装上水泥头，循环钻井液做好注水泥的准备工作。图5-10为典型的双胶塞注水泥施工程序。套管柱最上端的装置是水泥头，其内装有上、下胶塞。下胶塞与隔离液一起将水泥浆与钻井液隔开，防止钻井液接触水泥浆后影响其性能。套管柱最下端装有引鞋以利于下套管。浮箍实际上是一个单向阀，用于防止环空中的水泥浆向管内倒流，并承坐胶塞。地面设备准备就绪，即可开始注水泥施工。
图5-10注水泥工艺流程示意图
1—压力表; 2—上胶塞; 3—下胶塞; 4—钻井液; 5—浮箍 6—引鞋; 7—水泥浆; 8—隔离液; 9—钻井液(1)打隔离液。在注水泥浆前打入一定量的特种液体(一般为CMC溶液)，把井内的钻井液与注入的水泥浆分隔开，并起冲洗井壁和套管壁的作用,如图5-10(b)所示。
(2)打开下胶塞挡销、压胶塞。下胶塞为中空，其顶部的橡胶膜在压力作用下可破裂,如图5-10(b)所示。
(3)用水泥车将混合好的水泥浆经水泥浆管汇、水泥头注入套管内,如图5-10(b)所示。
(4)水泥浆注完后，关闭注水泥浆通路，打开上胶塞挡销及顶部通路，用钻井液将上胶塞顶入套管内,如图5-10(c)所示。
(5)把钻井液泵入套管内。这时，钻井液推动上胶塞，上胶塞推动水泥浆，水泥浆推动下胶塞和隔离液，隔离液又推动着钻井液。水泥浆到达井底后，由套管柱引鞋上的旋流小孔流出并沿着环形空间上返,如图5-10(d)所示。
(6)碰压。由于上胶塞是实心的，当它下行到浮箍或回压阀座时，受阻不能继续下行。这时泵压猛增，从而可判断水泥浆已顶到了预定位置，立即停泵，如图5-10(e)所示。
注水泥过程结束后，需要关井候凝。一般要关井48h，等水泥浆在环空中凝结后，拆除水泥头，进行声波测井，检查固井质量。如果质量合格，则安装套管头及井口设备，下钻钻掉浮箍以下的水泥塞，随后可进行下一次开钻。