注水泥设计与计算机辅助应用.ppt

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1、注水泥设计与计算机辅助应用主要内容1.1.设计内容概述设计内容概述2.2.设计资料准备设计资料准备3.3.注水泥设计原则与方法注水泥设计原则与方法4.4.注水泥设计步骤注水泥设计步骤5.5.注水泥设计格式注水泥设计格式6.6.计算机辅助设计软件与应用计算机辅助设计软件与应用1、设计内容概述基本原则基本原则l l整个注水泥过程（包括候凝）环空压力整个注水泥过程（包括候凝）环空压力处于一个平衡状态；处于一个平衡状态；l l在封固段水泥浆能充分顶替掉泥浆；在封固段水泥浆能充分顶替掉泥浆；l l既不会压漏地层，也不使油气水窜入环既不会压漏地层，也不使油气水窜入环形空间。形空间。1、设计内容概述注水泥类

2、型注水泥类型l l注水泥（常规注水泥作业）；注水泥（常规注水泥作业）；l l打水泥塞（平衡注水泥塞）；打水泥塞（平衡注水泥塞）；l l挤水泥。挤水泥。1、设计内容概述注水泥主要设计内容注水泥主要设计内容 井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井液性能等基本注水泥环境的审定、分析；液性能等基本注水泥环境的审定、分析；液性能等基本注水泥环境的审定、分析；液性能等基本注水泥环境的审定、分析； 注水泥作业方式选择，确定采用什么方法注水泥作业方式选择，确定采用什么方法注水泥作业方式选择，确定采用什么方

3、法注水泥作业方式选择，确定采用什么方法进行该次注水泥作业；进行该次注水泥作业；进行该次注水泥作业；进行该次注水泥作业； 水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方等；等；等；等； 前置液与后置液设计；前置液与后置液设计；前置液与后置液设计；前置液与后置液设计； 1、设计内容概述注水泥主要设计内容注水泥主要设计内容 设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、刮泥器的使用、水泥车的选配等；

4、刮泥器的使用、水泥车的选配等；刮泥器的使用、水泥车的选配等；刮泥器的使用、水泥车的选配等； 顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择与施工程序安排；与施工程序安排；与施工程序安排；与施工程序安排； 注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆性能的调节、人员组织与职责分工等；性能的调节、人员组织与职责分工等；性能的调节、人员组织与职责分工等；性能的调节、人员组织与职责分工等； 注水泥作业结果评

5、价，主要指对整个施工注水泥作业结果评价，主要指对整个施工注水泥作业结果评价，主要指对整个施工注水泥作业结果评价，主要指对整个施工计划实施过程的模拟效果分析与实际施工后的计划实施过程的模拟效果分析与实际施工后的计划实施过程的模拟效果分析与实际施工后的计划实施过程的模拟效果分析与实际施工后的事后评价分析两方面的工作。事后评价分析两方面的工作。事后评价分析两方面的工作。事后评价分析两方面的工作。 1、设计内容概述注水泥主要设计内容注水泥主要设计内容其他内容：其他内容： 对于整个固井作业而言，还应进行对于整个固井作业而言，还应进行套管强度校核与下套管方面的计算，这套管强度校核与下套管方面的计算，这里不

6、再阐述。里不再阐述。1、设计内容概述设计过程设计过程: :整理和分析设计所需的基本资料；整理和分析设计所需的基本资料；设计总体的注水泥方案；设计总体的注水泥方案；设计施工流体（水泥浆、前置液等），设计施工流体（水泥浆、前置液等），并以化验室实测数据最终确定其性能与并以化验室实测数据最终确定其性能与配方；配方；设计套管附件与注水泥设备的使用，设计套管附件与注水泥设备的使用，如扶正器安放位置等；如扶正器安放位置等；安排详细的施工作业计划；安排详细的施工作业计划；1、设计内容概述设计过程设计过程: :模拟和评价整个施工计划的实施过程，模拟和评价整个施工计划的实施过程，分析模拟注水泥效果；分析模拟注水

7、泥效果；根据模拟情况进一步调整施工参数和根据模拟情况进一步调整施工参数和施工流体性能；施工流体性能；实施注水泥作业；实施注水泥作业；分析评价作业结果。分析评价作业结果。2、设计资料准备1）工程设计要求：）工程设计要求：指钻井、地质和开发上对注水泥作业的要求。这是注水泥的指钻井、地质和开发上对注水泥作业的要求。这是注水泥的指钻井、地质和开发上对注水泥作业的要求。这是注水泥的指钻井、地质和开发上对注水泥作业的要求。这是注水泥的目标参数，必须保证整个设计应满足这些参数的要求。目标参数，必须保证整个设计应满足这些参数的要求。目标参数，必须保证整个设计应满足这些参数的要求。目标参数，必须保证整个设计应满

8、足这些参数的要求。l l水泥返深水泥返深水泥返深水泥返深l l需封固的产层顶部与底部深度需封固的产层顶部与底部深度需封固的产层顶部与底部深度需封固的产层顶部与底部深度l l阻流环位置（水泥塞长度）阻流环位置（水泥塞长度）阻流环位置（水泥塞长度）阻流环位置（水泥塞长度）l l候凝时间候凝时间候凝时间候凝时间l l水泥环封固质量水泥环封固质量水泥环封固质量水泥环封固质量l l水泥石性能等水泥石性能等水泥石性能等水泥石性能等l l特殊要求：如对热采井而言，需要求水泥石在特殊要求：如对热采井而言，需要求水泥石在特殊要求：如对热采井而言，需要求水泥石在特殊要求：如对热采井而言，需要求水泥石在高温下无强度

9、衰减等。高温下无强度衰减等。高温下无强度衰减等。高温下无强度衰减等。2、设计资料准备2）地层资料）地层资料地层资料主要是指环空裸眼段的地层资料主要是指环空裸眼段的压压力、温度、地层和产层情况力、温度、地层和产层情况，这些情况，这些情况在设计水泥浆密度、注水泥方式、水泥在设计水泥浆密度、注水泥方式、水泥浆体系以及顶替参数时都有重要的作用。浆体系以及顶替参数时都有重要的作用。2、设计资料准备2）地层资料）地层资料（）温度数据（）温度数据（）温度数据（）温度数据l l水泥浆顶部与底部温差水泥浆顶部与底部温差水泥浆顶部与底部温差水泥浆顶部与底部温差l l井底循环温度井底循环温度井底循环温度井底循环温度

10、(BHCT)(BHCT)(BHCT)(BHCT)l l井底静止温度井底静止温度井底静止温度井底静止温度(BHST)(BHST)(BHST)(BHST)l l配浆用水的温度配浆用水的温度配浆用水的温度配浆用水的温度l l温度大小的影响：温度大小的影响：温度大小的影响：温度大小的影响： 对外加剂加量对外加剂加量对外加剂加量对外加剂加量 对水泥石强度对水泥石强度对水泥石强度对水泥石强度2、设计资料准备2）地层资料）地层资料（）温度数据（）温度数据（）温度数据（）温度数据温度数据的获取温度数据的获取温度数据的获取温度数据的获取 地温梯度：地温梯度：地温梯度：地温梯度： 井底静止温度：井底静止温度：井底

11、静止温度：井底静止温度： 井底循环温度：井底循环温度：井底循环温度：井底循环温度：直接测量：循环温度投测仪直接测量：循环温度投测仪直接测量：循环温度投测仪直接测量：循环温度投测仪测温小球、电测测温小球、电测测温小球、电测测温小球、电测计算机模拟：与注水泥过程有关计算机模拟：与注水泥过程有关计算机模拟：与注水泥过程有关计算机模拟：与注水泥过程有关井下循环温度预测方法API方法和经验方法与井下实测值的比较方法和经验方法与井下实测值的比较研究目的建立井下循环温度分布的数学模型建立井下循环温度分布的数学模型完成了从能量平衡方程、壁面对流换热系数的完成了从能量平衡方程、壁面对流换热系数的完成了从能量平衡

12、方程、壁面对流换热系数的完成了从能量平衡方程、壁面对流换热系数的确定、热源项的计算和数学模型的求解。确定、热源项的计算和数学模型的求解。确定、热源项的计算和数学模型的求解。确定、热源项的计算和数学模型的求解。井下温度的实测验证工作井下温度的实测验证工作循环温度预测软件研究循环温度预测软件研究泥浆、水泥浆热物性参数测定泥浆、水泥浆热物性参数测定主要研究内容 研研研研究究究究建建建建立立立立了了了了二二二二维维维维瞬瞬瞬瞬态态态态循循循循环环环环温温温温度度度度预预预预测测测测模模模模型型型型, , , ,考考考考虑虑虑虑因因因因素素素素全全全全面面面面合合合合理理理理，相相相相对对对对于于于于H

13、omlesHomlesHomlesHomles的的的的稳稳稳稳态态态态模模模模型型型型和和和和HansaHansaHansaHansa的的的的假假假假稳稳稳稳态态态态模模模模型型型型更更更更符符符符合合合合实实实实际际际际情情情情况况况况，它它它它能能能能给给给给出出出出注注注注水水水水泥泥泥泥过过过过程程程程中井眼不同位置以及不同时间状态下的循环温度。中井眼不同位置以及不同时间状态下的循环温度。中井眼不同位置以及不同时间状态下的循环温度。中井眼不同位置以及不同时间状态下的循环温度。 应应应应用用用用无无无无条条条条件件件件稳稳稳稳定定定定的的的的全全全全隐隐隐隐式式式式有有有有限限限限差差差

14、差分分分分法法法法数数数数值值值值解解解解其其其其精精精精度度度度可可可可靠靠靠靠，采采采采用用用用松松松松弛弛弛弛法法法法高高高高斯斯斯斯塞塞塞塞德德德德尔尔尔尔迭迭迭迭代代代代其其其其运运运运算算算算速速速速度度度度快快快快。对对对对于于于于0.20.20.20.2小小小小时时时时的的的的时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔，循循循循环环环环15151515个个个个小小小小时时时时，相当于计算相当于计算相当于计算相当于计算75757575个时间点，仅仅需要个时间点，仅仅需要个时间点，仅仅需要个时间点，仅仅需要1 1 1 1分钟。分钟。分钟。分钟。井下循环温度分布的数学模型泥浆排出泥浆排出泥浆进

15、入T2表层套管钻杆地层Tij地层TijT1T2T3T3环空泥浆水泥T1=T2能量平衡方程(2)(2)(2)(2)对于环空内的热交换对于环空内的热交换对于环空内的热交换对于环空内的热交换(3)(3)(3)(3)对于地层内的热传导对于地层内的热传导对于地层内的热传导对于地层内的热传导 (1)(1)(1)(1)对于钻杆内的热交换对于钻杆内的热交换对于钻杆内的热交换对于钻杆内的热交换模型特点该模型采用差分方程的形式清楚明了的表达出了该模型采用差分方程的形式清楚明了的表达出了该模型采用差分方程的形式清楚明了的表达出了该模型采用差分方程的形式清楚明了的表达出了井下各单元在流体对流过程中的热交换状态，通井下

16、各单元在流体对流过程中的热交换状态，通井下各单元在流体对流过程中的热交换状态，通井下各单元在流体对流过程中的热交换状态，通过采用适当差分格式和迭代方法可以使得运算快过采用适当差分格式和迭代方法可以使得运算快过采用适当差分格式和迭代方法可以使得运算快过采用适当差分格式和迭代方法可以使得运算快速稳定的收敛。速稳定的收敛。速稳定的收敛。速稳定的收敛。通过精确的确定各单元之间总传热系数，既可考通过精确的确定各单元之间总传热系数，既可考通过精确的确定各单元之间总传热系数，既可考通过精确的确定各单元之间总传热系数，既可考虑各种复杂的井身结构又使得模型较为简单；虑各种复杂的井身结构又使得模型较为简单；虑各种

17、复杂的井身结构又使得模型较为简单；虑各种复杂的井身结构又使得模型较为简单；该模型还将考虑其它热源对井下温度的影响该模型还将考虑其它热源对井下温度的影响该模型还将考虑其它热源对井下温度的影响该模型还将考虑其它热源对井下温度的影响。本模型与本模型与本模型与本模型与HomlesHomlesHomlesHomles稳态模型和稳态模型和稳态模型和稳态模型和HansaHansaHansaHansa瞬瞬瞬瞬态模型的对比态模型的对比态模型的对比态模型的对比井下循环温度分布的数学模型循环温度实测验证测量内容l地层静止温度剖面地层静止温度剖面7”7”7”7”套套套套管管管管固固固固井井井井后后后后静静静静止止止止

18、48484848小小小小时时时时后后后后（实实实实际际际际静静静静止止止止57575757小小小小时时时时）测量。测量。测量。测量。采用的采用的采用的采用的常规温度测井仪常规温度测井仪。l泥浆循环温度泥浆循环温度对对对对8-1/2”8-1/2”8-1/2”8-1/2”裸眼和裸眼和裸眼和裸眼和 7”7”7”7”套管固井后各深度点。套管固井后各深度点。套管固井后各深度点。套管固井后各深度点。采用采用采用采用井下温度储存记录仪井下温度储存记录仪。在在在在国内首次进行国内首次进行国内首次进行国内首次进行 循环温度实测验证井眼条件地理位置地理位置地理位置地理位置：牙哈：牙哈：牙哈：牙哈5 5 5 5构造

19、，构造，构造，构造，钻机编号钻机编号钻机编号钻机编号：60704607046070460704（三勘）（三勘）（三勘）（三勘）钻机类型钻机类型钻机类型钻机类型：F400-4DHF400-4DHF400-4DHF400-4DH井井井井 别别别别：开发评价井开发评价井开发评价井开发评价井井井井井 深深深深：5360m5360m5360m5360m井身结构井身结构井身结构井身结构：表层套管：表层套管：表层套管：表层套管20202020250m250m250m250m 第一层套管第一层套管第一层套管第一层套管13 3/813 3/813 3/813 3/81500m1500m1500m1500m 第二

20、层套管第二层套管第二层套管第二层套管9 5/89 5/89 5/89 5/84700m4700m4700m4700m 第三层套管第三层套管第三层套管第三层套管7 7 7 75358m5358m5358m5358m泥浆类型泥浆类型泥浆类型泥浆类型：聚磺：聚磺：聚磺：聚磺泥浆密度泥浆密度泥浆密度泥浆密度：1.40g/cm1.40g/cm1.40g/cm1.40g/cm3 3 3 3，泥浆粘度泥浆粘度泥浆粘度泥浆粘度：50s50s50s50s循环温度实测验证测量概况( ( ( (a) a) a) a) 裸眼井中裸眼井中裸眼井中裸眼井中 泥浆排量：泥浆排量：泥浆排量：泥浆排量：24.24l/s24.2

21、4l/s24.24l/s24.24l/s，井眼大小：井眼大小：井眼大小：井眼大小：8 1/2“ 8 1/2“ 8 1/2“ 8 1/2“ 钻杆直径：钻杆直径：钻杆直径：钻杆直径：5 5 5 5，仪器的采样间隔仪器的采样间隔仪器的采样间隔仪器的采样间隔：30s30s30s30s 第一个测深点第一个测深点第一个测深点第一个测深点：5300m5300m5300m5300m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：15151515小时，小时，小时，小时， 第二个测深点第二个测深点第二个测深点第二个测深点：5000m5000m5000m5000m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：4 4 4 4小

22、时，小时，小时，小时， (b) (b) (b) (b) 7 7 7 7套管固井后套管固井后套管固井后套管固井后 泥浆排量：泥浆排量：泥浆排量：泥浆排量：10.88l/s10.88l/s10.88l/s10.88l/s，井眼大小：井眼大小：井眼大小：井眼大小：7“7“7“7“ 钻杆直径：钻杆直径：钻杆直径：钻杆直径：89mm89mm89mm89mm， 仪器的采样间隔仪器的采样间隔仪器的采样间隔仪器的采样间隔：75s75s75s75s 第一个测深点第一个测深点第一个测深点第一个测深点：5300m5300m5300m5300m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：15151515小时，小时，小时

23、，小时， 第二个测深点第二个测深点第二个测深点第二个测深点：5000m5000m5000m5000m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：4 4 4 4小时，小时，小时，小时， 第三个测深点第三个测深点第三个测深点第三个测深点：4700m4700m4700m4700m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：4 4 4 4小时，小时，小时，小时， 第四个测深点第四个测深点第四个测深点第四个测深点：4300m4300m4300m4300m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：4 4 4 4小时，小时，小时，小时， 第五个测深点第五个测深点第五个测深点第五个测深点：4000m4000m40

24、00m4000m，循环时间：循环时间：循环时间：循环时间：4 4 4 4小时，小时，小时，小时，T=-4.6+0.0236H循环温度实测验证测量结果 对对对对YH501YH501YH501YH501、YX1YX1YX1YX1和和和和YN4YN4YN4YN4三口井预测的井下循环温三口井预测的井下循环温三口井预测的井下循环温三口井预测的井下循环温度与实测的四组数据对比都较为吻合，其最大度与实测的四组数据对比都较为吻合，其最大度与实测的四组数据对比都较为吻合，其最大度与实测的四组数据对比都较为吻合，其最大误差不超过误差不超过误差不超过误差不超过2222，平均相对误差仅为，平均相对误差仅为，平均相对误

25、差仅为，平均相对误差仅为1.841.841.841.84，而，而，而，而APIAPIAPIAPI方法和经验方法其平均相对误差均在方法和经验方法其平均相对误差均在方法和经验方法其平均相对误差均在方法和经验方法其平均相对误差均在6 6 6 6以以以以上。上。上。上。循环温度实测验证预测循环温度方法的比较预测循环温度方法的比较预测循环温度方法的比较预测循环温度方法的比较井号井号井号井号 井深井深井深井深 地温地温地温地温 静止温度静止温度静止温度静止温度 循环温度循环温度循环温度循环温度 本模型本模型本模型本模型 APIAPIAPIAPI回归方程回归方程回归方程回归方程 0.7T0.7T0.7T0.

26、7T静静静静 0.8T0.8T0.8T0.8T静静静静 梯度梯度梯度梯度实测值实测值实测值实测值 预测值预测值预测值预测值 计算值计算值计算值计算值 计算值计算值计算值计算值 计算值计算值计算值计算值5300 2.08 128.56 85.65 87.67 +2.36 109.34 +27.66 86.81 +1.35 99.21 +15.835300 2.08 128.56 85.65 87.67 +2.36 109.34 +27.66 86.81 +1.35 99.21 +15.835300 2.08 128.56 85.65 87.67 +2.36 109.34 +27.66 86.81

27、 +1.35 99.21 +15.835300 2.08 128.56 85.65 87.67 +2.36 109.34 +27.66 86.81 +1.35 99.21 +15.83YHYHYHYH5000 2.08 122.2 83.09 84.65 +1.87 102,20 +23.00 85.54 +2.94 97.76 +17.655000 2.08 122.2 83.09 84.65 +1.87 102,20 +23.00 85.54 +2.94 97.76 +17.655000 2.08 122.2 83.09 84.65 +1.87 102,20 +23.00 85.54 +2

28、.94 97.76 +17.655000 2.08 122.2 83.09 84.65 +1.87 102,20 +23.00 85.54 +2.94 97.76 +17.65501501501501 5300 2.08 128.56 98.21 99.55 +1.36 109.34 +11.33 86.81 -9.77 99.21 +1.015300 2.08 128.56 98.21 99.55 +1.36 109.34 +11.33 86.81 -9.77 99.21 +1.015300 2.08 128.56 98.21 99.55 +1.36 109.34 +11.33 86.81

29、-9.77 99.21 +1.015300 2.08 128.56 98.21 99.55 +1.36 109.34 +11.33 86.81 -9.77 99.21 +1.015000 2.08 122.2 96.30 98.59 +2.38 102,20 +6.12 85.54 -11.17 97.76 +1.515000 2.08 122.2 96.30 98.59 +2.38 102,20 +6.12 85.54 -11.17 97.76 +1.515000 2.08 122.2 96.30 98.59 +2.38 102,20 +6.12 85.54 -11.17 97.76 +1.

30、515000 2.08 122.2 96.30 98.59 +2.38 102,20 +6.12 85.54 -11.17 97.76 +1.514700 2.08 115.96 95.10 96.60 +1.57 96.24 +1.19 81.17 -14.64 92.76 -2.464700 2.08 115.96 95.10 96.60 +1.57 96.24 +1.19 81.17 -14.64 92.76 -2.464700 2.08 115.96 95.10 96.60 +1.57 96.24 +1.19 81.17 -14.64 92.76 -2.464700 2.08 115.

31、96 95.10 96.60 +1.57 96.24 +1.19 81.17 -14.64 92.76 -2.464300 2.08 107.64 91.18 92.43 +1.37 88.30 -3.14 75.34 -17.37 86.11 -5.564300 2.08 107.64 91.18 92.43 +1.37 88.30 -3.14 75.34 -17.37 86.11 -5.564300 2.08 107.64 91.18 92.43 +1.37 88.30 -3.14 75.34 -17.37 86.11 -5.564300 2.08 107.64 91.18 92.43 +

32、1.37 88.30 -3.14 75.34 -17.37 86.11 -5.564000 2.08 101.4 88.14 88.50 +0.41 82.35 -6.56 70.98 -19.46 81.12 -7.964000 2.08 101.4 88.14 88.50 +0.41 82.35 -6.56 70.98 -19.46 81.12 -7.964000 2.08 101.4 88.14 88.50 +0.41 82.35 -6.56 70.98 -19.46 81.12 -7.964000 2.08 101.4 88.14 88.50 +0.41 82.35 -6.56 70.

33、98 -19.46 81.12 -7.96YX1YX1YX1YX1 2380 2.0 68.0 52.55 50.67 -3.58 53.28 +1.39 47.6 -9.42 54.5 +3.522380 2.0 68.0 52.55 50.67 -3.58 53.28 +1.39 47.6 -9.42 54.5 +3.522380 2.0 68.0 52.55 50.67 -3.58 53.28 +1.39 47.6 -9.42 54.5 +3.522380 2.0 68.0 52.55 50.67 -3.58 53.28 +1.39 47.6 -9.42 54.5 +3.52YN4YN4

34、YN4YN4 3200 2.0 84.0 63.33 62.27 -1.67 66.47 +4.96 58.8 -7.15 67.2 +6.113200 2.0 84.0 63.33 62.27 -1.67 66.47 +4.96 58.8 -7.15 67.2 +6.113200 2.0 84.0 63.33 62.27 -1.67 66.47 +4.96 58.8 -7.15 67.2 +6.113200 2.0 84.0 63.33 62.27 -1.67 66.47 +4.96 58.8 -7.15 67.2 +6.11平均相对误差的绝对值（）平均相对误差的绝对值（）平均相对误差的绝对

35、值（）平均相对误差的绝对值（） 1.84 8.401.84 8.401.84 8.401.84 8.40 10.36 10.36 10.36 10.36 6.84 6.84 6.84 6.84循环温度实测验证l l通过参数敏感性分析可知，水泥浆、泥浆及岩石通过参数敏感性分析可知，水泥浆、泥浆及岩石通过参数敏感性分析可知，水泥浆、泥浆及岩石通过参数敏感性分析可知，水泥浆、泥浆及岩石的热物性参数对井下循环温度的准确计算有非常的热物性参数对井下循环温度的准确计算有非常的热物性参数对井下循环温度的准确计算有非常的热物性参数对井下循环温度的准确计算有非常显著的影响。泥浆或水泥浆比热显著的影响。泥浆或水泥

36、浆比热显著的影响。泥浆或水泥浆比热显著的影响。泥浆或水泥浆比热20%20%20%20%的变化，将的变化，将的变化，将的变化，将引起预测温度引起预测温度引起预测温度引起预测温度4 4 4 45555的误差。地层的热导率当有的误差。地层的热导率当有的误差。地层的热导率当有的误差。地层的热导率当有50%50%50%50%的变化时，也将引起预测温度的变化时，也将引起预测温度的变化时，也将引起预测温度的变化时，也将引起预测温度4 4 4 49999的误差。的误差。的误差。的误差。l l首次对水泥浆、泥浆的热物理性质进行了系统的首次对水泥浆、泥浆的热物理性质进行了系统的首次对水泥浆、泥浆的热物理性质进行了

37、系统的首次对水泥浆、泥浆的热物理性质进行了系统的实验研究实验研究实验研究实验研究。共获得。共获得。共获得。共获得7 7 7 7个温度段、不同密度、两类个温度段、不同密度、两类个温度段、不同密度、两类个温度段、不同密度、两类泥浆和不同成分水泥浆的比热参数泥浆和不同成分水泥浆的比热参数泥浆和不同成分水泥浆的比热参数泥浆和不同成分水泥浆的比热参数151151151151个，不同个，不同个，不同个，不同成分、不同密度泥浆和水泥浆的热导率参数成分、不同密度泥浆和水泥浆的热导率参数成分、不同密度泥浆和水泥浆的热导率参数成分、不同密度泥浆和水泥浆的热导率参数24242424个。个。个。个。l l本项实验研究

38、成果填补了我国石油行业中泥浆和本项实验研究成果填补了我国石油行业中泥浆和本项实验研究成果填补了我国石油行业中泥浆和本项实验研究成果填补了我国石油行业中泥浆和水泥浆热物性研究的空白。为井下温度预测研究水泥浆热物性研究的空白。为井下温度预测研究水泥浆热物性研究的空白。为井下温度预测研究水泥浆热物性研究的空白。为井下温度预测研究提供了可靠的应用基础。提供了可靠的应用基础。提供了可靠的应用基础。提供了可靠的应用基础。泥浆、水泥浆热物性参数测定 温度预测软件2、设计资料准备2）地层资料）地层资料（2 2）压力数据）压力数据）压力数据）压力数据 地层孔隙压力：地层孔隙压力：地层孔隙压力：地层孔隙压力：钻井

39、泥浆密度钻井泥浆密度钻井泥浆密度钻井泥浆密度测井预测测井预测测井预测测井预测 地层破裂压力地层破裂压力地层破裂压力地层破裂压力：地漏实验地漏实验地漏实验地漏实验 数学计算预测（岩石力学与测井方法）数学计算预测（岩石力学与测井方法）数学计算预测（岩石力学与测井方法）数学计算预测（岩石力学与测井方法）2、设计资料准备2）地层资料）地层资料（3 3）地层情况）地层情况）地层情况）地层情况这些资料主要用于确定注水泥时环空顶替返速的这些资料主要用于确定注水泥时环空顶替返速的这些资料主要用于确定注水泥时环空顶替返速的这些资料主要用于确定注水泥时环空顶替返速的范围、准确设计水泥浆密度、选择水泥浆体系类型。范

40、围、准确设计水泥浆密度、选择水泥浆体系类型。范围、准确设计水泥浆密度、选择水泥浆体系类型。范围、准确设计水泥浆密度、选择水泥浆体系类型。 考虑是否存在：考虑是否存在：考虑是否存在：考虑是否存在：循环漏失、循环漏失、循环漏失、循环漏失、易塌等复杂井段；易塌等复杂井段；易塌等复杂井段；易塌等复杂井段；异常压力地层；异常压力地层；异常压力地层；异常压力地层；异常岩性层（主要指盐岩层等）异常岩性层（主要指盐岩层等）异常岩性层（主要指盐岩层等）异常岩性层（主要指盐岩层等）2、设计资料准备2）地层资料）地层资料（3 3）地层情况）地层情况）地层情况）地层情况需了解数据：需了解数据：需了解数据：需了解数据：

41、漏失层的层位、深度范围，漏失压力，漏失时的漏失层的层位、深度范围，漏失压力，漏失时的漏失层的层位、深度范围，漏失压力，漏失时的漏失层的层位、深度范围，漏失压力，漏失时的泥浆密度、粘度、返速等，泥浆密度、粘度、返速等，泥浆密度、粘度、返速等，泥浆密度、粘度、返速等，复杂情况井段对环空液体返速的一般限制范围，复杂情况井段对环空液体返速的一般限制范围，复杂情况井段对环空液体返速的一般限制范围，复杂情况井段对环空液体返速的一般限制范围，异常压力地层的压力大小，异常岩性的性质、层异常压力地层的压力大小，异常岩性的性质、层异常压力地层的压力大小，异常岩性的性质、层异常压力地层的压力大小，异常岩性的性质、层

42、位深度等等位深度等等位深度等等位深度等等 2、设计资料准备 当有异常压力情况时当有异常压力情况时: :水泥浆的设计应非常慎重。当钻井液当量密度超水泥浆的设计应非常慎重。当钻井液当量密度超水泥浆的设计应非常慎重。当钻井液当量密度超水泥浆的设计应非常慎重。当钻井液当量密度超过过过过1.351.351.6g/cm31.6g/cm3以上时，便应考虑解决可能出现的以上时，便应考虑解决可能出现的以上时，便应考虑解决可能出现的以上时，便应考虑解决可能出现的气窜问题。气窜问题。气窜问题。气窜问题。如在注水泥方案上，可采用具有封隔器的尾管结构，如在注水泥方案上，可采用具有封隔器的尾管结构，如在注水泥方案上，可采

43、用具有封隔器的尾管结构，如在注水泥方案上，可采用具有封隔器的尾管结构，在水泥浆设计中应加入阻气剂或气阻剂（如国内的在水泥浆设计中应加入阻气剂或气阻剂（如国内的在水泥浆设计中应加入阻气剂或气阻剂（如国内的在水泥浆设计中应加入阻气剂或气阻剂（如国内的KQ,G-60,DSKQ,G-60,DS公司公司公司公司GASBLOCKGASBLOCK、D600D600、HalliturtonHalliturton 的的的的LATAX2000LATAX2000等），等），等），等），对一般不严重气侵井可选择多凝注水泥方案。上述对一般不严重气侵井可选择多凝注水泥方案。上述对一般不严重气侵井可选择多凝注水泥方案。上述

44、对一般不严重气侵井可选择多凝注水泥方案。上述设计均应在钻井液压稳地层条件下进行。设计均应在钻井液压稳地层条件下进行。设计均应在钻井液压稳地层条件下进行。设计均应在钻井液压稳地层条件下进行。 2、设计资料准备当有特殊岩性（一般指膏盐层）时当有特殊岩性（一般指膏盐层）时：应控制好盐岩层的影响，首先要保持水泥应控制好盐岩层的影响，首先要保持水泥应控制好盐岩层的影响，首先要保持水泥应控制好盐岩层的影响，首先要保持水泥与盐岩的胶结质量，防止盐岩层的溶解影响第与盐岩的胶结质量，防止盐岩层的溶解影响第与盐岩的胶结质量，防止盐岩层的溶解影响第与盐岩的胶结质量，防止盐岩层的溶解影响第二界面质量。这时，一般应设计

45、采用饱和盐水二界面质量。这时，一般应设计采用饱和盐水二界面质量。这时，一般应设计采用饱和盐水二界面质量。这时，一般应设计采用饱和盐水水泥浆，同时还使水泥浆具有高密度，以控制水泥浆，同时还使水泥浆具有高密度，以控制水泥浆，同时还使水泥浆具有高密度，以控制水泥浆，同时还使水泥浆具有高密度，以控制地层的塑性流动。地层的塑性流动。地层的塑性流动。地层的塑性流动。2、设计资料准备当存在漏失问题时：当存在漏失问题时：应先进行堵漏处理，然后才能进行注水泥应先进行堵漏处理，然后才能进行注水泥应先进行堵漏处理，然后才能进行注水泥应先进行堵漏处理，然后才能进行注水泥作业。处理结果应当有一个钻井液循环平衡条作业。处

46、理结果应当有一个钻井液循环平衡条作业。处理结果应当有一个钻井液循环平衡条作业。处理结果应当有一个钻井液循环平衡条件，该当量密度值能提供出最小承压梯度，作件，该当量密度值能提供出最小承压梯度，作件，该当量密度值能提供出最小承压梯度，作件，该当量密度值能提供出最小承压梯度，作为注水泥设计的基础数据。依据此条件可考虑为注水泥设计的基础数据。依据此条件可考虑为注水泥设计的基础数据。依据此条件可考虑为注水泥设计的基础数据。依据此条件可考虑分级注水泥或使用低密度水泥、触变性水泥等。分级注水泥或使用低密度水泥、触变性水泥等。分级注水泥或使用低密度水泥、触变性水泥等。分级注水泥或使用低密度水泥、触变性水泥等。

47、 2、设计资料准备2）地层资料）地层资料（4 4）产层情况）产层情况）产层情况）产层情况产层情况主要是指所固产层是油层还是气产层情况主要是指所固产层是油层还是气产层情况主要是指所固产层是油层还是气产层情况主要是指所固产层是油层还是气层，产层的渗透率等参数。层，产层的渗透率等参数。层，产层的渗透率等参数。层，产层的渗透率等参数。这些资料主要用于选择水泥浆体系类型，这些资料主要用于选择水泥浆体系类型，这些资料主要用于选择水泥浆体系类型，这些资料主要用于选择水泥浆体系类型，性能要求等。如控制水泥浆向产层的过量漏失，性能要求等。如控制水泥浆向产层的过量漏失，性能要求等。如控制水泥浆向产层的过量漏失，性

48、能要求等。如控制水泥浆向产层的过量漏失，避免造成产层的污染，如果产层是气层，则应避免造成产层的污染，如果产层是气层，则应避免造成产层的污染，如果产层是气层，则应避免造成产层的污染，如果产层是气层，则应要求采用防窜水泥浆体系以保证凝固期间不出要求采用防窜水泥浆体系以保证凝固期间不出要求采用防窜水泥浆体系以保证凝固期间不出要求采用防窜水泥浆体系以保证凝固期间不出现气窜。现气窜。现气窜。现气窜。 2、设计资料准备3）井眼形状参数）井眼形状参数井径、钻具尺寸、套管组合及完井方法。井径、钻具尺寸、套管组合及完井方法。井径、钻具尺寸、套管组合及完井方法。井径、钻具尺寸、套管组合及完井方法。井深（垂直深度与

49、测量深度）井深（垂直深度与测量深度）井深（垂直深度与测量深度）井深（垂直深度与测量深度）套管外径（包括壁厚）套管外径（包括壁厚）套管外径（包括壁厚）套管外径（包括壁厚）裸眼直径裸眼直径裸眼直径裸眼直径套管柱组合（如贯眼管柱、尾管、套管回套管柱组合（如贯眼管柱、尾管、套管回套管柱组合（如贯眼管柱、尾管、套管回套管柱组合（如贯眼管柱、尾管、套管回接、复合套管施工等）接、复合套管施工等）接、复合套管施工等）接、复合套管施工等）井斜数据。井斜数据。井斜数据。井斜数据。 2、设计资料准备3）井眼形状参数）井眼形状参数用途：用途： 计算井底温度计算井底温度计算井底温度计算井底温度 所需液体容积所需液体容积

50、所需液体容积所需液体容积 静液柱压力静液柱压力静液柱压力静液柱压力 顶替流动参数（流态、流动压降等）顶替流动参数（流态、流动压降等）顶替流动参数（流态、流动压降等）顶替流动参数（流态、流动压降等） 对水泥浆的性能也提出相应的要求对水泥浆的性能也提出相应的要求对水泥浆的性能也提出相应的要求对水泥浆的性能也提出相应的要求 裸眼井径的变化情况对设计合理的顶替裸眼井径的变化情况对设计合理的顶替裸眼井径的变化情况对设计合理的顶替裸眼井径的变化情况对设计合理的顶替流动方式是非常重要的，在井眼中如有固结流动方式是非常重要的，在井眼中如有固结流动方式是非常重要的，在井眼中如有固结流动方式是非常重要的，在井眼中

51、如有固结不良的薄弱地层时，井眼由于冲饰往往增大不良的薄弱地层时，井眼由于冲饰往往增大不良的薄弱地层时，井眼由于冲饰往往增大不良的薄弱地层时，井眼由于冲饰往往增大很多，很难实现紊流顶替，这便要求设计时很多，很难实现紊流顶替，这便要求设计时很多，很难实现紊流顶替，这便要求设计时很多，很难实现紊流顶替，这便要求设计时应考虑使用低速（塞流）顶替方法来获取较应考虑使用低速（塞流）顶替方法来获取较应考虑使用低速（塞流）顶替方法来获取较应考虑使用低速（塞流）顶替方法来获取较好的顶替效果。井斜变化的大小对水泥浆的好的顶替效果。井斜变化的大小对水泥浆的好的顶替效果。井斜变化的大小对水泥浆的好的顶替效果。井斜变化

52、的大小对水泥浆的自由水性能也将提出不同的要求。自由水性能也将提出不同的要求。自由水性能也将提出不同的要求。自由水性能也将提出不同的要求。 2、设计资料准备4）钻井液类型与性能）钻井液类型与性能外加剂组成，密度和性能（如粘度、切力、外加剂组成，密度和性能（如粘度、切力、外加剂组成，密度和性能（如粘度、切力、外加剂组成，密度和性能（如粘度、切力、失水、含砂量、失水、含砂量、失水、含砂量、失水、含砂量、pHpH值等）以及有关处理情况。值等）以及有关处理情况。值等）以及有关处理情况。值等）以及有关处理情况。 钻井液的性能对顶替的影响是较大的，一个良好性钻井液的性能对顶替的影响是较大的，一个良好性钻井液

53、的性能对顶替的影响是较大的，一个良好性钻井液的性能对顶替的影响是较大的，一个良好性能的钻井液可大大提高泥浆的顶替效率，这在顶替机理能的钻井液可大大提高泥浆的顶替效率，这在顶替机理能的钻井液可大大提高泥浆的顶替效率，这在顶替机理能的钻井液可大大提高泥浆的顶替效率，这在顶替机理中已经说明。因此，准确掌握钻井液资料对正确设计水中已经说明。因此，准确掌握钻井液资料对正确设计水中已经说明。因此，准确掌握钻井液资料对正确设计水中已经说明。因此，准确掌握钻井液资料对正确设计水泥浆和前置液，并在注水泥前合理地处理好钻井液性能泥浆和前置液，并在注水泥前合理地处理好钻井液性能泥浆和前置液，并在注水泥前合理地处理好

54、钻井液性能泥浆和前置液，并在注水泥前合理地处理好钻井液性能是非常重要的。是非常重要的。是非常重要的。是非常重要的。 钻井液种类一般可分为淡水泥浆、盐水泥浆、乳化钻井液种类一般可分为淡水泥浆、盐水泥浆、乳化钻井液种类一般可分为淡水泥浆、盐水泥浆、乳化钻井液种类一般可分为淡水泥浆、盐水泥浆、乳化泥浆和油基泥浆四类，设计水泥浆时就必须考虑与泥浆泥浆和油基泥浆四类，设计水泥浆时就必须考虑与泥浆泥浆和油基泥浆四类，设计水泥浆时就必须考虑与泥浆泥浆和油基泥浆四类，设计水泥浆时就必须考虑与泥浆的相容性。选择前置液时也需考虑泥浆的种类，如在乳的相容性。选择前置液时也需考虑泥浆的种类，如在乳的相容性。选择前置液

55、时也需考虑泥浆的种类，如在乳的相容性。选择前置液时也需考虑泥浆的种类，如在乳化或油基泥浆环境下应保证加在水泥浆前面的冲洗液或化或油基泥浆环境下应保证加在水泥浆前面的冲洗液或化或油基泥浆环境下应保证加在水泥浆前面的冲洗液或化或油基泥浆环境下应保证加在水泥浆前面的冲洗液或隔离液的组分适合于亲水性的环空顶替。重要作业设计隔离液的组分适合于亲水性的环空顶替。重要作业设计隔离液的组分适合于亲水性的环空顶替。重要作业设计隔离液的组分适合于亲水性的环空顶替。重要作业设计时还应模拟现场条件进行相容性试验。时还应模拟现场条件进行相容性试验。时还应模拟现场条件进行相容性试验。时还应模拟现场条件进行相容性试验。 2

56、、设计资料准备5）水泥与外加剂情况、配浆设备情况水泥与外加剂情况、配浆设备情况 资料主要包括现有干水泥、外加剂的存货情况，资料主要包括现有干水泥、外加剂的存货情况，资料主要包括现有干水泥、外加剂的存货情况，资料主要包括现有干水泥、外加剂的存货情况，外界可能的供货情况。注水泥机泵能力，混合方式，外界可能的供货情况。注水泥机泵能力，混合方式，外界可能的供货情况。注水泥机泵能力，混合方式，外界可能的供货情况。注水泥机泵能力，混合方式，活动套管能力与方式等。一般要求设计水泥浆时应先活动套管能力与方式等。一般要求设计水泥浆时应先活动套管能力与方式等。一般要求设计水泥浆时应先活动套管能力与方式等。一般要求

57、设计水泥浆时应先在现有的外加剂和水泥情况下进行，如果无法满足该在现有的外加剂和水泥情况下进行，如果无法满足该在现有的外加剂和水泥情况下进行，如果无法满足该在现有的外加剂和水泥情况下进行，如果无法满足该井的施工要求，再根据货源情况进行设计并提出订货井的施工要求，再根据货源情况进行设计并提出订货井的施工要求，再根据货源情况进行设计并提出订货井的施工要求，再根据货源情况进行设计并提出订货要求。要求。要求。要求。 3、影响注水泥顶替效率的主要因素l套管居中度套管居中度l流体性能（水泥浆、隔离液性能）流体性能（水泥浆、隔离液性能）l注水泥顶替参数注水泥顶替参数顶替流态顶替流态紊流接触时间紊流接触时间泥浆

58、性能泥浆性能3、影响注水泥顶替效率的主要因素3、影响注水泥顶替效率的主要因素间隙位置(毫米)水泥浆流态顶替效率(%)平均值返回速度(m/s)雷诺数Re宽(35.1)2.0-3.0一般350097.680.3中(20.5)0.3-0.6100Re80094.5窄(8.9).05-.105RePp+PaPp+ P PPaPa：环空静液压力环空静液压力环空静液压力环空静液压力PpPp：地层孔隙压力地层孔隙压力地层孔隙压力地层孔隙压力 P P：地层孔隙压力安全附加值地层孔隙压力安全附加值地层孔隙压力安全附加值地层孔隙压力安全附加值 不漏不漏不漏不漏Pa+Pa+PfaPfaPf-Pf- P P PfaP

59、fa：流体在环空的流动阻力。流体在环空的流动阻力。流体在环空的流动阻力。流体在环空的流动阻力。PfPf：地层破裂压力。地层破裂压力。地层破裂压力。地层破裂压力。 PpPa4、注水泥设计原则与方法4.14.1平衡压力设计原则平衡压力设计原则平衡压力设计原则平衡压力设计原则l l候凝过程候凝过程候凝过程候凝过程 控制失重控制失重控制失重控制失重 防止窜流防止窜流防止窜流防止窜流Pa+PcPpPa+PcPpPcPc：地层流体在水泥浆的流动阻力，地层流体在水泥浆的流动阻力，地层流体在水泥浆的流动阻力，地层流体在水泥浆的流动阻力， 与水泥浆的静胶凝强度发展有关。与水泥浆的静胶凝强度发展有关。与水泥浆的静

60、胶凝强度发展有关。与水泥浆的静胶凝强度发展有关。 PpPa4、注水泥设计原则与方法4.2注水泥工艺方法选择注水泥工艺方法选择方法分类：方法分类：l l 一次注水泥一次注水泥一次注水泥一次注水泥l l 分级注水泥分级注水泥分级注水泥分级注水泥l l 尾管注水泥尾管注水泥尾管注水泥尾管注水泥l l 非常规的注水泥工艺，如内管注水泥，外管非常规的注水泥工艺，如内管注水泥，外管非常规的注水泥工艺，如内管注水泥，外管非常规的注水泥工艺，如内管注水泥，外管注水泥，反循环注水泥等注水泥，反循环注水泥等注水泥，反循环注水泥等注水泥，反循环注水泥等 4、注水泥设计原则与方法4.24.2注水泥工艺方法选择注水泥工

61、艺方法选择注水泥工艺方法选择注水泥工艺方法选择分级注水泥工艺的选择原则分级注水泥工艺的选择原则分级注水泥工艺的选择原则分级注水泥工艺的选择原则l l当要求注入过大的水泥量，环空形成水泥柱过长，有当要求注入过大的水泥量，环空形成水泥柱过长，有当要求注入过大的水泥量，环空形成水泥柱过长，有当要求注入过大的水泥量，环空形成水泥柱过长，有过大静液压差或地层不能承受长段水泥浆柱液柱压力过大静液压差或地层不能承受长段水泥浆柱液柱压力过大静液压差或地层不能承受长段水泥浆柱液柱压力过大静液压差或地层不能承受长段水泥浆柱液柱压力时，应采用双级或多级注工艺。时，应采用双级或多级注工艺。时，应采用双级或多级注工艺。

62、时，应采用双级或多级注工艺。l l当下部有气层，为防止过大失重时，应采用双级或多当下部有气层，为防止过大失重时，应采用双级或多当下部有气层，为防止过大失重时，应采用双级或多当下部有气层，为防止过大失重时，应采用双级或多级注水泥工艺。级注水泥工艺。级注水泥工艺。级注水泥工艺。l l当封固段太长，其水泥浆柱的顶部位置与底部位置的当封固段太长，其水泥浆柱的顶部位置与底部位置的当封固段太长，其水泥浆柱的顶部位置与底部位置的当封固段太长，其水泥浆柱的顶部位置与底部位置的温度差别太大，使得很难设计在这两种温度下性能均温度差别太大，使得很难设计在这两种温度下性能均温度差别太大，使得很难设计在这两种温度下性能

63、均温度差别太大，使得很难设计在这两种温度下性能均能满足要求的水泥浆时，应采用双级注水泥工艺。能满足要求的水泥浆时，应采用双级注水泥工艺。能满足要求的水泥浆时，应采用双级注水泥工艺。能满足要求的水泥浆时，应采用双级注水泥工艺。l l当要求在上部某层有不受泥浆污染的水泥封固段时，当要求在上部某层有不受泥浆污染的水泥封固段时，当要求在上部某层有不受泥浆污染的水泥封固段时，当要求在上部某层有不受泥浆污染的水泥封固段时，当在上下有封隔层，但中间不需水泥封隔时，可采用当在上下有封隔层，但中间不需水泥封隔时，可采用当在上下有封隔层，但中间不需水泥封隔时，可采用当在上下有封隔层，但中间不需水泥封隔时，可采用双

64、级注水泥。双级注水泥。双级注水泥。双级注水泥。 4、注水泥设计原则与方法4.2注水泥工艺方法选择注水泥工艺方法选择分级注水泥工艺的类型分级注水泥工艺的类型 正规的非连续式的双级注水泥正规的非连续式的双级注水泥正规的非连续式的双级注水泥正规的非连续式的双级注水泥 非正规连续式的双级注水泥非正规连续式的双级注水泥非正规连续式的双级注水泥非正规连续式的双级注水泥三级注水泥三级注水泥三级注水泥三级注水泥 一般情况仅可能采用正规的非连续式的分级注水泥方一般情况仅可能采用正规的非连续式的分级注水泥方一般情况仅可能采用正规的非连续式的分级注水泥方一般情况仅可能采用正规的非连续式的分级注水泥方式。采用这种方法

65、时，如果条件允许，第一级返深最式。采用这种方法时，如果条件允许，第一级返深最式。采用这种方法时，如果条件允许，第一级返深最式。采用这种方法时，如果条件允许，第一级返深最好在分级箍位置好在分级箍位置好在分级箍位置好在分级箍位置150150150150200m200m200m200m以上。一级碰压后，从井口以上。一级碰压后，从井口以上。一级碰压后，从井口以上。一级碰压后，从井口放压确认浮鞋浮箍工作可靠，水泥不回流，方可投入放压确认浮鞋浮箍工作可靠，水泥不回流，方可投入放压确认浮鞋浮箍工作可靠，水泥不回流，方可投入放压确认浮鞋浮箍工作可靠，水泥不回流，方可投入打开塞。打开塞。打开塞。打开塞。 4、注

66、水泥设计原则与方法4.2注水泥工艺方法选择注水泥工艺方法选择分级箍位置选择原则分级箍位置选择原则 分级箍位置的选择主要应依据井眼的压力剖面而分级箍位置的选择主要应依据井眼的压力剖面而分级箍位置的选择主要应依据井眼的压力剖面而分级箍位置的选择主要应依据井眼的压力剖面而定。即保证分级后，每级注水泥中的环空压力均能满定。即保证分级后，每级注水泥中的环空压力均能满定。即保证分级后，每级注水泥中的环空压力均能满定。即保证分级后，每级注水泥中的环空压力均能满足井眼安全的要求。在此基础上同时，还应考虑如下足井眼安全的要求。在此基础上同时，还应考虑如下足井眼安全的要求。在此基础上同时，还应考虑如下足井眼安全的

67、要求。在此基础上同时，还应考虑如下要求：要求：要求：要求：l l分级箍选择位置最好置于外层套管段内，否则应设置分级箍选择位置最好置于外层套管段内，否则应设置分级箍选择位置最好置于外层套管段内，否则应设置分级箍选择位置最好置于外层套管段内，否则应设置在地层坚硬、稳定的井段。在地层坚硬、稳定的井段。在地层坚硬、稳定的井段。在地层坚硬、稳定的井段。l l分级箍所在井段位置的井径应规则，且在较直井段，分级箍所在井段位置的井径应规则，且在较直井段，分级箍所在井段位置的井径应规则，且在较直井段，分级箍所在井段位置的井径应规则，且在较直井段，过大斜度会影响重力塞与下内套重合密封，使打开不过大斜度会影响重力塞

68、与下内套重合密封，使打开不过大斜度会影响重力塞与下内套重合密封，使打开不过大斜度会影响重力塞与下内套重合密封，使打开不可靠。可靠。可靠。可靠。 4、注水泥设计原则与方法4.3水泥浆设计水泥浆设计l l设计顶替流态设计顶替流态l l环空水泥浆柱组成环空水泥浆柱组成l l水泥浆体系与性能要求水泥浆体系与性能要求l l水泥浆配方与性能试验水泥浆配方与性能试验l l用量计算用量计算4、注水泥设计原则与方法4.3水泥浆设计水泥浆设计l l环空水泥浆柱组成环空水泥浆柱组成l l水泥浆体系与性能要求水泥浆体系与性能要求l l水泥浆配方与性能试验水泥浆配方与性能试验l l用量计算用量计算4、注水泥设计原则与方

69、法l l环空水泥浆组成环空水泥浆组成结构结构尾浆中间浆领浆冲洗液隔离液冲洗液钻井液常常规：规：泥浆泥浆 +前置液（冲洗液前置液（冲洗液/ /隔离液）隔离液）+水泥浆（尾浆）水泥浆（尾浆）常常规：规：泥浆泥浆 +前置液（冲洗液前置液（冲洗液/ /隔离液隔离液/ /冲洗液）冲洗液）+水泥浆（领浆水泥浆（领浆+ +尾浆）尾浆）单级双封：单级双封：泥浆泥浆+ +前置液（冲洗液前置液（冲洗液/ /隔离液）隔离液）+ +水泥浆水泥浆 +中间液（隔离液中间液（隔离液+ +泥浆泥浆+ +隔离液）隔离液）+水泥浆（尾浆）水泥浆（尾浆）双双级：级：泥浆泥浆 +前置液（冲洗液前置液（冲洗液/ /隔离液）隔离液）+水

70、泥浆（尾浆）水泥浆（尾浆）4、注水泥设计原则与方法l l环空各段水泥浆长度设计原则环空各段水泥浆长度设计原则 一般要求尾浆应返到主封固段以上一般要求尾浆应返到主封固段以上一般要求尾浆应返到主封固段以上一般要求尾浆应返到主封固段以上5050150m150m，而领浆返至设计返高以上，如有中间而领浆返至设计返高以上，如有中间而领浆返至设计返高以上，如有中间而领浆返至设计返高以上，如有中间浆，其返深应视具体要求确定。按这一返深浆，其返深应视具体要求确定。按这一返深浆，其返深应视具体要求确定。按这一返深浆，其返深应视具体要求确定。按这一返深初步确定了各浆体的长度后，还应根据其对初步确定了各浆体的长度后，

71、还应根据其对初步确定了各浆体的长度后，还应根据其对初步确定了各浆体的长度后，还应根据其对各段水泥浆的密度要求，在考虑满足环空平各段水泥浆的密度要求，在考虑满足环空平各段水泥浆的密度要求，在考虑满足环空平各段水泥浆的密度要求，在考虑满足环空平衡压力要求的原则下进一步进行调整。衡压力要求的原则下进一步进行调整。衡压力要求的原则下进一步进行调整。衡压力要求的原则下进一步进行调整。4、注水泥设计原则与方法l l环空各段水泥浆密度设计原则环空各段水泥浆密度设计原则环空各段水泥浆密度设计原则环空各段水泥浆密度设计原则 保证环空压力安全（平衡压力条件）的原则下，尾浆密度保证环空压力安全（平衡压力条件）的原则

72、下，尾浆密度保证环空压力安全（平衡压力条件）的原则下，尾浆密度保证环空压力安全（平衡压力条件）的原则下，尾浆密度应首先考虑使用正常密度范围（即在标准配浆水灰比下配出的应首先考虑使用正常密度范围（即在标准配浆水灰比下配出的应首先考虑使用正常密度范围（即在标准配浆水灰比下配出的应首先考虑使用正常密度范围（即在标准配浆水灰比下配出的水泥浆的密度），而领浆密度可稍低于尾浆密度，一般低于正水泥浆的密度），而领浆密度可稍低于尾浆密度，一般低于正水泥浆的密度），而领浆密度可稍低于尾浆密度，一般低于正水泥浆的密度），而领浆密度可稍低于尾浆密度，一般低于正常水泥浆密度常水泥浆密度常水泥浆密度常水泥浆密度0.01

73、-.020.01-.02即可，中间浆一般与尾浆密度一致或介即可，中间浆一般与尾浆密度一致或介即可，中间浆一般与尾浆密度一致或介即可，中间浆一般与尾浆密度一致或介于领浆与尾浆之间。于领浆与尾浆之间。于领浆与尾浆之间。于领浆与尾浆之间。 考虑：考虑：考虑：考虑：l l使用外加剂下综合性能最佳时的密度值；使用外加剂下综合性能最佳时的密度值；使用外加剂下综合性能最佳时的密度值；使用外加剂下综合性能最佳时的密度值；l l水泥浆不发生沉降的最大用水量（最低密度）及具有最低可泵水泥浆不发生沉降的最大用水量（最低密度）及具有最低可泵水泥浆不发生沉降的最大用水量（最低密度）及具有最低可泵水泥浆不发生沉降的最大用

74、水量（最低密度）及具有最低可泵性情况下的最小用水量（最大密度）；性情况下的最小用水量（最大密度）；性情况下的最小用水量（最大密度）；性情况下的最小用水量（最大密度）；l l满足抗压强度要求的密度值和保证顶替效率时与钻井液密度的满足抗压强度要求的密度值和保证顶替效率时与钻井液密度的满足抗压强度要求的密度值和保证顶替效率时与钻井液密度的满足抗压强度要求的密度值和保证顶替效率时与钻井液密度的最低密度差；最低密度差；最低密度差；最低密度差；l l通过减轻与加重处理后，水泥浆可能达到的最低密度与最大密通过减轻与加重处理后，水泥浆可能达到的最低密度与最大密通过减轻与加重处理后，水泥浆可能达到的最低密度与最

75、大密通过减轻与加重处理后，水泥浆可能达到的最低密度与最大密度值。度值。度值。度值。4、注水泥设计原则与方法计算环空总的液柱压力分析环空压力是否处于平衡（可通过井眼压力剖面图分析）平衡/不平衡调整先导水泥浆的密度调整先导水泥浆的返深调整尾浆密度（加重、减轻）完成4、注水泥设计原则与方法进行了环空液柱压力校核后，如井眼有油进行了环空液柱压力校核后，如井眼有油进行了环空液柱压力校核后，如井眼有油进行了环空液柱压力校核后，如井眼有油气窜的可能，还应校核环空浆柱的失重情况，如气窜的可能，还应校核环空浆柱的失重情况，如气窜的可能，还应校核环空浆柱的失重情况，如气窜的可能，还应校核环空浆柱的失重情况，如失重

76、较严重并可能引起油气窜时，还应进一步采失重较严重并可能引起油气窜时，还应进一步采失重较严重并可能引起油气窜时，还应进一步采失重较严重并可能引起油气窜时，还应进一步采用多凝结构（使用中间浆）以控制失重的速度。用多凝结构（使用中间浆）以控制失重的速度。用多凝结构（使用中间浆）以控制失重的速度。用多凝结构（使用中间浆）以控制失重的速度。设计中应注意的是，在实际施工中，不可设计中应注意的是，在实际施工中，不可设计中应注意的是，在实际施工中，不可设计中应注意的是，在实际施工中，不可能完全达到设计的水泥浆密度和返深位置，因此能完全达到设计的水泥浆密度和返深位置，因此能完全达到设计的水泥浆密度和返深位置，因

77、此能完全达到设计的水泥浆密度和返深位置，因此在设计时，必须使得水泥浆密度和各段液体长度在设计时，必须使得水泥浆密度和各段液体长度在设计时，必须使得水泥浆密度和各段液体长度在设计时，必须使得水泥浆密度和各段液体长度在一定范围内变化时，其环空仍能保持一平衡压在一定范围内变化时，其环空仍能保持一平衡压在一定范围内变化时，其环空仍能保持一平衡压在一定范围内变化时，其环空仍能保持一平衡压力状态。其进行的方法是将密度和长度分别在一力状态。其进行的方法是将密度和长度分别在一力状态。其进行的方法是将密度和长度分别在一力状态。其进行的方法是将密度和长度分别在一定范围内变化，然后校核其环空压力的平衡情况。定范围内

78、变化，然后校核其环空压力的平衡情况。定范围内变化，然后校核其环空压力的平衡情况。定范围内变化，然后校核其环空压力的平衡情况。 4、注水泥设计原则与方法4.3水泥浆设计水泥浆设计l l环空水泥浆柱组成环空水泥浆柱组成l l水泥浆体系与性能要求水泥浆体系与性能要求l l水泥浆配方与性能试验水泥浆配方与性能试验l l用量计算用量计算4、注水泥设计原则与方法l l用量计算用量计算水泥浆用量水泥浆用量水泥浆用量水泥浆用量 环空水泥浆量的计算环空水泥浆量的计算环空水泥浆量的计算环空水泥浆量的计算干灰与配浆水用量干灰与配浆水用量干灰与配浆水用量干灰与配浆水用量 国外计算方法国外计算方法国外计算方法国外计算方

79、法 国内计算方法国内计算方法国内计算方法国内计算方法外加剂用量外加剂用量外加剂用量外加剂用量加重、减重剂用量加重、减重剂用量加重、减重剂用量加重、减重剂用量4、注水泥设计原则与方法4.4 4.4 前置液与后置液设计前置液与后置液设计l l选择原则选择原则l l前置液的结构前置液的结构l l前置液的密度和用量前置液的密度和用量l l前置液类型前置液类型l l后置液设计后置液设计4、注水泥设计原则与方法4.4 4.4 前置液与后置液设计前置液与后置液设计l l选择原则选择原则l l前置液的结构前置液的结构l l前置液的密度和用量前置液的密度和用量l l前置液类型前置液类型l l后置液设计后置液设计

80、4、注水泥设计原则与方法、只用冲洗液或紊流隔离液时，要求用量满足、只用冲洗液或紊流隔离液时，要求用量满足、只用冲洗液或紊流隔离液时，要求用量满足、只用冲洗液或紊流隔离液时，要求用量满足10min10min接触时间，其用量可计算如下：接触时间，其用量可计算如下：接触时间，其用量可计算如下：接触时间，其用量可计算如下： q=10q=10 QcQc 60/100060/1000 q q冲洗液用量，冲洗液用量，冲洗液用量，冲洗液用量，mm3 3QcQc顶替临界排量，顶替临界排量，顶替临界排量，顶替临界排量，L/sL/s 当计算的冲洗液用量在环空中的长度超过当计算的冲洗液用量在环空中的长度超过当计算的冲

81、洗液用量在环空中的长度超过当计算的冲洗液用量在环空中的长度超过250m250m时，则时，则时，则时，则以冲洗液封固以冲洗液封固以冲洗液封固以冲洗液封固250m250m环空所需的用量为准。环空所需的用量为准。环空所需的用量为准。环空所需的用量为准。4、注水泥设计原则与方法、同时使用冲洗液和隔离液时，其总的用量仍按上面、同时使用冲洗液和隔离液时，其总的用量仍按上面、同时使用冲洗液和隔离液时，其总的用量仍按上面、同时使用冲洗液和隔离液时，其总的用量仍按上面公式计算，然后两种液体按公式计算，然后两种液体按公式计算，然后两种液体按公式计算，然后两种液体按2:12:1的容积比例分别计算的容积比例分别计算的

82、容积比例分别计算的容积比例分别计算其用量即可。但对总量的限制要求不超过环空高度其用量即可。但对总量的限制要求不超过环空高度其用量即可。但对总量的限制要求不超过环空高度其用量即可。但对总量的限制要求不超过环空高度300m300m为准。为准。为准。为准。、对粘性隔离液的用量，要求能充填环空长度、对粘性隔离液的用量，要求能充填环空长度、对粘性隔离液的用量，要求能充填环空长度、对粘性隔离液的用量，要求能充填环空长度 150150200m200m。、对尾管或小间隙井眼注水泥，因环空容积较小，故对尾管或小间隙井眼注水泥，因环空容积较小，故对尾管或小间隙井眼注水泥，因环空容积较小，故对尾管或小间隙井眼注水泥

83、，因环空容积较小，故按上面要求计算的用量可能很小。一般要求用量不按上面要求计算的用量可能很小。一般要求用量不按上面要求计算的用量可能很小。一般要求用量不按上面要求计算的用量可能很小。一般要求用量不小于小于小于小于1.6m1.6m3 3。、根据所固井的井深情况和环空压力的平衡情况，可根据所固井的井深情况和环空压力的平衡情况，可根据所固井的井深情况和环空压力的平衡情况，可根据所固井的井深情况和环空压力的平衡情况，可适当增加用量，一般当井深超过适当增加用量，一般当井深超过适当增加用量，一般当井深超过适当增加用量，一般当井深超过3000m3000m后，每增加后，每增加后，每增加后，每增加300m300

84、m深度，应在设计总量中附加深度，应在设计总量中附加深度，应在设计总量中附加深度，应在设计总量中附加0.20.20.3m0.3m3 3。在环在环在环在环空井眼稳定、地层压力平衡满足的情况下，为提高空井眼稳定、地层压力平衡满足的情况下，为提高空井眼稳定、地层压力平衡满足的情况下，为提高空井眼稳定、地层压力平衡满足的情况下，为提高顶替质量，可加大前置液的用量，长度可达到其应顶替质量，可加大前置液的用量，长度可达到其应顶替质量，可加大前置液的用量，长度可达到其应顶替质量，可加大前置液的用量，长度可达到其应封固层段的长度。封固层段的长度。封固层段的长度。封固层段的长度。 4、注水泥设计原则与方法4.4

85、4.4 前置液与后置液设计前置液与后置液设计l l选择原则选择原则l l前置液的结构前置液的结构l l前置液的密度和用量前置液的密度和用量l l前置液类型前置液类型l l后置液设计后置液设计4、注水泥设计原则与方法 后置液主要用于隔离水泥浆与管内顶替泥浆，一般后置液主要用于隔离水泥浆与管内顶替泥浆，一般后置液主要用于隔离水泥浆与管内顶替泥浆，一般后置液主要用于隔离水泥浆与管内顶替泥浆，一般使用配浆水即可。但在尾管注水泥中后置液的使用还有使用配浆水即可。但在尾管注水泥中后置液的使用还有使用配浆水即可。但在尾管注水泥中后置液的使用还有使用配浆水即可。但在尾管注水泥中后置液的使用还有平衡注水泥后管内

86、外压差，防止形成小循环的作用。故平衡注水泥后管内外压差，防止形成小循环的作用。故平衡注水泥后管内外压差，防止形成小循环的作用。故平衡注水泥后管内外压差，防止形成小循环的作用。故在设计中需根据管内外压力情况计算需使用的后置液量。在设计中需根据管内外压力情况计算需使用的后置液量。在设计中需根据管内外压力情况计算需使用的后置液量。在设计中需根据管内外压力情况计算需使用的后置液量。 使用高度：使用高度：使用高度：使用高度：计算位置的环空压力计算位置的环空压力计算位置的环空压力计算位置的环空压力= =计算位置的管内压力计算位置的管内压力计算位置的管内压力计算位置的管内压力+ +附加值附加值附加值附加值计

87、算位置的管内压力计算位置的管内压力计算位置的管内压力计算位置的管内压力= =顶替液顶替液顶替液顶替液( (泥浆泥浆泥浆泥浆) )压力压力压力压力+ +轻压塞液或轻压塞液或轻压塞液或轻压塞液或碰压液压力碰压液压力碰压液压力碰压液压力轻后置液或碰压液压力轻后置液或碰压液压力轻后置液或碰压液压力轻后置液或碰压液压力= =液体高度液体高度液体高度液体高度 密度密度密度密度方法：根据前三方程可解出轻顶替液的使用高度。方法：根据前三方程可解出轻顶替液的使用高度。方法：根据前三方程可解出轻顶替液的使用高度。方法：根据前三方程可解出轻顶替液的使用高度。 4、注水泥设计原则与方法4.5 4.5 注水泥顶替流动设

88、计注水泥顶替流动设计l l顶替流型顶替流型l l顶替液体流变参数的要求顶替液体流变参数的要求l l“U”型管效应计算与控制型管效应计算与控制l l顶替过程参数变化顶替过程参数变化4、注水泥设计原则与方法4.5 4.5 注水泥顶替流动设计注水泥顶替流动设计l l顶替流型顶替流型l l顶替液体流变参数的要求顶替液体流变参数的要求l l“U”型管效应计算与控制型管效应计算与控制l l顶替过程参数变化顶替过程参数变化4、注水泥设计原则与方法确定合理顶替流速范围的原则确定合理顶替流速范围的原则确定合理顶替流速范围的原则确定合理顶替流速范围的原则 l l井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些井眼的

89、稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些层位对环空返速的限制情况，这些数据可邻井或区块层位对环空返速的限制情况，这些数据可邻井或区块层位对环空返速的限制情况，这些数据可邻井或区块层位对环空返速的限制情况，这些数据可邻井或区块的资料获得。的资料获得。的资料获得。的资料获得。l l正常钻井过程中的环空返速情况。正常钻井过程中的环空返速情况。正常钻井过程中的环空返速情况。正常钻井过程中的环空返速情况。l l裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变裸眼井径变化

90、情况及对返速的限制，如当裸眼井径变裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变化较大，存在所谓的化较大，存在所谓的化较大，存在所谓的化较大，存在所谓的“ “大肚子大肚子大肚子大肚子” ”时，一般要求返速不时，一般要求返速不时，一般要求返速不时，一般要求返速不能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时在能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时在能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时在能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时在“ “大肚子大肚子大肚子大肚子” ”段段段段一般是很难达到紊流的。一般是很难达到紊流的。一般是很难达到紊流的。一般是很难达到紊流的。l l套管居中度情况，当套管居中度不好时，应避免使用套管居中度情况，当套

91、管居中度不好时，应避免使用套管居中度情况，当套管居中度不好时，应避免使用套管居中度情况，当套管居中度不好时，应避免使用塞流顶替；塞流顶替；塞流顶替；塞流顶替；l l井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，应避井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，应避井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，应避井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，应避免使用塞流顶替；免使用塞流顶替；免使用塞流顶替；免使用塞流顶替；l l泥浆泵与注水泥设备的工作能力。泥浆泵与注水泥设备的工作能力。泥浆泵与注水泥设备的工作能力。泥浆泵与注水泥设备的工作能力。4、注水泥设计原则与方法选择顶替流态的原则选择顶替流态的原则选

92、择顶替流态的原则选择顶替流态的原则顶替流态的选择主要是考虑在现有配浆能力下能顶替流态的选择主要是考虑在现有配浆能力下能顶替流态的选择主要是考虑在现有配浆能力下能顶替流态的选择主要是考虑在现有配浆能力下能否配出在上述流速范围内达到紊流或塞流状态的水泥否配出在上述流速范围内达到紊流或塞流状态的水泥否配出在上述流速范围内达到紊流或塞流状态的水泥否配出在上述流速范围内达到紊流或塞流状态的水泥浆和前置液。其选择的原则是：浆和前置液。其选择的原则是：浆和前置液。其选择的原则是：浆和前置液。其选择的原则是：l l首先考虑使用紊流流态进行顶替，如果现有条件不能首先考虑使用紊流流态进行顶替，如果现有条件不能首先

93、考虑使用紊流流态进行顶替，如果现有条件不能首先考虑使用紊流流态进行顶替，如果现有条件不能实现紊流则考虑使用塞流或低速顶替。实现紊流则考虑使用塞流或低速顶替。实现紊流则考虑使用塞流或低速顶替。实现紊流则考虑使用塞流或低速顶替。l l在两者均无法实现的情况下，再设计为在尽量高速下在两者均无法实现的情况下，再设计为在尽量高速下在两者均无法实现的情况下，再设计为在尽量高速下在两者均无法实现的情况下，再设计为在尽量高速下的层流顶替，这时，应充分考虑紊流前置液的使用，的层流顶替，这时，应充分考虑紊流前置液的使用，的层流顶替，这时，应充分考虑紊流前置液的使用，的层流顶替，这时，应充分考虑紊流前置液的使用，以

94、弥补水泥浆不能达到紊流的缺陷。以弥补水泥浆不能达到紊流的缺陷。以弥补水泥浆不能达到紊流的缺陷。以弥补水泥浆不能达到紊流的缺陷。 4、注水泥设计原则与方法4.5 4.5 注水泥顶替流动设计注水泥顶替流动设计l l顶替流型顶替流型l l顶替液体流变参数的要求顶替液体流变参数的要求l l“U”型管效应计算与控制型管效应计算与控制l l顶替过程参数变化顶替过程参数变化4、注水泥设计原则与方法4.5 4.5 注水泥顶替流动设计注水泥顶替流动设计l l顶替流型顶替流型l l顶替液体流变参数的要求顶替液体流变参数的要求l l“U”型管效应计算与控制型管效应计算与控制l l顶替过程参数变化顶替过程参数变化4、

95、注水泥设计原则与方法4、注水泥设计原则与方法4.5 4.5 注水泥顶替流动设计注水泥顶替流动设计l l顶替流型顶替流型l l顶替液体流变参数的要求顶替液体流变参数的要求l l“U”型管效应计算与控制型管效应计算与控制l l顶替过程参数变化顶替过程参数变化4、注水泥设计原则与方法l l流动阻力流动阻力l l环空与管内静压环空与管内静压l l局部流动阻力局部流动阻力l l井口压力井口压力l l套管鞋处压力套管鞋处压力l l紊流接触时间紊流接触时间5、注水泥设计步骤设计内容设计内容 井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井液性能等基本注水泥井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井液性能等基本注水泥井眼条件（

96、如温度、压力、井况）、钻井液性能等基本注水泥井眼条件（如温度、压力、井况）、钻井液性能等基本注水泥环境的审定、分析；环境的审定、分析；环境的审定、分析；环境的审定、分析； 注水泥作业方式选择，确定采用什么方法进行该次注水泥作业；注水泥作业方式选择，确定采用什么方法进行该次注水泥作业；注水泥作业方式选择，确定采用什么方法进行该次注水泥作业；注水泥作业方式选择，确定采用什么方法进行该次注水泥作业； 水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方等；水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方等；水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方等；水泥浆设计，如密度、用量、性能与配方等； 前置液与后置液设计；前置液与后置液设计；

97、前置液与后置液设计；前置液与后置液设计； 设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、刮泥器的使用、水设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、刮泥器的使用、水设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、刮泥器的使用、水设备与工具附件的选择，如扶正器的安放、刮泥器的使用、水泥车的选配等；泥车的选配等；泥车的选配等；泥车的选配等； 顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择与施工程序安排；顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择与施工程序安排；顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择与施工程序安排；顶替工艺设计，如顶替流态、流速的选择与施工程序安排； 注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆性能的调节、人员组注水泥前的准备，如循

98、环洗井要求、泥浆性能的调节、人员组注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆性能的调节、人员组注水泥前的准备，如循环洗井要求、泥浆性能的调节、人员组织与职责分工等；织与职责分工等；织与职责分工等；织与职责分工等； 注水泥作业结果评价，主要指对整个施工计划实施过程的模拟注水泥作业结果评价，主要指对整个施工计划实施过程的模拟注水泥作业结果评价，主要指对整个施工计划实施过程的模拟注水泥作业结果评价，主要指对整个施工计划实施过程的模拟效果分析与实际施工后的事后评价分析两方面的工作。效果分析与实际施工后的事后评价分析两方面的工作。效果分析与实际施工后的事后评价分析两方面的工作。效果分析与实际施工后的事后评价分

99、析两方面的工作。 5、注水泥设计步骤设计设计步骤步骤(1)(1)整理和分析设计所需的基本资料；整理和分析设计所需的基本资料；整理和分析设计所需的基本资料；整理和分析设计所需的基本资料；(2)(2)设计总体的注水泥方案，具体可按如设计总体的注水泥方案，具体可按如设计总体的注水泥方案，具体可按如设计总体的注水泥方案，具体可按如下步骤进行；下步骤进行；下步骤进行；下步骤进行；选择注水泥方案选择注水泥方案选择注水泥方案选择注水泥方案顶替流型顶替流型顶替流型顶替流型前置液的类型与用量前置液的类型与用量前置液的类型与用量前置液的类型与用量环空水泥浆柱组成环空水泥浆柱组成环空水泥浆柱组成环空水泥浆柱组成水泥

100、浆体系与性能要求水泥浆体系与性能要求水泥浆体系与性能要求水泥浆体系与性能要求5、注水泥设计步骤流程：流程：流程：流程：第第第第1 1步步步步 注水泥工艺方法注水泥工艺方法注水泥工艺方法注水泥工艺方法第第第第2 2步步步步 选择设计某一级注水泥过程选择设计某一级注水泥过程选择设计某一级注水泥过程选择设计某一级注水泥过程第第第第3 3步步步步 选择顶替流速范围和顶替流态选择顶替流速范围和顶替流态选择顶替流速范围和顶替流态选择顶替流速范围和顶替流态第第第第4 4步步步步 确定前置液组成、密度、用量确定前置液组成、密度、用量确定前置液组成、密度、用量确定前置液组成、密度、用量第第第第5 5步步步步 确

101、定水泥浆组成、密度、返深确定水泥浆组成、密度、返深确定水泥浆组成、密度、返深确定水泥浆组成、密度、返深第第第第6 6步步步步 校核环空平衡压力情况校核环空平衡压力情况校核环空平衡压力情况校核环空平衡压力情况第第第第7 7步步步步 制定水泥浆性能要求制定水泥浆性能要求制定水泥浆性能要求制定水泥浆性能要求第第第第8 8步步步步 选择水泥浆体系、外加剂体系选择水泥浆体系、外加剂体系选择水泥浆体系、外加剂体系选择水泥浆体系、外加剂体系 5、注水泥设计步骤(3)设计施工流体（水泥浆、前置液等），设计施工流体（水泥浆、前置液等），并以化验室实测数据最终确定其性能与并以化验室实测数据最终确定其性能与配方配方

102、,计算出水泥浆、水泥与外加剂的用计算出水泥浆、水泥与外加剂的用量；量；(4)作业计划设计作业计划设计 设计套管附件与注水泥设备的使用，如扶正设计套管附件与注水泥设备的使用，如扶正设计套管附件与注水泥设备的使用，如扶正设计套管附件与注水泥设备的使用，如扶正器安放位置等；器安放位置等；器安放位置等；器安放位置等； 临界排量临界排量临界排量临界排量 初步作业计划初步作业计划初步作业计划初步作业计划 5、注水泥设计步骤初步的注水泥方案，主要包括：初步的注水泥方案，主要包括：初步的注水泥方案，主要包括：初步的注水泥方案，主要包括：l l注前置液的排量、时间；注前置液的排量、时间；注前置液的排量、时间；注

103、前置液的排量、时间；l l注先导水泥浆的排量、时间；注先导水泥浆的排量、时间；注先导水泥浆的排量、时间；注先导水泥浆的排量、时间；l l注尾随水泥浆的排量、时间；注尾随水泥浆的排量、时间；注尾随水泥浆的排量、时间；注尾随水泥浆的排量、时间；l l停泵投塞时间停泵投塞时间停泵投塞时间停泵投塞时间l l压胶塞排量、时间压胶塞排量、时间压胶塞排量、时间压胶塞排量、时间l l开始顶替排量、时间开始顶替排量、时间开始顶替排量、时间开始顶替排量、时间l l结束时顶替排量、时间结束时顶替排量、时间结束时顶替排量、时间结束时顶替排量、时间l l碰压压力碰压压力碰压压力碰压压力5、注水泥设计步骤(5)(5)计划

104、调整计划调整计划调整计划调整 根据前面的分析结果，对作业计划进行相应根据前面的分析结果，对作业计划进行相应根据前面的分析结果，对作业计划进行相应根据前面的分析结果，对作业计划进行相应的调整，主要是针对环空液柱结构和施工排的调整，主要是针对环空液柱结构和施工排的调整，主要是针对环空液柱结构和施工排的调整，主要是针对环空液柱结构和施工排量计划。使调整后的方案能更好地满足环空量计划。使调整后的方案能更好地满足环空量计划。使调整后的方案能更好地满足环空量计划。使调整后的方案能更好地满足环空压力平衡和施工顶替流态设计的要求。压力平衡和施工顶替流态设计的要求。压力平衡和施工顶替流态设计的要求。压力平衡和施

105、工顶替流态设计的要求。 5、注水泥设计步骤(6)(6)详细作业计划详细作业计划详细作业计划详细作业计划在前面进行了注水泥作业主要内容设计的基础上，进在前面进行了注水泥作业主要内容设计的基础上，进在前面进行了注水泥作业主要内容设计的基础上，进在前面进行了注水泥作业主要内容设计的基础上，进行整个作业计划的详细安排，主要包括如下内容。行整个作业计划的详细安排，主要包括如下内容。行整个作业计划的详细安排，主要包括如下内容。行整个作业计划的详细安排，主要包括如下内容。l l套管附件使用安排套管附件使用安排套管附件使用安排套管附件使用安排l l排量计划排量计划排量计划排量计划l l活动套管计划活动套管计划

106、活动套管计划活动套管计划 l l设备调度设备调度设备调度设备调度l l施工准备要求施工准备要求施工准备要求施工准备要求l l施工组织与职责施工组织与职责施工组织与职责施工组织与职责l l作业步骤作业步骤作业步骤作业步骤6、注水泥设计格式介绍l l中国石油天然气股份有限公司中国石油天然气股份有限公司固井设计格式固井设计格式固井设计格式固井设计格式6、注水泥设计格式介绍1 1设计依据设计依据设计依据设计依据1.11.1地质和地理资料地质和地理资料地质和地理资料地质和地理资料1.21.2钻井资料钻井资料钻井资料钻井资料22套管柱设计套管柱设计套管柱设计套管柱设计2.12.1套管柱强度设计条件套管柱强

107、度设计条件套管柱强度设计条件套管柱强度设计条件2.22.2套管柱强度设计结果套管柱强度设计结果套管柱强度设计结果套管柱强度设计结果2.32.3套管串结构套管串结构套管串结构套管串结构2.42.4分级箍、套管外封隔器和尾管悬挂器等井下工具强分级箍、套管外封隔器和尾管悬挂器等井下工具强分级箍、套管外封隔器和尾管悬挂器等井下工具强分级箍、套管外封隔器和尾管悬挂器等井下工具强度性能参数度性能参数度性能参数度性能参数2.52.5扶正器安放位置和数量扶正器安放位置和数量扶正器安放位置和数量扶正器安放位置和数量2.62.6其它其它其它其它6、注水泥设计格式介绍33水泥浆设计水泥浆设计水泥浆设计水泥浆设计3.

108、13.1水泥浆配方及性能水泥浆配方及性能水泥浆配方及性能水泥浆配方及性能3.23.2前置液设计前置液设计前置液设计前置液设计4 4注水泥设计注水泥设计注水泥设计注水泥设计4.14.1水泥浆压稳设计水泥浆压稳设计水泥浆压稳设计水泥浆压稳设计4.24.2水泥用量设计水泥用量设计水泥用量设计水泥用量设计4.34.3替浆量计算替浆量计算替浆量计算替浆量计算4.44.4注入流体数量、施工排量及时间注入流体数量、施工排量及时间注入流体数量、施工排量及时间注入流体数量、施工排量及时间4.54.5模拟注水泥模拟注水泥模拟注水泥模拟注水泥6、注水泥设计格式介绍55技术措施技术措施技术措施技术措施5.15.1井眼

109、准备井眼准备井眼准备井眼准备5.25.2下套管下套管下套管下套管5.35.3注水泥注水泥注水泥注水泥5.45.4候凝及胶结测井候凝及胶结测井候凝及胶结测井候凝及胶结测井5.55.5其它其它其它其它66固井主要设备和材料固井主要设备和材料固井主要设备和材料固井主要设备和材料6.16.1固井主要设备固井主要设备固井主要设备固井主要设备6.26.2固井材料固井材料固井材料固井材料6、注水泥设计格式介绍77健康、安全与环保健康、安全与环保健康、安全与环保健康、安全与环保7.17.1国家、当地政府有关健康、安全与环境保护法律、国家、当地政府有关健康、安全与环境保护法律、国家、当地政府有关健康、安全与环境

110、保护法律、国家、当地政府有关健康、安全与环境保护法律、法规的相关文件法规的相关文件法规的相关文件法规的相关文件7.27.2石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南7.37.3健康管理要求健康管理要求健康管理要求健康管理要求7.47.4安全管理要求安全管理要求安全管理要求安全管理要求7.57.5环保要求环保要求环保要求环保要求88固井作业提交资料要求固井作业提交资料要求固井作业提交资料要求固井作业提交资料要求8.18.1固井施工前提交的资料固井施工前提交的资料固井施工前

111、提交的资料固井施工前提交的资料8.28.2固井施工完成后提交的资料固井施工完成后提交的资料固井施工完成后提交的资料固井施工完成后提交的资料7、计算机辅助固井设计数学计算数学计算1 1）、管柱力学计算）、管柱力学计算）、管柱力学计算）、管柱力学计算2 2）、流变学设计）、流变学设计）、流变学设计）、流变学设计3 3）、多模拟结果的合理选择）、多模拟结果的合理选择）、多模拟结果的合理选择）、多模拟结果的合理选择4 4）、复杂井眼形状下的计算）、复杂井眼形状下的计算）、复杂井眼形状下的计算）、复杂井眼形状下的计算5 5）、临界返速计算）、临界返速计算）、临界返速计算）、临界返速计算6 6）、多流体流

112、动阻力与液柱压力计算）、多流体流动阻力与液柱压力计算）、多流体流动阻力与液柱压力计算）、多流体流动阻力与液柱压力计算7 7）、平衡压力设计）、平衡压力设计）、平衡压力设计）、平衡压力设计8 8）、）、）、）、“ “U U” ”型管效应计算型管效应计算型管效应计算型管效应计算9 9）、注水泥仿真模拟）、注水泥仿真模拟）、注水泥仿真模拟）、注水泥仿真模拟1010）、成本计算）、成本计算）、成本计算）、成本计算7、计算机辅助固井设计知识与信息工程知识与信息工程专家系统的应用专家系统的应用1 1）、注水泥方式选择）、注水泥方式选择）、注水泥方式选择）、注水泥方式选择2 2）、水泥浆性能要求）、水泥浆性

113、能要求）、水泥浆性能要求）、水泥浆性能要求3 3）、水泥浆体系设计）、水泥浆体系设计）、水泥浆体系设计）、水泥浆体系设计4 4）、水泥浆配方优选）、水泥浆配方优选）、水泥浆配方优选）、水泥浆配方优选5 5）、前置液设计）、前置液设计）、前置液设计）、前置液设计6 6）、特殊工艺设计）、特殊工艺设计）、特殊工艺设计）、特殊工艺设计7 7）、注水泥施工措施与步骤设计）、注水泥施工措施与步骤设计）、注水泥施工措施与步骤设计）、注水泥施工措施与步骤设计8 8）、注水泥质量分析评价）、注水泥质量分析评价）、注水泥质量分析评价）、注水泥质量分析评价7、计算机辅助固井设计数据管理数据管理1）、材料管理）、材料管理2）、施工数据管理）、施工数据管理3）、实验数据管理）、实验数据管理4）、设计数据管理）、设计数据管理5）、数据统计分析）、数据统计分析6）、施工报告）、施工报告