现代固井技术基础

现代固井技术基础内容摘要：

Page 15 of 84 中中 海海 油油 田田 服服 务务 股股 份份 有有 限限 公公 司司 固固 井井 CEMENTINGCNOOC SERVICES,Ltd. 这就减少了硬质合金齿的折断和破碎，也减少了金刚石钻头的金刚石的碎裂； (3)稳定器和减震器能使钻头 比较准确地围绕其设计中心轴线旋转， 这就减少了钻头规径及裙部的磨损，延长了密封件的使用时间； (4)保证钻头工作平稳，减少钻铤等振动，这样除了使钻头各牙轮所受负荷均匀，提高钻头使用寿命之外，也减少了下部钻具的损伤和折断； (5)由于连接有随钻震击器，遇到井下阻卡时可以马上活动钻具进行震击解卡，这样保证了安全生产。 (1)稳定器类型 稳定器是下部钻具结构的重要组成部分，它的结构设计要求具有 小的间隙（相对于井眼）、较多的支撑面、较高的耐磨性和有足够的刚度，同时要有良好的泥浆循环通路。 目前国内外钻井 现场所用稳定器的种类繁多，可适用于不同的地层岩性和钻井工艺技术要求。 固井基础培训教材 Page 16 of 84 中中 海海 油油 田田 服服 务务 股股 份份 有有 限限 公公 司司 固固 井井 CEMENTINGCNOOC SERVICES,Ltd. 第四章 油井水泥和添加剂 第一节 油井水泥规范 1. 根据 API规范 10A规定 : 油井水泥分为 8个级别 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H； 油井水泥分为 3大类普通型 (O)、中抗硫酸盐型 (MSR)和高抗硫酸盐型 (HSR)见表 41。 近年来 , 国外波特兰水泥已从原有的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G和 H级简化为 5种 , 即 A、 B、 C、 G、H级水泥用于井温 76℃以下的井。 G、 H级水泥用于井温大于 76℃ 的井。 在海上固井作业中 , G级水泥通过加入速凝剂和缓凝剂可用于低、中、高温井 , 适用于全井段所有套管层次的固井作业，API油井水泥化学（见表 42）和物理要求性能见表 43。 表 41 API规范 10A油井水泥级别定义 分级 类型 适用井温范围 特殊 选择 分级 类型 适用井温范围 海上钻井的特殊选择 A O 低温井选用 E MSR、 HSR B MSR HSR 低温井选用 F MSR HSR C O HSR HSR 中温井选用 G MSR HSR 中 、高温井选用 被用于全井各层次套管固井 D MSR HSR H MSR HSR 中、高温井选用 表 42 API 油井水泥化学性能表 项 目 水 泥 级 别 A B C G H 普通型 (O) 氧气镁 (MgO)最大值 ,% 三氧化硫 (SO3)最大值 ,% 烧失量 ,最大值 ,% 不溶残渣 ,最大值 ,% 铝酸三钙 (3CaO178。 Al2O3),最大值 ,% 5 15 中抗硫酸盐型 (MSR) 氧化镁 (MgO)，最大值， % 三氧化硫 (SO3)最大值 ,% 烧失量 ,最大值 ,% 铝酸三钙 (3CaO178。 Al2O3),最大值 ,% 最小值， % 不溶残渣 ,最大值 ,% 以氧化钠（ Na2O）当量表示的总碱量最大值，% 铝酸三钙 (3CaO178。 Al2O3),最大值 ,% 高抗硫酸盐型 (HSR) 固井基础培训教材 Page 17 of 84 中中 海海 油油 田田 服服 务务 股股 份份 有有 限限 公公 司司 固固 井井 CEMENTINGCNOOC SERVICES,Ltd. 氧化镁 (MgO)，最大值， % 三氧化硫 (SO3)最大值 ,% 烧失量 ,最大值 ,% 残渣 ,最大值 ,% 铝酸三钙 (3CaO178。 Al2O3),最大值 ,% 最小值， % 铁铝酸四钙（ 4CaO178。 Al2O3178。 Fe2O3） 12倍铝酸三钙（ 3CaO178。 Al2O3),最大值 ,% 以氧化钠（ Na2O）当量表示的总碱量最大值，% 铝酸三钙 (3CaO178。 Al2O3),最大值 ,% 表 43 API油井水泥物理要求 油 井 水 泥 级 别 A B C D E F G H 用水量 (按油井水泥重量的百分比 ),% 46 46 56 38 38 38 44 38 细度 (比面积 )最小值 ,米 2/公斤 150 160 200 自由液最大值 ,毫升 抗 压 强 度 试 验 8 小 时, 养 护 时 间 时间表 养护 温度oC 养护 压力 千帕 最小抗压强度 ,兆帕 38 常压 60 常压 6S 110 20700 8S 143 20700 9S 160 20700 38 常压 4S 77 6S 110 8S 143 9S 160 试验规范 1530分搅拌周期时间表稠度最大值 Bc 稠化时间最小值 ,分 4 30 90 90 90 90 5 30 90 90 5 30 120 120 最大 最大 6 30 100 100 100 8 30 154 9 30 190 固井基础培训教材 Page 18 of 84 中中 海海 油油 田田 服服 务务 股股 份份 有有 限限 公公 司司 固固 井井 CEMENTINGCNOOC SERVICES,Ltd. 第二节 水泥试验 1. API规范 10A油井水泥试验规范。 (1)API油井水泥抗压强度养护规范表 (表 44)。 (2)API油井水泥抗压强度规范要求 (表 45)。 (3)API油井水泥稠化时间试验规范 (表 46)。 (4)API G级和 H级水泥试验规范 (表 47)。 表 44 抗压强 度压力养护规范表 规范表 压力 psi (千帕 ) 温度 oF（ oC） 从开始加温加压所需要时间 小时 :分 (177。 分 ) 0:00 0:30 0:45 1:00 1:15 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4S 3000 (20700) 80 () 116 (47) 120 (49) 124 (51) 128 (53) 131 (55) 139 (59) 147 (64) 155 (68) 162 (72) 170 (77) 6S 3000 (20700) 80 () 133 (56) 148 (64) 154 (68) 161 (75) 167 (75) 180 (82) 192 (89) 205 (96) 218 (103) 230 (110) 8S 3000 (20700) 80 () 153 (67) 189 (87) 210 (99) 223 (103) 223 (106) 236 (113) 250 (121) 263 (128) 277 (136) 290 (143) 9S 3000 (20700) 80 () 164 (73) 206 (97) 248 (120) 254 (123) 260 (127) 272 (133) 284 (140) 296 (147) 308 (153) 320 (160) 表 45 最低抗压强度规范要求 水泥级别 规范 表 养护温度 养护压力 8小时 24小时 oF oC 磅 /英寸 2 千帕 磅 /英寸 2 兆帕 磅 /英寸 2 兆帕 A 100 38 常压 250 1800 B 100 38 常压 200 1500 C 100 38 常压 300 2020 D 4S 170 77 3000 20700 1000 6S 230 110 3000 20700 500 2020 E 4S 170 77 3000 20700 1000 8S 290 143 3000 20700 500 2020 F 6S 230 110 3000 20700 1000 9S 320 160 3000 20700 500 1000 100 38 常压 300 140 60 常压 1500 (1)水泥浆密度 根据海上作业需要 , 水泥浆密度根据地层、套管固井方式决定的 , 有如下几种密度供使用。 ①常规密度 : 即按水泥级别规范 , 如用 G级水泥 , 则密度设计为 /厘米 3 ( /加仑 )。 ②低密度 : 用减轻剂来降低到 /厘米 3 ( /加仑 )或更低密度 , 封固一般较软的地层 , 但不能封固目的层 , 只能做先导浆。 因此 , 它和尾随浆密度 (≥ /厘米 3 )配套使用。 固井基础培训教材 Page 19 of 84 中中 海海 油油 田田 服服 务务 股股 份份 有有 限限 公公 司司 固固 井井 CEMENTINGCNOOC SERVICES,Ltd. 表 46 API水泥试验稠化时间表 表 47 G、 H级水泥试验规范 级别 试验 规范 最小稠化时间分 最大稠化时间分 时间 压力 温度 分 磅 /英寸 2 千帕 oF oC A 4 0 1000 6900 80 27 B 4 2 1300 9000 83 28 C 4 4 1600 11100 86 30 D 4 6 90 100 NA NA 6 1900。