固井与完井工程(修改版)

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1、固井与完井工程固井与完井工程长江大学石油工程学院长江大学石油工程学院黄志强黄志强目目 录录 第一部分第一部分 固井工程固井工程 绪绪 论论 -4-4 第一章第一章 井身结构设计井身结构设计 -14-14 第二章第二章 套管及套管柱强度设计套管及套管柱强度设计 -35-35 第三章第三章 油井水泥油井水泥 -105-105 第四章第四章 注水泥注水泥 -126-126 第五章第五章 固井质量检测与评价固井质量检测与评价 -161-161 第二部分第二部分 完井工程完井工程 第一章 油气井的完井原则 -178 第二章 完井方法 -183 第三章 特殊完井 -243 第四章 完井井口装置 -264

2、第五章 射孔 -275 第六章 完井液和射孔液 -294 2长江大学石油工程学院第一部分第一部分 固井工程固井工程 绪 论 第一章 井身结构设计 第二章 套管及套管柱强度设计 第三章 油井水泥 第四章 固井质量检测与评价3长江大学石油工程学院绪绪 论论 1 1、固井工程的概念、固井工程的概念 为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油层、为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油层、气层和水层，保证勘探期间的分层试油及整个开气层和水层，保证勘探期间的分层试油及整个开采期间的油气生产，为此下入优质钢管，并在井采期间的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管之间的环空充填好水泥的作业，称为筒与钢管之间的环空充填

3、好水泥的作业，称为固固井工程。井工程。 向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业称之为形空间注入水泥的施工作业称之为固井固井。包括。包括下下套管和注水泥。套管和注水泥。4长江大学石油工程学院概述概述2 2、固井工固井工艺介介绍 下套管下套管 注水泥注水泥 候凝候凝 检测评价检测评价5长江大学石油工程学院绪绪 论论 3 3 3 3、固井工程的步骤、固井工程的步骤、固井工程的步骤、固井工程的步骤 下套管下套管下套管下套管 套管由套管由套管由套管由接箍和本体接箍和本体接箍和本体接箍和本体组成组成组成组成 套管柱由套管柱由套管柱由套管柱由单根

4、套管单根套管单根套管单根套管+ + + +浮箍浮箍浮箍浮箍+ + + +引鞋引鞋引鞋引鞋组成组成组成组成 单根套管示意图单根套管示意图 1 1接箍接箍 2 2套管本体套管本体6长江大学石油工程学院绪 论3 3、固井工程的步骤、固井工程的步骤 注水泥注水泥 下下完完套套管管之之后后，把把水水泥泥浆浆泵泵入入套套管管内内，再再用用钻钻井井液液把把水水泥泥浆顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为浆顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。注水泥。 水泥头水泥头：安装在套管柱的最上端，内装有：安装在套管柱的最上端，内装有上、下胶塞。上、下胶塞。 下下胶胶塞塞的的作作用用是是与与隔隔离离液液（一一种

5、种专专门门配配制制的的液液体体，用用以以隔隔离离钻钻井井液液与与水水泥泥浆浆）一一起起将将水水泥泥浆浆与与钻钻井井液液隔隔离离开开，防防止止钻井液接触水泥浆后影响水泥浆的性能。钻井液接触水泥浆后影响水泥浆的性能。下下胶胶塞塞为为中中空空，顶顶部部有有一一层层橡橡胶胶膜膜，该该膜膜在在压压力力作作用用下下可可压破。压破。 上胶塞上胶塞为实心，其作用是为实心，其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆隔离顶替用的钻井液与水泥浆。 破膜：破膜：下胶塞坐落在浮箍上后，在压力作用下破膜。下胶塞坐落在浮箍上后，在压力作用下破膜。7长江大学石油工程学院绪 论3 3 3 3、固井工程步、固井工程步、固井工程步、固井工

6、程步骤骤 碰碰碰碰压压压压：当当当当其其其其坐坐坐坐落落落落在在在在已已已已坐坐坐坐于于于于浮浮浮浮箍箍箍箍上上上上的的的的下下下下胶胶胶胶塞塞塞塞上上上上之之之之后后后后，地地地地面面面面压压压压力力力力将将将将很很很很快快快快 上上上上 升升升升 一一一一 定定定定 值值值值 ， 称称称称 为为为为 碰碰碰碰 压压压压 。 该该该该 信信信信 号号号号 说说说说 明明明明 水水水水 泥泥泥泥 浆浆浆浆 已已已已 顶顶顶顶 替替替替 到到到到 位位位位 , , , ,施工结束。施工结束。施工结束。施工结束。 侯凝：侯凝：侯凝：侯凝： 注注注注 入入入入 井井井井 内内内内 的的的的 水水水水

7、 泥泥泥泥 浆浆浆浆 要要要要 凝凝凝凝 固固固固 并并并并 达达达达 到到到到 一一一一 定定定定 强强强强 度度度度 后后后后 才才才才 能能能能 进进进进 行行行行 后后后后 续续续续的的的的 钻钻钻钻 井井井井 施施施施 工工工工 或或或或 其其其其 它它它它 施施施施 工工工工 。 因因因因 此此此此 ， 注注注注 水水水水 泥泥泥泥 施施施施 工工工工 结结结结 束束束束 后后后后 ， 要要要要等待水泥浆在井内凝固等待水泥浆在井内凝固等待水泥浆在井内凝固等待水泥浆在井内凝固，该过程称为，该过程称为，该过程称为，该过程称为候凝；候凝；候凝；候凝； 候候候候 凝凝凝凝 时时时时 间间间

8、间 通通通通 常常常常 为为为为 24242424小小小小 时时时时 或或或或 48484848小小小小 时时时时 ， 也也也也 有有有有 72727272小小小小 时时时时 或或或或 几几几几 小小小小 时时时时 的的的的， 候候候候 凝凝凝凝 时时时时 间间间间 的的的的 长长长长 短短短短 视视视视 水水水水 泥泥泥泥 浆浆浆浆 凝凝凝凝 固固固固 及及及及 强强强强 度度度度 增增增增 长长长长 的的的的 快快快快 慢慢慢慢 而而而而 定定定定 。候凝期满后通过测井进行候凝期满后通过测井进行候凝期满后通过测井进行候凝期满后通过测井进行固井质量检测和评价固井质量检测和评价固井质量检测和评

9、价固井质量检测和评价。8长江大学石油工程学院 （a） （b） （c） （d） （e） 注水泥工艺流程示意图注水泥工艺流程示意图 （a）循环钻井液）循环钻井液 （b）注隔离液和水泥浆）注隔离液和水泥浆 （c）替浆）替浆 （d）替浆）替浆 （e）碰压）碰压 1压力表压力表 2上胶塞上胶塞 3下胶塞下胶塞 4钻井液钻井液 5 浮箍浮箍 6引鞋引鞋 7水泥浆水泥浆 8隔离液隔离液 9钻井液钻井液9长江大学石油工程学院绪 论4 4 4 4、固井的目的、固井的目的、固井的目的、固井的目的 uu 封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行封隔易塌、易漏等复杂地层，保

10、证钻井顺利进行封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行uu 封隔油气水层，建立油气流出通道，防止层间互窜封隔油气水层，建立油气流出通道，防止层间互窜封隔油气水层，建立油气流出通道，防止层间互窜封隔油气水层，建立油气流出通道，防止层间互窜uu 进行增产措施进行增产措施进行增产措施进行增产措施 uu 安装井口安装井口安装井口安装井口10长江大学石油工程学院绪 论 5 5 5 5、固井内容、固井内容、固井内容、固井内容 套管与下套管套管与下套管套管与下套管套管与下套管 水泥与注水泥水泥与注水泥水泥与注水泥水泥与注水泥11长江大学石油工程学院绪 论6 6、对固井固井质量的要求量的要求 l套管要有足够

11、的强度套管要有足够的强度套管要有足够的强度套管要有足够的强度能承受井下各种外力作用，抗能承受井下各种外力作用，抗能承受井下各种外力作用，抗能承受井下各种外力作用，抗腐蚀、不断、不裂、不变形。腐蚀、不断、不裂、不变形。腐蚀、不断、不裂、不变形。腐蚀、不断、不裂、不变形。 l水泥环要有可靠的密封性水泥环要有可靠的密封性水泥环要有可靠的密封性水泥环要有可靠的密封性环环空封固段不空封固段不空封固段不空封固段不窜窜、不漏、胶、不漏、胶、不漏、胶、不漏、胶结结良好，能良好，能良好，能良好，能经经受高受高受高受高压挤压挤注的考注的考注的考注的考验验。12长江大学石油工程学院绪 论 7 7 7 7、固井工程的

12、特殊性、固井工程的特殊性、固井工程的特殊性、固井工程的特殊性 (1)(1)(1)(1)是是是是一次性一次性一次性一次性工程工程工程工程, , , ,如果质量不好如果质量不好如果质量不好如果质量不好, , , ,一般情况下难以补救一般情况下难以补救一般情况下难以补救一般情况下难以补救; ; ; ; (2)(2)(2)(2)是是是是 隐隐隐隐 蔽蔽蔽蔽 性性性性 工工工工 程程程程 , , , ,主主主主 要要要要 流流流流 程程程程 在在在在 井井井井 下下下下 , , , ,施施施施 工工工工 时时时时 不不不不 能能能能 直直直直 接接接接 观观观观 察察察察 。 质质质质 量量量量 控控控

13、控 制制制制 往往往往 往往往往 决决决决 定定定定 于于于于 设设设设 计计计计 的的的的 准准准准 确确确确 性性性性 和和和和 准准准准 备备备备 工工工工 作作作作 的的的的 好好好好 坏坏坏坏 , , , , 受多种因素的综合影响受多种因素的综合影响受多种因素的综合影响受多种因素的综合影响; ; ; ; (3)(3)(3)(3)影响后续工程的进行影响后续工程的进行影响后续工程的进行影响后续工程的进行; ; ; ; (4)(4)(4)(4)是一项是一项是一项是一项花钱多花钱多花钱多花钱多的工程的工程的工程的工程; ; ; ; (5)(5)(5)(5)施工时间短施工时间短施工时间短施工时

14、间短, , , ,工序内容多工序内容多工序内容多工序内容多, , , ,作业量大作业量大作业量大作业量大, , , ,是是是是技术强技术强技术强技术强的工程。的工程。的工程。的工程。13长江大学石油工程学院第一章 井身结构设计井身结构设计u 概述概述u 图解法图解法u 计算法计算法14长江大学石油工程学院井身结构设计（井身结构设计（概述）定义定义定义定义 套管层次、套管下入深度以及井套管层次、套管下入深度以及井套管层次、套管下入深度以及井套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。的配合。的

15、配合。的配合。 目的目的 保证保证安全、优质、快速安全、优质、快速和和经济经济地地钻达目的层。钻达目的层。 内容内容 下入套管下入套管层数层数 各层套管的各层套管的下入深度下入深度 选择合适的选择合适的套管尺寸与钻头尺寸套管尺寸与钻头尺寸组合组合15长江大学石油工程学院井身结构设计（井身结构设计（概述） uu井身结构设计的主要原则井身结构设计的主要原则井身结构设计的主要原则井身结构设计的主要原则 能有效地保护油气层；能有效地保护油气层；能有效地保护油气层；能有效地保护油气层； 能避免产生井漏、井喷、井塌，能避免产生井漏、井喷、井塌，能避免产生井漏、井喷、井塌，能避免产生井漏、井喷、井塌，卡钻等

16、井下复杂情况卡钻等井下复杂情况卡钻等井下复杂情况卡钻等井下复杂情况, , , , 为全井为全井为全井为全井安全、优质、快速和经济地钻安全、优质、快速和经济地钻安全、优质、快速和经济地钻安全、优质、快速和经济地钻进创造条件；进创造条件；进创造条件；进创造条件； 当实际地层压力超过预测值使当实际地层压力超过预测值使当实际地层压力超过预测值使当实际地层压力超过预测值使井出现溢流时，在一定范围内，井出现溢流时，在一定范围内，井出现溢流时，在一定范围内，井出现溢流时，在一定范围内，具有压井处理溢流的能力。具有压井处理溢流的能力。具有压井处理溢流的能力。具有压井处理溢流的能力。16长江大学石油工程学院井身

17、结构设计（井身结构设计（概述）套管类型套管类型套管类型套管类型 导管导管导管导管 钻表层井眼时，将钻钻表层井眼时，将钻钻表层井眼时，将钻钻表层井眼时，将钻井液从地表引导到钻台平面井液从地表引导到钻台平面井液从地表引导到钻台平面井液从地表引导到钻台平面上来。上来。上来。上来。 表层套管表层套管表层套管表层套管 防止浅层水受污染，防止浅层水受污染，防止浅层水受污染，防止浅层水受污染，封闭浅层流砂、砾石层及浅封闭浅层流砂、砾石层及浅封闭浅层流砂、砾石层及浅封闭浅层流砂、砾石层及浅层气，支撑井口设备装置，层气，支撑井口设备装置，层气，支撑井口设备装置，层气，支撑井口设备装置，悬挂依次下入的各层套管的悬

18、挂依次下入的各层套管的悬挂依次下入的各层套管的悬挂依次下入的各层套管的载荷。载荷。载荷。载荷。 17长江大学石油工程学院井身结构设计（井身结构设计（概述）技术套管（中间套管）技术套管（中间套管）技术套管（中间套管）技术套管（中间套管） l l封隔坍塌地层及高压水层封隔坍塌地层及高压水层封隔坍塌地层及高压水层封隔坍塌地层及高压水层 l l封隔不同的压力层系封隔不同的压力层系封隔不同的压力层系封隔不同的压力层系 l l继续钻井的需要继续钻井的需要继续钻井的需要继续钻井的需要油层套管（生产套管）油层套管（生产套管）油层套管（生产套管）油层套管（生产套管） l l为油气生产提供流通通道为油气生产提供流

19、通通道为油气生产提供流通通道为油气生产提供流通通道 l l保护产层、适应分层测试、分层采油、分层改造的需要保护产层、适应分层测试、分层采油、分层改造的需要保护产层、适应分层测试、分层采油、分层改造的需要保护产层、适应分层测试、分层采油、分层改造的需要 尾管尾管尾管尾管 l l技术尾管技术尾管技术尾管技术尾管 l l生产尾管生产尾管生产尾管生产尾管 18长江大学石油工程学院图解法图解法19长江大学石油工程学院图解法图解法20长江大学石油工程学院图解法图解法说明：油层套管说明：油层套管一般下到油层顶一般下到油层顶部（裸眼完井）部（裸眼完井）或油层底部（射或油层底部（射孔完井）。孔完井）。21长江大

20、学石油工程学院图解法图解法说明：技术套管说明：技术套管2下下入位置与下油层套入位置与下油层套管前所需的最大泥管前所需的最大泥浆密度有关，应该浆密度有关，应该保证使用该泥浆时保证使用该泥浆时不会压裂技术套管不会压裂技术套管以下的裸眼地层。以下的裸眼地层。因此，从下油层套因此，从下油层套管前使用的最大泥管前使用的最大泥浆密度点浆密度点A作垂线与作垂线与地层破裂压力曲线地层破裂压力曲线相交，交点相交，交点B即为技即为技术套管术套管2的必封点，的必封点，技术套管技术套管2的下入位的下入位置应在置应在B点以下。点以下。22长江大学石油工程学院图解法图解法说明：技术套说明：技术套管管1下入位置与下入位置与

21、技术套管技术套管2下入下入前所需的最大前所需的最大泥浆密度有关，泥浆密度有关，应该保证使用应该保证使用该泥浆时不会该泥浆时不会压裂技术套管压裂技术套管1以下的裸眼地以下的裸眼地层。层。因此，从技术因此，从技术套管套管2下入前使下入前使用的最大泥浆用的最大泥浆密度点密度点C作垂线作垂线与地层破裂压与地层破裂压力曲线相交，力曲线相交，其交点其交点D即为技即为技术套管术套管1的必封的必封点。技术套管点。技术套管1的下入位置应的下入位置应在在D点以下。点以下。23长江大学石油工程学院图解法图解法表层套管的作表层套管的作用是封隔地表用是封隔地表疏松地层和安疏松地层和安装井口装置，装井口装置，以便钻井工作

22、以便钻井工作的顺利进行。的顺利进行。表层套管一般表层套管一般根据本油田的根据本油田的岩性条件来决岩性条件来决定，套管鞋应定，套管鞋应下到坚实的岩下到坚实的岩石内。石内。24长江大学石油工程学院计算法计算法设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法 （1 1）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点HniHni的确的确的确的确 定定定定 ：l l正常钻进时：正常钻进时：正常钻进时：正常钻进时： l l fnrfnr: :在设计套管层所在的裸眼井段内，在最大井内压力在

23、设计套管层所在的裸眼井段内，在最大井内压力在设计套管层所在的裸眼井段内，在最大井内压力在设计套管层所在的裸眼井段内，在最大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致于被压裂所应有的地层梯度作用下，上部裸露地层不致于被压裂所应有的地层梯度作用下，上部裸露地层不致于被压裂所应有的地层梯度作用下，上部裸露地层不致于被压裂所应有的地层破裂压力梯度，破裂压力梯度，破裂压力梯度，破裂压力梯度，g/cmg/cm3 3; ; l l maxmax: : 裸露井段预计的最大地层压力梯度，裸露井段预计的最大地层压力梯度，裸露井段预计的最大地层压力梯度，裸露井段预计的最大地层压力梯度，g/cmg/cm3 3; ;l l

24、sb sg sf 分分别为抽汲抽汲压力系数，激力系数，激动压力系数，安力系数，安全系数全系数。25长江大学石油工程学院 设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法 （1 1）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点HniHni的的的的 确定（续确定（续确定（续确定（续1 1）：）：）：）： 发生溢流发生溢流发生溢流发生溢流时：时：时：时： fnkfnk: : 在设计套管层所在的裸眼井段内在设计套管层所在的裸眼井段内在设计套管层所在的裸眼井段内在设计套管层所在的裸眼

25、井段内发生溢流发生溢流发生溢流发生溢流的的的的最最最最 大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致于被大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致于被大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致于被大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致于被压裂压裂压裂压裂所应有的所应有的所应有的所应有的地层破裂压力梯度地层破裂压力梯度地层破裂压力梯度地层破裂压力梯度，g/cmg/cm3 3; ; HniHni: : 设计层套管的设计层套管的设计层套管的设计层套管的初始下入深度初始下入深度初始下入深度初始下入深度，m;m; H Hpmaxpmax: :最大地层压力所对应的井深最大地层压力所对应的井深最大地层压力所对应的井深最大

26、地层压力所对应的井深; m; m。26长江大学石油工程学院设计步骤和方法设计步骤和方法: （1 1）各层套管（不含油层套管）下入深度初选）各层套管（不含油层套管）下入深度初选）各层套管（不含油层套管）下入深度初选）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点点点点HniHni的确定（续的确定（续的确定（续的确定（续2 2） 比较正常钻井情况下和发生溢流情况下的比较正常钻井情况下和发生溢流情况下的比较正常钻井情况下和发生溢流情况下的比较正常钻井情况下和发生溢流情况下的最最最最小地层破裂压力小地层破裂压力小地层破裂压力小地层破裂压力， 一般地一般地一般地一般地 fnkfnk fnrfnr , , 因此因

27、此因此因此通常按通常按通常按通常按 fnkfnk计算。只有在肯定不会发生溢流的情况下，才计算。只有在肯定不会发生溢流的情况下，才计算。只有在肯定不会发生溢流的情况下，才计算。只有在肯定不会发生溢流的情况下，才按按按按 fnrfnr计算。计算。计算。计算。 对于对于对于对于技术套管技术套管技术套管技术套管，首先计算出，首先计算出，首先计算出，首先计算出 fnkfnk，然后通过作，然后通过作，然后通过作，然后通过作图或数值计算的方法找到图或数值计算的方法找到图或数值计算的方法找到图或数值计算的方法找到地层破裂压力为地层破裂压力为地层破裂压力为地层破裂压力为 fnkfnk的井的井的井的井深深深深，该

28、井深即为，该井深即为，该井深即为，该井深即为技术套管下入的初选点技术套管下入的初选点技术套管下入的初选点技术套管下入的初选点。 对于对于对于对于技术套管技术套管技术套管技术套管，需要，需要，需要，需要校核是否会卡套管校核是否会卡套管校核是否会卡套管校核是否会卡套管，对，对，对，对于于于于表层套管表层套管表层套管表层套管，一般，一般，一般，一般不必进行不必进行不必进行不必进行压差粘卡套管的校核。压差粘卡套管的校核。压差粘卡套管的校核。压差粘卡套管的校核。27长江大学石油工程学院计算法计算法设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法 （2 2）校核套管下入初选点）校核套管下入初选点）

29、校核套管下入初选点）校核套管下入初选点HniHni处处是否会发生是否会发生是否会发生是否会发生压差粘卡套管，压差粘卡套管，压差粘卡套管，压差粘卡套管，所用所用所用所用最大钻井液密度最大钻井液密度最大钻井液密度最大钻井液密度与与与与最小地层压力最小地层压力最小地层压力最小地层压力之间实际的之间实际的之间实际的之间实际的最大静最大静最大静最大静止压差止压差止压差止压差： P P： 套管所受到的最大静止压差，套管所受到的最大静止压差，套管所受到的最大静止压差，套管所受到的最大静止压差，MPaMPa； minmin：该井段内的最小地层压力：该井段内的最小地层压力：该井段内的最小地层压力：该井段内的最小

30、地层压力,g/cm,g/cm3 3; ; H Hmmmm：最小地层压力所对应的井深：最小地层压力所对应的井深：最小地层压力所对应的井深：最小地层压力所对应的井深,m,m。28长江大学石油工程学院设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法设计步骤和方法 （2 2）校核套管下入初选点）校核套管下入初选点）校核套管下入初选点）校核套管下入初选点HniHni处处是否会发生压差粘卡套管是否会发生压差粘卡套管是否会发生压差粘卡套管是否会发生压差粘卡套管（续（续（续（续1 1） l l比较比较比较比较 P P与与与与 P P N N( ( P P a a) ) 若若若若 P P P PN N（或（或（或（或

31、 P Pa a），则），则），则），则假定深度假定深度假定深度假定深度HniHni为中间套为中间套为中间套为中间套管下入深度管下入深度管下入深度管下入深度。 若若若若 P P P PN N（或（或（或（或 P Pa a），则），则），则），则中间套管下至中间套管下至中间套管下至中间套管下至HniHni过程过程过程过程 中有被卡危险中有被卡危险中有被卡危险中有被卡危险，在这种情况下，在这种情况下，在这种情况下，在这种情况下, , , ,必须采取必须采取必须采取必须采取下尾管下尾管下尾管下尾管的的的的方法解决。方法解决。方法解决。方法解决。 l l 确定技术套管的下入深度：先计算不卡套管的最大确定

32、技术套管的下入深度：先计算不卡套管的最大确定技术套管的下入深度：先计算不卡套管的最大确定技术套管的下入深度：先计算不卡套管的最大地层压力梯度，地层压力梯度，地层压力梯度，地层压力梯度，g/cmg/cm3 3; ; l l与与与与 pperpper对应的井深即为经过校核的井深。对应的井深即为经过校核的井深。对应的井深即为经过校核的井深。对应的井深即为经过校核的井深。29长江大学石油工程学院 井身结构设计关键参数井身结构设计关键参数井身结构设计关键参数井身结构设计关键参数 最大钻井液密度最大钻井液密度最大钻井液密度最大钻井液密度：某一层套管的钻进井段中所用的最：某一层套管的钻进井段中所用的最：某一

33、层套管的钻进井段中所用的最：某一层套管的钻进井段中所用的最大钻井液密度，和该井段中的最大地层压力有关：大钻井液密度，和该井段中的最大地层压力有关：大钻井液密度，和该井段中的最大地层压力有关：大钻井液密度，和该井段中的最大地层压力有关： mm: :某层套管的钻进井段中所使用的某层套管的钻进井段中所使用的某层套管的钻进井段中所使用的某层套管的钻进井段中所使用的最大钻井液密度，最大钻井液密度，最大钻井液密度，最大钻井液密度，g/cm3g/cm3； pmaxpmax: :该井段内的该井段内的该井段内的该井段内的最大地层压力梯度最大地层压力梯度最大地层压力梯度最大地层压力梯度， g/cm3g/cm3；

34、sbsb: :考虑到上提钻柱时抽汲作用使井底压力降低的影考虑到上提钻柱时抽汲作用使井底压力降低的影考虑到上提钻柱时抽汲作用使井底压力降低的影考虑到上提钻柱时抽汲作用使井底压力降低的影响，为了平衡地层压力所加的响，为了平衡地层压力所加的响，为了平衡地层压力所加的响，为了平衡地层压力所加的附加钻井液密度附加钻井液密度附加钻井液密度附加钻井液密度， g/cm3g/cm3。swsw=0.024-0.048 g/cm3 =0.024-0.048 g/cm3 30长江大学石油工程学院l步骤：步骤： 1、 假定一个中间套管假定一个中间套管最大下入深度点。最大下入深度点。 根据可能钻遇的最根据可能钻遇的最大地

35、层压力求设计破裂大地层压力求设计破裂压力梯度。压力梯度。当量泥浆密度GpGf31长江大学石油工程学院2、验证中间套管是否有、验证中间套管是否有 卡套管的危险。卡套管的危险。 如有，则应减小下深。如有，则应减小下深。3、加下一层尾管。、加下一层尾管。当量泥浆密度当量泥浆密度GpGf32长江大学石油工程学院 4、确定表层套、确定表层套 管下入深度管下入深度当量泥浆密度当量泥浆密度GpGf33长江大学石油工程学院油层套管从井底到井油层套管从井底到井 口（对于射孔完井）。口（对于射孔完井）。当量泥浆密度当量泥浆密度GpGf34长江大学石油工程学院第二章第二章 套管及套管柱强度设计套管及套管柱强度设计

36、一一 、 概述概述 二二 、 套管柱外载分析计算套管柱外载分析计算 三三 、 套管强度套管强度 四四 、 套管柱强度设计方法套管柱强度设计方法35长江大学石油工程学院一概述l套管柱的主要功能l l 抗挤抗挤抗挤抗挤 l 抗拉抗拉抗拉抗拉 l 抗内抗内抗内抗内压压 l 密封密封密封密封l套管柱的套管柱的辅助功能辅助功能l l 圆度圆度圆度圆度 l l 壁厚均匀性壁厚均匀性壁厚均匀性壁厚均匀性 l l 抗腐蚀抗腐蚀抗腐蚀抗腐蚀 l l 最小的流动阻力最小的流动阻力最小的流动阻力最小的流动阻力 l l 良好的上扣性能及重复良好的上扣性能及重复良好的上扣性能及重复良好的上扣性能及重复 互换性能互换性能

37、互换性能互换性能l l 耐磨（硬度指标）耐磨（硬度指标）耐磨（硬度指标）耐磨（硬度指标）36长江大学石油工程学院一 概述u套管柱的组成套管柱的组成 由不同由不同由不同由不同强强度的套管段度的套管段度的套管段度的套管段组组成。成。成。成。 原因：原因：原因：原因：套管套管套管套管受到各种类型外力的作用受到各种类型外力的作用受到各种类型外力的作用受到各种类型外力的作用，须具有一，须具有一，须具有一，须具有一定强度。定强度。定强度。定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同

38、，故须有一系列不同尺寸、不同强度的套管，即故须有一系列不同尺寸、不同强度的套管，即故须有一系列不同尺寸、不同强度的套管，即故须有一系列不同尺寸、不同强度的套管，即套套套套管系列。管系列。管系列。管系列。37长江大学石油工程学院一 概述u 套管柱的类型套管柱的类型 l表层套管表层套管 l技技术套管（中套管（中间套管）套管） l生生产套管（油套管（油层套管）套管） l尾管（技尾管（技术尾管、生尾管、生产尾管）尾管）38长江大学石油工程学院一 概述 对所用套管系列的统一规定，叫对所用套管系列的统一规定，叫对所用套管系列的统一规定，叫对所用套管系列的统一规定，叫套管规范套管规范套管规范套管规范。规。规

39、。规。规 定了套管的定了套管的定了套管的定了套管的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等尺寸、钢级、壁厚、连接方式等尺寸、钢级、壁厚、连接方式等尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。 目前一般使用美国目前一般使用美国目前一般使用美国目前一般使用美国APIAPIAPIAPI套管规范。其规定的有套管规范。其规定的有套管规范。其规定的有套管规范。其规定的有 关性能主要有：关性能主要有：关性能主要有：关性能主要有： 套管尺寸、套管壁厚、螺纹类型与套管钢级套管尺寸、套管壁厚、螺纹类型与套管钢级套管尺寸、套管壁厚、螺纹类型与套管钢级套管尺寸、套管壁厚、螺纹类型与套管钢级 39长江大学石油工程学院一 概述uu 套管基本参数套

40、管基本参数套管基本参数套管基本参数 l l 套管的基本参数为套管的基本参数为套管的基本参数为套管的基本参数为套管尺寸、套管壁厚套管尺寸、套管壁厚套管尺寸、套管壁厚套管尺寸、套管壁厚（或单位长度（或单位长度（或单位长度（或单位长度 名义重量）、名义重量）、名义重量）、名义重量）、螺纹类型与套管钢级螺纹类型与套管钢级螺纹类型与套管钢级螺纹类型与套管钢级。（1 1 1 1）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本体外径）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本体外径）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本体外径）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本体外径 4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8

41、”, 7”, 7-5/8”, 8-4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-5/8”, 5/8”, 5/8”, 5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11

42、-3/4”, 16”, 28-5/8”, 20”,20”,20”,20”, 30”. 30”. 30”. 30”. 套管尺寸的套管尺寸的套管尺寸的套管尺寸的选择须选择须与与与与钻头钻头尺寸尺寸尺寸尺寸相配合。相配合。相配合。相配合。40长江大学石油工程学院套管基本参数套管基本参数 目前国内目前国内目前国内目前国内外所生产外所生产外所生产外所生产的套管尺的套管尺的套管尺的套管尺寸及钻头寸及钻头寸及钻头寸及钻头尺寸已标尺寸已标尺寸已标尺寸已标准系列化，准系列化，准系列化，准系列化，套管与井套管与井套管与井套管与井眼的尺寸眼的尺寸眼的尺寸眼的尺寸配合基本配合基本配合基本配合基本确定或在确定或在确定或

43、在确定或在较小范围较小范围较小范围较小范围内变化。内变化。内变化。内变化。41长江大学石油工程学院 套管基本参数套管基本参数 （2 2 2 2）套管壁厚与套管单位长度名义重量）套管壁厚与套管单位长度名义重量）套管壁厚与套管单位长度名义重量）套管壁厚与套管单位长度名义重量 l l套管壁厚套管壁厚套管壁厚套管壁厚指的是套管本体处套管壁的厚度。套管壁厚有时指的是套管本体处套管壁的厚度。套管壁厚有时指的是套管本体处套管壁的厚度。套管壁厚有时指的是套管本体处套管壁的厚度。套管壁厚有时又称为套管又称为套管又称为套管又称为套管名义壁厚，名义壁厚，名义壁厚，名义壁厚，套管壁厚也已标准系列化。套管壁厚也已标准系

44、列化。套管壁厚也已标准系列化。套管壁厚也已标准系列化。l套管单位长度名义重量套管单位长度名义重量又称为又称为套管公称重量套管公称重量，指的是包括，指的是包括接箍在内的套管单位长度上的平均重量。接箍在内的套管单位长度上的平均重量。 l l套管壁厚、套管单位长度名义重量二者是直接相关的。套管壁厚、套管单位长度名义重量二者是直接相关的。套管壁厚、套管单位长度名义重量二者是直接相关的。套管壁厚、套管单位长度名义重量二者是直接相关的。 42长江大学石油工程学院 套管基本参数套管基本参数 （3 3）螺纹类型螺纹类型螺纹类型螺纹类型 套管螺纹及螺纹连接是套管质量的关键所在，与套管的套管螺纹及螺纹连接是套管质

45、量的关键所在，与套管的套管螺纹及螺纹连接是套管质量的关键所在，与套管的套管螺纹及螺纹连接是套管质量的关键所在，与套管的强度和密封性能密切相关。强度和密封性能密切相关。强度和密封性能密切相关。强度和密封性能密切相关。APIAPIAPIAPI标准的螺纹类型有标准的螺纹类型有标准的螺纹类型有标准的螺纹类型有4 4 4 4种：种：种：种： 短圆螺纹短圆螺纹短圆螺纹短圆螺纹（英文缩写（英文缩写（英文缩写（英文缩写STCSTCSTCSTC） 长圆螺纹长圆螺纹长圆螺纹长圆螺纹（英文缩写（英文缩写（英文缩写（英文缩写LTCLTCLTCLTC） 梯形螺纹梯形螺纹梯形螺纹梯形螺纹（英文缩写（英文缩写（英文缩写（英

46、文缩写BTCBTCBTCBTC） 直连型螺纹直连型螺纹直连型螺纹直连型螺纹（英文缩写（英文缩写（英文缩写（英文缩写XLXLXLXL，用于无接箍套管），用于无接箍套管），用于无接箍套管），用于无接箍套管）43长江大学石油工程学院（a） （b） （c） API螺纹连接示意图螺纹连接示意图 （a）圆螺纹连接圆螺纹连接 （b）梯形螺纹连接梯形螺纹连接 （c）直连型螺纹连接直连型螺纹连接44长江大学石油工程学院套管基本参数套管基本参数套管基本参数套管基本参数（4 4 4 4）套管钢级）套管钢级）套管钢级）套管钢级l lAPIAPIAPIAPI钢级钢级有有有有10101010种：种：种：种：H,J,K,N

47、,C,L,P,Q,XH,J,K,N,C,L,P,Q,XH,J,K,N,C,L,P,Q,XH,J,K,N,C,L,P,Q,X。 非标准的钢级，也较广泛使用，如非标准的钢级，也较广泛使用，如非标准的钢级，也较广泛使用，如非标准的钢级，也较广泛使用，如NKK,S,SS,VNKK,S,SS,V等。等。等。等。 APIAPIAPIAPI规规定定定定钢级钢级代号后面的数字乘以代号后面的数字乘以代号后面的数字乘以代号后面的数字乘以1000PSi(6894.8Pa)1000PSi(6894.8Pa)1000PSi(6894.8Pa)1000PSi(6894.8Pa)即即即即为为该钢材的该钢材的该钢材的该钢材的

48、最小屈服强度最小屈服强度最小屈服强度最小屈服强度。 如如如如: N-80-80*1000Psi , : N-80-80*1000Psi , : N-80-80*1000Psi , : N-80-80*1000Psi , 但也有个但也有个但也有个但也有个别别例外例外例外例外: : : : S-80-55Kpsi S-80-55Kpsi S-80-55Kpsi S-80-55Kpsi SS-95-80Kpsi SS-95-80Kpsi SS-95-80Kpsi SS-95-80Kpsi l l套管钢材的套管钢材的套管钢材的套管钢材的抗硫能力：抗硫能力：抗硫能力：抗硫能力： 有抗硫能力的套管钢级有抗

49、硫能力的套管钢级有抗硫能力的套管钢级有抗硫能力的套管钢级 H-40, J-55, K-55, X-52, C-75, L-80, C-90H-40, J-55, K-55, X-52, C-75, L-80, C-90H-40, J-55, K-55, X-52, C-75, L-80, C-90H-40, J-55, K-55, X-52, C-75, L-80, C-9045长江大学石油工程学院套管基本参数套管基本参数套管基本参数套管基本参数l l采用非采用非采用非采用非APIAPI标准的有标准的有标准的有标准的有两种情况：两种情况：两种情况：两种情况： 一是套管的尺寸、钢级与壁厚按照一是

50、套管的尺寸、钢级与壁厚按照一是套管的尺寸、钢级与壁厚按照一是套管的尺寸、钢级与壁厚按照APIAPI规范，只是在螺规范，只是在螺规范，只是在螺规范，只是在螺纹连接上采用纹连接上采用纹连接上采用纹连接上采用非非非非APIAPI标准的特殊螺纹连接型式标准的特殊螺纹连接型式标准的特殊螺纹连接型式标准的特殊螺纹连接型式，这主要，这主要，这主要，这主要是为了是为了是为了是为了解决螺纹连接的高密封要求问题解决螺纹连接的高密封要求问题解决螺纹连接的高密封要求问题解决螺纹连接的高密封要求问题。 二是套管的尺寸、壁厚与螺纹连接型式按照二是套管的尺寸、壁厚与螺纹连接型式按照二是套管的尺寸、壁厚与螺纹连接型式按照二是

51、套管的尺寸、壁厚与螺纹连接型式按照APIAPI规范，规范，规范，规范，但使用但使用但使用但使用特殊的套管钢级特殊的套管钢级特殊的套管钢级特殊的套管钢级，这主要是为了，这主要是为了，这主要是为了，这主要是为了解决套管腐蚀和解决套管腐蚀和解决套管腐蚀和解决套管腐蚀和高应力问题高应力问题高应力问题高应力问题。46长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1 1、静、静载 uu 特点特点：长期作用、联合作用在套管上。长期作用、联合作用在套管上。长期作用、联合作用在套管上。长期作用、联合作用在套管上。 uu 类型类型： 轴向拉力轴向拉力轴向拉力轴向拉力 径向外挤压力径向外挤压力径向外挤

52、压力径向外挤压力 径向内压力径向内压力径向内压力径向内压力 弯曲附加拉力弯曲附加拉力弯曲附加拉力弯曲附加拉力 温差应力温差应力温差应力温差应力47长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算 2 2 2 2、动载动载动载动载l l 特点特点特点特点：瞬：瞬：瞬：瞬时时地、地、地、地、单单一地作用在套管上一地作用在套管上一地作用在套管上一地作用在套管上。 l l 产产生原因生原因生原因生原因：起下钻时速度变化产生的动载起下钻时速度变化产生的动载起下钻时速度变化产生的动载起下钻时速度变化产生的动载 阻、卡套管时的提拉动载阻、卡套管时的提拉动载阻、卡套管时的提拉动载阻、卡套管时的提拉

53、动载 摩擦动载摩擦动载摩擦动载摩擦动载 碰压动载碰压动载碰压动载碰压动载 密度差产生的附加拉力密度差产生的附加拉力密度差产生的附加拉力密度差产生的附加拉力48长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算u 作用在套管上的主要载荷应是：作用在套管上的主要载荷应是： 轴向力：自重、浮力 外挤压力 内压力49长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1.1.径向外径向外挤压力力 l管外钻井液液柱压力管外钻井液液柱压力管外钻井液液柱压力管外钻井液液柱压力: : : :水泥不水泥不水泥不水泥不返到井口时，上部有一段套返到井口时，上部有一段套返到井口时，上部有一段套返到井

54、口时，上部有一段套管外的钻井液所形成的液柱管外的钻井液所形成的液柱管外的钻井液所形成的液柱管外的钻井液所形成的液柱压力。该段套管称为压力。该段套管称为压力。该段套管称为压力。该段套管称为自由套自由套自由套自由套管管管管。l水泥浆液柱压力水泥浆液柱压力水泥浆液柱压力水泥浆液柱压力 l地层中流体压力地层中流体压力地层中流体压力地层中流体压力l易流动岩层的侧压力等易流动岩层的侧压力等易流动岩层的侧压力等易流动岩层的侧压力等50长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1.1.1.1.径向外径向外径向外径向外挤压挤压力力力力 有效外压力有效外压力有效外压力有效外压力：式中式中式中式中

55、 P Poeoe有效外压力有效外压力有效外压力有效外压力 P Po o外压力外压力外压力外压力 P Pibib支撑内压力支撑内压力支撑内压力支撑内压力51长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1.1.1.1.径向外径向外径向外径向外挤压挤压力力力力 l l有效外压力：有效外压力：有效外压力：有效外压力： 表层套管表层套管表层套管表层套管：井漏造成：井漏造成：井漏造成：井漏造成全掏空全掏空全掏空全掏空。 技术套管技术套管技术套管技术套管：井漏发生时：井漏发生时：井漏发生时：井漏发生时不可能造成全掏空不可能造成全掏空不可能造成全掏空不可能造成全掏空的情况，因此技术套的情况，因

56、此技术套的情况，因此技术套的情况，因此技术套管的下部还有支撑内压力的作用。管的下部还有支撑内压力的作用。管的下部还有支撑内压力的作用。管的下部还有支撑内压力的作用。油层套管油层套管油层套管油层套管：一般在：一般在：一般在：一般在采油后期采油后期采油后期采油后期产层压力降得很低的时候产生产层压力降得很低的时候产生产层压力降得很低的时候产生产层压力降得很低的时候产生最大最大最大最大有效外压力有效外压力有效外压力有效外压力（开发后期可能抽油或气举采油），因为这时套管（开发后期可能抽油或气举采油），因为这时套管（开发后期可能抽油或气举采油），因为这时套管（开发后期可能抽油或气举采油），因为这时套管内压

57、力会降得很低。内压力会降得很低。内压力会降得很低。内压力会降得很低。若近似认为内压力为零，则其受载情况与若近似认为内压力为零，则其受载情况与若近似认为内压力为零，则其受载情况与若近似认为内压力为零，则其受载情况与表层套管类似，即为全掏空表层套管类似，即为全掏空表层套管类似，即为全掏空表层套管类似，即为全掏空。52长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1.1.1.1.径向外径向外径向外径向外挤压挤压力力力力 l l（1 1 1 1）外压力外压力外压力外压力 在水泥面（环空内水泥的顶面）以上应按钻井液液柱压在水泥面（环空内水泥的顶面）以上应按钻井液液柱压在水泥面（环空内水泥的

58、顶面）以上应按钻井液液柱压在水泥面（环空内水泥的顶面）以上应按钻井液液柱压力计算。力计算。力计算。力计算。对于水泥封固段对于水泥封固段对于水泥封固段对于水泥封固段，当发生上述最大有效外压力时，管外，当发生上述最大有效外压力时，管外，当发生上述最大有效外压力时，管外，当发生上述最大有效外压力时，管外环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固后的环状水泥石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，后的环状水泥石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，后的环状水

59、泥石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，后的环状水泥石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，但难于准确计算。因此从安全角度考虑，但难于准确计算。因此从安全角度考虑，但难于准确计算。因此从安全角度考虑，但难于准确计算。因此从安全角度考虑，现场一般将水现场一般将水现场一般将水现场一般将水泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液柱压力计算泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液柱压力计算泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液柱压力计算泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液柱压力计算：53长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1.1.径向外挤压力径向外挤压力 （2 2）支撑内压力）支撑内压力

60、对于对于表层套管、油层套管表层套管、油层套管这种可能这种可能全掏空全掏空的情况，的情况，支撑支撑内压力为零内压力为零。 对于技术套管对于技术套管非全掏空非全掏空的情况，的情况，在漏失面以上在漏失面以上（即井深（即井深小于漏失面深度的套管段），小于漏失面深度的套管段），支撑内压力为零，在漏失支撑内压力为零，在漏失面以下面以下（即井深大于漏失面深度的套管段）作用有（即井深大于漏失面深度的套管段）作用有管内管内钻井液液柱压力钻井液液柱压力。 因此，要计算支撑内压力，首先要知道因此，要计算支撑内压力，首先要知道漏失面的深度漏失面的深度。54长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1

61、.1.径向外挤压力径向外挤压力 （2 2 2 2）支撑内压力）支撑内压力）支撑内压力）支撑内压力 漏失面深度确定漏失面深度确定漏失面深度确定漏失面深度确定：假设下一次钻：假设下一次钻：假设下一次钻：假设下一次钻进钻至下一层套管的下入深度进钻至下一层套管的下入深度进钻至下一层套管的下入深度进钻至下一层套管的下入深度（下一井段的目的井深）时发生（下一井段的目的井深）时发生（下一井段的目的井深）时发生（下一井段的目的井深）时发生井漏，并假设漏失层的孔隙压力井漏，并假设漏失层的孔隙压力井漏，并假设漏失层的孔隙压力井漏，并假设漏失层的孔隙压力为地层盐水柱压力，根据压力平为地层盐水柱压力，根据压力平为地层

62、盐水柱压力，根据压力平为地层盐水柱压力，根据压力平衡关系可得衡关系可得衡关系可得衡关系可得漏失面深度漏失面深度漏失面深度漏失面深度为：为：为：为：钻井液盐水ZnZL55长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算1.1.1.1.径向外径向外径向外径向外挤压挤压力力力力 （2 2 2 2）支撑内压力）支撑内压力）支撑内压力）支撑内压力 对于技术套管对于技术套管对于技术套管对于技术套管非全掏空非全掏空非全掏空非全掏空的情况，的情况，的情况，的情况，支撑内压力支撑内压力支撑内压力支撑内压力的计算式的计算式的计算式的计算式为：为：为：为：56长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套

63、管外载分析与计算1.1.1.1.径向外径向外径向外径向外挤压挤压力力力力 （3 3 3 3）有效外压力）有效外压力）有效外压力）有效外压力 对于表层套管、油层套管这种可能对于表层套管、油层套管这种可能对于表层套管、油层套管这种可能对于表层套管、油层套管这种可能全掏空全掏空全掏空全掏空的情况，需要的情况，需要的情况，需要的情况，需要按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为 ：对于技术套管对于技术套管对于技术套管对于技术套管非全掏空非全掏空非全掏空非全掏空的情况，有效外压力为：的情况，有效外压力

64、为：的情况，有效外压力为：的情况，有效外压力为： （0ZZL）（ZLZZB）57长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算 （a）全掏空）全掏空 （b）非全掏空）非全掏空 有效外挤压力对比示意图有效外挤压力对比示意图 1外压力外压力 2支撑内压力支撑内压力 3有效外压力有效外压力全掏空与非全掏空两种不同的情况下，套管柱所受的有效外压力不一样。全掏空与非全掏空两种不同的情况下，套管柱所受的有效外压力不一样。 对于全掏空情况，有效外压力是井底最大，井口最小（为零）。对于全掏空情况，有效外压力是井底最大，井口最小（为零）。 对于非全掏空情况，有效外压力是中间大，井口和井底小。对于非

65、全掏空情况，有效外压力是中间大，井口和井底小。 显然，这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。显然，这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。58长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算2.2.2.2.内内内内压压力力力力 套管柱所受的套管柱所受的套管柱所受的套管柱所受的内压力内压力内压力内压力主要来自于主要来自于主要来自于主要来自于钻井液、地层流体钻井液、地层流体钻井液、地层流体钻井液、地层流体（油、（油、（油、（油、气、水）压力以及气、水）压力以及气、水）压力以及气、水）压力以及特殊作业（特殊作业（特殊作业（特殊作业（如压井、酸化压裂、挤水泥等）如压井、酸化压裂、

66、挤水泥等）如压井、酸化压裂、挤水泥等）如压井、酸化压裂、挤水泥等）时所施加的压力。与外挤压力类似，对内压力也是分析计算时所施加的压力。与外挤压力类似，对内压力也是分析计算时所施加的压力。与外挤压力类似，对内压力也是分析计算时所施加的压力。与外挤压力类似，对内压力也是分析计算危险工况时的有效内压力。危险工况时的有效内压力。危险工况时的有效内压力。危险工况时的有效内压力。有效内压力有效内压力有效内压力有效内压力为：为：为：为： P Pieie P Pi i P Pobob 对于对于对于对于表层套管和技术套管表层套管和技术套管表层套管和技术套管表层套管和技术套管，如果在下一井段钻进过程中发，如果在下

67、一井段钻进过程中发，如果在下一井段钻进过程中发，如果在下一井段钻进过程中发生井涌而进行压井时，套管柱所受的有效内压力最大。生井涌而进行压井时，套管柱所受的有效内压力最大。生井涌而进行压井时，套管柱所受的有效内压力最大。生井涌而进行压井时，套管柱所受的有效内压力最大。 而对于而对于而对于而对于油层套管油层套管油层套管油层套管，油井和气井的情况不一样，要根据采油、，油井和气井的情况不一样，要根据采油、，油井和气井的情况不一样，要根据采油、，油井和气井的情况不一样，要根据采油、采气工艺情况考虑相关的危险工况。采气工艺情况考虑相关的危险工况。采气工艺情况考虑相关的危险工况。采气工艺情况考虑相关的危险工

68、况。59长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算l 径向内压力：径向内压力： 管内流体压力管内流体压力 压裂作业等增压裂作业等增 产措施时的压力产措施时的压力60长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算2.2.2.2.内内内内压压力力力力 （1 1 1 1）内压力）内压力）内压力）内压力 l l对于对于对于对于表层套管和技术套管表层套管和技术套管表层套管和技术套管表层套管和技术套管，当在下一井段钻进过程中发，当在下一井段钻进过程中发，当在下一井段钻进过程中发，当在下一井段钻进过程中发生井涌而进行压井时，生井涌而进行压井时，生井涌而进行压井时，生井涌而进行

69、压井时，套管的内压力为井口内压力与管套管的内压力为井口内压力与管套管的内压力为井口内压力与管套管的内压力为井口内压力与管内流体（钻井液与涌入流体内流体（钻井液与涌入流体内流体（钻井液与涌入流体内流体（钻井液与涌入流体气、水、油或混合物）气、水、油或混合物）气、水、油或混合物）气、水、油或混合物）的液柱压力之和的液柱压力之和的液柱压力之和的液柱压力之和。由于井涌情况的多样性，所以关于套。由于井涌情况的多样性，所以关于套。由于井涌情况的多样性，所以关于套。由于井涌情况的多样性，所以关于套管内压力的计算有多种方法，常用方法是：管内压力的计算有多种方法，常用方法是：管内压力的计算有多种方法，常用方法是

70、：管内压力的计算有多种方法，常用方法是： 61长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算2.2.2.2.内内内内压压力力力力 （1 1 1 1）内压力）内压力）内压力）内压力 l l确定确定确定确定井口内压力井口内压力井口内压力井口内压力的三种方法是：的三种方法是：的三种方法是：的三种方法是： 井口防井口防井口防井口防喷喷装置（防装置（防装置（防装置（防喷喷器及器及器及器及压压井管井管井管井管线线等）的等）的等）的等）的许许用最高用最高用最高用最高压压力。力。力。力。 套管鞋套管鞋套管鞋套管鞋处处附近地附近地附近地附近地层层破裂破裂破裂破裂压压力所决定的力所决定的力所决定的力

71、所决定的许许用井口用井口用井口用井口压压力。力。力。力。下部高下部高下部高下部高压压油气油气油气油气喷喷出出出出时时可能出可能出可能出可能出现现的井口内的井口内的井口内的井口内压压力。力。力。力。62长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算l l对于对于对于对于油层套管，分油井与气井采用不同的计算方法油层套管，分油井与气井采用不同的计算方法油层套管，分油井与气井采用不同的计算方法油层套管，分油井与气井采用不同的计算方法。以下。以下。以下。以下是关于油层套管内压力的计算方法之一。是关于油层套管内压力的计算方法之一。是关于油层套管内压力的计算方法之一。是关于油层套管内压力的计算

72、方法之一。 对于对于对于对于油井油井油井油井，认为采油初期，产层压力较高，井口有内，认为采油初期，产层压力较高，井口有内，认为采油初期，产层压力较高，井口有内，认为采油初期，产层压力较高，井口有内压力作用于套管，压力作用于套管，压力作用于套管，压力作用于套管，套管的内压力为井口内压力与原油套管的内压力为井口内压力与原油套管的内压力为井口内压力与原油套管的内压力为井口内压力与原油的液柱压力之和的液柱压力之和的液柱压力之和的液柱压力之和：（式中括号项即为井口内压力）：（式中括号项即为井口内压力）：（式中括号项即为井口内压力）：（式中括号项即为井口内压力） 对于对于对于对于气井气井气井气井，井口也有

73、内压力作用于套管。当考虑气体，井口也有内压力作用于套管。当考虑气体，井口也有内压力作用于套管。当考虑气体，井口也有内压力作用于套管。当考虑气体自重及压缩性后，套管内任意深度处的内压力为：自重及压缩性后，套管内任意深度处的内压力为：自重及压缩性后，套管内任意深度处的内压力为：自重及压缩性后，套管内任意深度处的内压力为：（式中令井深（式中令井深（式中令井深（式中令井深Z Z Z Z为零即得井口内压力）为零即得井口内压力）为零即得井口内压力）为零即得井口内压力）63长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算2.2.内压力内压力 （2 2 2 2）支撑外压力）支撑外压力）支撑外压力）

74、支撑外压力 l l在在在在无水泥段无水泥段无水泥段无水泥段，因钻井液降解及固相沉降，其液柱压力可能，因钻井液降解及固相沉降，其液柱压力可能，因钻井液降解及固相沉降，其液柱压力可能，因钻井液降解及固相沉降，其液柱压力可能降低。降低。降低。降低。 l l在在在在水泥封固段水泥封固段水泥封固段水泥封固段，可能水泥环并不完整，地层压力可能作用，可能水泥环并不完整，地层压力可能作用，可能水泥环并不完整，地层压力可能作用，可能水泥环并不完整，地层压力可能作用于管柱上，按盐水柱计算支撑外压力可能比实际外压力偏于管柱上，按盐水柱计算支撑外压力可能比实际外压力偏于管柱上，按盐水柱计算支撑外压力可能比实际外压力偏

75、于管柱上，按盐水柱计算支撑外压力可能比实际外压力偏小，但可使有效内压力偏大而使管柱趋于安全。所以，小，但可使有效内压力偏大而使管柱趋于安全。所以，小，但可使有效内压力偏大而使管柱趋于安全。所以，小，但可使有效内压力偏大而使管柱趋于安全。所以，在在在在支撑外压力计算中无论是水泥面以上还是水泥面以下一般支撑外压力计算中无论是水泥面以上还是水泥面以下一般支撑外压力计算中无论是水泥面以上还是水泥面以下一般支撑外压力计算中无论是水泥面以上还是水泥面以下一般均按地层盐水柱压力计算均按地层盐水柱压力计算均按地层盐水柱压力计算均按地层盐水柱压力计算，即，即，即，即 ：64长江大学石油工程学院二 套管外载分析与

76、计算套管外载分析与计算2.2.2.2.内压力内压力内压力内压力 （3 3 3 3）有效内压力）有效内压力）有效内压力）有效内压力 由上所述，可得套管柱由上所述，可得套管柱由上所述，可得套管柱由上所述，可得套管柱有效内压力有效内压力有效内压力有效内压力的计算方法：的计算方法：的计算方法：的计算方法： l l对于对于对于对于表层套管和技术套管表层套管和技术套管表层套管和技术套管表层套管和技术套管： l l对于对于对于对于油层套管油层套管油层套管油层套管： 油井油井油井油井： 气井气井气井气井：65长江大学石油工程学院l注意图中，支撑外压力和内压力曲线的斜率变化。注意图中，支撑外压力和内压力曲线的斜

77、率变化。 l对于表层套管或技术套管，有效内压力是井口最小，井底最大；对于油层套管，有效对于表层套管或技术套管，有效内压力是井口最小，井底最大；对于油层套管，有效内压力是井口最大，井底最小。可见，不同类型的井、不同类型的套管，所受外载是内压力是井口最大，井底最小。可见，不同类型的井、不同类型的套管，所受外载是不一样的。不一样的。 l现场有时还采用直接用井口压力现场有时还采用直接用井口压力Ps作为整个套管柱有效内压力的方法（即假设从井口作为整个套管柱有效内压力的方法（即假设从井口到井底有效内压力均为到井底有效内压力均为Ps）。）。从图可见，对于油层套管，采用这种方法显然是安全的，从图可见，对于油层

78、套管，采用这种方法显然是安全的，不过可能有点不经济，但可使内压力计算和套管柱的抗内压设计更简捷。不过可能有点不经济，但可使内压力计算和套管柱的抗内压设计更简捷。 （a） （b） （c） 有效内压力对比示意图有效内压力对比示意图 （a a）表层或技术套管表层或技术套管 （b b）油井油层套管油井油层套管 （c c）气井油层套管气井油层套管 1 1内压力内压力 2 2支撑外压力支撑外压力 3 3有效内压力有效内压力66长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算3.3.3.3.轴向拉力轴向拉力轴向拉力轴向拉力 l l一般情况下，套管柱在入井过程中（即下套管过程中）承受的拉力最一般情

79、况下，套管柱在入井过程中（即下套管过程中）承受的拉力最一般情况下，套管柱在入井过程中（即下套管过程中）承受的拉力最一般情况下，套管柱在入井过程中（即下套管过程中）承受的拉力最大。大。大。大。这时，除了套管柱的这时，除了套管柱的自重自重外，还有上提下放时的外，还有上提下放时的动载动载、上提时弯、上提时弯曲井段处的曲井段处的阻力阻力、或者是遇卡上提多提时的、或者是遇卡上提多提时的拉力等附加拉力拉力等附加拉力。在计算在计算在计算在计算时，时，时，时，一般只计算套管的自重，将动载、遇卡上提多提的拉力等附加拉一般只计算套管的自重，将动载、遇卡上提多提的拉力等附加拉力用设计安全系数考虑，或以其它方式考虑。

80、力用设计安全系数考虑，或以其它方式考虑。 l套管柱一般是由几段套管组成。在计算套管自重所产生的轴向拉力时，套管柱一般是由几段套管组成。在计算套管自重所产生的轴向拉力时，通常需要计算的是各段套管顶、底端的轴向拉力。显然，某段套管顶通常需要计算的是各段套管顶、底端的轴向拉力。显然，某段套管顶端的拉力即是其上面一段套管底端的拉力，其底端的拉力又是下面一端的拉力即是其上面一段套管底端的拉力，其底端的拉力又是下面一端套管顶端的拉力。端套管顶端的拉力。67长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算W轴向拉力轴向拉力： 自重自重 浮力浮力68长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外

81、载分析与计算3.3.3.3.轴轴向拉力向拉力向拉力向拉力 l l轴向拉力计算方法：轴向拉力计算方法：轴向拉力计算方法：轴向拉力计算方法： 当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；当考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在钻井液中的重量，当考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在钻井液中的重量，当考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在钻井液中的重量，当考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在钻井液中的重量，常简常简常简常简称为称为称为称为浮重浮重浮重浮

82、重。一般可用台阶法和浮力系数法计算。一般可用台阶法和浮力系数法计算。一般可用台阶法和浮力系数法计算。一般可用台阶法和浮力系数法计算。 其中其中其中其中69长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算、用台阶力法计算、用台阶力法计算： 考考考考虑虑浮力是集中作用在套管界浮力是集中作用在套管界浮力是集中作用在套管界浮力是集中作用在套管界面变化的位置。面变化的位置。面变化的位置。面变化的位置。 浮力的大小：浮力的大小：浮力的大小：浮力的大小： T Tf f = P= Ph h*A *A 轴向力为：轴向力为：轴向力为：轴向力为：70长江大学石油工程学院二 套管外载分析与计算套管外载分析

83、与计算考虑浮力后的轴向考虑浮力后的轴向力分布力分布 (台阶力法台阶力法)HT71长江大学石油工程学院 套管轴向拉力沿井深分布示意图套管轴向拉力沿井深分布示意图 1-1-不考虑浮力不考虑浮力 2-2-考虑浮力考虑浮力 很显然，套管柱自重所产生的轴向拉力的很显然，套管柱自重所产生的轴向拉力的很显然，套管柱自重所产生的轴向拉力的很显然，套管柱自重所产生的轴向拉力的分布规律是分布规律是分布规律是分布规律是井底最小（为零），往上逐渐增大，井底最小（为零），往上逐渐增大，井底最小（为零），往上逐渐增大，井底最小（为零），往上逐渐增大，井口拉力最大井口拉力最大井口拉力最大井口拉力最大 。72长江大学石油工程

84、学院二 套管外载分析与计算套管外载分析与计算4.4.4.4.弯曲附加拉力弯曲附加拉力弯曲附加拉力弯曲附加拉力 l l如如如如果果果果井井井井眼眼眼眼存存存存在在在在较较较较大大大大的的的的井井井井斜斜斜斜变变变变化化化化或或或或狗狗狗狗腿腿腿腿时时时时，由由由由于于于于套套套套管管管管弯弯弯弯曲曲曲曲效效效效应应应应的的的的影影影影响响响响将将将将增增增增大大大大套套套套管管管管的的的的拉拉拉拉力力力力负负负负荷荷荷荷，特特特特别别别别是是是是在在在在靠靠靠靠近近近近丝丝丝丝扣扣扣扣啮啮啮啮合合合合处处处处易易易易形形形形成成成成裂裂裂裂缝缝缝缝损损损损坏坏坏坏。由由由由于于于于APIAPIA

85、PIAPI套套套套管管管管的的的的连连连连接接接接强强强强度度度度没没没没有有有有考考考考虑虑虑虑弯弯弯弯曲曲曲曲应应应应力力力力，所所所所以以以以设设设设计计计计时时时时应应应应从从从从套套套套管管管管的的的的连连连连接接接接强强强强度度度度中中中中扣扣扣扣除除除除弯弯弯弯曲效应的影响。曲效应的影响。曲效应的影响。曲效应的影响。Z(+) Z(-)max73长江大学石油工程学院2 2、套管、套管强度度 （1 1 1 1）套管强度）套管强度）套管强度）套管强度 外载可分为三种，即作用在管柱外壁上的外载可分为三种，即作用在管柱外壁上的外载可分为三种，即作用在管柱外壁上的外载可分为三种，即作用在管柱

86、外壁上的外挤压力外挤压力外挤压力外挤压力、作用在、作用在、作用在、作用在管柱内壁上的管柱内壁上的管柱内壁上的管柱内壁上的内压力内压力内压力内压力和作用在管柱内方向与管柱轴线平行的和作用在管柱内方向与管柱轴线平行的和作用在管柱内方向与管柱轴线平行的和作用在管柱内方向与管柱轴线平行的轴向轴向轴向轴向拉力拉力拉力拉力。l l套管所具有的抵抗外载的能力称为套管所具有的抵抗外载的能力称为套管所具有的抵抗外载的能力称为套管所具有的抵抗外载的能力称为套管强度套管强度套管强度套管强度。l l套管所能承受的最大外挤压力称为套管的套管所能承受的最大外挤压力称为套管的套管所能承受的最大外挤压力称为套管的套管所能承受

87、的最大外挤压力称为套管的抗挤强度抗挤强度抗挤强度抗挤强度。l l套管所能承受的最大内压力称为套管的抗套管所能承受的最大内压力称为套管的抗套管所能承受的最大内压力称为套管的抗套管所能承受的最大内压力称为套管的抗内压强度内压强度内压强度内压强度。l l套管所能承受的最大轴向拉力称为套管的套管所能承受的最大轴向拉力称为套管的套管所能承受的最大轴向拉力称为套管的套管所能承受的最大轴向拉力称为套管的抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度，因为在轴向，因为在轴向，因为在轴向，因为在轴向拉力的作用下，拉力的作用下，拉力的作用下，拉力的作用下，套管的破坏一般是发生在套管本体与接箍的螺纹套管的破坏一般是发生在套管本体

88、与接箍的螺纹套管的破坏一般是发生在套管本体与接箍的螺纹套管的破坏一般是发生在套管本体与接箍的螺纹连接处连接处连接处连接处，因此套管的抗拉强度常称为，因此套管的抗拉强度常称为，因此套管的抗拉强度常称为，因此套管的抗拉强度常称为连接强度连接强度连接强度连接强度或或或或接头拉伸强度接头拉伸强度接头拉伸强度接头拉伸强度。74长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度强度系列强度系列强度系列强度系列套管强度系列： 套管套管套管套管外径外径外径外径1 1外径外径外径外径2 2.钢级钢级钢级钢级.壁厚壁厚壁厚壁厚.扣型扣型扣型扣型.强度强度强度强度.75长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度2 2、

89、套管强度、套管强度 （2 2 2 2）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式 原因原因原因原因：轴向载荷过大：轴向载荷过大：轴向载荷过大：轴向载荷过大 失效形式失效形式失效形式失效形式: : : :丝扣（接箍）滑脱丝扣（接箍）滑脱丝扣（接箍）滑脱丝扣（接箍）滑脱 丝扣断裂丝扣断裂丝扣断裂丝扣断裂 管体断裂管体断裂管体断裂管体断裂 氢脆氢脆氢脆氢脆76长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度2 2、套管强度、套管强度 （2 2 2 2）轴向拉力作用下套管的失）轴向拉力作用下套管的失）轴向拉力作用下套管的失）轴向拉

90、力作用下套管的失效形式效形式效形式效形式。 丝扣（接箍）滑脱丝扣（接箍）滑脱丝扣（接箍）滑脱丝扣（接箍）滑脱是圆扣套是圆扣套是圆扣套是圆扣套管最常见的失效形式。管最常见的失效形式。管最常见的失效形式。管最常见的失效形式。77长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度2 2、套管强度、套管强度 （2 2 2 2）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式l丝扣断裂丝扣断裂丝扣断裂丝扣断裂 条件条件条件条件：拉力大于丝扣连接强度，小于本体强度。：拉力大于丝扣连接强度，小于本体强度。：拉力大于丝扣连接强度，小于本体强度。：

91、拉力大于丝扣连接强度，小于本体强度。 位置位置位置位置：丝扣最后一个啮合螺纹处。（扣根）：丝扣最后一个啮合螺纹处。（扣根）：丝扣最后一个啮合螺纹处。（扣根）：丝扣最后一个啮合螺纹处。（扣根） （直径最小）（直径最小）（直径最小）（直径最小）78长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度2 2、套管强度、套管强度 （2 2 2 2）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式）轴向拉力作用下套管的失效形式l管体断裂管体断裂管体断裂管体断裂 条件条件条件条件：拉力小于丝扣连接强度，大于本体强度。拉力小于丝扣连接强度，大于本体强度。拉力小于丝扣连接强度，

92、大于本体强度。拉力小于丝扣连接强度，大于本体强度。79长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度2 2、套管强度、套管强度 （3 3）套管抗拉强度的选用）套管抗拉强度的选用 抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度minmin 丝扣部分抗拉强度，管体抗拉强度丝扣部分抗拉强度，管体抗拉强度丝扣部分抗拉强度，管体抗拉强度丝扣部分抗拉强度，管体抗拉强度 1. 1. 1. 1.圆螺纹套管圆螺纹套管圆螺纹套管圆螺纹套管 丝扣抗拉强度丝扣抗拉强度丝扣抗拉强度丝扣抗拉强度= = = =minmin 抗滑脱强度，丝扣拉断强度抗滑脱强度，丝扣拉断强度抗滑脱强度，丝扣拉断强度抗滑脱强度，丝扣拉断强度 2. 2. 2.

93、2.梯形扣和直连型套管梯形扣和直连型套管梯形扣和直连型套管梯形扣和直连型套管 以丝扣或管体抗拉强度为标准。以丝扣或管体抗拉强度为标准。以丝扣或管体抗拉强度为标准。以丝扣或管体抗拉强度为标准。 80长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度uu丝扣抗拉强度的计算目的目的目的目的：根据材料的强度计算出丝扣抗拉强度。：根据材料的强度计算出丝扣抗拉强度。：根据材料的强度计算出丝扣抗拉强度。：根据材料的强度计算出丝扣抗拉强度。 抗滑脱强度抗滑脱强度抗滑脱强度抗滑脱强度 丝扣拉断强度丝扣拉断强度丝扣拉断强度丝扣拉断强度 81长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度2 2、套管、套管强度度 （4 4

94、4 4）轴向拉力作用下套管的抗挤强度）轴向拉力作用下套管的抗挤强度）轴向拉力作用下套管的抗挤强度）轴向拉力作用下套管的抗挤强度 l lAPIAPIAPIAPI所公布的套管所公布的套管所公布的套管所公布的套管强强度数据是套管在受相度数据是套管在受相度数据是套管在受相度数据是套管在受相应应的的的的单单一外一外一外一外载载作用作用作用作用时的强度，如时的强度，如时的强度，如时的强度，如抗挤强度抗挤强度抗挤强度抗挤强度是套管仅受外挤压力作用是套管仅受外挤压力作用是套管仅受外挤压力作用是套管仅受外挤压力作用时套管所能承受的时套管所能承受的时套管所能承受的时套管所能承受的最大外挤压力值最大外挤压力值最大外

95、挤压力值最大外挤压力值； l l套管柱在井下一般是处于套管柱在井下一般是处于套管柱在井下一般是处于套管柱在井下一般是处于复合外载作用状态复合外载作用状态复合外载作用状态复合外载作用状态（两种及（两种及（两种及（两种及两种以上外载同时作用状态）。在复合外载作用下，两种以上外载同时作用状态）。在复合外载作用下，两种以上外载同时作用状态）。在复合外载作用下，两种以上外载同时作用状态）。在复合外载作用下，套管的强度要发生变化，有时套管的强度增加，有时套管的强度要发生变化，有时套管的强度增加，有时套管的强度要发生变化，有时套管的强度增加，有时套管的强度要发生变化，有时套管的强度增加，有时套管的强度降低。

96、套管的强度降低。套管的强度降低。套管的强度降低。套管强度怎么变化？套管强度怎么变化？套管强度怎么变化？套管强度怎么变化？82长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度在在在在外外外外压压力力力力与与与与轴轴向向向向力力力力或或或或内内内内压压力力力力与与与与轴轴向向向向力力力力作作作作用用用用下下下下，管管管管柱柱柱柱内内内内的的的的应应力力力力状状状状态态为为三三三三向向向向应应力力力力状状状状态态，三三三三个个个个主主主主应应力力力力分分分分别别为为轴轴向向向向应应力力力力、周周周周向向向向应应力力力力和和和和径向径向径向径向应应力力力力 ：根据第四强度理论，可得套管在多向应力下的强度条

97、件为：根据第四强度理论，可得套管在多向应力下的强度条件为：根据第四强度理论，可得套管在多向应力下的强度条件为：根据第四强度理论，可得套管在多向应力下的强度条件为： c c s s第四强度理论第四强度理论第四强度理论第四强度理论变为：变为：变为：变为：方程反映了材料在屈服强度不变的条件下，各应力之间的关系方程反映了材料在屈服强度不变的条件下，各应力之间的关系83长江大学石油工程学院三、套管强度三、套管强度由于套管为由于套管为由于套管为由于套管为薄壁或中厚壁管薄壁或中厚壁管薄壁或中厚壁管薄壁或中厚壁管，在这三个应力中，在这三个应力中，在这三个应力中，在这三个应力中， r r r r 0 0 0 0

98、0000 拉伸内拉伸内拉伸内拉伸内压压 z z z z， t t t t 0 0 0 0000 压缩压缩内内内内压压 z z z z， t t t t 0 0 0 00000 0 0 0000 P P P Pidididid 对比抗挤设计结果与抗内压设计结果，在各井段内对比抗挤设计结果与抗内压设计结果，在各井段内对比抗挤设计结果与抗内压设计结果，在各井段内对比抗挤设计结果与抗内压设计结果，在各井段内选择强度高的套管选择强度高的套管选择强度高的套管选择强度高的套管，并将套管柱抗挤强度设计与抗，并将套管柱抗挤强度设计与抗，并将套管柱抗挤强度设计与抗，并将套管柱抗挤强度设计与抗内压强度设计综合结果列

99、表。内压强度设计综合结果列表。内压强度设计综合结果列表。内压强度设计综合结果列表。99长江大学石油工程学院三、套管强度强度设计三、套管强度强度设计l l技术套管柱设计一般步骤：技术套管柱设计一般步骤：技术套管柱设计一般步骤：技术套管柱设计一般步骤： （4 4 4 4）进进行套管柱抗拉行套管柱抗拉行套管柱抗拉行套管柱抗拉强强度度度度 uu根据抗挤设计和抗内压设计的综合结果，计算根据抗挤设计和抗内压设计的综合结果，计算根据抗挤设计和抗内压设计的综合结果，计算根据抗挤设计和抗内压设计的综合结果，计算套管柱套管柱套管柱套管柱的设计拉力的设计拉力的设计拉力的设计拉力，即：，即：，即：，即： uu将套管的

100、抗拉强度与设计拉力进行比较，对抗拉强度将套管的抗拉强度与设计拉力进行比较，对抗拉强度将套管的抗拉强度与设计拉力进行比较，对抗拉强度将套管的抗拉强度与设计拉力进行比较，对抗拉强度不满足要求井段的套管进行更换，以满足抗拉强度的要不满足要求井段的套管进行更换，以满足抗拉强度的要不满足要求井段的套管进行更换，以满足抗拉强度的要不满足要求井段的套管进行更换，以满足抗拉强度的要求，即：求，即：求，即：求，即： （TtTtTtTt接接接接头头拉伸拉伸拉伸拉伸强强度）度）度）度）100长江大学石油工程学院三、套管强度强度设计三、套管强度强度设计l l技术套管柱设计一般步骤：技术套管柱设计一般步骤：技术套管柱设

101、计一般步骤：技术套管柱设计一般步骤： （4 4 4 4）进进行套管柱抗拉行套管柱抗拉行套管柱抗拉行套管柱抗拉强强度度度度 uu需要注意的是，如果因抗拉强度不够而更换套管时更需要注意的是，如果因抗拉强度不够而更换套管时更需要注意的是，如果因抗拉强度不够而更换套管时更需要注意的是，如果因抗拉强度不够而更换套管时更换了套管的壁厚，则换了套管的壁厚，则换了套管的壁厚，则换了套管的壁厚，则套管柱的拉力要重新计算套管柱的拉力要重新计算套管柱的拉力要重新计算套管柱的拉力要重新计算，再按新，再按新，再按新，再按新计算的拉力校核抗拉强度。如果这样更换的套管是在套计算的拉力校核抗拉强度。如果这样更换的套管是在套计

102、算的拉力校核抗拉强度。如果这样更换的套管是在套计算的拉力校核抗拉强度。如果这样更换的套管是在套管柱的管柱的管柱的管柱的中部或下部中部或下部中部或下部中部或下部，还要重新校核一下套管柱的，还要重新校核一下套管柱的，还要重新校核一下套管柱的，还要重新校核一下套管柱的抗挤强抗挤强抗挤强抗挤强度度度度，因为由于拉力的变化会导致轴向拉力下套管抗挤强，因为由于拉力的变化会导致轴向拉力下套管抗挤强，因为由于拉力的变化会导致轴向拉力下套管抗挤强，因为由于拉力的变化会导致轴向拉力下套管抗挤强度的变化。度的变化。度的变化。度的变化。 uu水泥面之上进行双轴应力校核水泥面之上进行双轴应力校核水泥面之上进行双轴应力校

103、核水泥面之上进行双轴应力校核。（5 5 5 5）将套管柱强度设计结果列表。）将套管柱强度设计结果列表。）将套管柱强度设计结果列表。）将套管柱强度设计结果列表。 101长江大学石油工程学院三、套管强度强度设计三、套管强度强度设计 以上介绍了以上介绍了以上介绍了以上介绍了套管柱外载分析与计算、套管柱强度设计的套管柱外载分析与计算、套管柱强度设计的套管柱外载分析与计算、套管柱强度设计的套管柱外载分析与计算、套管柱强度设计的基本原理和方法基本原理和方法基本原理和方法基本原理和方法，同时以技术套管为例介绍了，同时以技术套管为例介绍了，同时以技术套管为例介绍了，同时以技术套管为例介绍了套管柱强度设套管柱强

104、度设套管柱强度设套管柱强度设计的步骤计的步骤计的步骤计的步骤。 在现场的套管柱设计中，还会遇到一些特殊的问题：在现场的套管柱设计中，还会遇到一些特殊的问题：在现场的套管柱设计中，还会遇到一些特殊的问题：在现场的套管柱设计中，还会遇到一些特殊的问题： 如在腐蚀性环境中要考虑如在腐蚀性环境中要考虑如在腐蚀性环境中要考虑如在腐蚀性环境中要考虑井内流体对套管的腐蚀问题井内流体对套管的腐蚀问题井内流体对套管的腐蚀问题井内流体对套管的腐蚀问题，在套管材质上还应选用具有抗腐蚀能力的套管。在套管材质上还应选用具有抗腐蚀能力的套管。在套管材质上还应选用具有抗腐蚀能力的套管。在套管材质上还应选用具有抗腐蚀能力的套

105、管。102长江大学石油工程学院又如对又如对又如对又如对高压气井高压气井高压气井高压气井，为防止气体在，为防止气体在，为防止气体在，为防止气体在螺纹连接处泄露螺纹连接处泄露螺纹连接处泄露螺纹连接处泄露，应，应，应，应选用高密封性能的特殊螺纹套管。选用高密封性能的特殊螺纹套管。选用高密封性能的特殊螺纹套管。选用高密封性能的特殊螺纹套管。 如果管外存在有如果管外存在有如果管外存在有如果管外存在有易流动地层易流动地层易流动地层易流动地层（如塑性盐层），则在该（如塑性盐层），则在该（如塑性盐层），则在该（如塑性盐层），则在该地层附近的外压力要按上覆岩层压力计算地层附近的外压力要按上覆岩层压力计算地层附近

106、的外压力要按上覆岩层压力计算地层附近的外压力要按上覆岩层压力计算，或根据岩，或根据岩，或根据岩，或根据岩石蠕变理论计算石蠕变理论计算石蠕变理论计算石蠕变理论计算岩石蠕变岩石蠕变岩石蠕变岩石蠕变所产生的挤压力。所产生的挤压力。所产生的挤压力。所产生的挤压力。 更为严重的是，塑性蠕变地层对套管所产生的挤压力更为严重的是，塑性蠕变地层对套管所产生的挤压力更为严重的是，塑性蠕变地层对套管所产生的挤压力更为严重的是，塑性蠕变地层对套管所产生的挤压力在周向上往往在周向上往往在周向上往往在周向上往往是非均布是非均布是非均布是非均布的，而套管抵抗非均布外压力的，而套管抵抗非均布外压力的，而套管抵抗非均布外压力

107、的，而套管抵抗非均布外压力的能力很低。已有许多理论（包括实验）来计算这种的能力很低。已有许多理论（包括实验）来计算这种的能力很低。已有许多理论（包括实验）来计算这种的能力很低。已有许多理论（包括实验）来计算这种非均布载荷和在这种非均布载荷下套管的承压能力。非均布载荷和在这种非均布载荷下套管的承压能力。非均布载荷和在这种非均布载荷下套管的承压能力。非均布载荷和在这种非均布载荷下套管的承压能力。 103长江大学石油工程学院三、套管强度强度设计三、套管强度强度设计其它套管强度设计方法其它套管强度设计方法边界载荷法边界载荷法最大载荷法最大载荷法AMOCO西德西德BEB方法方法104长江大学石油工程学院

108、第三章第三章油油 井井 水水 泥泥105长江大学石油工程学院一、油井水泥的成分一、油井水泥的成分 1. 油井水泥级别和类型油井水泥级别和类型 目前国内外使用的油井水泥主要是目前国内外使用的油井水泥主要是目前国内外使用的油井水泥主要是目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥，以，以，以，以水硬性硅酸钙为主要成分水硬性硅酸钙为主要成分水硬性硅酸钙为主要成分水硬性硅酸钙为主要成分，加入适量石膏和助磨剂（或，加入适量石膏和助磨剂（或，加入适量石膏和助磨剂（或，加入适量石膏和助磨剂（或是加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产品是加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产品是

109、加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产品是加入适量的石膏或石膏和水），磨细制成的产品。 水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合：干水泥与水（经常还要加入外加剂）混合 而成的浆体。而成的浆体。而成的浆体。而成的浆体。水泥石水泥石水泥石水泥石：水泥浆凝结硬化后形成的硬块。：水泥浆凝结硬化后形成的硬块。：水泥浆凝结硬化后形成的硬块。：水泥浆凝结硬化后形成的硬块。 水泥环水泥环水泥环水泥环：在井下环形空间中的水泥石。：在井下环形空间中的水泥石。：在井下环形空间中的水泥石。：在井下环形空间中的水泥石。1

110、06长江大学石油工程学院1. 1. 油井水泥级别和类型油井水泥级别和类型 水泥级别：水泥级别：水泥级别：水泥级别：以适应以适应不同井深的需要和防止地层流不同井深的需要和防止地层流不同井深的需要和防止地层流不同井深的需要和防止地层流体中硫酸盐对水泥石的腐蚀，有多种级别、类型的油体中硫酸盐对水泥石的腐蚀，有多种级别、类型的油体中硫酸盐对水泥石的腐蚀，有多种级别、类型的油体中硫酸盐对水泥石的腐蚀，有多种级别、类型的油井水泥可供选用。美国石油学会（井水泥可供选用。美国石油学会（井水泥可供选用。美国石油学会（井水泥可供选用。美国石油学会（APIAPIAPIAPI）规定了规定了规定了规定了8 8 8 8种

111、种种种级级级级别的油井水泥，我国也参照别的油井水泥，我国也参照别的油井水泥，我国也参照别的油井水泥，我国也参照APIAPIAPIAPI标准制定了油井水泥的标准制定了油井水泥的标准制定了油井水泥的标准制定了油井水泥的标准。标准。标准。标准。 APIAPIAPIAPI油井水泥使用范围油井水泥使用范围油井水泥使用范围油井水泥使用范围级别级别类类型型备注备注普通型普通型中抗硫酸盐型中抗硫酸盐型高抗硫酸盐型高抗硫酸盐型A普通水泥普通水泥B抗硫水泥抗硫水泥C具有高早期强度具有高早期强度D适于中温条件适于中温条件E适于高温条件适于高温条件F适于超高温条件适于超高温条件G基本油井水泥基本油井水泥H基本油井水泥

112、基本油井水泥107长江大学石油工程学院 凝结过程（硬化过程）凝结过程（硬化过程）凝结过程（硬化过程）凝结过程（硬化过程）：水泥与水混合后，迅速：水泥与水混合后，迅速：水泥与水混合后，迅速：水泥与水混合后，迅速与水发生水化反应，生成各种与水发生水化反应，生成各种与水发生水化反应，生成各种与水发生水化反应，生成各种水化产物水化产物水化产物水化产物，水泥浆逐渐，水泥浆逐渐，水泥浆逐渐，水泥浆逐渐由液态转变为固态的过程。水化反应形成由液态转变为固态的过程。水化反应形成由液态转变为固态的过程。水化反应形成由液态转变为固态的过程。水化反应形成四种矿物成四种矿物成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙

113、。分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。 硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙：3CaO3CaO3CaO3CaO SiOSiOSiOSiO2 2 2 2（简写简写简写简写C C C C3 3 3 3S S S S）。）。）。）。是是是是水泥水泥水泥水泥产产生生生生强强度度度度的的的的主要化合物主要化合物主要化合物主要化合物，它强度增长快，最后强度也大。，它强度增长快，最后强度也大。，它强度增长快，最后强度也大。，它强度增长快，最后强度也大。2. 2. 水泥的水化反应水泥的水化反应108长江大学石油工程学院硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙：型型型型2CaO2CaO2CaO2CaO SiOSi

114、OSiOSiO2 2 2 2（简写（简写（简写（简写C C C C2 2 2 2S S S S）。水化反）。水化反）。水化反）。水化反应应慢，慢，慢，慢，强强强强度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度。度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度。度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度。度增长慢，但能在长时间内逐渐增大水泥的强度。铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙：3CaO3CaO3CaO3CaO AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3（简写简写简写简写C C C C3 3 3 3A A A A）。）。）。）。水化反水化反水化反水化反应应速度最快速度最快速度最快速度最快

115、，是是是是决定水泥浆初凝时间和稠化时间的主要因素决定水泥浆初凝时间和稠化时间的主要因素决定水泥浆初凝时间和稠化时间的主要因素决定水泥浆初凝时间和稠化时间的主要因素，对水泥浆，对水泥浆，对水泥浆，对水泥浆的流变性也有很大影响。的流变性也有很大影响。的流变性也有很大影响。的流变性也有很大影响。 铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙：4CaO4CaO4CaO4CaO AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3 FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3（简写简写简写简写C C C C4 4 4 4AFAFAFAF）。水化速度水化速度水化速度水化速度仅次于铝酸三钙，

116、仅次于铝酸三钙，仅次于铝酸三钙，仅次于铝酸三钙，早期强度增长快早期强度增长快早期强度增长快早期强度增长快，硬化三天和，硬化三天和，硬化三天和，硬化三天和28282828天的强天的强天的强天的强度值差别不大，强度的绝对值也度值差别不大，强度的绝对值也度值差别不大，强度的绝对值也度值差别不大，强度的绝对值也不大。不大。 109长江大学石油工程学院水泥的水化反应是一个水泥的水化反应是一个水泥的水化反应是一个水泥的水化反应是一个不断进行不断进行不断进行不断进行的过程。随着水化的过程。随着水化的过程。随着水化的过程。随着水化的不断进行，水泥浆从凝胶态逐渐向结晶态发展，的不断进行，水泥浆从凝胶态逐渐向结晶

117、态发展，的不断进行，水泥浆从凝胶态逐渐向结晶态发展，的不断进行，水泥浆从凝胶态逐渐向结晶态发展，最后形成硬化的水泥石。最后形成硬化的水泥石。最后形成硬化的水泥石。最后形成硬化的水泥石。 水泥的水化反应是一水泥的水化反应是一水泥的水化反应是一水泥的水化反应是一放热反应放热反应放热反应放热反应，在工程上可利用这，在工程上可利用这，在工程上可利用这，在工程上可利用这一特点来一特点来一特点来一特点来探测水泥浆在环形空间内的上返高度探测水泥浆在环形空间内的上返高度探测水泥浆在环形空间内的上返高度探测水泥浆在环形空间内的上返高度。 另外，水泥在水化过程中要发生另外，水泥在水化过程中要发生另外，水泥在水化过

118、程中要发生另外，水泥在水化过程中要发生体积收缩体积收缩体积收缩体积收缩（水化后（水化后（水化后（水化后生成物的总体积小于水化前反应物的总体积），在生成物的总体积小于水化前反应物的总体积），在生成物的总体积小于水化前反应物的总体积），在生成物的总体积小于水化前反应物的总体积），在一定条件下体积收缩一定条件下体积收缩一定条件下体积收缩一定条件下体积收缩对固井质量有着重要的影响对固井质量有着重要的影响对固井质量有着重要的影响对固井质量有着重要的影响。 有关水化反应的说明：有关水化反应的说明：110长江大学石油工程学院在油气井固井中，水泥的水化反应是在井下一定在油气井固井中，水泥的水化反应是在井下一定

119、在油气井固井中，水泥的水化反应是在井下一定在油气井固井中，水泥的水化反应是在井下一定的温度与压力条件下进行的。温度与压力对水泥的温度与压力条件下进行的。温度与压力对水泥的温度与压力条件下进行的。温度与压力对水泥的温度与压力条件下进行的。温度与压力对水泥的的的的水化速度水化速度水化速度水化速度有很大的影响，有很大的影响，有很大的影响，有很大的影响，一般随温度与压力的一般随温度与压力的一般随温度与压力的一般随温度与压力的增加，水泥水化速度加快增加，水泥水化速度加快增加，水泥水化速度加快增加，水泥水化速度加快，其中温度的影响更显，其中温度的影响更显，其中温度的影响更显，其中温度的影响更显著。正因为如

120、此，水泥浆的有关性能一般均是在著。正因为如此，水泥浆的有关性能一般均是在著。正因为如此，水泥浆的有关性能一般均是在著。正因为如此，水泥浆的有关性能一般均是在模拟井下温度和压力的情况下测定的。模拟井下温度和压力的情况下测定的。模拟井下温度和压力的情况下测定的。模拟井下温度和压力的情况下测定的。 有关水化反应的说明：有关水化反应的说明：111长江大学石油工程学院水化产物主要有水化产物主要有水化产物主要有水化产物主要有: : : :氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙铝酸钙、水化铁酸钙

121、、水化硫铝酸钙铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙。 在这些水化产物中，氢氧化钙析出为巨大的晶体，水在这些水化产物中，氢氧化钙析出为巨大的晶体，水在这些水化产物中，氢氧化钙析出为巨大的晶体，水在这些水化产物中，氢氧化钙析出为巨大的晶体，水化硫铝酸钙为较小晶体，水化铝酸钙为更小晶体状态，化硫铝酸钙为较小晶体，水化铝酸钙为更小晶体状态，化硫铝酸钙为较小晶体，水化铝酸钙为更小晶体状态，化硫铝酸钙为较小晶体，水化铝酸钙为更小晶体状态，含水硅酸钙和含水铁酸钙为无定形体，呈胶体状态。含水硅酸钙和含水铁酸钙为无定形体，呈胶体状态。含水硅酸钙和含水铁酸钙为无定形体，呈胶体状态。含水

122、硅酸钙和含水铁酸钙为无定形体，呈胶体状态。水化硅酸钙凝胶为纤维状薄片，从矿物颗粒上向外伸水化硅酸钙凝胶为纤维状薄片，从矿物颗粒上向外伸水化硅酸钙凝胶为纤维状薄片，从矿物颗粒上向外伸水化硅酸钙凝胶为纤维状薄片，从矿物颗粒上向外伸展出去，逐渐形成一连续的网状结构，与水化硫铝酸展出去，逐渐形成一连续的网状结构，与水化硫铝酸展出去，逐渐形成一连续的网状结构，与水化硫铝酸展出去，逐渐形成一连续的网状结构，与水化硫铝酸钙、氢氧化钙等晶体互相穿插，填充于水泥颗粒的空钙、氢氧化钙等晶体互相穿插，填充于水泥颗粒的空钙、氢氧化钙等晶体互相穿插，填充于水泥颗粒的空钙、氢氧化钙等晶体互相穿插，填充于水泥颗粒的空间，增

123、加它们之间的粘结性，使水泥强度不断提高。间，增加它们之间的粘结性，使水泥强度不断提高。间，增加它们之间的粘结性，使水泥强度不断提高。间，增加它们之间的粘结性，使水泥强度不断提高。 水化反应产物水化反应产物112长江大学石油工程学院 为了保证施工安全并提高固井质量，水泥浆以及最终所形为了保证施工安全并提高固井质量，水泥浆以及最终所形为了保证施工安全并提高固井质量，水泥浆以及最终所形为了保证施工安全并提高固井质量，水泥浆以及最终所形成的水泥石必须满足一定的成的水泥石必须满足一定的成的水泥石必须满足一定的成的水泥石必须满足一定的性能要求性能要求性能要求性能要求。性能包括：。性能包括：。性能包括：。性

124、能包括： l l水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度 l l水泥浆稠化时间水泥浆稠化时间水泥浆稠化时间水泥浆稠化时间 l l水泥浆流变性水泥浆流变性水泥浆流变性水泥浆流变性 l l水泥浆失水量水泥浆失水量水泥浆失水量水泥浆失水量 l l水泥浆稳定性水泥浆稳定性水泥浆稳定性水泥浆稳定性 l l水泥石抗压强度水泥石抗压强度水泥石抗压强度水泥石抗压强度 l l水泥石渗透率水泥石渗透率水泥石渗透率水泥石渗透率 其中常测定的是前六项性能其中常测定的是前六项性能其中常测定的是前六项性能其中常测定的是前六项性能。 二、油井水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能113长江大学石油工程学院1. 1. 水泥浆密

125、度水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度 作用作用作用作用：满足平衡压力要求满足平衡压力要求满足平衡压力要求满足平衡压力要求 保证获得最好的水泥浆性能保证获得最好的水泥浆性能保证获得最好的水泥浆性能保证获得最好的水泥浆性能 基本要求基本要求基本要求基本要求：注水泥期间既不井漏又不井喷：注水泥期间既不井漏又不井喷：注水泥期间既不井漏又不井喷：注水泥期间既不井漏又不井喷 测测测测 量量量量： 用泥浆密度计（国外还有加压密度计）用泥浆密度计（国外还有加压密度计）用泥浆密度计（国外还有加压密度计）用泥浆密度计（国外还有加压密度计） 影响因素影响因素影响因素影响因素：水灰比，外掺料（密度调节剂）用量：水灰比，外

126、掺料（密度调节剂）用量：水灰比，外掺料（密度调节剂）用量：水灰比，外掺料（密度调节剂）用量二、油井水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能114长江大学石油工程学院1. 1. 水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度 l l水灰比水灰比水灰比水灰比是指配制水泥浆时是指配制水泥浆时是指配制水泥浆时是指配制水泥浆时配浆水的重量与干水泥的重量之比配浆水的重量与干水泥的重量之比配浆水的重量与干水泥的重量之比配浆水的重量与干水泥的重量之比。 l l水泥浆密度与水灰比直接相关，关系为：水泥浆密度与水灰比直接相关，关系为：水泥浆密度与水灰比直接相关，关系为：水泥浆密度与水灰比直接相关，关系为：l l注意：注意：

127、注意：注意： 干水泥的密度为干水泥的密度为干水泥的密度为干水泥的密度为3.14 g/cm33.14 g/cm33.14 g/cm33.14 g/cm33.15 g/cm33.15 g/cm33.15 g/cm33.15 g/cm3，故水泥浆的密故水泥浆的密故水泥浆的密故水泥浆的密度为度为度为度为1.85g/cm31.85g/cm31.85g/cm31.85g/cm31.90g/cm31.90g/cm31.90g/cm31.90g/cm3时时，水灰比，水灰比，水灰比，水灰比约为约为0.480.480.480.480.440.440.440.44。 当干水泥中所混合的外加剂加量较大、尤其是为了调节

128、水当干水泥中所混合的外加剂加量较大、尤其是为了调节水当干水泥中所混合的外加剂加量较大、尤其是为了调节水当干水泥中所混合的外加剂加量较大、尤其是为了调节水泥浆密度泥浆密度泥浆密度泥浆密度掺了加重剂或减轻剂时，掺了加重剂或减轻剂时，掺了加重剂或减轻剂时，掺了加重剂或减轻剂时， c c c c取水泥和取水泥和取水泥和取水泥和这这些外加些外加些外加些外加剂剂混合后的固相混合物平均密度混合后的固相混合物平均密度混合后的固相混合物平均密度混合后的固相混合物平均密度。m m m m为水固比。为水固比。为水固比。为水固比。二、油井水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能115长江大学石油工程学院2. 2. 水泥浆

129、的稠化时间水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间 l l定义定义定义定义：在井下温度和压力条件下，从给水泥浆加温加压时起至水：在井下温度和压力条件下，从给水泥浆加温加压时起至水：在井下温度和压力条件下，从给水泥浆加温加压时起至水：在井下温度和压力条件下，从给水泥浆加温加压时起至水 泥浆稠度达泥浆稠度达泥浆稠度达泥浆稠度达100Bc100Bc时时（BcBc为稠度单位）所经历的时间称为为稠度单位）所经历的时间称为为稠度单位）所经历的时间称为为稠度单位）所经历的时间称为 水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间。l l作用作用作用作用：保证施工安全。：保证施工安全。

130、：保证施工安全。：保证施工安全。 l l要求要求要求要求：整个注水泥施工作业能够在稠化时间以内完成，并包含一：整个注水泥施工作业能够在稠化时间以内完成，并包含一：整个注水泥施工作业能够在稠化时间以内完成，并包含一：整个注水泥施工作业能够在稠化时间以内完成，并包含一 定的安全系数。一般：定的安全系数。一般：定的安全系数。一般：定的安全系数。一般：施工时间施工时间施工时间施工时间+1+1+1+1小时小时小时小时 稠化时间稠化时间稠化时间稠化时间。l l测量测量测量测量：常压稠度仪，高温高压稠度仪。：常压稠度仪，高温高压稠度仪。：常压稠度仪，高温高压稠度仪。：常压稠度仪，高温高压稠度仪。 测测定定定

131、定“稠度稠度稠度稠度- - - -时间时间时间时间”曲线，当稠度达到曲线，当稠度达到曲线，当稠度达到曲线，当稠度达到100Bc100Bc100Bc100Bc时的时间。时的时间。时的时间。时的时间。BcBcBcBc 为稠度单位。为稠度单位。为稠度单位。为稠度单位。l l影响因素影响因素影响因素影响因素：水灰比、温度与压力、外加剂。水灰比、温度与压力、外加剂。水灰比、温度与压力、外加剂。水灰比、温度与压力、外加剂。二、油井水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能116长江大学石油工程学院 水泥水泥浆的稠化的稠化时间 稠度时间二、油井水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能117长江大学石油工程学院二、油井

132、水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能3. 水泥浆失水水泥浆失水 概念概念概念概念：水泥浆中自由水通过井壁向地层渗入的现象。：水泥浆中自由水通过井壁向地层渗入的现象。：水泥浆中自由水通过井壁向地层渗入的现象。：水泥浆中自由水通过井壁向地层渗入的现象。危害危害危害危害： 水泥浆大量失水将造成水泥浆大量失水将造成水泥浆大量失水将造成水泥浆大量失水将造成水泥浆急剧变稠水泥浆急剧变稠水泥浆急剧变稠水泥浆急剧变稠，大大影响，大大影响，大大影响，大大影响其流动性，其流动性，其流动性，其流动性，不利于水泥浆对钻井液的顶替不利于水泥浆对钻井液的顶替不利于水泥浆对钻井液的顶替不利于水泥浆对钻井液的顶替。 水泥浆大

133、量失水进入油气层水泥浆大量失水进入油气层水泥浆大量失水进入油气层水泥浆大量失水进入油气层对油气层造成损害对油气层造成损害对油气层造成损害对油气层造成损害。 作用作用作用作用：l l 保保保保证证水泥水泥水泥水泥浆浆的的的的稳稳定性定性定性定性 l 保保保保证证施工安全、防止施工安全、防止施工安全、防止施工安全、防止桥桥堵堵堵堵 l 有利于防气有利于防气有利于防气有利于防气窜窜118长江大学石油工程学院要求要求要求要求： 根据不同的井况和施工条件规定根据不同的井况和施工条件规定根据不同的井况和施工条件规定根据不同的井况和施工条件规定 水泥浆失水量水泥浆失水量水泥浆失水量水泥浆失水量指的是水泥浆失

134、水的快慢程度，失指的是水泥浆失水的快慢程度，失指的是水泥浆失水的快慢程度，失指的是水泥浆失水的快慢程度，失 水量大小用水量大小用水量大小用水量大小用3030分钟内的失水总体积分钟内的失水总体积分钟内的失水总体积分钟内的失水总体积表示。表示。表示。表示。一般套管注水泥一般套管注水泥一般套管注水泥一般套管注水泥100 ml/30min100 ml/30min200 ml/30min200 ml/30min；挤水泥或尾管注水泥挤水泥或尾管注水泥挤水泥或尾管注水泥挤水泥或尾管注水泥50 ml/30min50 ml/30min150 150 ml/30minml/30min；防气窜防气窜防气窜防气窜20

135、 ml/30min20 ml/30min 40ml/30min40ml/30min；高密度水泥应低于高密度水泥应低于高密度水泥应低于高密度水泥应低于50 ml/30min50 ml/30min。 测量测量测量测量：失水仪，（常温与高温、：失水仪，（常温与高温、：失水仪，（常温与高温、：失水仪，（常温与高温、 7MPa, 30min7MPa, 30min） 影响因素影响因素影响因素影响因素：水灰比、压差、地层的渗透性、外加剂、泥浆：水灰比、压差、地层的渗透性、外加剂、泥浆：水灰比、压差、地层的渗透性、外加剂、泥浆：水灰比、压差、地层的渗透性、外加剂、泥浆 的泥饼。的泥饼。的泥饼。的泥饼。119长

136、江大学石油工程学院 4. 水泥浆流变性水泥浆流变性 概念概念概念概念：水泥浆在水泥浆在水泥浆在水泥浆在外加剪切应力作用下流动变形的特性。外加剪切应力作用下流动变形的特性。外加剪切应力作用下流动变形的特性。外加剪切应力作用下流动变形的特性。作用作用作用作用：l计算流动阻力，选择施工装置和设备，防止井压漏，计算流动阻力，选择施工装置和设备，防止井压漏，计算流动阻力，选择施工装置和设备，防止井压漏，计算流动阻力，选择施工装置和设备，防止井压漏，保证施工安全。保证施工安全。保证施工安全。保证施工安全。 l实现紊流或塞流顶替，提高顶替效率。实现紊流或塞流顶替，提高顶替效率。实现紊流或塞流顶替，提高顶替效

137、率。实现紊流或塞流顶替，提高顶替效率。要求要求要求要求：有利于提高顶替效率：有利于提高顶替效率：有利于提高顶替效率：有利于提高顶替效率 测量测量测量测量：旋转粘度计、高温高压流变仪（模拟井下温度压力：旋转粘度计、高温高压流变仪（模拟井下温度压力：旋转粘度计、高温高压流变仪（模拟井下温度压力：旋转粘度计、高温高压流变仪（模拟井下温度压力 测定）测定）测定）测定）计算计算计算计算：流变参数、临界流速：流变参数、临界流速：流变参数、临界流速：流变参数、临界流速影响因素影响因素影响因素影响因素：水灰比：水灰比：水灰比：水灰比、温度与压力温度与压力温度与压力温度与压力、外加剂外加剂外加剂外加剂120长江

138、大学石油工程学院5. 水泥浆稳定性水泥浆稳定性 l水泥浆的稳定性测试包括水泥浆的稳定性测试包括水泥浆的稳定性测试包括水泥浆的稳定性测试包括自由水含量测试自由水含量测试自由水含量测试自由水含量测试和和和和沉降稳定性沉降稳定性沉降稳定性沉降稳定性测试测试测试测试，目前现场常测试的是自由水含量。，目前现场常测试的是自由水含量。，目前现场常测试的是自由水含量。，目前现场常测试的是自由水含量。 l在静止过程中，水泥浆中的自由水从水泥浆中析出而形在静止过程中，水泥浆中的自由水从水泥浆中析出而形在静止过程中，水泥浆中的自由水从水泥浆中析出而形在静止过程中，水泥浆中的自由水从水泥浆中析出而形成连续水相的现象称

139、为成连续水相的现象称为成连续水相的现象称为成连续水相的现象称为析水析水析水析水。单位体积水泥浆单位体积水泥浆单位体积水泥浆单位体积水泥浆所析出的所析出的所析出的所析出的自由水体积即为自由水体积即为自由水体积即为自由水体积即为水泥浆自由水含量水泥浆自由水含量水泥浆自由水含量水泥浆自由水含量（也称析水量），为（也称析水量），为（也称析水量），为（也称析水量），为百分数百分数百分数百分数。 l沉降稳定性沉降稳定性沉降稳定性沉降稳定性指的是在静止状态下，由于颗粒沉降而导致指的是在静止状态下，由于颗粒沉降而导致指的是在静止状态下，由于颗粒沉降而导致指的是在静止状态下，由于颗粒沉降而导致水泥浆上下密度不一

140、致的现象。水泥浆上下密度不一致的现象。水泥浆上下密度不一致的现象。水泥浆上下密度不一致的现象。121长江大学石油工程学院5. 5. 5. 5. 水泥浆稳定性水泥浆稳定性水泥浆稳定性水泥浆稳定性 析水和沉降稳定性的关系析水和沉降稳定性的关系析水和沉降稳定性的关系析水和沉降稳定性的关系： 水泥浆有析水实际上就有沉降稳定性问题，但水泥浆无析水泥浆有析水实际上就有沉降稳定性问题，但水泥浆无析水泥浆有析水实际上就有沉降稳定性问题，但水泥浆无析水泥浆有析水实际上就有沉降稳定性问题，但水泥浆无析水不一定沉降稳定性就好。水不一定沉降稳定性就好。水不一定沉降稳定性就好。水不一定沉降稳定性就好。 危害危害危害危害

141、： 水泥浆析水量过大和沉降稳定性不好，将导致水泥浆析水量过大和沉降稳定性不好，将导致水泥浆析水量过大和沉降稳定性不好，将导致水泥浆析水量过大和沉降稳定性不好，将导致水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度水泥浆密度分布不均，所形成的水泥石强度不一致，影响对地层的封分布不均，所形成的水泥石强度不一致，影响对地层的封分布不均，所形成的水泥石强度不一致，影响对地层的封分布不均，所形成的水泥石强度不一致，影响对地层的封隔隔隔隔。 如果在井下，因析水而形成如果在井下，因析水而形成如果在井下，因析水而形成如果在井下，因析水而形成纵向水槽，将影响环空的封隔纵向水槽，将影响环空的封隔纵向水槽，将影响环空的封隔纵向水槽，

142、将影响环空的封隔。在定向井、水平井中，如果不控制析水，容易在环空的上在定向井、水平井中，如果不控制析水，容易在环空的上在定向井、水平井中，如果不控制析水，容易在环空的上在定向井、水平井中，如果不控制析水，容易在环空的上侧形成侧形成侧形成侧形成连续水槽，严重影响封固质量连续水槽，严重影响封固质量连续水槽，严重影响封固质量连续水槽，严重影响封固质量。 要求要求要求要求： 原则上原则上原则上原则上析水越少越好析水越少越好析水越少越好析水越少越好，沉降稳定性中，沉降稳定性中，沉降稳定性中，沉降稳定性中水泥浆上下密度的差水泥浆上下密度的差水泥浆上下密度的差水泥浆上下密度的差别越小越好别越小越好别越小越好

143、别越小越好，在，在，在，在定向井和水平井定向井和水平井定向井和水平井定向井和水平井中要使用中要使用中要使用中要使用零析水水泥浆零析水水泥浆零析水水泥浆零析水水泥浆。二、油井水泥的物理性能二、油井水泥的物理性能122长江大学石油工程学院 目前常通过测试水泥石的目前常通过测试水泥石的抗压强度抗压强度来检验水泥石的力学性来检验水泥石的力学性能。能。 概念：概念：概念：概念：水泥石在压力作用下达到破坏前水泥石在压力作用下达到破坏前单位面积上所能承受的单位面积上所能承受的力力称为水泥石的称为水泥石的抗压强度抗压强度。 要求：要求：要求：要求： 1 1）能支承住井内的套管）能支承住井内的套管）能支承住井内

144、的套管）能支承住井内的套管 2 2）能承受住钻进时的冲击载荷）能承受住钻进时的冲击载荷）能承受住钻进时的冲击载荷）能承受住钻进时的冲击载荷 3 3）能承受酸化压裂）能承受酸化压裂）能承受酸化压裂）能承受酸化压裂 注水泥井段在承受酸化压裂时压力的最薄弱环节不是水泥注水泥井段在承受酸化压裂时压力的最薄弱环节不是水泥注水泥井段在承受酸化压裂时压力的最薄弱环节不是水泥注水泥井段在承受酸化压裂时压力的最薄弱环节不是水泥石本身，而是石本身，而是石本身，而是石本身，而是水泥环与井壁胶结处水泥环与井壁胶结处水泥环与井壁胶结处水泥环与井壁胶结处（或水泥环与套管胶结处），（或水泥环与套管胶结处），（或水泥环与套管

145、胶结处），（或水泥环与套管胶结处），水泥石的强度远大于水泥环与井壁的胶结强度。水泥石的强度远大于水泥环与井壁的胶结强度。水泥石的强度远大于水泥环与井壁的胶结强度。水泥石的强度远大于水泥环与井壁的胶结强度。 测量：测量：测量：测量： 国内：抗折强度国内：抗折强度国内：抗折强度国内：抗折强度抗折试验机抗折试验机抗折试验机抗折试验机 APIAPI： 抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度万能材料试验机万能材料试验机万能材料试验机万能材料试验机 影响因素影响因素影响因素影响因素：水灰比、温度与压力、外加剂：水灰比、温度与压力、外加剂：水灰比、温度与压力、外加剂：水灰比、温度与压力、外加剂6. 6. 水泥石抗

146、压强度水泥石抗压强度 123长江大学石油工程学院概念概念概念概念：水泥石的渗透率水泥石的渗透率水泥石的渗透率水泥石的渗透率指的是指的是指的是指的是在一定压差下，水泥石允许在一定压差下，水泥石允许在一定压差下，水泥石允许在一定压差下，水泥石允许 流体通过的能力流体通过的能力流体通过的能力流体通过的能力。要求要求要求要求：尽可能低：尽可能低：尽可能低：尽可能低 测量测量测量测量：水泥石渗透率仪：水泥石渗透率仪：水泥石渗透率仪：水泥石渗透率仪 注意：该指标有时间性注意：该指标有时间性注意：该指标有时间性注意：该指标有时间性 影响因素影响因素影响因素影响因素：水灰比、温度与压力、外加剂：水灰比、温度与

147、压力、外加剂：水灰比、温度与压力、外加剂：水灰比、温度与压力、外加剂 注意注意注意注意：为实现封隔，为实现封隔，为实现封隔，为实现封隔，水泥石的渗透率越低越好水泥石的渗透率越低越好水泥石的渗透率越低越好水泥石的渗透率越低越好；但如果水；但如果水；但如果水；但如果水 泥环与套管或水泥环与井壁之间存在微环隙、或胶泥环与套管或水泥环与井壁之间存在微环隙、或胶泥环与套管或水泥环与井壁之间存在微环隙、或胶泥环与套管或水泥环与井壁之间存在微环隙、或胶 结强度不够高，则对层间封隔有严重影响。结强度不够高，则对层间封隔有严重影响。结强度不够高，则对层间封隔有严重影响。结强度不够高，则对层间封隔有严重影响。7.

148、7.水泥石渗透率水泥石渗透率124长江大学石油工程学院l l为了满足不同情况下固井施工和固井质量的要求，注水泥时在水为了满足不同情况下固井施工和固井质量的要求，注水泥时在水为了满足不同情况下固井施工和固井质量的要求，注水泥时在水为了满足不同情况下固井施工和固井质量的要求，注水泥时在水泥浆中一般均加有各种泥浆中一般均加有各种泥浆中一般均加有各种泥浆中一般均加有各种外加剂来调节水泥浆的性能外加剂来调节水泥浆的性能外加剂来调节水泥浆的性能外加剂来调节水泥浆的性能。 l l常规的水泥外加剂有常规的水泥外加剂有常规的水泥外加剂有常规的水泥外加剂有缓凝剂、速凝剂、减阻剂、降失水剂、减轻缓凝剂、速凝剂、减阻

149、剂、降失水剂、减轻缓凝剂、速凝剂、减阻剂、降失水剂、减轻缓凝剂、速凝剂、减阻剂、降失水剂、减轻剂、加重剂剂、加重剂剂、加重剂剂、加重剂。 缓凝剂和速凝剂缓凝剂和速凝剂缓凝剂和速凝剂缓凝剂和速凝剂用来调节水泥浆的用来调节水泥浆的用来调节水泥浆的用来调节水泥浆的稠化时间稠化时间稠化时间稠化时间，有的速凝剂还，有的速凝剂还，有的速凝剂还，有的速凝剂还能提高水泥石的能提高水泥石的能提高水泥石的能提高水泥石的早期强度早期强度早期强度早期强度。 加入加入加入加入减阻剂减阻剂减阻剂减阻剂的目的是为了改善水泥浆的流动性能、的目的是为了改善水泥浆的流动性能、的目的是为了改善水泥浆的流动性能、的目的是为了改善水泥

150、浆的流动性能、降低流动降低流动降低流动降低流动摩阻摩阻摩阻摩阻。 降失水剂降失水剂降失水剂降失水剂的作用是降低水泥浆的失水量，的作用是降低水泥浆的失水量，的作用是降低水泥浆的失水量，的作用是降低水泥浆的失水量，防止水泥浆脱水防止水泥浆脱水防止水泥浆脱水防止水泥浆脱水。 当地层压力高到一定值时，需要加入当地层压力高到一定值时，需要加入当地层压力高到一定值时，需要加入当地层压力高到一定值时，需要加入密度大的添加剂密度大的添加剂密度大的添加剂密度大的添加剂（如铁（如铁（如铁（如铁矿粉），以矿粉），以矿粉），以矿粉），以提高水泥浆的密度提高水泥浆的密度提高水泥浆的密度提高水泥浆的密度来平衡地层压力。来

151、平衡地层压力。来平衡地层压力。来平衡地层压力。 三、油井水泥外加剂三、油井水泥外加剂125长江大学石油工程学院第四章第四章注注 水水 泥泥126长江大学石油工程学院 注水泥的注水泥的目的目的在于在于提供良好的环空封隔提供良好的环空封隔。为实现这一目的，要解决以下两个方面的的问为实现这一目的，要解决以下两个方面的的问题：题： 一一 如何使环形空间如何使环形空间充满水泥浆充满水泥浆； 二二 如何使水泥浆在凝结过程中如何使水泥浆在凝结过程中压稳油、气、压稳油、气、水层和封隔好油、气、水层水层和封隔好油、气、水层。概概 述述127长江大学石油工程学院一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的

152、措施 注水泥的质量要求：注水泥的质量要求： 水泥浆返高和套管内水泥塞必须符合设计要求；水泥浆返高和套管内水泥塞必须符合设计要求；水泥浆返高和套管内水泥塞必须符合设计要求；水泥浆返高和套管内水泥塞必须符合设计要求；注水泥段环空的泥浆应全部被水泥浆顶替干净，注水泥段环空的泥浆应全部被水泥浆顶替干净，注水泥段环空的泥浆应全部被水泥浆顶替干净，注水泥段环空的泥浆应全部被水泥浆顶替干净，不窜槽；不窜槽；不窜槽；不窜槽；水泥环有足够的连接强度和封固性能，不发生油水泥环有足够的连接强度和封固性能，不发生油水泥环有足够的连接强度和封固性能，不发生油水泥环有足够的连接强度和封固性能，不发生油气水窜，能经受住酸化

153、压裂；气水窜，能经受住酸化压裂；气水窜，能经受住酸化压裂；气水窜，能经受住酸化压裂；水泥石能抗腐蚀。水泥石能抗腐蚀。水泥石能抗腐蚀。水泥石能抗腐蚀。128长江大学石油工程学院顶替效率概念：水泥浆在环形空间顶替钻井液的顶替效率概念：水泥浆在环形空间顶替钻井液的 程度，用程度，用表示。表示。注水泥段：注水泥段：注水泥浆段任一截面积：注水泥浆段任一截面积： 环形水泥浆体积环形水泥浆体积环形水泥浆体积环形水泥浆体积 =环空体积环空体积环空体积环空体积环形水泥浆面积环形水泥浆面积环形水泥浆面积环形水泥浆面积 =环空截面积环空截面积环空截面积环空截面积为提高顶替效率，所采取的主要措施有：为提高顶替效率，所

154、采取的主要措施有： 加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度；加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度； 注水泥时活动套管；注水泥时活动套管； 采用紊流或塞流流态注水泥；采用紊流或塞流流态注水泥； 采用前置液；采用前置液； 注水泥前调整钻井液性能；注水泥前调整钻井液性能； 增加紊流接触时间等。增加紊流接触时间等。 等于等于1（即（即100%）时，水泥浆全部顶替走了钻井液；）时，水泥浆全部顶替走了钻井液； 当当小于小于1时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液窜时钻井液没有被水泥浆完全替走，称为发生了钻井液窜槽；槽； 值越大，顶替效率越高。值越大，顶替效率越高。 1.1.加扶正器降低套管在井眼中的偏心

155、程度加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度 l套管在井眼中不居中的现象称为套管在井眼中不居中的现象称为套管在井眼中不居中的现象称为套管在井眼中不居中的现象称为套管偏心套管偏心套管偏心套管偏心。注水泥。注水泥。注水泥。注水泥的顶替效率与套管在井眼中的偏心程度密切相关。的顶替效率与套管在井眼中的偏心程度密切相关。的顶替效率与套管在井眼中的偏心程度密切相关。的顶替效率与套管在井眼中的偏心程度密切相关。 l在在在在定向井和水平井定向井和水平井定向井和水平井定向井和水平井中，由于套管的自重，管柱将偏中，由于套管的自重，管柱将偏中，由于套管的自重，管柱将偏中，由于套管的自重，管柱将偏向井眼下侧，形成偏心。向井

156、眼下侧，形成偏心。向井眼下侧，形成偏心。向井眼下侧，形成偏心。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施130长江大学石油工程学院 1.1.加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度 l套管居中套管居中套管居中套管居中 l l流流流流动动阻力分布：阻力分布：阻力分布：阻力分布：各间隙一样。各间隙一样。各间隙一样。各间隙一样。 l l泥浆流动条件：泥浆流动条件：泥浆流动条件：泥浆流动条件：套管居中时，顶替套管居中时，顶替效率的高低主要取决于效率的高低主要取决于顶替时的流态。顶替时的流态。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施131长江大学

157、石油工程学院 1.1.1.1.加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度加扶正器降低套管在井眼中的偏心程度l l套管偏心套管偏心套管偏心套管偏心 uu流流流流动动阻力分布：阻力分布：阻力分布：阻力分布：各间隙不一样！各间隙不一样！各间隙不一样！各间隙不一样！ uu各各各各间间隙隙隙隙泥浆流动阻力：泥浆流动阻力：泥浆流动阻力：泥浆流动阻力： l l套管偏心越套管偏心越套管偏心越套管偏心越严严重，重，重，重，这这种流速分布不均的程度越种流速分布不均的程度越种流速分布不均的程度越种流速分布不均的程度越大。大。大。大。曾经实测了液体在偏心环空

158、中的流速分布情况，曾经实测了液体在偏心环空中的流速分布情况，曾经实测了液体在偏心环空中的流速分布情况，曾经实测了液体在偏心环空中的流速分布情况，当偏心程度为当偏心程度为当偏心程度为当偏心程度为69%69%时，实验中测量到最宽与最窄时，实验中测量到最宽与最窄时，实验中测量到最宽与最窄时，实验中测量到最宽与最窄间隙的平均流速差别达到了间隙的平均流速差别达到了间隙的平均流速差别达到了间隙的平均流速差别达到了7070倍。倍。倍。倍。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施在水泥浆顶替钻井液的过程中，水泥浆在宽间隙处顶替钻井液的在水泥浆顶替钻井液的过程中，水泥浆在宽间隙处顶替钻井液的速度

159、快一些，而在窄间隙处的顶替速度则较慢，导致宽窄间隙水速度快一些，而在窄间隙处的顶替速度则较慢，导致宽窄间隙水泥浆返高不一致。若套管偏心严重，则可能出现窄间隙的钻井液泥浆返高不一致。若套管偏心严重，则可能出现窄间隙的钻井液根本不能被顶走而滞留在原处的根本不能被顶走而滞留在原处的窜槽窜槽现象。现象。因此要尽量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措施因此要尽量降低套管在井眼中的偏心程度。目前所采取的措施是在套管上安装是在套管上安装套管扶正器套管扶正器。132长江大学石油工程学院 2.2.注水泥时活动套管注水泥时活动套管l在注水泥过程中，在注水泥过程中，在注水泥过程中，在注水泥过程中，旋转或上下活

160、动套管旋转或上下活动套管旋转或上下活动套管旋转或上下活动套管是提高顶替效率是提高顶替效率是提高顶替效率是提高顶替效率的有效措施。的有效措施。的有效措施。的有效措施。 l机理机理机理机理：当环空窄间隙处有滞留（或流动较慢）的钻井液：当环空窄间隙处有滞留（或流动较慢）的钻井液：当环空窄间隙处有滞留（或流动较慢）的钻井液：当环空窄间隙处有滞留（或流动较慢）的钻井液时，旋转套管可依靠时，旋转套管可依靠时，旋转套管可依靠时，旋转套管可依靠套管壁拖弋力套管壁拖弋力套管壁拖弋力套管壁拖弋力将钻井液带入进环空将钻井液带入进环空将钻井液带入进环空将钻井液带入进环空的较宽间隙处，从而被流动的水泥浆顶替走。的较宽间

161、隙处，从而被流动的水泥浆顶替走。的较宽间隙处，从而被流动的水泥浆顶替走。的较宽间隙处，从而被流动的水泥浆顶替走。 结论：一般认为旋转效果较好；上下活动套管可能在上提套管后结论：一般认为旋转效果较好；上下活动套管可能在上提套管后发生卡套管从而使套管不能下放到设计放置，给安装井口造成困发生卡套管从而使套管不能下放到设计放置，给安装井口造成困难。难。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施133长江大学石油工程学院 （a a） （b b） （c c） 旋转套管提高顶替效率示意图旋转套管提高顶替效率示意图 （a a）套管不动套管不动 （b b）套管开始转动套管开始转动 （c c）钻井液

162、将被替完钻井液将被替完 1 1井眼井眼 2 2套管套管 3 3流动的水泥浆流动的水泥浆 4 4钻井液钻井液一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施134长江大学石油工程学院 3. 3. 采用紊流或塞流流态注水泥采用紊流或塞流流态注水泥l在在在在层流层流层流层流流态，断面流速分布呈流态，断面流速分布呈流态，断面流速分布呈流态，断面流速分布呈尖峰形态尖峰形态尖峰形态尖峰形态；在；在；在；在紊流和塞流紊流和塞流紊流和塞流紊流和塞流流态，断面流速分布流态，断面流速分布流态，断面流速分布流态，断面流速分布相对平缓相对平缓相对平缓相对平缓，因而，因而，因而，因而有利于水泥浆均匀有利于水泥浆

163、均匀有利于水泥浆均匀有利于水泥浆均匀推进顶替钻井液推进顶替钻井液推进顶替钻井液推进顶替钻井液。 l在偏心环空中，当采用塞流流态时，虽然在本间隙内水在偏心环空中，当采用塞流流态时，虽然在本间隙内水在偏心环空中，当采用塞流流态时，虽然在本间隙内水在偏心环空中，当采用塞流流态时，虽然在本间隙内水泥浆可均匀推进，但由于在周向上流速分布不均，可能泥浆可均匀推进，但由于在周向上流速分布不均，可能泥浆可均匀推进，但由于在周向上流速分布不均，可能泥浆可均匀推进，但由于在周向上流速分布不均，可能存在周向上严重推进不均的后果。存在周向上严重推进不均的后果。存在周向上严重推进不均的后果。存在周向上严重推进不均的后果

164、。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施135长江大学石油工程学院 （a a） （b b） （c c） 不同流态时的流速分布示意图不同流态时的流速分布示意图 （a a）塞流塞流 （b b）层流层流 （c c）紊流紊流一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施136长江大学石油工程学院l 顶替过程中的流态影响顶替过程中的流态影响顶替过程中的流态影响顶替过程中的流态影响塞流塞流紊流紊流层流层流一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施137长江大学石油工程学院 3.3.采用紊流或塞流流态注水泥采用紊流或塞流流态注水泥l l紊流顶替机理紊流顶替机理紊流顶

165、替机理紊流顶替机理： 紊流顶替断面紊流顶替断面紊流顶替断面紊流顶替断面流速分布比较均匀流速分布比较均匀流速分布比较均匀流速分布比较均匀； 紊流顶替液中的紊流旋涡在顶替液与钻井液的紊流顶替液中的紊流旋涡在顶替液与钻井液的紊流顶替液中的紊流旋涡在顶替液与钻井液的紊流顶替液中的紊流旋涡在顶替液与钻井液的交界面上可产交界面上可产交界面上可产交界面上可产生冲蚀、扰动、携带的作用生冲蚀、扰动、携带的作用生冲蚀、扰动、携带的作用生冲蚀、扰动、携带的作用，从而有利于对钻井液的顶替。，从而有利于对钻井液的顶替。，从而有利于对钻井液的顶替。，从而有利于对钻井液的顶替。 在偏心环空中，紊流时周向上的在偏心环空中，紊

166、流时周向上的在偏心环空中，紊流时周向上的在偏心环空中，紊流时周向上的流速分布不均流速分布不均流速分布不均流速分布不均的程度也要大的程度也要大的程度也要大的程度也要大大低于层流时的流速分布不均程度（塞流本质上也属于层流）大低于层流时的流速分布不均程度（塞流本质上也属于层流）大低于层流时的流速分布不均程度（塞流本质上也属于层流）大低于层流时的流速分布不均程度（塞流本质上也属于层流），因而有利于对窄间隙的顶替。，因而有利于对窄间隙的顶替。，因而有利于对窄间隙的顶替。，因而有利于对窄间隙的顶替。 另外，紊流时，单位长度上的摩阻压降大，该摩阻压降对滞另外，紊流时，单位长度上的摩阻压降大，该摩阻压降对滞另

167、外，紊流时，单位长度上的摩阻压降大，该摩阻压降对滞另外，紊流时，单位长度上的摩阻压降大，该摩阻压降对滞留钻井液而言是驱使其流动的动力，因此也有利于顶替。留钻井液而言是驱使其流动的动力，因此也有利于顶替。留钻井液而言是驱使其流动的动力，因此也有利于顶替。留钻井液而言是驱使其流动的动力，因此也有利于顶替。结论：只要井下条件许可（不会压漏地层），人们首选紊流顶替。结论：只要井下条件许可（不会压漏地层），人们首选紊流顶替。 一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施138长江大学石油工程学院 4.4.4.4.使用注水泥前置液使用注水泥前置液使用注水泥前置液使用注水泥前置液l l不用前置液

168、的危害：不用前置液的危害：不用前置液的危害：不用前置液的危害： 由于水泥浆与钻井液的化学成分不同，当用水泥浆直接顶替钻井由于水泥浆与钻井液的化学成分不同，当用水泥浆直接顶替钻井由于水泥浆与钻井液的化学成分不同，当用水泥浆直接顶替钻井由于水泥浆与钻井液的化学成分不同，当用水泥浆直接顶替钻井液时，在液时，在液时，在液时，在二者交界面附近钻井液会与水泥浆混合二者交界面附近钻井液会与水泥浆混合二者交界面附近钻井液会与水泥浆混合二者交界面附近钻井液会与水泥浆混合。 水泥浆和钻井液混合的后果：水泥浆和钻井液混合的后果：水泥浆和钻井液混合的后果：水泥浆和钻井液混合的后果： uu一方面，钻井液与水泥浆混合后，

169、可能使一方面，钻井液与水泥浆混合后，可能使一方面，钻井液与水泥浆混合后，可能使一方面，钻井液与水泥浆混合后，可能使水泥浆增稠水泥浆增稠水泥浆增稠水泥浆增稠，导致，导致，导致，导致环空流动摩阻增大，严重时造成井漏环空流动摩阻增大，严重时造成井漏环空流动摩阻增大，严重时造成井漏环空流动摩阻增大，严重时造成井漏，或造成泵送不动而导，或造成泵送不动而导，或造成泵送不动而导，或造成泵送不动而导致不能把水泥浆全部从套管内替出的严重后果。致不能把水泥浆全部从套管内替出的严重后果。致不能把水泥浆全部从套管内替出的严重后果。致不能把水泥浆全部从套管内替出的严重后果。 uu另一方面，钻井液与水泥浆相互混合形成的混

170、合物可能很稠，另一方面，钻井液与水泥浆相互混合形成的混合物可能很稠，另一方面，钻井液与水泥浆相互混合形成的混合物可能很稠，另一方面，钻井液与水泥浆相互混合形成的混合物可能很稠，不容易被随后的水泥浆所顶替，造成这种不容易被随后的水泥浆所顶替，造成这种不容易被随后的水泥浆所顶替，造成这种不容易被随后的水泥浆所顶替，造成这种混合物窜槽混合物窜槽混合物窜槽混合物窜槽，影响，影响，影响，影响注水泥质量。注水泥质量。注水泥质量。注水泥质量。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施139长江大学石油工程学院 4.4.使用注水泥前置液使用注水泥前置液l l解决措施解决措施解决措施解决措施：在水

171、泥浆前面通常要注入一段或几段与钻井液及水泥：在水泥浆前面通常要注入一段或几段与钻井液及水泥：在水泥浆前面通常要注入一段或几段与钻井液及水泥：在水泥浆前面通常要注入一段或几段与钻井液及水泥浆均相容的特殊配制的液体，这些液体称为浆均相容的特殊配制的液体，这些液体称为浆均相容的特殊配制的液体，这些液体称为浆均相容的特殊配制的液体，这些液体称为注水泥前置液注水泥前置液注水泥前置液注水泥前置液（简称（简称（简称（简称前置液）。前置液）。前置液）。前置液）。 l l前置液分为两种前置液分为两种前置液分为两种前置液分为两种： 冲洗液冲洗液冲洗液冲洗液：冲洗液主要起：冲洗液主要起：冲洗液主要起：冲洗液主要起稀

172、释钻井液、冲洗井壁与套管壁稀释钻井液、冲洗井壁与套管壁稀释钻井液、冲洗井壁与套管壁稀释钻井液、冲洗井壁与套管壁的作的作的作的作用（也能隔开钻井液与水泥浆），主要用于紊流注水泥。用（也能隔开钻井液与水泥浆），主要用于紊流注水泥。用（也能隔开钻井液与水泥浆），主要用于紊流注水泥。用（也能隔开钻井液与水泥浆），主要用于紊流注水泥。 隔离液隔离液隔离液隔离液：隔离液的主要作用是：隔离液的主要作用是：隔离液的主要作用是：隔离液的主要作用是隔离钻井液与水泥浆隔离钻井液与水泥浆隔离钻井液与水泥浆隔离钻井液与水泥浆。有两种。有两种。有两种。有两种类型的隔离液，一种是用于塞流注水泥的粘稠型隔离液，一类型的隔离液

173、，一种是用于塞流注水泥的粘稠型隔离液，一类型的隔离液，一种是用于塞流注水泥的粘稠型隔离液，一类型的隔离液，一种是用于塞流注水泥的粘稠型隔离液，一种是用于紊流注水泥的紊流型隔离液。种是用于紊流注水泥的紊流型隔离液。种是用于紊流注水泥的紊流型隔离液。种是用于紊流注水泥的紊流型隔离液。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施140长江大学石油工程学院4.4.使用注水泥前置液使用注水泥前置液l施工措施：施工措施： 在在注注水水泥泥过过程程中中，实实际际顶顶替替钻钻井井液液的的是是前前置液。置液。 因因此此，现现场场上上实实际际使使用用的的常常常常是是前前置置液液紊紊流或塞流的注水泥顶替

174、技术流或塞流的注水泥顶替技术。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施141长江大学石油工程学院5. 5. 注水泥前调整钻井液性能注水泥前调整钻井液性能l钻井中钻井液的性能是为了满足钻井作业的需要，钻井中钻井液的性能是为了满足钻井作业的需要，钻井中钻井液的性能是为了满足钻井作业的需要，钻井中钻井液的性能是为了满足钻井作业的需要，但从提高注水泥顶替效率方面来看，这些性能往往但从提高注水泥顶替效率方面来看，这些性能往往但从提高注水泥顶替效率方面来看，这些性能往往但从提高注水泥顶替效率方面来看，这些性能往往是不适宜的。因此，在注水泥前，一般都要对钻井是不适宜的。因此，在注水泥前，一般

175、都要对钻井是不适宜的。因此，在注水泥前，一般都要对钻井是不适宜的。因此，在注水泥前，一般都要对钻井液的性能进行调整。液的性能进行调整。液的性能进行调整。液的性能进行调整。 l调调调调整整整整钻钻钻钻井井井井液液液液性性性性能能能能（密密密密度度度度、流流流流变变变变性性性性）的的的的原原原原则则则则是是是是，在在在在保保保保证证证证井井井井下下下下安安安安全全全全的的的的前前前前提提提提下下下下，尽尽尽尽量量量量降降降降低低低低钻钻钻钻井井井井液液液液的的的的密密密密度度度度、粘粘粘粘度和触变性（静切力）度和触变性（静切力）度和触变性（静切力）度和触变性（静切力）。一、提高注水泥顶替效率的措施

176、一、提高注水泥顶替效率的措施142长江大学石油工程学院 6.6.增加紊流接触时间增加紊流接触时间l紊紊紊紊流流流流顶顶顶顶替替替替最最最最重重重重要要要要的的的的是是是是对对对对钻钻钻钻井井井井液液液液的的的的冲冲冲冲蚀蚀蚀蚀、扰扰扰扰动动动动、携携携携带带带带作作作作用用用用。显显显显然然然然，这这这这种种种种冲冲冲冲蚀蚀蚀蚀、扰扰扰扰动动动动、携携携携带带带带的的的的顶顶顶顶替替替替，需需需需要要要要一一一一定定定定的的的的时时时时间间间间。一一一一部部部部分分分分人人人人认认认认为为为为4 4 4 4分分分分钟钟钟钟的的的的接接接接触触触触时时时时间间间间就就就就够够够够了了了了，但但但

177、但目目目目前前前前大大大大部部部部分分分分人人人人的的的的观观观观点点点点是是是是需需需需要要要要10101010分分分分钟钟钟钟的的的的接接接接触触触触时时时时间才能达到有效的顶替。间才能达到有效的顶替。间才能达到有效的顶替。间才能达到有效的顶替。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施143长江大学石油工程学院7. 7. 顶替液与钻井液的密度差顶替液与钻井液的密度差l一一一一般般般般要要要要求求求求钻钻钻钻井井井井液液液液、前前前前置置置置液液液液、水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆的的的的密密密密度度度度应应应应逐逐逐逐级级级级增增增增大大大大（所所所所谓谓谓谓正正正正密密密密度度

178、度度差差差差），因因因因正正正正密密密密度度度度差差差差将将将将对对对对钻钻钻钻井井井井液液液液产产产产生生生生浮浮浮浮力力力力作作作作用用用用，有有有有利利利利于于于于顶顶顶顶替替替替。但但但但对对对对冲冲冲冲洗洗洗洗液液液液可可可可以以以以例例例例外外外外，因因因因为为为为冲冲冲冲洗洗洗洗液液液液所所所所起起起起的的的的主主主主要要要要是是是是稀稀稀稀释释释释钻钻钻钻井井井井液液液液、冲冲冲冲洗洗洗洗井壁与套管壁的作用井壁与套管壁的作用井壁与套管壁的作用井壁与套管壁的作用。一、提高注水泥顶替效率的措施一、提高注水泥顶替效率的措施144长江大学石油工程学院 注水泥注水泥注水泥注水泥刚结刚结束

179、束束束时时，水泥，水泥，水泥，水泥浆还浆还是液是液是液是液态态，这时环这时环空内液体空内液体空内液体空内液体对对地地地地层层的的的的压力为作用点以上各浆柱的静液压力之和，因为水泥浆密度压力为作用点以上各浆柱的静液压力之和，因为水泥浆密度压力为作用点以上各浆柱的静液压力之和，因为水泥浆密度压力为作用点以上各浆柱的静液压力之和，因为水泥浆密度一般大于钻井液的密度，因此能够起到压住地层的作用。一般大于钻井液的密度，因此能够起到压住地层的作用。一般大于钻井液的密度，因此能够起到压住地层的作用。一般大于钻井液的密度，因此能够起到压住地层的作用。 l l失重失重失重失重：由于一定的原因，水泥浆柱在凝结过程

180、中对其下部或地：由于一定的原因，水泥浆柱在凝结过程中对其下部或地：由于一定的原因，水泥浆柱在凝结过程中对其下部或地：由于一定的原因，水泥浆柱在凝结过程中对其下部或地层所作用的压力将逐渐降低，就好像失掉了一部分重量一样。层所作用的压力将逐渐降低，就好像失掉了一部分重量一样。层所作用的压力将逐渐降低，就好像失掉了一部分重量一样。层所作用的压力将逐渐降低，就好像失掉了一部分重量一样。这种现象称为这种现象称为这种现象称为这种现象称为水泥浆在凝结过程中的失重水泥浆在凝结过程中的失重水泥浆在凝结过程中的失重水泥浆在凝结过程中的失重（简称失重）。（简称失重）。（简称失重）。（简称失重）。 l l失重的后果失

181、重的后果失重的后果失重的后果：当浆柱的压力失重到低于油、气、水层的压力时，：当浆柱的压力失重到低于油、气、水层的压力时，：当浆柱的压力失重到低于油、气、水层的压力时，：当浆柱的压力失重到低于油、气、水层的压力时，地层中的油、气、水就地层中的油、气、水就地层中的油、气、水就地层中的油、气、水就窜入环空窜入环空窜入环空窜入环空内，继而发生内，继而发生内，继而发生内，继而发生层间互窜层间互窜层间互窜层间互窜或或或或沿环沿环沿环沿环空窜至井口空窜至井口空窜至井口空窜至井口。在有高压油、气、水层或层间压差大（如注水开。在有高压油、气、水层或层间压差大（如注水开。在有高压油、气、水层或层间压差大（如注水开

182、。在有高压油、气、水层或层间压差大（如注水开发井网）的井内，这种窜的可能性更大。发井网）的井内，这种窜的可能性更大。发井网）的井内，这种窜的可能性更大。发井网）的井内，这种窜的可能性更大。二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题145长江大学石油工程学院 （1 1 1 1）水泥）水泥）水泥）水泥浆浆胶凝引起的失重胶凝引起的失重胶凝引起的失重胶凝引起的失重 uu胶凝胶凝胶凝胶凝：凝聚：凝聚：凝聚：凝聚- - - -结晶网的形成，使水泥浆柱的重量部分悬挂结

183、晶网的形成，使水泥浆柱的重量部分悬挂结晶网的形成，使水泥浆柱的重量部分悬挂结晶网的形成，使水泥浆柱的重量部分悬挂在井壁和套管壁上在井壁和套管壁上在井壁和套管壁上在井壁和套管壁上, , , ,这与水泥浆性能、井眼尺寸和温度等这与水泥浆性能、井眼尺寸和温度等这与水泥浆性能、井眼尺寸和温度等这与水泥浆性能、井眼尺寸和温度等有关。有关。有关。有关。uu水泥浆在水化凝结的过程中，在水泥颗粒之间及它们与水泥浆在水化凝结的过程中，在水泥颗粒之间及它们与水泥浆在水化凝结的过程中，在水泥颗粒之间及它们与水泥浆在水化凝结的过程中，在水泥颗粒之间及它们与井壁和套管之间要形成具有一定胶凝强度的空间网架结井壁和套管之间

184、要形成具有一定胶凝强度的空间网架结井壁和套管之间要形成具有一定胶凝强度的空间网架结井壁和套管之间要形成具有一定胶凝强度的空间网架结构。构。构。构。 失重的种类：失重的种类：失重的种类：失重的种类：二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题146长江大学石油工程学院 （2 2 2 2）桥桥堵引起的失重堵引起的失重堵引起的失重堵引起的失重 uu桥堵桥堵桥堵桥堵：由于沉降等原因形成：由于沉降等原因形成：由于沉降等原因形成：由于沉降等原因形成“ “桥塞桥塞桥塞桥

185、塞” ”，水泥发生体积收缩，水泥发生体积收缩，水泥发生体积收缩，水泥发生体积收缩，上面压力不能传递下去。上面压力不能传递下去。上面压力不能传递下去。上面压力不能传递下去。uu注水泥结束水泥浆静止后，注水泥结束水泥浆静止后，注水泥结束水泥浆静止后，注水泥结束水泥浆静止后，水泥浆在高渗透率地层处的快水泥浆在高渗透率地层处的快水泥浆在高渗透率地层处的快水泥浆在高渗透率地层处的快速失水速失水速失水速失水将使该处的水泥浆迅速变稠和致密，形成将使该处的水泥浆迅速变稠和致密，形成将使该处的水泥浆迅速变稠和致密，形成将使该处的水泥浆迅速变稠和致密，形成堵塞堵塞堵塞堵塞（即（即（即（即桥堵）；另外，由于注水泥时

186、高速冲蚀下来的桥堵）；另外，由于注水泥时高速冲蚀下来的桥堵）；另外，由于注水泥时高速冲蚀下来的桥堵）；另外，由于注水泥时高速冲蚀下来的岩块和水泥岩块和水泥岩块和水泥岩块和水泥颗粒的下沉颗粒的下沉颗粒的下沉颗粒的下沉等因素，也可能在井径和环空间隙较小处堆积等因素，也可能在井径和环空间隙较小处堆积等因素，也可能在井径和环空间隙较小处堆积等因素，也可能在井径和环空间隙较小处堆积形成堵塞。形成堵塞。形成堵塞。形成堵塞。 失重的种类：失重的种类：失重的种类：失重的种类：二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问

187、题二、水泥浆在凝结过程中的失重与油、气、水窜问题147长江大学石油工程学院顶替效率不好，有窜槽顶替效率不好，有窜槽 环空压力环空压力 + + 流动阻力流动阻力 地层压力地层压力造成这一情况的原因主要有：造成这一情况的原因主要有：u环空实际静液柱压力不够环空实际静液柱压力不够（如水泥返高不够造成的压力过低）（如水泥返高不够造成的压力过低）u环空水泥浆失重环空水泥浆失重 其它原因：其它原因：uu泥饼干裂泥饼干裂泥饼干裂泥饼干裂uu水泥石外观体积收缩形成微环隙水泥石外观体积收缩形成微环隙水泥石外观体积收缩形成微环隙水泥石外观体积收缩形成微环隙uu管内憋压候凝造成的微环隙管内憋压候凝造成的微环隙管内憋

188、压候凝造成的微环隙管内憋压候凝造成的微环隙油气水窜的基本原因油气水窜的基本原因148长江大学石油工程学院从工艺上从工艺上从工艺上从工艺上：限制水泥返高，防止失重过大限制水泥返高，防止失重过大限制水泥返高，防止失重过大限制水泥返高，防止失重过大采用多种凝结时间的水泥浆结构采用多种凝结时间的水泥浆结构采用多种凝结时间的水泥浆结构采用多种凝结时间的水泥浆结构环空憋压候凝环空憋压候凝环空憋压候凝环空憋压候凝使用多级注水泥使用多级注水泥使用多级注水泥使用多级注水泥 从水泥浆设计上从水泥浆设计上从水泥浆设计上从水泥浆设计上：使用充气或膨胀水泥浆使用充气或膨胀水泥浆使用充气或膨胀水泥浆使用充气或膨胀水泥浆使

189、用不渗透水泥使用不渗透水泥使用不渗透水泥使用不渗透水泥控制水泥浆的失水控制水泥浆的失水控制水泥浆的失水控制水泥浆的失水l防止环空油气水窜的措施防止环空油气水窜的措施 149长江大学石油工程学院 1.1.水泥用量与替浆量计算水泥用量与替浆量计算 替浆量替浆量：在注水泥施工中，用来将水泥浆从套管内顶替在注水泥施工中，用来将水泥浆从套管内顶替在注水泥施工中，用来将水泥浆从套管内顶替在注水泥施工中，用来将水泥浆从套管内顶替 到环空所需要的到环空所需要的到环空所需要的到环空所需要的顶替液体积顶替液体积顶替液体积顶替液体积。水泥用量水泥用量：指的是固井所需干水泥的重量。指的是固井所需干水泥的重量。指的是固

190、井所需干水泥的重量。指的是固井所需干水泥的重量。（1 1 1 1）水泥用量水泥用量水泥用量水泥用量 为计算水泥用量需先计算出固井所需的水泥浆量（水为计算水泥用量需先计算出固井所需的水泥浆量（水为计算水泥用量需先计算出固井所需的水泥浆量（水为计算水泥用量需先计算出固井所需的水泥浆量（水泥浆体积）。泥浆体积）。泥浆体积）。泥浆体积）。 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计150长江大学石油工程学院1.1.水泥用量与替浆量计算水泥用量与替浆量计算 （1 1 1 1）水泥用量）水泥用量）水泥用量）水泥用量 1 1 1 1）水泥）水泥）水泥）水泥浆浆量：量：量：量：根据电测井径，将环空水泥浆封固段分为若

191、干段（设为根据电测井径，将环空水泥浆封固段分为若干段（设为根据电测井径，将环空水泥浆封固段分为若干段（设为根据电测井径，将环空水泥浆封固段分为若干段（设为n n n n段），段），段），段），环空水泥浆量环空水泥浆量环空水泥浆量环空水泥浆量为：为：为：为： 管内水泥塞体管内水泥塞体管内水泥塞体管内水泥塞体积积为为： 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计151长江大学石油工程学院 1.1.水泥用量与替浆量计算水泥用量与替浆量计算 （1 1 1 1）水泥用量）水泥用量）水泥用量）水泥用量 2 2 2 2）水泥用量）水泥用量）水泥用量）水泥用量： 3 3 3 3）配）配）配）配浆浆水用量水用量水用量

192、水用量：l l在现场，井场实际水泥准备量和配浆用水准备量都要在理论计算在现场，井场实际水泥准备量和配浆用水准备量都要在理论计算在现场，井场实际水泥准备量和配浆用水准备量都要在理论计算在现场，井场实际水泥准备量和配浆用水准备量都要在理论计算的基础上附加一定数量，具体附加量据油田经验而定。的基础上附加一定数量，具体附加量据油田经验而定。的基础上附加一定数量，具体附加量据油田经验而定。的基础上附加一定数量，具体附加量据油田经验而定。 l l外加剂用量，当知道水泥用量和水泥浆配方后即可计算出来。外加剂用量，当知道水泥用量和水泥浆配方后即可计算出来。外加剂用量，当知道水泥用量和水泥浆配方后即可计算出来。

193、外加剂用量，当知道水泥用量和水泥浆配方后即可计算出来。 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计152长江大学石油工程学院 1.1.水泥用量与替浆量计算水泥用量与替浆量计算 （2 2）替浆量）替浆量）替浆量）替浆量 替浆量用下式计算：替浆量用下式计算：替浆量用下式计算：替浆量用下式计算： 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计153长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 l注水泥流变学设计是注水泥设计中非常重要的一注水泥流变学设计是注水泥设计中非常重要的一注水泥流变学设计是注水泥设计中非常重要的一注水泥流变学设计是注水泥设计中非常重要的一个部分，个部分，个部分，个部分，提高注

194、水泥顶替效率、保证注水泥施工中提高注水泥顶替效率、保证注水泥施工中提高注水泥顶替效率、保证注水泥施工中提高注水泥顶替效率、保证注水泥施工中井内压力平衡井内压力平衡井内压力平衡井内压力平衡，是注水泥流变学设计的，是注水泥流变学设计的，是注水泥流变学设计的，是注水泥流变学设计的主要目的主要目的主要目的主要目的。 l注水泥流变学设计的注水泥流变学设计的注水泥流变学设计的注水泥流变学设计的基本内容基本内容基本内容基本内容： 水泥浆流变参数计算水泥浆流变参数计算水泥浆流变参数计算水泥浆流变参数计算 紊流临界排量设计紊流临界排量设计紊流临界排量设计紊流临界排量设计 平衡压力固井基本概念平衡压力固井基本概念

195、平衡压力固井基本概念平衡压力固井基本概念 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计154长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 （1 1）水泥浆流变参数计算）水泥浆流变参数计算）水泥浆流变参数计算）水泥浆流变参数计算l l水泥浆流变性测量仍采用水泥浆流变性测量仍采用水泥浆流变性测量仍采用水泥浆流变性测量仍采用旋转粘度计旋转粘度计旋转粘度计旋转粘度计，但测量方法上与钻井液，但测量方法上与钻井液，但测量方法上与钻井液，但测量方法上与钻井液稍有差别，水泥浆只测量稍有差别，水泥浆只测量稍有差别，水泥浆只测量稍有差别，水泥浆只测量300r/min300r/min300r/min300

196、r/min、200r/min200r/min200r/min200r/min、100r/min100r/min100r/min100r/min、6r/min6r/min6r/min6r/min和和和和3r/min3r/min3r/min3r/min转转速下的剪切速下的剪切速下的剪切速下的剪切应应力力力力值值，不，不，不，不测测量量量量600r/min600r/min600r/min600r/min转转速下速下速下速下的剪切应力值。水泥浆流变参数计算式如下：的剪切应力值。水泥浆流变参数计算式如下：的剪切应力值。水泥浆流变参数计算式如下：的剪切应力值。水泥浆流变参数计算式如下： l为了提高注水泥顶

197、替效率，要求水泥浆的流性指数比为了提高注水泥顶替效率，要求水泥浆的流性指数比为了提高注水泥顶替效率，要求水泥浆的流性指数比为了提高注水泥顶替效率，要求水泥浆的流性指数比钻井液的流性指数低。钻井液的流性指数低。钻井液的流性指数低。钻井液的流性指数低。 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计155长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 （2 2）紊流临界排量设计）紊流临界排量设计 紊流紊流顶替替是提高注水泥是提高注水泥顶替效率的有效措替效率的有效措施之一，如施之一，如果在条件允许下水泥浆能达到紊流果在条件允许下水泥浆能达到紊流则最好。水泥浆在环空中的流态通过施工排量则最好。水

198、泥浆在环空中的流态通过施工排量控制。控制。 l水泥浆在环空中的雷诺数计算式为：水泥浆在环空中的雷诺数计算式为： 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计156长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 （2 2 2 2）紊流临界排量设计）紊流临界排量设计）紊流临界排量设计）紊流临界排量设计 l l幂律液体的幂律液体的幂律液体的幂律液体的临界雷诺数临界雷诺数临界雷诺数临界雷诺数为：为：为：为： l l水泥浆达到紊流时的水泥浆达到紊流时的水泥浆达到紊流时的水泥浆达到紊流时的临界环空流速临界环空流速临界环空流速临界环空流速计算式为：计算式为：计算式为：计算式为： l l因此，水泥浆紊

199、流的因此，水泥浆紊流的因此，水泥浆紊流的因此，水泥浆紊流的临界排量临界排量临界排量临界排量为（按现场常用单位为（按现场常用单位为（按现场常用单位为（按现场常用单位“方方方方/ / / /分分分分”） 157长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 （3 3）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念 l在注水泥施工中，要保证井内压力平衡，实现平衡压力在注水泥施工中，要保证井内压力平衡，实现平衡压力在注水泥施工中，要保证井内压力平衡，实现平衡压力在注水泥施工中，要保证井内压力平衡，实现平衡压力固井。实现固井。实现固井。实现固井。实现平衡压力固井平衡压力固井平衡压力固井平衡压

200、力固井，就是要求在整个施工过程中，就是要求在整个施工过程中，就是要求在整个施工过程中，就是要求在整个施工过程中，井内的压力满足如下关系（即既不井涌也不井漏），即井内的压力满足如下关系（即既不井涌也不井漏），即井内的压力满足如下关系（即既不井涌也不井漏），即井内的压力满足如下关系（即既不井涌也不井漏），即: : : : P Pp p P Pa a P Pf f 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计158长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 （3 3 3 3）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念 l防止井涌，高压层是重点对

201、象；防止井漏，则低压易防止井涌，高压层是重点对象；防止井漏，则低压易防止井涌，高压层是重点对象；防止井漏，则低压易防止井涌，高压层是重点对象；防止井漏，则低压易漏层是重点对象漏层是重点对象漏层是重点对象漏层是重点对象。 l在注水泥过程中，即使排量不变，进入环空的液体也在注水泥过程中，即使排量不变，进入环空的液体也在注水泥过程中，即使排量不变，进入环空的液体也在注水泥过程中，即使排量不变，进入环空的液体也要发生变化（钻井液、前置液、水泥浆），这些变化要发生变化（钻井液、前置液、水泥浆），这些变化要发生变化（钻井液、前置液、水泥浆），这些变化要发生变化（钻井液、前置液、水泥浆），这些变化包括包括包

202、括包括密度变化密度变化密度变化密度变化、流、流、流、流变变性能性能性能性能变变化等化等化等化等。 三、注水泥基本设计三、注水泥基本设计159长江大学石油工程学院 2.2.注水泥流变学设计注水泥流变学设计 （3 3 3 3）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念）平衡压力固井基本概念 l防止井涌，通过计算环空内静液压力来核算防止井涌，通过计算环空内静液压力来核算防止井涌，通过计算环空内静液压力来核算防止井涌，通过计算环空内静液压力来核算。一般情。一般情。一般情。一般情况下，水泥浆的密度高于钻井液的密度，但前置液密况下，水泥浆的密度高于钻井液的密度，但前置液密况下，水泥浆

203、的密度高于钻井液的密度，但前置液密况下，水泥浆的密度高于钻井液的密度，但前置液密度经常低于钻井液的密度（如采用清水作为冲洗液）。度经常低于钻井液的密度（如采用清水作为冲洗液）。度经常低于钻井液的密度（如采用清水作为冲洗液）。度经常低于钻井液的密度（如采用清水作为冲洗液）。因此，当前置液底部处于研究层位时，液体对地层作因此，当前置液底部处于研究层位时，液体对地层作因此，当前置液底部处于研究层位时，液体对地层作因此，当前置液底部处于研究层位时，液体对地层作用的静液压力最小，以此条件来进行防井涌核算。用的静液压力最小，以此条件来进行防井涌核算。用的静液压力最小，以此条件来进行防井涌核算。用的静液压力

204、最小，以此条件来进行防井涌核算。 l防止井漏，通过计算环空内动压力（静液压力与流动防止井漏，通过计算环空内动压力（静液压力与流动防止井漏，通过计算环空内动压力（静液压力与流动防止井漏，通过计算环空内动压力（静液压力与流动摩阻压降之和）来核算摩阻压降之和）来核算摩阻压降之和）来核算摩阻压降之和）来核算。一般情况下，顶替终了时的。一般情况下，顶替终了时的。一般情况下，顶替终了时的。一般情况下，顶替终了时的环空内动压力最大，以此条件进行核算。环空内动压力最大，以此条件进行核算。环空内动压力最大，以此条件进行核算。环空内动压力最大，以此条件进行核算。 160长江大学石油工程学院第五章第五章固井质量检测

205、评价固井质量检测评价161长江大学石油工程学院 固井质量包括固井质量包括套管柱与水泥环套管柱与水泥环两方面的质量。两方面的质量。本节主要介绍水泥环质量的检测和评价。水泥环本节主要介绍水泥环质量的检测和评价。水泥环的质量也就是的质量也就是注水泥的质量注水泥的质量，在油田现场，人们，在油田现场，人们也通常将注水泥的质量称为也通常将注水泥的质量称为固井质量固井质量。第四章第四章 固井质量检测与评价固井质量检测与评价162长江大学石油工程学院一、注水泥的质量要求一、注水泥的质量要求 1.1.1.1.水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定水泥返高、水泥塞长度和人工井底的

206、规定水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定 1)1)1)1)油气油气油气油气层层固井，固井，固井，固井，设计设计水泥返高水泥返高水泥返高水泥返高应应超超超超过过油气油气油气油气层顶层顶界界界界150150150150米，米，米，米，实实际际封封封封过过油气油气油气油气层顶层顶部不少于部不少于部不少于部不少于50505050米。其中要米。其中要米。其中要米。其中要求合格的水泥环段，对求合格的水泥环段，对求合格的水泥环段，对求合格的水泥环段，对于浅于于浅于于浅于于浅于2000200020002000米的井不少于米的井不少于米的井不少于米的井不少于10101010米，深于米，深于米，深于米，深于200

207、0200020002000米的井不少于米的井不少于米的井不少于米的井不少于20202020米。米。米。米。 2)2)2)2)为为了防止上胶塞下行了防止上胶塞下行了防止上胶塞下行了防止上胶塞下行时时所刮下的所刮下的所刮下的所刮下的套管内表面上的液膜浆体套管内表面上的液膜浆体套管内表面上的液膜浆体套管内表面上的液膜浆体污染水泥浆，而影响套管鞋附近的水泥封固质量，污染水泥浆，而影响套管鞋附近的水泥封固质量，污染水泥浆，而影响套管鞋附近的水泥封固质量，污染水泥浆，而影响套管鞋附近的水泥封固质量，油油油油层层套管采套管采套管采套管采用双塞用双塞用双塞用双塞固井时，阻流环距套管鞋长度不少于固井时，阻流环距

208、套管鞋长度不少于固井时，阻流环距套管鞋长度不少于固井时，阻流环距套管鞋长度不少于10101010米，技术套管米，技术套管米，技术套管米，技术套管（或先期完成井）一般为（或先期完成井）一般为（或先期完成井）一般为（或先期完成井）一般为20202020米。米。米。米。套管鞋位置应尽量靠近井底套管鞋位置应尽量靠近井底套管鞋位置应尽量靠近井底套管鞋位置应尽量靠近井底。 163长江大学石油工程学院 3 3）为了满足采油方面的需要，为了满足采油方面的需要，油气油气层底界距底界距人工井底（管内水泥面，浮箍位置）不少于人工井底（管内水泥面，浮箍位置）不少于1515米米。 一、注水泥的质量要求一、注水泥的质量要

209、求164长江大学石油工程学院 2.2.水泥环质量鉴定水泥环质量鉴定 目前我国水泥环质量鉴定一般以目前我国水泥环质量鉴定一般以目前我国水泥环质量鉴定一般以目前我国水泥环质量鉴定一般以声幅测井声幅测井声幅测井声幅测井（CBLCBLCBLCBL，也称水泥胶结测井）为准。也称水泥胶结测井）为准。也称水泥胶结测井）为准。也称水泥胶结测井）为准。声幅相对值在声幅相对值在声幅相对值在声幅相对值在15%15%15%15%（油田（油田（油田（油田现场有的也采用现场有的也采用现场有的也采用现场有的也采用10%10%10%10%）以内为优）以内为优）以内为优）以内为优，30%30%30%30%为合格为合格为合格为合

210、格 ，超过超过超过超过30%30%30%30%的井段的井段的井段的井段则视为则视为则视为则视为水泥封固不合格水泥封固不合格水泥封固不合格水泥封固不合格。声幅测井一般在注。声幅测井一般在注。声幅测井一般在注。声幅测井一般在注水泥后水泥后水泥后水泥后24242424小时到小时到小时到小时到48484848小时内进行，但对特殊井（如尾管小时内进行，但对特殊井（如尾管小时内进行，但对特殊井（如尾管小时内进行，但对特殊井（如尾管固井、采用缓凝水泥固井等）声幅测井时间可依具体固井、采用缓凝水泥固井等）声幅测井时间可依具体固井、采用缓凝水泥固井等）声幅测井时间可依具体固井、采用缓凝水泥固井等）声幅测井时间可

211、依具体情况而定。现在，情况而定。现在，情况而定。现在，情况而定。现在，变密度测井变密度测井变密度测井变密度测井（VDLVDLVDLVDL）也在逐渐普及。也在逐渐普及。也在逐渐普及。也在逐渐普及。一、注水泥的质量要求一、注水泥的质量要求165长江大学石油工程学院二、水泥环质量检测和评价二、水泥环质量检测和评价 1.1.井温测井井温测井 水泥的水化反应是一水泥的水化反应是一水泥的水化反应是一水泥的水化反应是一放热反应放热反应放热反应放热反应，其凝结过程中所放，其凝结过程中所放，其凝结过程中所放，其凝结过程中所放出的热量通过套管传给套管内的流体，可使井内温度出的热量通过套管传给套管内的流体，可使井内

212、温度出的热量通过套管传给套管内的流体，可使井内温度出的热量通过套管传给套管内的流体，可使井内温度上升一定数值，如上升一定数值，如上升一定数值，如上升一定数值，如666622222222。而环空中没有水泥的井。而环空中没有水泥的井。而环空中没有水泥的井。而环空中没有水泥的井段，井内温度为正常温度。利用这一特性，可以测定段，井内温度为正常温度。利用这一特性，可以测定段，井内温度为正常温度。利用这一特性，可以测定段，井内温度为正常温度。利用这一特性，可以测定水泥浆在环空中的返高位置（即水泥顶部深度）。水泥浆在环空中的返高位置（即水泥顶部深度）。水泥浆在环空中的返高位置（即水泥顶部深度）。水泥浆在环空

213、中的返高位置（即水泥顶部深度）。166长江大学石油工程学院 井温测井示意图图井温测井示意图图167长江大学石油工程学院 声幅测井声幅测井声幅测井声幅测井是根据声学原理所进行的测井。在井下，是根据声学原理所进行的测井。在井下，是根据声学原理所进行的测井。在井下，是根据声学原理所进行的测井。在井下，从测井仪声波发射器发出声波，声波向四周以近似球从测井仪声波发射器发出声波，声波向四周以近似球从测井仪声波发射器发出声波，声波向四周以近似球从测井仪声波发射器发出声波，声波向四周以近似球形的波阵面发散，通过不同的介质和路线后传播到形的波阵面发散，通过不同的介质和路线后传播到形的波阵面发散，通过不同的介质和

214、路线后传播到形的波阵面发散，通过不同的介质和路线后传播到接接接接收器收器收器收器。最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波。最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波。最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波。最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波（叫（叫（叫（叫套管波套管波套管波套管波）所产生的折射波，其次是传到地层后又）所产生的折射波，其次是传到地层后又）所产生的折射波，其次是传到地层后又）所产生的折射波，其次是传到地层后又传播回来的传播回来的传播回来的传播回来的地层波地层波地层波地层波。尽管在钻井液内声波的传播距离。尽管在钻井液内声波的传播距离。尽管在钻井液内声波的传播距离。尽管在钻井液内声波的

215、传播距离最短，但由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液最短，但由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液最短，但由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液最短，但由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液波（波（波（波（泥浆波泥浆波泥浆波泥浆波）到达最迟。）到达最迟。）到达最迟。）到达最迟。声幅测井记录的是最先到达声幅测井记录的是最先到达声幅测井记录的是最先到达声幅测井记录的是最先到达的套管波的首波幅度的套管波的首波幅度的套管波的首波幅度的套管波的首波幅度。 2.声幅测井（水泥胶结测井）声幅测井（水泥胶结测井）168长江大学石油工程学院 套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量，套管波在传播过程中要

216、向套管内和环形空间散失能量，套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量，套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量，既声幅要衰减（降低）。套管波的衰减程度和套管内外介质既声幅要衰减（降低）。套管波的衰减程度和套管内外介质既声幅要衰减（降低）。套管波的衰减程度和套管内外介质既声幅要衰减（降低）。套管波的衰减程度和套管内外介质性质及其分布有关。因为管内钻井液的分布及性质是不变的，性质及其分布有关。因为管内钻井液的分布及性质是不变的，性质及其分布有关。因为管内钻井液的分布及性质是不变的，性质及其分布有关。因为管内钻井液的分布及性质是不变的，因此向管内散失的能量为恒定值。在此基础上的因此向管内

217、散失的能量为恒定值。在此基础上的因此向管内散失的能量为恒定值。在此基础上的因此向管内散失的能量为恒定值。在此基础上的套管波的衰套管波的衰套管波的衰套管波的衰减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况。 实验证明，在其它条件不变的情况下，套管首波幅度的实验证明，在其它条件不变的情况下，套管首波幅度的实验证明，在其它条件不变的情况下，套管首波幅度的实验证明，在其它条件不变的情况下，套管首波幅度的对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管

218、周长的百分数之间对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间存在线性关系，即存在线性关系，即存在线性关系，即存在线性关系，即与套管胶结的水泥越多，所接收的声幅越与套管胶结的水泥越多，所接收的声幅越与套管胶结的水泥越多，所接收的声幅越与套管胶结的水泥越多，所接收的声幅越小，而当管外全为钻井液时，所接收的声幅最大小，而当管外全为钻井液时，所接收的声幅最大小，而当管外全为钻井液时，所接收的声幅最大小，而当管外全为钻井液时，所接收的声幅最大。 2.2.2.2.声幅测井（水泥胶结测井）声幅测井（水泥胶结测井）声幅测井（水泥胶结测井）声幅测井（水

219、泥胶结测井）169长江大学石油工程学院 由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比例的电压大小，加以记录。沿井深由下而上进行测试，例的电压大小，加以记录。沿井深由下而上进行测试，例的电压大小，加以记录。沿井深由下而上进行测试，例的电压大小，加以记录。沿井深由下而上进行测试，就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅测井曲线。应用声

220、幅测井曲线检测水泥环质量是通过测井曲线。应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过测井曲线。应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过测井曲线。应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过相对幅度进行的（以环空内全为钻井液的自由套管段相对幅度进行的（以环空内全为钻井液的自由套管段相对幅度进行的（以环空内全为钻井液的自由套管段相对幅度进行的（以环空内全为钻井液的自由套管段的声幅值为基准）。的声幅值为基准）。的声幅值为基准）。的声幅值为基准）。 相对幅度目的段声幅曲线幅度自由套管段声相对幅度目的段声幅曲线幅度自由套管段声相对幅度目的段声幅曲线幅度自由套管段声相对幅度目的段声幅曲线幅度自由套管段声幅曲线幅度幅曲线幅度幅

221、曲线幅度幅曲线幅度100%100%100%100% 。 2.声幅测井（水泥胶结测井）声幅测井（水泥胶结测井）170长江大学石油工程学院声幅测井曲线示意图声幅测井曲线示意图 井段井段B B的相对声幅大于的相对声幅大于 30%，为不合格井段，为不合格井段 声幅测井示意图声幅测井示意图 1 1电缆电缆 2 2发射器发射器 3 3接收器接收器 4 4套管套管 5 5水泥环水泥环 6 6地层地层171长江大学石油工程学院 声幅测井测量记录的是套管首波幅度声幅测井测量记录的是套管首波幅度声幅测井测量记录的是套管首波幅度声幅测井测量记录的是套管首波幅度。声波变。声波变。声波变。声波变密度测井（密度测井（密度

222、测井（密度测井（VDLVDLVDLVDL，简简称称称称变变密度密度密度密度测测井）是用接收器将井）是用接收器将井）是用接收器将井）是用接收器将套管波、地套管波、地套管波、地套管波、地层层波等波等波等波等声波幅度按到达时间先后全部测声波幅度按到达时间先后全部测声波幅度按到达时间先后全部测声波幅度按到达时间先后全部测量记录，再用一定的方法显示，以评价水泥环质量量记录，再用一定的方法显示，以评价水泥环质量量记录，再用一定的方法显示，以评价水泥环质量量记录，再用一定的方法显示，以评价水泥环质量的测井方法。的测井方法。的测井方法。的测井方法。 变密度测井变密度测井变密度测井变密度测井能够测量记录地层波，

223、因此能够测量记录地层波，因此能够测量记录地层波，因此能够测量记录地层波，因此能够反能够反能够反能够反映出水泥与地层（俗称第二界面）的胶结情况映出水泥与地层（俗称第二界面）的胶结情况映出水泥与地层（俗称第二界面）的胶结情况映出水泥与地层（俗称第二界面）的胶结情况。将。将。将。将变密度测井结果与声幅测井结果对比分析，可以更变密度测井结果与声幅测井结果对比分析，可以更变密度测井结果与声幅测井结果对比分析，可以更变密度测井结果与声幅测井结果对比分析，可以更全面地评价水泥环质量。全面地评价水泥环质量。全面地评价水泥环质量。全面地评价水泥环质量。 3.3.声波变密度测井声波变密度测井172长江大学石油工程

224、学院 水泥胶结水泥胶结变密度测井示意图变密度测井示意图 1 1电缆电缆 2 2发射器发射器 3 3CBLCBL接收器接收器 4 4VDLVDL接收器接收器 5 5套管套管 6 6水泥环水泥环 7 7地层地层173长江大学石油工程学院1.1.什么是固井？其工程内容、步骤和目的是什么？什么是固井？其工程内容、步骤和目的是什么？什么是固井？其工程内容、步骤和目的是什么？什么是固井？其工程内容、步骤和目的是什么？ 2.2.套管柱承受的外载有哪些？套管柱承受的外载有哪些？套管柱承受的外载有哪些？套管柱承受的外载有哪些？ 3.3.对于表层套管和油层套管、技术套管，怎样计算其有效外对于表层套管和油层套管、技

225、术套管，怎样计算其有效外对于表层套管和油层套管、技术套管，怎样计算其有效外对于表层套管和油层套管、技术套管，怎样计算其有效外载？有效外载的规律是什么？载？有效外载的规律是什么？载？有效外载的规律是什么？载？有效外载的规律是什么？ 4.4.对于表层套管和技术套管、油层套管，怎样计算其有效内对于表层套管和技术套管、油层套管，怎样计算其有效内对于表层套管和技术套管、油层套管，怎样计算其有效内对于表层套管和技术套管、油层套管，怎样计算其有效内压？有效内压的分布规律是什么？压？有效内压的分布规律是什么？压？有效内压的分布规律是什么？压？有效内压的分布规律是什么？ 5.5.轴向拉力的分布规律示什么？怎样用

226、浮力系数法计算？轴向拉力的分布规律示什么？怎样用浮力系数法计算？轴向拉力的分布规律示什么？怎样用浮力系数法计算？轴向拉力的分布规律示什么？怎样用浮力系数法计算？ 6.6.套管的基本参数有哪些？套管的基本参数有哪些？套管的基本参数有哪些？套管的基本参数有哪些？ 7.7.7.7.用双轴应力椭圆分析轴向力对套管柱抗挤强度的影响？怎用双轴应力椭圆分析轴向力对套管柱抗挤强度的影响？怎用双轴应力椭圆分析轴向力对套管柱抗挤强度的影响？怎用双轴应力椭圆分析轴向力对套管柱抗挤强度的影响？怎样计算拉力对套管抗挤强度的影响？样计算拉力对套管抗挤强度的影响？样计算拉力对套管抗挤强度的影响？样计算拉力对套管抗挤强度的影

227、响？ 8.8.简述套管设计的方法、步骤以及所需要的数据？简述套管设计的方法、步骤以及所需要的数据？简述套管设计的方法、步骤以及所需要的数据？简述套管设计的方法、步骤以及所需要的数据？ 9.9.油井水泥的由那些成分组成？油井水泥的由那些成分组成？油井水泥的由那些成分组成？油井水泥的由那些成分组成？ 10.10.什么是水泥的硬化？哪四种矿物成分起主要作用？什么是水泥的硬化？哪四种矿物成分起主要作用？什么是水泥的硬化？哪四种矿物成分起主要作用？什么是水泥的硬化？哪四种矿物成分起主要作用？ 思思 考考 题题174长江大学石油工程学院11.11.水泥水化产物由哪些？反应过程产生的不良现象有哪些？水泥水化

228、产物由哪些？反应过程产生的不良现象有哪些？水泥水化产物由哪些？反应过程产生的不良现象有哪些？水泥水化产物由哪些？反应过程产生的不良现象有哪些？ 12.12.水泥浆哪些性能与固井密切相关？水泥浆哪些性能与固井密切相关？水泥浆哪些性能与固井密切相关？水泥浆哪些性能与固井密切相关？ 13.13.什么是水泥浆的稠化时间、流变性、失水量和稳定性？什么是水泥浆的稠化时间、流变性、失水量和稳定性？什么是水泥浆的稠化时间、流变性、失水量和稳定性？什么是水泥浆的稠化时间、流变性、失水量和稳定性？ 14.14.油井水泥外加剂类型有哪些？油井水泥外加剂类型有哪些？油井水泥外加剂类型有哪些？油井水泥外加剂类型有哪些？

229、 15.15.什么是顶替效率？为了提高水泥顶替效率，应采取哪些措什么是顶替效率？为了提高水泥顶替效率，应采取哪些措什么是顶替效率？为了提高水泥顶替效率，应采取哪些措什么是顶替效率？为了提高水泥顶替效率，应采取哪些措施？施？施？施？ 16.16.什么是水泥浆的失重？失重原因有哪些？什么是水泥浆的失重？失重原因有哪些？什么是水泥浆的失重？失重原因有哪些？什么是水泥浆的失重？失重原因有哪些？ 17.17.注水泥设计的内容有哪些？注水泥设计的内容有哪些？注水泥设计的内容有哪些？注水泥设计的内容有哪些？ （其中（其中（其中（其中1 1、2 2、7 7、9 9、1111、1212、1313、1515、16

230、16为书面作业）为书面作业）为书面作业）为书面作业） 思思 考考 题题175长江大学石油工程学院 某井某井某井某井244.5 mm244.5 mm244.5 mm244.5 mm（9.6259.6259.6259.625 ）技术套管，下入深度技术套管，下入深度技术套管，下入深度技术套管，下入深度3000m3000m3000m3000m，固井时钻井液密度固井时钻井液密度固井时钻井液密度固井时钻井液密度1.15 g/cm1.15 g/cm1.15 g/cm1.15 g/cm3 3。套管鞋处附近套管鞋处附近套管鞋处附近套管鞋处附近地层破裂压力的当量钻井液密度为地层破裂压力的当量钻井液密度为地层破裂压

231、力的当量钻井液密度为地层破裂压力的当量钻井液密度为2.0 g/cm2.0 g/cm2.0 g/cm2.0 g/cm3 3，下次钻下次钻下次钻下次钻进目的井深为进目的井深为进目的井深为进目的井深为4000 m4000 m4000 m4000 m，下次钻进所用最高钻井液密度下次钻进所用最高钻井液密度下次钻进所用最高钻井液密度下次钻进所用最高钻井液密度为为为为1.40 1.40 1.40 1.40 g/cmg/cmg/cmg/cm3 3，地层盐水密度取地层盐水密度取地层盐水密度取地层盐水密度取1.07 g/cm1.07 g/cm1.07 g/cm1.07 g/cm3 3。抗挤设抗挤设抗挤设抗挤设计安

232、全系数为计安全系数为计安全系数为计安全系数为1.1251.1251.1251.125，抗内压设计安全系数为，抗内压设计安全系数为，抗内压设计安全系数为，抗内压设计安全系数为1.11.11.11.1，抗，抗，抗，抗拉设计安全系数为拉设计安全系数为拉设计安全系数为拉设计安全系数为1.801.801.801.80（考虑钻井液浮力）。（考虑钻井液浮力）。（考虑钻井液浮力）。（考虑钻井液浮力）。 要求：要求：要求：要求： （1 1 1 1）计算漏失面深度；）计算漏失面深度；）计算漏失面深度；）计算漏失面深度； （2 2 2 2）计算套管有效外载；）计算套管有效外载；）计算套管有效外载；）计算套管有效外载

233、； （3 3 3 3）计算套管有效内压力；）计算套管有效内压力；）计算套管有效内压力；）计算套管有效内压力； （4 4 4 4）外载试进行该套管柱的抗挤强度设计。）外载试进行该套管柱的抗挤强度设计。）外载试进行该套管柱的抗挤强度设计。）外载试进行该套管柱的抗挤强度设计。 书书 面面 作作 业业176长江大学石油工程学院 第二部分第二部分 完井工程完井工程第一章 油气井的完井原则第二章 完井方法 第三章 特殊完井第四章 完井井口装置第五章 射孔第六章 完井液和射孔液177长江大学石油工程学院第一章 油气井的完井原则178长江大学石油工程学院完井的定义完井的定义l完完井井(Well (Well (

234、Well (Well Completion)Completion)Completion)Completion)，油油油油气气气气井井井井的的的的完完完完成成成成方方方方式式式式，即即即即根根根根据据据据油油油油气气气气层层的的的的地地地地质质特特特特性性性性和和和和开开开开发发开开开开采采采采的的的的技技技技术术要要要要求求求求，在在在在井井井井底底底底建建建建立立立立油油油油气气气气层层与与与与油油油油气气气气井井井井井井井井筒筒筒筒之之之之间间的的的的合合合合理理理理连连通通通通渠渠渠渠道道道道或或或或连连通方式。通方式。通方式。通方式。 l一一一一口口口口井井井井钻钻钻钻成成成成后后后后

235、，主主主主要要要要的的的的工工工工作作作作就就就就是是是是在在在在井井井井底底底底建建建建立立立立油油油油气气气气层层层层与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是与油气井井筒之间的合理连通渠道，也就是完井完井完井完井。 l在在在在井井井井底底底底建建建建立立立立的的的的油油油油气气气气层层层层与与与与油油油油气气气气井井井井井井井井筒筒筒筒之之之之间间间间的的的的连连连连通通通通渠渠渠渠道道道道不同不同不同不同，也就，也就，也就，也就构成了不同的完井方法构成了不同的完井方法构成了不同的完井方法构成了不同的完井方法。179

236、长江大学石油工程学院油气井的完井原则油气井的完井原则1.1.完井的要求完井的要求油油、气气层层和和井井筒筒之之间间应应保保持持最最佳佳的的连连通通条条件件，油油、气气层所受的损害最小；层所受的损害最小； 油油、气气层层和和井井筒筒之之间间应应具具有有尽尽可可能能大大的的渗渗流流面面积积，油油、气入井的阻力最小；、气入井的阻力最小； 应应能能有有效效地地封封隔隔油油、气气、水水层层，防防止止气气窜窜或或水水窜窜，防防止层间的相互干扰；止层间的相互干扰； 应应能能有有效效地地控控制制油油层层出出砂砂，防防止止井井壁壁垮垮塌塌，确确保保油油井井长期生产；长期生产；180长江大学石油工程学院应具备进行

237、分层注水、注气、分层压裂、酸化等应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分分层处理措施层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件；，便于人工举升和井下作业等条件； 对于对于稠油油藏稠油油藏，稠油开采要能达到，稠油开采要能达到热采热采（主要是蒸（主要是蒸汽吞吐和蒸汽驱）的要求；汽吞吐和蒸汽驱）的要求； 油田开发后期油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件具备侧钻定向井及水平井的条件； 施工工艺尽可能简便，成本尽可能低。施工工艺尽可能简便，成本尽可能低。油气井的完井原则油气井的完井原则1.1.完井的要求完井的要求181长江大学石油工程学院油气井完井原则油气井完井原则 2.2.完井设计完井设计 完井

238、设计完井设计：在确定了储集层性质、油气田的开发方案之在确定了储集层性质、油气田的开发方案之后，确定后，确定打开储集层的方式打开储集层的方式，确定完井的，确定完井的井底结构井底结构，决定，决定油油层套管的下入层位及下入深度层套管的下入层位及下入深度，确定储集层与井筒的，确定储集层与井筒的连通方连通方式式。 完井设计一般是在钻井设计之前进行或与钻井设计合并完井设计一般是在钻井设计之前进行或与钻井设计合并进行。完井设计的内容包括：进行。完井设计的内容包括： (1)、根据储集层的特点，提出、根据储集层的特点，提出井底结构的类型井底结构的类型； (2)、提出、提出完井段的井眼尺寸完井段的井眼尺寸，如井径

239、、打开储集层的长度、，如井径、打开储集层的长度、 口袋长度等；口袋长度等； (3)、完井管柱的设计完井管柱的设计，油层套管的直径、下入深度、水泥，油层套管的直径、下入深度、水泥 浆的返高；油层套管射孔的参数；筛管和衬管的有关浆的返高；油层套管射孔的参数；筛管和衬管的有关 尺寸等；尺寸等； (4)、完井液的设计完井液的设计，提出完井液的类型、参数、使用及调整，提出完井液的类型、参数、使用及调整 方法等。方法等。182长江大学石油工程学院第二章第二章 完井方法183长江大学石油工程学院一、常规完井方法一、常规完井方法 常规完井方法主要有常规完井方法主要有4 4种种： l射孔完井方法（射孔完井方法（

240、perforatingperforating） l裸眼完井方法裸眼完井方法 (Open-hole) (Open-hole) l割缝衬管完井方法割缝衬管完井方法(Slotted Liner)(Slotted Liner)l砾石充填完井方法砾石充填完井方法 (Gravel Packed)(Gravel Packed)184长江大学石油工程学院一、常规完井方法射孔完井一、常规完井方法射孔完井 1 1射孔完井方法射孔完井方法 射孔完井是国内外使用最广泛的一种完井方法，射孔完井是国内外使用最广泛的一种完井方法，在直井、定向井、水平井中都可采用。射孔完在直井、定向井、水平井中都可采用。射孔完井包括井包括套

241、管射孔完井套管射孔完井和和尾管射孔完井尾管射孔完井。在射孔。在射孔完井的油气井中，完井的油气井中，射孔孔眼射孔孔眼是沟通产层和井筒是沟通产层和井筒的的唯一通道唯一通道。 射孔射孔一方面一方面为油气流建立了若干沟通油气层和为油气流建立了若干沟通油气层和井筒的流动通道，井筒的流动通道，另一方面另一方面又对油气层造成了又对油气层造成了一定的损害。一定的损害。185长江大学石油工程学院 1 1射孔完井方法射孔完井方法 l l套套套套管管管管射射射射孔孔孔孔完完完完井井井井：套套套套管管管管射射射射孔孔孔孔完完完完井井井井是是是是用用用用同同同同一一一一尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的钻钻钻钻头头头头钻钻钻钻穿

242、穿穿穿油油油油层层层层直直直直至至至至设设设设计计计计井井井井深深深深，然然然然后后后后下下下下油油油油层层层层套套套套管管管管至至至至油油油油层层层层底底底底部部部部并并并并注注注注水水水水泥泥泥泥固固固固井井井井，最最最最后后后后射射射射孔孔孔孔，射射射射孔孔孔孔弹弹弹弹射射射射穿穿穿穿油油油油层层层层套套套套管管管管、水水水水泥泥泥泥环环环环并并并并穿穿穿穿透透透透油油油油层层层层一一一一定定定定深深深深度度度度，从而建立起油（气）流的通道。从而建立起油（气）流的通道。从而建立起油（气）流的通道。从而建立起油（气）流的通道。一、常规完井方法射孔完井一、常规完井方法射孔完井186长江大学石

243、油工程学院套管射孔完井套管射孔完井YANGTZEUNIVERSITY 表层套管表层套管技术套管技术套管生产套管生产套管油层油层187长江大学石油工程学院 1.1.射孔完井方法射孔完井方法 尾管射孔完井尾管射孔完井 在在在在钻钻钻钻头头头头钻钻钻钻至至至至油油油油层层层层顶顶顶顶界界界界后后后后，下下下下技技技技术术术术套套套套管管管管注注注注水水水水泥泥泥泥固固固固井井井井，然然然然后后后后用用用用小小小小一一一一级级级级的的的的钻钻钻钻头头头头钻钻钻钻穿穿穿穿油油油油层层层层至至至至设设设设计计计计井井井井深深深深，用用用用钻钻钻钻具具具具将将将将尾尾尾尾管管管管送送送送下下下下并并并并悬悬

244、悬悬挂挂挂挂在在在在技技技技术术术术套套套套管管管管上上上上。尾尾尾尾管管管管和和和和技技技技术术术术套套套套管管管管的的的的重重重重合合合合段段段段一一一一般般般般不不不不小小小小于于于于50m50m。再再再再对对对对尾尾尾尾管管管管注注注注水水水水泥泥泥泥固固固固井井井井，然后射孔。然后射孔。然后射孔。然后射孔。一、常规完井方法射孔完井一、常规完井方法射孔完井188长江大学石油工程学院尾管射孔完井尾管射孔完井YANGTZEUNIVERSITY 表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管尾管尾管油层油层尾管悬挂器尾管悬挂器189长江大学石油工程学院射孔完井适用的地质条件射孔完井适用的地

245、质条件 有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而复杂地质条件，因而复杂地质条件，因而复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层要求实施分隔层段的储层要求实施分隔层段的储层要求实施分隔层段的储层 。各层之间存在压力、岩性等差异各层之间存在压力、岩性等差异各层之间存在压力、岩性等差异各层之间存在压力、岩性等差异，因而要求实施，因而要求实施，因而要求实施，因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储分层测试

246、、分层采油、分层注水、分层处理的储分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层。层。层。层。 要求实施要求实施要求实施要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层大规模水力压裂作业的低渗透储层大规模水力压裂作业的低渗透储层大规模水力压裂作业的低渗透储层。 砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。 一、常规完井方法射孔完井一、常规完井方法射孔完井190长江大学石油工程学院l l射孔是完井工程的一个关键性环节。为此，采用先射孔是完井工程的一个关键性环节。为此，采用先射孔是完井工程的一个关键性环节。为此，采用先射孔是完井工程的一个关

247、键性环节。为此，采用先进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情况，进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情况，进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情况，进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情况，优选射孔工艺和优化射孔设计，是搞好射孔完井必优选射孔工艺和优化射孔设计，是搞好射孔完井必优选射孔工艺和优化射孔设计，是搞好射孔完井必优选射孔工艺和优化射孔设计，是搞好射孔完井必不可少的基本条件。不可少的基本条件。不可少的基本条件。不可少的基本条件。 l l采采采采用用用用恰恰恰恰当当当当的的的的射射射射孔孔孔孔工工工工艺艺艺艺和和和和正正正正确确确确的的的的射射射射孔孔孔孔设设设设计计计计，就就就就

248、可可可可以以以以获获获获得得得得较较较较为为为为理理理理想想想想的的的的产产产产能能能能。需需需需要要要要对对对对射射射射孔孔孔孔工工工工艺艺艺艺、射射射射孔孔孔孔枪枪枪枪弹弹弹弹与与与与仪仪仪仪器器器器、射射射射孔孔孔孔损损损损害害害害机机机机理理理理及及及及评评评评价价价价方方方方法法法法、射射射射孔孔孔孔优优优优化化化化设设设设计计计计及及及及射射射射孔孔孔孔负负负负压压压压和和和和射射射射孔孔孔孔液液液液等等等等问问问问题题题题进进进进行行行行理理理理论论论论、实实实实验验验验和和和和矿矿矿矿场场场场试试试试验研究。验研究。验研究。验研究。射孔关键技术射孔关键技术一、常规完井方法射孔完

249、井一、常规完井方法射孔完井191长江大学石油工程学院 裸眼完井就是裸眼完井就是裸眼完井就是裸眼完井就是井眼完全裸露，井内不下任何管柱井眼完全裸露，井内不下任何管柱井眼完全裸露，井内不下任何管柱井眼完全裸露，井内不下任何管柱。分分分分先期裸眼完井先期裸眼完井先期裸眼完井先期裸眼完井和和和和后期裸眼完井后期裸眼完井后期裸眼完井后期裸眼完井。适用条件为：。适用条件为：。适用条件为：。适用条件为：岩性坚硬致密，井壁稳定不易坍塌的碳酸盐岩或砂岩岩性坚硬致密，井壁稳定不易坍塌的碳酸盐岩或砂岩岩性坚硬致密，井壁稳定不易坍塌的碳酸盐岩或砂岩岩性坚硬致密，井壁稳定不易坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。储层。储层。储层。

250、 无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。2 2裸眼完井方法裸眼完井方法 一、常规完井方法裸眼完井一、常规完井方法裸眼完井192长江大学石油

251、工程学院先期裸眼完井先期裸眼完井 在钻头钻至油层顶在钻头钻至油层顶界附近后，下技术套管界附近后，下技术套管注水泥固井。水泥浆上注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，返至预定的设计高度后，再从技术套管中下入再从技术套管中下入直直径较小的钻头径较小的钻头，钻穿水，钻穿水泥塞，钻开油层至设计泥塞，钻开油层至设计井深完井。此为先期裸井深完井。此为先期裸眼完井。眼完井。一、常规完井方法裸眼完井一、常规完井方法裸眼完井193长江大学石油工程学院先期裸眼完井先期裸眼完井 表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管油层油层YANGTZEUNIVERSITY194长江大学石油工程学院后期裸眼完井后期裸

252、眼完井不更换钻头不更换钻头，直接钻穿油层至设，直接钻穿油层至设计井深，然后下技术套管至油层顶界计井深，然后下技术套管至油层顶界附近，注水泥固井。此为后期裸眼完附近，注水泥固井。此为后期裸眼完井。井。一、常规完井方法裸眼完井一、常规完井方法裸眼完井195长江大学石油工程学院后期裸眼完井后期裸眼完井 表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管油层油层YANGTZEUNIVERSITY196长江大学石油工程学院 有的厚油层适合于裸眼完井，当上有的厚油层适合于裸眼完井，当上部有气顶或顶界邻近又有水层时，也可部有气顶或顶界邻近又有水层时，也可以将技术套管下过油气界面，使其封隔以将技术套管下过油气界

253、面，使其封隔油层上部分然后射孔完井。必要时再射油层上部分然后射孔完井。必要时再射开其中的含油段。开其中的含油段。复合裸眼完井复合裸眼完井一、常规完井方法裸眼完井一、常规完井方法裸眼完井197长江大学石油工程学院复合裸眼完井复合裸眼完井 表层套管表层套管技术套管技术套管生产套管生产套管油层油层YANGTZEUNIVERSITY198长江大学石油工程学院 割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上，在割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上，在裸眼井内下入裸眼井内下入割缝衬管割缝衬管。在直井、定向井、水。在直井、定向井、水平井中都可采用。与裸眼完井相对应，割缝衬平井中都可采用。与裸眼完井相对应，割缝衬管完井也有两种

254、完井工序：管完井也有两种完井工序：先期完井和和后期完井。3.3.割缝衬管完井方法割缝衬管完井方法 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井199长江大学石油工程学院 钻钻钻钻头头头头钻钻钻钻至至至至油油油油层层层层顶顶顶顶界界界界后后后后，先先先先下下下下技技技技术术术术套套套套管管管管注注注注水水水水泥泥泥泥固固固固井井井井，再再再再从从从从技技技技术术术术套套套套管管管管中中中中下下下下入入入入直直直直径径径径小小小小一一一一级级级级的的的的钻钻钻钻头头头头钻钻钻钻穿穿穿穿油油油油层层层层至至至至设设设设计计计计井井井井深深深深。最最最最后后后后在在在在油油油油层层层层部部

255、部部位位位位下下下下入入入入预预预预先先先先割割割割缝缝缝缝的的的的衬衬衬衬管管管管，依依依依靠靠靠靠衬衬衬衬管管管管顶顶顶顶部部部部的的的的衬衬衬衬管管管管悬悬悬悬挂挂挂挂器器器器( (卡卡卡卡瓦瓦瓦瓦封封封封隔隔隔隔器器器器) )，将将将将衬衬衬衬管管管管悬悬悬悬挂挂挂挂在在在在技技技技术术术术套套套套管管管管上上上上，并并并并密密密密封封封封衬衬衬衬管管管管和和和和套套套套管管管管之之之之间间间间的的的的环环环环形形形形空空空空间间间间，使使使使油气通过衬管的割缝流入井筒油气通过衬管的割缝流入井筒油气通过衬管的割缝流入井筒油气通过衬管的割缝流入井筒 。割缝衬管完井（先期固井）割缝衬管完井

256、（先期固井） 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井200长江大学石油工程学院割缝衬管完井（先期固井）割缝衬管完井（先期固井）YANGTZEUNIVERSITY衬管悬挂器衬管悬挂器割缝衬管割缝衬管 表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管油层油层 201长江大学石油工程学院 用用同一尺寸钻头同一尺寸钻头钻穿油层后，套管柱下钻穿油层后，套管柱下端连接衬管下入油层部位，通过管外封隔器端连接衬管下入油层部位，通过管外封隔器和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环形和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环形空间空间 。割缝衬管完井（后期固井）割缝衬管完井（后期固井） 一、常规完井方法

257、一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井202长江大学石油工程学院割缝衬管完井（后期固井）割缝衬管完井（后期固井）YANGTZEUNIVERSITY 表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管油层油层衬管悬挂器衬管悬挂器割缝衬管割缝衬管 203长江大学石油工程学院割缝衬管示意图割缝衬管示意图 割缝衬管就是割缝衬管就是在衬管壁上沿着轴在衬管壁上沿着轴线的平行方向或垂线的平行方向或垂直方向割成多条缝直方向割成多条缝眼眼。 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井204长江大学石油工程学院割缝衬管缝眼的功能割缝衬管缝眼的功能l l允许一定数量和大小的能被原允许一定数量和大小的能

258、被原允许一定数量和大小的能被原允许一定数量和大小的能被原油携带至地面的油携带至地面的油携带至地面的油携带至地面的“ “细砂细砂细砂细砂” ”通过。通过。通过。通过。 l l能把较大颗粒的沙粒阻挡在衬能把较大颗粒的沙粒阻挡在衬能把较大颗粒的沙粒阻挡在衬能把较大颗粒的沙粒阻挡在衬管外面。这样，大砂粒就在衬管外面。这样，大砂粒就在衬管外面。这样，大砂粒就在衬管外面。这样，大砂粒就在衬管外形成管外形成管外形成管外形成“ “砂桥砂桥砂桥砂桥” ”或或或或“ “砂拱砂拱砂拱砂拱” ”。砂。砂。砂。砂桥中没有小砂粒，因为生产时桥中没有小砂粒，因为生产时桥中没有小砂粒，因为生产时桥中没有小砂粒，因为生产时此处

259、流速很高，把小砂粒都带此处流速很高，把小砂粒都带此处流速很高，把小砂粒都带此处流速很高，把小砂粒都带入井内了。砂桥的这种自然分入井内了。砂桥的这种自然分入井内了。砂桥的这种自然分入井内了。砂桥的这种自然分选，使它具有良好的通过能力，选，使它具有良好的通过能力，选，使它具有良好的通过能力，选，使它具有良好的通过能力，同时起到保护井壁的作用。同时起到保护井壁的作用。同时起到保护井壁的作用。同时起到保护井壁的作用。 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井205长江大学石油工程学院 (1)(1)缝眼的形状缝眼的形状 缝缝眼眼的的剖剖面面呈呈梯梯形形，梯梯形形两两斜斜边边的的夹夹角角与

260、与衬衬管管的的承承压压大大小小及及流流通通量量有有关关，一一般般设设计计为为12左左右右。梯梯形形大大的的底底边边应应为为衬衬管管内内表表面面，小小的的底底边边应应为为衬衬管管外外表表面面。这这种种缝缝眼眼的的形形状状可可以以避避免免砂砂粒粒卡死在缝眼内而堵塞衬管。卡死在缝眼内而堵塞衬管。割缝衬管的技术参数割缝衬管的技术参数 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井206长江大学石油工程学院割缝衬管的技术参数割缝衬管的技术参数 (2)(2)缝口宽度缝口宽度缝口宽度缝口宽度 梯形缝眼梯形缝眼梯形缝眼梯形缝眼小底边的宽度小底边的宽度小底边的宽度小底边的宽度称为缝口宽度。缝口宽度为：

261、称为缝口宽度。缝口宽度为：称为缝口宽度。缝口宽度为：称为缝口宽度。缝口宽度为： e e 2d2d10 10 式中式中式中式中e-e-缝口宽度，缝口宽度，缝口宽度，缝口宽度，mmmm； d d1010在在在在产层砂粒度组成累积曲线上，累积重量为产层砂粒度组成累积曲线上，累积重量为产层砂粒度组成累积曲线上，累积重量为产层砂粒度组成累积曲线上，累积重量为1010所对应的砂粒直径，所对应的砂粒直径，所对应的砂粒直径，所对应的砂粒直径，mmmm。 上上上上式式式式表表表表明明明明：占占占占砂砂砂砂样样样样总总总总重重重重量量量量9090的的的的细细细细小小小小砂砂砂砂粒粒粒粒被被被被允允允允许许许许通通

262、通通过过过过割割割割缝缝缝缝缝缝缝缝眼眼眼眼，而而而而占占占占砂砂砂砂样样样样总总总总重重重重量量量量1010的的的的大大大大直直直直径径径径承承承承载载载载骨骨骨骨架架架架砂砂砂砂不不不不能能能能通通通通过过过过缝缝缝缝眼眼眼眼，被被被被阻阻阻阻挡挡挡挡在在在在衬衬衬衬管管管管外外外外面面面面形形形形成成成成具具具具有有有有较较较较高高高高渗渗渗渗透透透透率率率率的的的的“ “砂桥砂桥砂桥砂桥” ”。一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井207长江大学石油工程学院(3)(3)缝眼的排列形式缝眼的排列形式 排排列列形形式式有有沿沿衬衬管管轴轴线线的的垂垂直直方方向向和和平平行

263、行方方向割缝两种排列形式。向割缝两种排列形式。 割缝衬管的技术参数割缝衬管的技术参数 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井208长江大学石油工程学院割缝衬管的技术参数割缝衬管的技术参数 (4)(4)割缝衬管的尺寸割缝衬管的尺寸: :根据技术套管尺寸，裸眼井段的钻头根据技术套管尺寸，裸眼井段的钻头直径，直径，可确定割缝衬管外径，如下表所示可确定割缝衬管外径，如下表所示: :技术套管技术套管裸眼井段钻头裸眼井段钻头割缝衬管割缝衬管公公称称直直径径(in)套套管管外外径径(mm)公公称称直直径径(in)钻钻头头直直径径(mm)公公称称直直径径(in)衬衬管管外外径径(mm)717

264、7.86152551/212714085/8219.171/219051/265/814016895/8244.581/221665/875/8168194103/4273.195/8244.575/885/8194219一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井209长江大学石油工程学院 割缝衬管的技术参数割缝衬管的技术参数 (5)缝眼的长度 缝缝缝缝眼眼眼眼的的的的长长长长度度度度应应应应根根根根据据据据管管管管径径径径的的的的大大大大小小小小和和和和缝缝缝缝眼眼眼眼的的的的排排排排列列列列形形形形式式式式而而而而定定定定，通通通通常常常常为为为为2020300mm300mm

265、。由由由由于于于于垂垂垂垂向向向向割割割割缝缝缝缝衬衬衬衬管管管管的的的的强强强强度度度度低低低低，因因因因此此此此垂垂垂垂向向向向割割割割缝缝缝缝的的的的缝缝缝缝长长长长较较较较短短短短，一一一一般般般般为为为为202050mm50mm。平平平平行行行行向向向向割割割割缝缝缝缝的的的的缝缝缝缝长长长长一一一一般般般般为为为为5050300mm300mm。小小小小直直直直径径径径高高高高强强强强度度度度衬衬衬衬管管管管取取取取高高高高值，大直径低强度衬管取低值。值，大直径低强度衬管取低值。值，大直径低强度衬管取低值。值，大直径低强度衬管取低值。 一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝

266、衬管完井210长江大学石油工程学院(6)(6)缝眼的数量缝眼的数量 缝眼的数量决定了割缝衬管的缝眼的数量决定了割缝衬管的缝眼的数量决定了割缝衬管的缝眼的数量决定了割缝衬管的流通面积流通面积流通面积流通面积。在确定割。在确定割。在确定割。在确定割缝衬管的流通面积时，既要考虑产液量的要求，又要顾缝衬管的流通面积时，既要考虑产液量的要求，又要顾缝衬管的流通面积时，既要考虑产液量的要求，又要顾缝衬管的流通面积时，既要考虑产液量的要求，又要顾及割缝衬管的强度。及割缝衬管的强度。及割缝衬管的强度。及割缝衬管的强度。 缝眼的数量可由下式确定：缝眼的数量可由下式确定：缝眼的数量可由下式确定：缝眼的数量可由下式

267、确定： 式中式中式中式中 n-n-缝眼的数量，缝眼的数量，缝眼的数量，缝眼的数量， 条条条条/m/m； - -缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数，一般取缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数，一般取缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数，一般取缝眼总面积占衬管外表总面积的百分数，一般取2 2； F-F-每米衬管外表面积，每米衬管外表面积，每米衬管外表面积，每米衬管外表面积，mmmm2 2 /m /m； e-e-缝口宽度，缝口宽度，缝口宽度，缝口宽度，mmmm； l-l-缝眼长度，缝眼长度，缝眼长度，缝眼长度，mmmm。一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井211长江大学石油工程学院割

268、缝衬管完井适用的地质条件割缝衬管完井适用的地质条件 无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。 不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。 岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。岩性较为疏松的中

269、、粗砂粒储层。岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。 割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一割缝衬管完井方法是当前主要的完井方法之一。它既起到了它既起到了它既起到了它既起到了裸眼完井的作用裸眼完井的作用裸眼完井的作用裸眼完井的作用，又，又，又，又防止了裸眼井壁坍塌防止了裸眼井壁坍塌防止了裸眼井壁坍塌防止了裸眼井壁坍塌堵塞井筒堵塞井筒堵塞井筒堵塞井筒的作用，同时在一定程度上还起到了的作用，同时在一定程度上还起到了的作用，同时在一定程度上还起到了的作用，同时在一定程度上还起到了防砂防砂防砂防砂的

270、的的的作用。作用。作用。作用。一、常规完井方法一、常规完井方法割缝衬管完井割缝衬管完井212长江大学石油工程学院 对于对于对于对于胶结疏松出砂严重的地层胶结疏松出砂严重的地层胶结疏松出砂严重的地层胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填，一般应采用砾石充填，一般应采用砾石充填，一般应采用砾石充填完井方法。它是先将完井方法。它是先将完井方法。它是先将完井方法。它是先将绕丝筛管绕丝筛管绕丝筛管绕丝筛管下入井内油层部位，然后用下入井内油层部位，然后用下入井内油层部位，然后用下入井内油层部位，然后用充填液充填液充填液充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至将在地面上预先选好的砾石泵送至将在地面上预先选好

271、的砾石泵送至将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼绕丝筛管与井眼绕丝筛管与井眼绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内或绕丝筛管与套管之间的环形空间内或绕丝筛管与套管之间的环形空间内或绕丝筛管与套管之间的环形空间内。 砾石充填完井在直井、定向井中都可使用。但砾石充填完井在直井、定向井中都可使用。但砾石充填完井在直井、定向井中都可使用。但砾石充填完井在直井、定向井中都可使用。但在水平在水平在水平在水平井中应慎重，因为易发生砂卡井中应慎重，因为易发生砂卡井中应慎重，因为易发生砂卡井中应慎重，因为易发生砂卡，从而使砾石充填失败，达，从而使砾石充填失败，达，从而使砾石充填失败，达，从而使砾

272、石充填失败，达不到有效防砂的目的。不到有效防砂的目的。不到有效防砂的目的。不到有效防砂的目的。4.4.砾石充填完井砾石充填完井 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井213长江大学石油工程学院 其工序是：钻头钻达油层顶界以上约其工序是：钻头钻达油层顶界以上约3m后，后，下技术套管注水泥固井。再用下技术套管注水泥固井。再用小一级的钻头小一级的钻头钻穿钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深。然后水泥塞，钻开油层至设计井深。然后更换扩张式更换扩张式钻头钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的将油层部位的井径扩大到技术套管外径的1.5至至2倍，以确保充填砾石时有较大的环形空间，增倍，以确保充

273、填砾石时有较大的环形空间，增加防砂层的厚度，提高防砂效果。加防砂层的厚度，提高防砂效果。4.4.砾石充填完井砾石充填完井 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井214长江大学石油工程学院裸眼砾石充填完井示意图裸眼砾石充填完井示意图YANGTZEUNIVERSITY 表层套管表层套管技术套管技术套管扶正器扶正器油层油层砾石砾石管堵管堵铅封铅封筛管筛管 215长江大学石油工程学院l lOpenhole gravel pack. Openhole gravel packs are completed without casing or liner to support the fo

274、rmation. 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井216长江大学石油工程学院裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表上层套管尺寸上层套管尺寸井眼尺寸井眼尺寸扩眼尺寸扩眼尺寸筛管尺寸筛管尺寸(in)(mm)(in)(mm)(in)(mm)(in)(mm)51/2139.743/4120.61230527/88765/87168.3177.857/861/8149.2155.512163054074511714275/885/8193.7219.161/277/8165.12001418355.6457.251

275、/215595/8244.583/4222.2162040750865/8184103/4273.191/2241.31820457.25087194一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井217长江大学石油工程学院(2)(2)套管砾石充填完井套管砾石充填完井 套管砾石充填的完井工序是：钻头钻穿油层至套管砾石充填的完井工序是：钻头钻穿油层至设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥固井，设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥固井，然后对油层部位射孔。由于高密度充填然后对油层部位射孔。由于高密度充填(高粘充填高粘充填液液)紧实，充填效率高，防砂效果好，有效期长，紧实，充填效率高，

276、防砂效果好，有效期长，故当前大多采用故当前大多采用高密度充填高密度充填。 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井218长江大学石油工程学院套管砾石充填完井示意图套管砾石充填完井示意图YANGTZEUNIVERSITY砾石砾石管堵管堵表层套管表层套管技术套管技术套管扶正器扶正器油层油层铅封铅封筛管筛管 油层套管油层套管夹层夹层219长江大学石油工程学院套管砾石充填筛管匹配表套管砾石充填筛管匹配表套管砾石充填筛管匹配表套管砾石充填筛管匹配表套管规格套管规格筛管外径筛管外径(mm)(in)(mm)(in)139.751/27423/8168.365/88727/8177.87872

277、7/8193.775/810431/2219.185/81174244.595/813041/2273.1103/41425一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井220长江大学石油工程学院 1)1)砾石粒径砾石粒径砾石粒径砾石粒径 国内外推荐的砾石粒径是国内外推荐的砾石粒径是国内外推荐的砾石粒径是国内外推荐的砾石粒径是油层砂粒度中值油层砂粒度中值油层砂粒度中值油层砂粒度中值d50d50的的的的5 56 6倍。倍。倍。倍。 2)2)砾石尺寸合格程度砾石尺寸合格程度砾石尺寸合格程度砾石尺寸合格程度 砾砾砾砾石石石石尺尺尺尺寸寸寸寸合合合合格格格格程程程程度度度度的的的的标标标标准

278、准准准是是是是大大大大于于于于要要要要求求求求尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的砾砾砾砾石石石石重重重重量量量量不不不不得得得得超超超超过过过过砂砂砂砂样样样样的的的的0.1%0.1%，小小小小于于于于要要要要求求求求尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的砾砾砾砾石石石石重重重重量量量量不不不不得得得得超超超超过过过过砂砂砂砂样样样样的的的的2 2。(3)(3)砾石质量要求砾石质量要求 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井221长江大学石油工程学院 3)3)砾石的强度砾石的强度砾石的强度砾石的强度 砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂砾石强度的标准是抗破

279、碎试验所测出的破碎砂砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂重量含量不超过下表所示的数值。重量含量不超过下表所示的数值。重量含量不超过下表所示的数值。重量含量不超过下表所示的数值。 砾石抗破碎推荐标准砾石抗破碎推荐标准砾石抗破碎推荐标准砾石抗破碎推荐标准 充填砂粒度充填砂粒度(目目)破碎砂重量百分含量破碎砂重量百分含量(%)81681220416302204023050240602(3)(3)砾石质量要求砾石质量要求 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井222长江大学石油工程学院(3)(3)砾石质量要求砾石质量要求 4)砾砾石石的的圆圆度度和和球球度度：要要求求砾砾石石的的

280、平平均均圆圆度度和和球度球度应大于应大于0.6。一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井223长江大学石油工程学院(3)(3)砾石质量要求砾石质量要求 5)5)砾石的酸溶度砾石的酸溶度砾石的酸溶度砾石的酸溶度 砾砾砾砾石石石石酸酸酸酸溶溶溶溶度度度度的的的的标标标标准准准准: : 在在在在标标标标准准准准土土土土酸酸酸酸(3(3HFHF1212HCl)HCl)中砾石的溶解重量百分数不得超过中砾石的溶解重量百分数不得超过中砾石的溶解重量百分数不得超过中砾石的溶解重量百分数不得超过1 1。 6)6)砾石的结团砾石的结团砾石的结团砾石的结团 要要要要求求求求：砾砾砾砾石石石石应应应应

281、由由由由单单单单个个个个石石石石英英英英砂砂砂砂粒粒粒粒所所所所组组组组成成成成，如如如如果果果果砂砂砂砂样样样样中含有中含有中含有中含有1 1或更多个砂粒结团，该砂样不能使用。或更多个砂粒结团，该砂样不能使用。或更多个砂粒结团，该砂样不能使用。或更多个砂粒结团，该砂样不能使用。一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井224长江大学石油工程学院(4)(4)绕丝筛管缝隙尺寸的选择绕丝筛管缝隙尺寸的选择 砾砾砾砾石石石石充充充充填填填填完完完完井井井井一一一一般般般般都都都都使使使使用用用用不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢绕绕绕绕丝丝丝丝筛筛筛筛管管管管而而而而不不不不用用用用割割割割缝缝

282、缝缝衬管。其原因有：衬管。其原因有：衬管。其原因有：衬管。其原因有： l l割割割割缝缝缝缝衬衬衬衬管管管管的的的的缝缝缝缝口口口口宽宽宽宽度度度度由由由由于于于于受受受受加加加加工工工工割割割割刀刀刀刀强强强强度度度度的的的的限限限限制制制制，最最最最小小小小为为为为0.250.25 0.5mm0.5mm。因因因因此此此此，割割割割缝缝缝缝衬衬衬衬管管管管只只只只适适适适用用用用于于于于中中中中、粗粗粗粗砂砂砂砂粒粒粒粒油油油油层层层层。而而而而绕绕绕绕丝丝丝丝筛筛筛筛管管管管的的的的缝缝缝缝隙隙隙隙宽宽宽宽度度度度最最最最小小小小可可可可达达达达0.12mm0.12mm，故故故故其其其其适

283、适适适用用用用范围要大得多。范围要大得多。范围要大得多。范围要大得多。l l绕绕绕绕丝丝丝丝筛筛筛筛管管管管是是是是由由由由绕绕绕绕丝丝丝丝形形形形成成成成的的的的一一一一种种种种连连连连续续续续缝缝缝缝隙隙隙隙，它它它它的的的的流流流流通通通通面面面面积积积积要比割缝衬管大得多要比割缝衬管大得多要比割缝衬管大得多要比割缝衬管大得多，流体通过筛管时几乎没有压力降。，流体通过筛管时几乎没有压力降。，流体通过筛管时几乎没有压力降。，流体通过筛管时几乎没有压力降。l l绕绕绕绕丝丝丝丝筛筛筛筛管管管管以以以以不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢丝丝丝丝为为为为原原原原料料料料，其其其其耐耐耐耐腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀性

284、性性性强强强强，使使使使用用用用寿寿寿寿命命命命长，综合经济效益高。长，综合经济效益高。长，综合经济效益高。长，综合经济效益高。 一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井225长江大学石油工程学院(4)(4)绕丝筛管缝隙尺寸的选择绕丝筛管缝隙尺寸的选择绕丝筛管应能保证砾石充填层的完绕丝筛管应能保证砾石充填层的完整。故其缝隙应小于砾石充填层中最小整。故其缝隙应小于砾石充填层中最小的砾石尺寸，一般取为的砾石尺寸，一般取为最小砾石尺寸的最小砾石尺寸的1/2-2/3。一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井226长江大学石油工程学院砾石充填完井适用的地质条件砾石充填完井

285、适用的地质条件 裸眼裸眼砾石石充填充填 完井完井无无气气顶顶、无无底底水水、无无含含水水夹夹层层的的储储层层。 单单一一厚厚储储层层，或或压压力力、物物性性基基本本一一致致的的多多储储层层。不不准准备备实实施施分分隔隔层层段段，选选择择性性处处理理的的储储层层。岩岩性性疏疏松松出出砂砂严严重重的的中中、粗粗、细细砂砂粒储层。粒储层。套套 管管砾砾 石石充充 填填完完井井有有气气顶顶、或或有有底底水水、或或有有含含水水夹夹层层、易易塌塌夹夹层层等等复复杂杂地地质质条条件件，因因而而要要求求实实施施分分隔隔层层段段的的储储层层。各各分分层层之之间间存存在在压压力力、岩岩性性差差异异，因因而而要要求

286、求实实施施选选择择性性处处理理的的储储层层。岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。一、常规完井方法砾石充填完井一、常规完井方法砾石充填完井227长江大学石油工程学院几种主要完井方法适用的地质条件几种主要完井方法适用的地质条件( (垂直井垂直井) ) 完井方法完井方法适用的地质条件适用的地质条件射孔完井射孔完井有有气气顶顶、或或有有底底水水、或或有有含含水水夹夹层层、易易塌塌夹夹层层等等复复杂杂地地质质条条件件，因因而而要要求求实实施施分分隔隔层层段段的的储储层层。各各分分层层之之间间存存在在压压力力、岩岩性性等等差差异异，因因而而要要求求实实施施分分层层测

287、测试试、分分层层采采油油、分分层层注注水水、分分层层处处理理的的储储层层。要要求求实实施施大大规规模模水水力力压压裂裂作作业业的的低低渗渗透透储储层层。砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。裸眼完井裸眼完井岩岩性性坚坚硬硬致致密密，井井壁壁稳稳定定不不坍坍塌塌的的碳碳酸酸盐盐岩岩或或砂砂岩岩储储层层。无无气气顶顶、无无底底水水、无无含含水水夹夹层层及及易易塌塌夹夹层层的的储储层层。单单一一厚厚储储层层，或或压压力力、岩岩性性基基本本一一致致的多储层。的多储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。割缝衬割缝衬管完井管完井无无气气顶顶、

288、无无底底水水、无无含含水水夹夹层层及及易易塌塌夹夹层层的的储储层层。单单一一厚厚储储层层，或或压压力力、岩岩性性基基本本一一致致的的多多储储层层。不不准准备备实实施施分分隔隔层层段段，选选择择性性处处理理的的储储层层。岩岩性较为疏松的中、粗砂粒储层。性较为疏松的中、粗砂粒储层。裸眼砾石裸眼砾石充填完井充填完井无无气气顶顶、无无底底水水、无无含含水水夹夹层层的的储储层层。单单一一厚厚储储层层，或或压压力力、物物性性基基本本一一致致的的多多储储层层。不不准准备备实实施施分分隔隔层层段段，选选择择性性处处理理的的储储层层。岩岩性性疏疏松松出出砂严重的中、粗、细砂粒储层。砂严重的中、粗、细砂粒储层。套

289、管砾石套管砾石充填完井充填完井有有气气顶顶、或或有有底底水水、或或有有含含水水夹夹层层、易易塌塌夹夹层层等等复复杂杂地地质质条条件件，因因而而要要求求实实施施分分隔隔层层段段的的储储层层。各各分分层层之之间间存存在在压压力力、岩岩性性差差异异，因因而而要要求求实实施施选选择择性性处处理理的的储储层层。岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。一、常规完井方法小结一、常规完井方法小结228长江大学石油工程学院1.贯眼套管（尾管）完井l l贯眼套管（尾管）完井也称贯眼套管（尾管）完井也称地面预钻孔套管（尾管）地面预钻孔套管（尾管）完井完井，这是在地面按一定的布孔参

290、数预先在套管（尾，这是在地面按一定的布孔参数预先在套管（尾管）上钻孔，然后像割缝衬管一样完井。一般的布孔管）上钻孔，然后像割缝衬管一样完井。一般的布孔参数为：孔密参数为：孔密2020 2424孔孔/m/m，孔眼直径孔眼直径10mm10mm，相位角相位角6060 9090度，交错布孔。度，交错布孔。 l l贯眼套管（尾管）的加工成本要比割缝衬管低得多，贯眼套管（尾管）的加工成本要比割缝衬管低得多，适用于适用于不出砂的碳酸盐岩地层及其它裂缝性油藏不出砂的碳酸盐岩地层及其它裂缝性油藏。贯。贯眼套管（尾管）完井在直井、定向井、水平井中都可眼套管（尾管）完井在直井、定向井、水平井中都可使用。使用。一、其

291、它完井方法一、其它完井方法229长江大学石油工程学院贯眼式带割缝套管完井贯眼式带割缝套管完井YANGTZEUNIVERSITY 表层套管表层套管技术套管技术套管技术套管技术套管油层油层套管外封隔器套管外封隔器割缝衬管割缝衬管230长江大学石油工程学院2.2.预充填砾石绕丝筛管完井预充填砾石绕丝筛管完井 预预充充填填砾砾石石绕绕丝丝筛筛管管是是在在地地面面预预先先将将符符合合油油层层特特性性要要求求的的砾砾石石填填入入具具有有内内外外双双层层绕绕丝丝筛筛管管的的环环形形空空间间而而形形成成的的防防砂砂管管。将将此此种种筛筛管管下下入入裸裸眼眼井井内内或或射射孔孔套套管管内内，对对准准出出砂砂层位

292、进行防砂。层位进行防砂。一、其它完井方法一、其它完井方法231长江大学石油工程学院预充填砾石粒径的选择，双层绕丝筛管预充填砾石粒径的选择，双层绕丝筛管缝隙的选择等，皆与井下砾石充填完井相同。缝隙的选择等，皆与井下砾石充填完井相同。外筛管外径与套管内径的差值应尽量小，一外筛管外径与套管内径的差值应尽量小，一般般10mm左右为宜，以增加预充填砾石层的左右为宜，以增加预充填砾石层的厚度，从而提高防砂效果。厚度，从而提高防砂效果。2.2.预充填砾石绕丝筛管完井预充填砾石绕丝筛管完井一、其它完井方法一、其它完井方法232长江大学石油工程学院3.3.其它防砂筛管完井其它防砂筛管完井 (1)金属纤维防砂筛管

293、金属纤维防砂筛管 (2)多孔冶金粉末防砂筛管多孔冶金粉末防砂筛管 (3)多层充填井下滤砂器多层充填井下滤砂器一、其它完井方法一、其它完井方法233长江大学石油工程学院 (1)金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管 不不锈锈钢钢纤纤维维是是主主要要的的防防砂砂原原件件，由由断断丝丝、混混丝丝经经滚滚压压、梳梳分分、定定形形而而成成。它它的的防防砂砂原原理理是是：大大量量纤纤维维堆堆集集在在一一起起时时，纤纤维维之之间间就就会会形形成成若若干干缝缝隙隙，利利用用这这些些缝缝隙隙阻阻挡挡地地层层砂砂粒粒通通过过，其其缝缝隙隙的大小与纤维的堆集紧密程度有关。的大小与纤维的堆集紧密程度有关。3.3.其它防砂筛

294、管完井其它防砂筛管完井一、其它完井方法一、其它完井方法 (1)金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管 不不锈锈钢钢纤纤维维是是主主要要的的防防砂砂原原件件，由由断断丝丝、混混丝丝经经滚滚压压、梳梳分分、定定形形而而成成。它它的的防防砂砂原原理理是是：大大量量纤纤维维堆堆集集在在一一起起时时，纤纤维维之之间间就就会会形形成成若若干干缝缝隙隙，利利用用这这些些缝缝隙隙阻阻挡挡地地层层砂砂粒粒通通过过，其其缝缝隙隙的大小与纤维的堆集紧密程度有关。的大小与纤维的堆集紧密程度有关。3.3.其它防砂筛管完井其它防砂筛管完井一、其它完井方法一、其它完井方法234长江大学石油工程学院3.3.其它防砂筛管完井其它防砂

295、筛管完井一、其它完井方法一、其它完井方法 (1)(1)(1)(1)金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管 235长江大学石油工程学院3.3.其它防砂筛管完井其它防砂筛管完井(1)(1)金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管 优点：优点：优点：优点： 渗透率高，孔隙度大渗透率高，孔隙度大渗透率高，孔隙度大渗透率高，孔隙度大；耐高温、耐腐蚀，在井下的寿命长；耐高温、耐腐蚀，在井下的寿命长；耐高温、耐腐蚀，在井下的寿命长；耐高温、耐腐蚀，在井下的寿命长； 防砂效果好防砂效果好防砂效果好防砂效果好；结构简单，强度高，连接方便结构简单，强度高，连接方便

296、结构简单，强度高，连接方便结构简单，强度高，连接方便；施工工艺简单，动用设备少，防砂总成本低；施工工艺简单，动用设备少，防砂总成本低；施工工艺简单，动用设备少，防砂总成本低；施工工艺简单，动用设备少，防砂总成本低； 应用范围广，适应性强。应用范围广，适应性强。应用范围广，适应性强。应用范围广，适应性强。 一、其它完井方法一、其它完井方法236长江大学石油工程学院(2) 多孔冶金粉末防砂筛管多孔冶金粉末防砂筛管 这这种种防防砂砂筛筛管管是是用用铁铁、青青铜铜、锌锌白白铜铜、镍镍、蒙蒙乃乃尔尔合合金金等等金金属属粉粉末末作作为为多多孔孔材材料料加工而成的。加工而成的。3.3.其它防砂筛管完井其它防

297、砂筛管完井一、其它完井方法一、其它完井方法237长江大学石油工程学院 (3)多层充填井下滤砂器多层充填井下滤砂器 l l美美美美国国国国保保保保尔尔尔尔(Pall)(Pall)油油油油井井井井技技技技术术术术公公公公司司司司推推推推荐荐荐荐一一一一种种种种多多多多层层层层充充充充填填填填井井井井下下下下滤滤滤滤砂砂砂砂器器器器，它它它它是是是是由由由由基基基基管管管管、内内内内外外外外泄泄泄泄油油油油金金金金属属属属丝丝丝丝网网网网、3 34 4层层层层单单单单独独独独缠缠缠缠绕绕绕绕在在在在内内内内外外外外泄泄泄泄油油油油网网网网之之之之间间间间的的的的保保保保尔尔尔尔(Pall)(Pall

298、)介介介介质质质质过过过过滤滤滤滤层层层层及及及及外外外外罩罩罩罩管管管管所所所所组组组组成成成成。该该该该介介介介质质质质过过过过滤滤滤滤层层层层是是是是主主主主要要要要的的的的滤滤滤滤砂砂砂砂原原原原件件件件，它它它它是是是是由由由由不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢丝丝丝丝与与与与不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢粉粉粉粉末烧结而成的。末烧结而成的。末烧结而成的。末烧结而成的。 l l该种完井方法在该种完井方法在该种完井方法在该种完井方法在直井、定向井、水平井直井、定向井、水平井直井、定向井、水平井直井、定向井、水平井中都可使用。中都可使用。中都可使用。中都可使用。 3.3.其它防砂筛管完井其它防砂筛管完井

299、一、其它完井方法一、其它完井方法238长江大学石油工程学院4.4.化学固砂完井化学固砂完井 化学固砂是以各种材料化学固砂是以各种材料(水泥浆、酚醛树脂等水泥浆、酚醛树脂等)为为胶结剂胶结剂，以各种硬质颗粒，以各种硬质颗粒(石英砂、核桃壳等石英砂、核桃壳等)为为支撑剂支撑剂，按一定比例拌合均匀后，按一定比例拌合均匀后，挤入套管外堆挤入套管外堆集于出砂层位集于出砂层位，凝固后形成具有一定强度和渗透，凝固后形成具有一定强度和渗透性的性的人工井壁防止油层出砂人工井壁防止油层出砂。 化学固砂完井主要在化学固砂完井主要在直井直井中使用。中使用。 一、其它完井方法一、其它完井方法239长江大学石油工程学院方

300、方法法胶结剂胶结剂支撑支撑剂剂配方配方(重量比重量比)适用范围适用范围优缺点优缺点水泥砂浆人水泥砂浆人工井壁工井壁水泥浆水泥浆石英石英砂砂水泥水泥:水水:石英砂石英砂1:0.5:4油水井后期防砂、低压、油水井后期防砂、低压、浅井防砂浅井防砂原料来源广、强度低、有效期原料来源广、强度低、有效期短短水带干灰砂水带干灰砂人工井壁人工井壁水泥水泥石英石英砂砂水泥水泥:石英砂石英砂1:(22.5)高含水油井和注水井后高含水油井和注水井后期防砂。低压油水井。期防砂。低压油水井。原料来源广、成本低、堵塞较原料来源广、成本低、堵塞较严重严重柴油水泥浆柴油水泥浆乳化液人工乳化液人工井壁井壁柴油水泥柴油水泥浆乳化

301、液浆乳化液柴油柴油:水泥水泥:水水1:1:0.5油、水井早期防砂。油、水井早期防砂。出砂量少。浅井。出砂量少。浅井。原料来源广、成本低、堵塞较原料来源广、成本低、堵塞较严重严重酚醛树脂人酚醛树脂人工井壁工井壁酚醛树脂酚醛树脂溶液溶液 苯酚苯酚:甲醛甲醛:氨水氨水1:1.5:0.05油、水井先期和早期防油、水井先期和早期防砂。中、粗砂岩油层防砂。中、粗砂岩油层防砂砂适应性强、成本高，树脂储存适应性强、成本高，树脂储存期短期短树脂核桃壳树脂核桃壳人工井壁人工井壁酚醛树脂酚醛树脂 核桃核桃壳壳树脂树脂:核桃壳核桃壳1:1.5油、水井早期和后期防油、水井早期和后期防砂。砂。出砂量少。出砂量少。胶结强度

302、高、渗透率高、防砂胶结强度高、渗透率高、防砂效果好。原料来源困难，施工效果好。原料来源困难，施工较复杂较复杂树脂砂浆人树脂砂浆人工井壁工井壁酚醛树脂酚醛树脂石英石英砂砂树脂树脂:石英砂石英砂1:4油、水井后期防砂。油、水井后期防砂。胶结强度高、适应性强，施工胶结强度高、适应性强，施工较复杂较复杂酚醛溶液地酚醛溶液地下合成下合成酚醛溶液酚醛溶液苯酚苯酚:甲醛甲醛:固化剂固化剂=1:2:(0.30.36)油层温度在油层温度在60以上的以上的油、水井先期和早期防油、水井先期和早期防砂。砂。溶液粘度低，易于挤入油层，溶液粘度低，易于挤入油层，可分层防砂可分层防砂树脂涂层砾树脂涂层砾石人工井壁石人工井壁

303、环氧树脂环氧树脂 石英石英砂砂树脂树脂:砾石砾石1:(1020)油层温度在油层温度在60以上的以上的油、水井早期和后期防油、水井早期和后期防砂砂渗透率高、强度高、施工简单渗透率高、强度高、施工简单4.4.化学固砂完井化学固砂完井240长江大学石油工程学院5.5.压裂砾石充填防砂完井压裂砾石充填防砂完井 在在砾砾石石充充填填工工艺艺上上的的突突破破主主要要是是将将砾砾石石充充填填与与水水力力压压裂裂结结合合起起来来，称称为为压压裂裂砾砾石石充充填填技技术术，包包括括清清水水压压裂裂充充填填、端端部部脱脱砂砂压压裂裂充充填填、胶胶液液压压裂裂充充填填等等三三种种。其其原原理理就就是是在在射射孔孔井

304、井上上砾砾石石充充填填之之前前，利利用用水水力力压压裂裂在在地地层层中中造造出出短短裂裂缝缝，然然后后在在裂裂缝缝中中填填满满砾砾石石，最最后后在在筛筛管管与与套管环空充填砾石。套管环空充填砾石。一、其它完井方法一、其它完井方法241长江大学石油工程学院6.6.欠平衡打开产层的完井欠平衡打开产层的完井 欠欠欠欠平平平平衡衡衡衡打打打打开开开开产产产产层层层层时时时时，井井井井下下下下钻钻钻钻井井井井液液液液产产产产生生生生的的的的液液液液柱柱柱柱压压压压力力力力小小小小于于于于地地地地层层层层压压压压力力力力，其其其其主主主主要要要要优优优优点点点点是是是是可可可可以以以以避避避避免免免免钻钻

305、钻钻井井井井液液液液对对对对地地地地层层层层产产产产生生生生损损损损害害害害。但但但但由由由由于于于于欠欠欠欠平平平平衡衡衡衡打打打打开开开开产产产产层层层层适适适适应应应应的的的的地地地地质质质质条条条条件件件件有有有有限限限限（主主主主要要要要有有有有裂裂裂裂缝缝缝缝性性性性碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐岩岩岩岩地地地地层层层层、裂裂裂裂缝缝缝缝性性性性变变变变质质质质岩岩岩岩地地地地层层层层、火火火火山山山山喷喷喷喷发发发发岩岩岩岩地地地地层层层层、低低低低渗渗渗渗致致致致密密密密砂砂砂砂岩岩岩岩等等等等），所所所所以以以以目目目目前前前前能能能能采采采采用用用用的的的的完完完完井井井井方方方

306、方法法法法主主主主要要要要有有有有裸裸裸裸眼眼眼眼完完完完井井井井、割割割割缝缝缝缝衬管完井、贯眼套管完井等衬管完井、贯眼套管完井等衬管完井、贯眼套管完井等衬管完井、贯眼套管完井等。 一、其它完井方法一、其它完井方法242长江大学石油工程学院第三章第三章 特殊完井特殊完井 一、致密储集层和裂缝储集层的完井一、致密储集层和裂缝储集层的完井二、水平井完井二、水平井完井243长江大学石油工程学院（一）致密储集层和裂缝储集层的完井 致密储集层：渗透率在渗透率在0.0010.01 m2 之之间，以孔隙，以孔隙裂裂缝型和裂型和裂缝孔隙型孔隙型居多，很少有居多，很少有单纯的孔隙型砂岩的孔隙型砂岩储集集层。

307、裂缝储集层：岩石中的裂缝提供储油空岩石中的裂缝提供储油空间和渗透率的储集层，岩石可以是灰岩、泥间和渗透率的储集层，岩石可以是灰岩、泥页岩、硅酸岩等沉积岩页岩、硅酸岩等沉积岩。 特殊完井特殊完井244长江大学石油工程学院 （一）致密储集层和裂缝储集层的完井（一）致密储集层和裂缝储集层的完井 1.致密储集层的完井致密储集层的完井 特点特点：产层的岩石强度较高，渗透率低，产能低，单靠储：产层的岩石强度较高，渗透率低，产能低，单靠储集层的孔隙出油，采收率是极低的。采油中多需要进行压裂和集层的孔隙出油，采收率是极低的。采油中多需要进行压裂和酸化处理以增加地层的孔隙，增加产量。这种井的完井主要应酸化处理以

308、增加地层的孔隙，增加产量。这种井的完井主要应考虑井身能否经受酸化和压裂考虑井身能否经受酸化和压裂。 完井原则完井原则：套管强度要高，固井质量要好，水泥返高达到：套管强度要高，固井质量要好，水泥返高达到要求，水泥石强度要高。要求，水泥石强度要高。 采取措施采取措施：使用套管扶正器和刮泥器，性能良好的前置液、：使用套管扶正器和刮泥器，性能良好的前置液、顶替液，高速顶替水泥浆，顶替时活动套管；套管丝扣密封良顶替液，高速顶替水泥浆，顶替时活动套管；套管丝扣密封良好；选用优质丝扣密封油或丝扣粘和剂；用好；选用优质丝扣密封油或丝扣粘和剂；用N80以上的厚壁以上的厚壁套管，其抗内压强度是地层破裂压力的套管，

309、其抗内压强度是地层破裂压力的1.2倍以上，套管柱的壁倍以上，套管柱的壁厚尽量一致，防止壁厚的突变，套管尽量无变形；尽量避免在厚尽量一致，防止壁厚的突变，套管尽量无变形；尽量避免在套管内进行套铣等有害作业，压裂时要用上下封隔器封隔压裂套管内进行套铣等有害作业，压裂时要用上下封隔器封隔压裂井段。井段。特殊完井特殊完井245长江大学石油工程学院 （一）致密储集层和裂缝储集层的完井（一）致密储集层和裂缝储集层的完井 2.2.裂缝储集层的完井裂缝储集层的完井 特点特点：裂缝的展布及发育不是均匀的，裂缝具有方向性。井眼与裂：裂缝的展布及发育不是均匀的，裂缝具有方向性。井眼与裂缝相交，井才能出油，相交越多，

310、井的产量越高。这种井的钻井特点是缝相交，井才能出油，相交越多，井的产量越高。这种井的钻井特点是应使井眼尽可能多地与裂缝相交应使井眼尽可能多地与裂缝相交。完井的特点是应使裂缝与井眼很好地。完井的特点是应使裂缝与井眼很好地连通，防止钻井、完井过程中裂缝的闭合与堵塞。连通，防止钻井、完井过程中裂缝的闭合与堵塞。 完井原则完井原则：使井眼尽可能多地穿过储集层的裂缝，采用：使井眼尽可能多地穿过储集层的裂缝，采用水平钻井水平钻井使使水平井眼与垂直发育的裂缝尽量多地相交是目前应用较多的技术。由于水平井眼与垂直发育的裂缝尽量多地相交是目前应用较多的技术。由于在采用射孔完井时，要下套管用水泥封固、然后射开储集层

311、，水泥浆会在采用射孔完井时，要下套管用水泥封固、然后射开储集层，水泥浆会堵塞裂缝而使产层的渗透率大为下降，射孔孔道与分布不均匀的裂缝相堵塞裂缝而使产层的渗透率大为下降，射孔孔道与分布不均匀的裂缝相交的可能大为减少。要使井眼与裂缝尽量多地连通，交的可能大为减少。要使井眼与裂缝尽量多地连通，最好的完井方式就最好的完井方式就是采用裸眼完井法及其变种的完井方法是采用裸眼完井法及其变种的完井方法。采取措施采取措施 ：当储集层比较坚固时，可采用裸眼完井。储集层强度稍：当储集层比较坚固时，可采用裸眼完井。储集层强度稍差时，可采用筛管、衬管完井法，也可在筛管、衬管的适当部位加封隔差时，可采用筛管、衬管完井法，

312、也可在筛管、衬管的适当部位加封隔器封隔弱地层，或使用砾石充填完井。尽量不使用射孔完井。器封隔弱地层，或使用砾石充填完井。尽量不使用射孔完井。特殊完井特殊完井246长江大学石油工程学院二、水平井完井二、水平井完井247长江大学石油工程学院割缝衬割缝衬管完井管完井 管外封隔管外封隔器器+ +割缝割缝衬管完井衬管完井 裸眼砾裸眼砾石充填石充填 预充填砾石预充填砾石绕丝筛管绕丝筛管 滑套滑套+ +管外管外封隔器（封隔器（ECPECP）（选择性完井）选择性完井） 射孔完井射孔完井 裸眼完井裸眼完井 水平井完水平井完井方式井方式1 1、水平井完井方式、水平井完井方式水平井完井方法水平井完井方法248长江大

313、学石油工程学院裸眼水平井完井示意图裸眼水平井完井示意图YANGTZEUNIVERSITY表层套管表层套管技术套管技术套管油层油层最简单完井最简单完井方式。首先将技方式。首先将技术套管下至设计术套管下至设计水平段顶部，注水平段顶部，注水泥固井完井，水泥固井完井，再钻水平段至设再钻水平段至设计长度，起钻即计长度，起钻即完油井。完油井。249长江大学石油工程学院割缝衬管水平井完井示意图割缝衬管水平井完井示意图 YANGTZEUNIVERSITY扶正器扶正器表层套管表层套管技术套管技术套管油层油层悬挂器悬挂器割缝筛管割缝筛管将割缝衬管悬挂将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔

314、管外悬挂封隔器封隔管外环形空间。割缝衬管环形空间。割缝衬管要加扶正器，以保证要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居衬管在水平井眼中居中，最常用的方法。中，最常用的方法。250长江大学石油工程学院 水平井尾管射孔完井示意图水平井尾管射孔完井示意图 YANGTZEUNIVERSITY表层套管表层套管技术套管技术套管油层油层悬挂器悬挂器射孔孔眼射孔孔眼扶正器扶正器尾管尾管裸眼井段下裸眼井段下入尾管，然入尾管，然后固井射孔后固井射孔完井完井251长江大学石油工程学院管外封隔器管外封隔器+割缝衬管完井割缝衬管完井YANGTZEUNIVERSITY表层套管表层套管技术套管技术套管油层油层悬挂器悬挂器套管外封

315、隔器套管外封隔器割缝衬管割缝衬管依靠管外依靠管外封隔器实现封隔器实现多层段封隔，多层段封隔，产层完善程产层完善程度高。度高。252长江大学石油工程学院滑套滑套+管外封隔器完井示意图管外封隔器完井示意图YANGTZEUNIVERSITY表层套管表层套管技术套管技术套管油层油层悬挂器悬挂器套管外封隔器套管外封隔器裸眼裸眼滑套滑套可按层段进行作业和可按层段进行作业和生产控制；用滑套封生产控制；用滑套封隔层段和地层，通过隔层段和地层，通过下入专门的工具打开下入专门的工具打开和关闭封隔器之间滑和关闭封隔器之间滑套即可对地层进行分套即可对地层进行分层段试油、测试及其层段试油、测试及其它措施，达到选择性它措

316、施，达到选择性完井作业的目的。工完井作业的目的。工具国内尚不配套，仍具国内尚不配套，仍依赖进口。华北油田依赖进口。华北油田在水平井完井中成功在水平井完井中成功的应用了该技术。的应用了该技术。253长江大学石油工程学院预充填砾石绕丝筛管完井示意图预充填砾石绕丝筛管完井示意图YANGTZEUNIVERSITY表层套管表层套管技术套管技术套管油层油层悬挂器悬挂器油层套管油层套管射孔孔眼射孔孔眼预充填砾石绕丝筛管预充填砾石绕丝筛管扶正器扶正器尾管尾管水平段砾石充填尚未水平段砾石充填尚未投入商业使用，工艺投入商业使用，工艺复杂，成本高，在裸复杂，成本高，在裸眼或套管射孔完井中眼或套管射孔完井中多采用预充

317、填砾石绕多采用预充填砾石绕丝筛管完井。该完井丝筛管完井。该完井工艺基本与割缝筛管工艺基本与割缝筛管完井相同，只是都应完井相同，只是都应加扶正器，以便使筛加扶正器，以便使筛管在水平段井筒中居管在水平段井筒中居中。中。254长江大学石油工程学院完井方式完井方式优点点缺点缺点裸眼完井裸眼完井1、成本最低、成本最低2、储层不受水泥不受水泥浆的的伤害害3、使用可膨、使用可膨胀式双封隔器，可以式双封隔器，可以实施生施生产控制和分隔控制和分隔层段的增段的增产作作业4、使用、使用转子流量子流量计，可以，可以实施生施生产检测1、疏松、疏松储层，井眼可能坍塌，井眼可能坍塌2、难以避免以避免层间的的窜通通3、可、可

318、选择的增的增产作作业有限，有限，不能不能进行水力行水力压裂作裂作业4、生、生产检测资料不可靠料不可靠割割缝衬管管完井完井1、成本相、成本相对较低低2、储层不受水泥不受水泥浆的的伤害害3、可防止井眼坍塌、可防止井眼坍塌1、不能、不能实施施层段的分隔，不段的分隔，不可避免可避免层段段间的的窜通通2、无法、无法进行行选择性增性增产增注增注作作业3、无法、无法进行生行生产控制，不能控制，不能获得可靠的生得可靠的生产检测资料料带管外封管外封隔器的割隔器的割缝衬管完管完井井1、相、相对中等程度的完井成本中等程度的完井成本2、储层不受水泥不受水泥浆污染染3、依靠管外封隔器、依靠管外封隔器实施施层间分隔，可以

319、分隔，可以在一定程度上避免在一定程度上避免层间的的窜通通4、可以、可以进行生行生产控制，生控制，生产检测和和选择性的增性的增产和增注作和增注作业管外封隔器封隔管外封隔器封隔层段的有效段的有效程度，取决于水平井眼的程度，取决于水平井眼的规则程度，封隔器的坐封和程度，封隔器的坐封和密封件的耐密封件的耐压、耐温等因素。、耐温等因素。水平井完井方式优缺点水平井完井方式优缺点255长江大学石油工程学院射孔完射孔完井井1 、最有效的、最有效的层间分隔，可以完全避免分隔，可以完全避免层段段 间的的窜通通2、可以、可以进行有效的生行有效的生产控制、生控制、生产检测和和包括水力包括水力压裂在内的任何裂在内的任何

320、选择性增性增产增注增注作作业1、相、相对较高的完井成本高的完井成本2、储层受水泥受水泥浆的的污染染3、水平井固井、水平井固井质量量难以保以保证4、要求、要求较高的射孔技高的射孔技术裸眼裸眼预充填充填筛管完井管完井1 、不受水泥、不受水泥浆污染染2、可以防止疏松、可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌出砂及井眼坍塌3、特、特别适宜于适宜于热采稠油油藏采稠油油藏1、不能、不能实施施层段段间的封隔，因的封隔，因而不可避免而不可避免层段段间的的窜通通2、无法、无法进行行选择性增性增产增注增注3、无法、无法进行生行生产控制控制套管内套管内预充填充填筛管完管完井井1、可以防止疏松、可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌出

321、砂及井眼坍塌2、特、特别适宜适宜热采稠油油藏采稠油油藏3、可以、可以实施施选择性射孔性射孔1、储层受水泥受水泥浆的的伤害害2、必、必须取出井下取出井下预充填充填筛管后，管后，才能才能实施施选择性增性增产措施措施完井方式完井方式优点点缺点缺点水平井完井方式优缺点水平井完井方式优缺点256长江大学石油工程学院完井方式完井方式 适用地适用地质条件条件裸眼完井裸眼完井岩石岩石坚硬致密，井眼硬致密，井眼稳定不坍塌的定不坍塌的储层不需要求不需要求层段封隔的段封隔的储层天然裂天然裂缝性碳酸性碳酸盐岩或硬岩或硬质砂岩砂岩短或极短曲率半径的水平井短或极短曲率半径的水平井割割缝衬管完井管完井井壁不井壁不稳定，有可

322、能定，有可能发生井眼坍塌的生井眼坍塌的储层不要求不要求层段分隔段分隔储层天然裂天然裂缝碳酸碳酸盐岩或硬岩或硬质砂岩砂岩储层带管外封隔器割管外封隔器割缝衬管完井管完井要求不用注水泥要求不用注水泥实施施层段分隔的注水开段分隔的注水开发储层要求要求实施施层段分隔，但不要求水力段分隔，但不要求水力压裂的裂的储层井壁不井壁不稳定，有可能定，有可能发生井眼坍塌的生井眼坍塌的储层天然裂天然裂缝性或横向非均性或横向非均质的碳酸的碳酸盐岩或硬岩或硬质砂岩砂岩储层水平井完井方式适用地质条件水平井完井方式适用地质条件 257长江大学石油工程学院射孔完井射孔完井要求要求实施高度施高度层段分隔的注水开段分隔的注水开发的

323、的储层要求要求实施水力施水力压裂作裂作业的的储层；裂裂缝性砂岩性砂岩储层。裸眼裸眼预充填充填筛管完管完井井岩性胶岩性胶结疏松，出砂疏松，出砂严重的中、粗、重的中、粗、细粒粒砂岩砂岩储层；不要求分隔不要求分隔层段的段的储层；热采稠油油藏。采稠油油藏。套管内套管内预充填充填筛管管完井完井岩性胶岩性胶结疏松，出砂疏松，出砂严重的中、粗、重的中、粗、细粒粒砂岩砂岩储层；裂裂缝性砂岩性砂岩储层；热采稠油油藏。采稠油油藏。完井方式完井方式适用地适用地质条件条件水平井完井方式适用地质条件水平井完井方式适用地质条件 258长江大学石油工程学院水平井完井方法水平井完井方法类型型造斜率造斜率完井方式完井方式短半径

324、水平井短半径水平井9090300300/30m/30m裸眼完井裸眼完井中半径水平井中半径水平井8 83030/30m/30m具具备选择各种完井各种完井方法的可能性方法的可能性长半径水平井半径水平井 8/30m 8/30m具具备选择各种完井各种完井方法的可能性方法的可能性1.水平井类型与完井方式水平井类型与完井方式259长江大学石油工程学院水平井完井方法水平井完井方法套管套管固井固井预充填预充填筛管筛管筛管筛管筛管加筛管加管外封隔器管外封隔器封隔器封隔器固井射孔固井射孔尾管固尾管固井射孔井射孔国内陆上国内陆上水平井水平井完井方式完井方式国内陆国内陆上水平上水平井完井井完井主要采主要采用固井用固井

325、射孔完射孔完井和筛井和筛管完井。管完井。固井射孔完井筛管完井260长江大学石油工程学院 储层类型及均质程度，特别是岩石粒度组成，储层类型及均质程度，特别是岩石粒度组成，井底附近地带岩层稳定性，产层附近有无高压层、井底附近地带岩层稳定性，产层附近有无高压层、底水、气层，产层渗透性等地质构造因素，以及底水、气层，产层渗透性等地质构造因素，以及其它如储层岩性、油层厚度、钻井目的、人工举其它如储层岩性、油层厚度、钻井目的、人工举升方法、井下作业、油层污染、曲率半径等综合升方法、井下作业、油层污染、曲率半径等综合因素是选用某种完井方式的主要因素。因素是选用某种完井方式的主要因素。完井方式完井方式选择应考

326、选择应考虑的因素虑的因素2 2、水平井完井选择方法、水平井完井选择方法水平井完井方法水平井完井方法261长江大学石油工程学院储层类型与完井方式储层类型与完井方式类别储层类型型完井方式完井方式第一第一类孔隙型、裂孔隙型、裂缝型、裂型、裂缝-孔隙型孔隙型或孔隙或孔隙-裂裂缝型均型均质储层，附近，附近无高无高压水（气）或底水。水（气）或底水。裸眼完井或割裸眼完井或割缝筛管完井管完井第二第二类孔隙型、裂孔隙型、裂缝型、裂型、裂缝-孔隙型孔隙型或孔隙或孔隙-裂裂缝型均型均质储层，油，油层顶部有气部有气顶或附近有高或附近有高压层。油油层下割下割缝管，气管，气顶处水泥封固完井方式或射孔完井水泥封固完井方式或

327、射孔完井第三第三类孔隙型、裂孔隙型、裂缝型、裂型、裂缝-孔隙型孔隙型或孔隙或孔隙-裂裂缝型非均型非均质储层，其，其特征特征稳定性和非定性和非稳定性岩定性岩层相互相互交替，不同地交替，不同地层压力的含水力的含水层和和含气含气夹层相交替。相交替。射孔完井射孔完井第四第四类高孔隙、高渗透率、弱胶高孔隙、高渗透率、弱胶结孔隙孔隙型型储层，其特征是具有正常地，其特征是具有正常地层压力或低地力或低地层压力，开采力，开采时地地层容易遭受破坏，油井易出砂。容易遭受破坏，油井易出砂。若若坚固、均固、均质，可用裸眼完井、割，可用裸眼完井、割缝管完井，非均管完井，非均质储层即使十分即使十分坚固也必固也必须射孔完井，

328、射孔完井，储层均均质但不但不坚固可固可采用防砂型完井，如采用防砂型完井，如预充填充填筛管完井、管完井、砾石充填石充填绕丝筛管完井。管完井。水平井完井方法水平井完井方法262长江大学石油工程学院利用储层力学判断井壁稳定性选择完井方式利用储层力学判断井壁稳定性选择完井方式 完井领域的井壁稳定性是指地层流体（油、气、水）在向井内流动时作完井领域的井壁稳定性是指地层流体（油、气、水）在向井内流动时作用于井壁的附加作用力以及附加应力大小对裸眼井壁稳定性的影响，依据用于井壁的附加作用力以及附加应力大小对裸眼井壁稳定性的影响，依据井井壁力学稳定性壁力学稳定性区分是否采用区分是否采用防砂型完井防砂型完井和和非

329、防砂型完井非防砂型完井。水平井井眼稳定性判断选择完井方式水平井井眼稳定性判断选择完井方式 钻水平井时，井眼周围的岩石将承受已被钻去的岩石所承受的载荷，结钻水平井时，井眼周围的岩石将承受已被钻去的岩石所承受的载荷，结使得井壁周围应力增加，造成使得井壁周围应力增加，造成应力集中应力集中。一是在。一是在高井眼压力下井眼破裂高井眼压力下井眼破裂（如（如钻井时高比重泥浆压破产层）；二是在钻井时高比重泥浆压破产层）；二是在低井眼压力下井眼挤毁低井眼压力下井眼挤毁（井底流压低（井底流压低于地层压力）于地层压力）。优选完井方式中所涉及到的井眼稳定性就是研究生产过程中。优选完井方式中所涉及到的井眼稳定性就是研究

330、生产过程中井眼是否挤毁或垮塌的问题，从而为是否选择支撑井壁完井方式提供依据。井眼是否挤毁或垮塌的问题，从而为是否选择支撑井壁完井方式提供依据。水平井完井方法水平井完井方法263长江大学石油工程学院第四章第四章 完井井口装置完井井口装置264长江大学石油工程学院 一口井从上往下是由一口井从上往下是由一口井从上往下是由一口井从上往下是由井口装置井口装置井口装置井口装置、完井管柱完井管柱完井管柱完井管柱和和和和井底结构井底结构井底结构井底结构 三部分组成。三部分组成。三部分组成。三部分组成。 井口装置井口装置井口装置井口装置的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管与的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密

331、封油管与的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管与的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管与套管或套管与套管之间的环形空间以控制油气井生产、回套管或套管与套管之间的环形空间以控制油气井生产、回套管或套管与套管之间的环形空间以控制油气井生产、回套管或套管与套管之间的环形空间以控制油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和安全生产的关键设备。安全生产的关键设备。安全生产的关键设备。安全生产的关键设备。 完井管柱完井管柱完井管柱完

332、井管柱包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。具。具。具。 井底结构井底结构井底结构井底结构是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的是连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的工具和管柱的有机组合体。工具和管柱的有机组合体。工具和管柱的有机组合体。工具和管柱的有机组合体。 概概 述述265长江大学石油工程学院 井口装置井口装置包括三部分包括三部分 ： 1.套管头套管头 2.油管头油

333、管头3.采油（气）树采油（气）树第一节第一节 井口装置井口装置 266长江大学石油工程学院267长江大学石油工程学院268长江大学石油工程学院1. 1. 采油树及油管头采油树及油管头 采采油油树树是是阀阀门门和和配配件件的的组组成成总总成成，用用于于油油气气井井的的流流体体控控制制，并并为为生生产产管管柱柱提提供供入入口口。它它包包括括油油管管头头上上法法兰兰以以上上的的所有设备。所有设备。 一、井口装置一、井口装置 269长江大学石油工程学院1.1.采油树及油管头采油树及油管头 油管头的功用油管头的功用 支撑井内油管的重力；支撑井内油管的重力； 与油管悬挂器配合密封油管和套管的环形与油管悬挂

334、器配合密封油管和套管的环形 空间；空间； 为下接套管头，上接采油树提供过渡；为下接套管头，上接采油树提供过渡； 通过油管头四通体上的两个侧口（接套管通过油管头四通体上的两个侧口（接套管 闸门），完成注平衡液及洗井等作业。闸门），完成注平衡液及洗井等作业。 一、井口装置一、井口装置 270长江大学石油工程学院 CybCyb250S723250S723型采油树及油管头型采油树及油管头 271长江大学石油工程学院 1 1密封盒；密封盒；2 2胶皮阀门；胶皮阀门；3 3生产阀门；生产阀门；4 4油压表；油压表； 5 5套管阀门；套管阀门； 6 6套压表；套压表；7 7三通；三通； 8 8油管头上法兰；

335、油管头上法兰； 9 9油管头；油管头；1010温度计温度计抽油井采油树及油管头抽油井采油树及油管头 一、井口装置一、井口装置 272长江大学石油工程学院2. 2. 套管头套管头 套管头是连接套管和各种油管头的一种部件套管头是连接套管和各种油管头的一种部件套管头是连接套管和各种油管头的一种部件套管头是连接套管和各种油管头的一种部件。用以支撑。用以支撑。用以支撑。用以支撑技术套管和油层套管的重力；密封各层套管间的环形空间；技术套管和油层套管的重力；密封各层套管间的环形空间；技术套管和油层套管的重力；密封各层套管间的环形空间；技术套管和油层套管的重力；密封各层套管间的环形空间；为安装防喷器、油管头和

336、采油树等上部井口装置提供过渡连为安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连为安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连为安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥、接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥、接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥、接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井沉和注平衡液等作业。监控井沉和注平衡液等作业。监控井沉和注平衡液等作业。监控井沉和注平衡液等作业。套管头由本体、套管悬挂器套管头由本体、套管悬挂器套管头由本体、套管悬挂器套管头由本体、套管悬挂

337、器和和和和密封组件组成密封组件组成密封组件组成密封组件组成。套管头按悬挂套管的层数分为。套管头按悬挂套管的层数分为。套管头按悬挂套管的层数分为。套管头按悬挂套管的层数分为单级套管头单级套管头单级套管头单级套管头、双级套管头双级套管头双级套管头双级套管头、三级套管头三级套管头三级套管头三级套管头。 一、井口装置一、井口装置 273长江大学石油工程学院单级套管头示意图单级套管头示意图1油管头；油管头；2套管头；套管头；3套管悬挂器（卡套管悬挂器（卡瓦式）；瓦式）；4悬挂套管；悬挂套管；5连接套管（表层连接套管（表层套管）套管） 一、井口装置一、井口装置 274长江大学石油工程学院第五章第五章 射孔

338、射孔第一节第一节 射孔工艺射孔工艺第二节第二节 射孔参数优选射孔参数优选第三节第三节 射孔负压设计射孔负压设计第四节第四节 射孔质量的检测与评价射孔质量的检测与评价275长江大学石油工程学院 1)电缆输送套管枪射孔工艺电缆输送套管枪射孔工艺 按采用的射孔压差可以分为两种方式按采用的射孔压差可以分为两种方式: 正压射孔正压射孔正压射孔正压射孔 负压射孔负压射孔负压射孔负压射孔 射射孔孔压压差差指指的的是是射射孔孔液液在在井井底底产产生生的的液液柱柱压压力力与与地地层层压压力力之之差差。差差值值为为正正则则为为正正压压射射孔孔，差值为负则为负压射孔差值为负则为负压射孔。一、射孔工艺一、射孔工艺 2

339、76长江大学石油工程学院 常规电缆套管枪正压射孔工艺常规电缆套管枪正压射孔工艺常规电缆套管枪正压射孔工艺常规电缆套管枪正压射孔工艺 定义定义定义定义：射孔前射孔液在井底形成的液柱压力高于地层压力。：射孔前射孔液在井底形成的液柱压力高于地层压力。：射孔前射孔液在井底形成的液柱压力高于地层压力。：射孔前射孔液在井底形成的液柱压力高于地层压力。 优点优点优点优点：施工简单，成本低、高孔密、深穿透。：施工简单，成本低、高孔密、深穿透。：施工简单，成本低、高孔密、深穿透。：施工简单，成本低、高孔密、深穿透。 缺点缺点缺点缺点：射孔液中的固相和液相会侵入储层而导致储层损害：射孔液中的固相和液相会侵入储层而

340、导致储层损害：射孔液中的固相和液相会侵入储层而导致储层损害：射孔液中的固相和液相会侵入储层而导致储层损害 。为了减少正压差对地层的伤害，特别要求使用。为了减少正压差对地层的伤害，特别要求使用。为了减少正压差对地层的伤害，特别要求使用。为了减少正压差对地层的伤害，特别要求使用 优质的射孔液。优质的射孔液。优质的射孔液。优质的射孔液。定位定位定位定位：磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下射孔：磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下射孔：磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下射孔：磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下射孔 枪的深度。枪的深度。枪的深度。枪的深度。 一、射孔工艺一、

341、射孔工艺 277长江大学石油工程学院 套管枪负压射孔工艺套管枪负压射孔工艺套管枪负压射孔工艺套管枪负压射孔工艺 这这这这种种种种工工工工艺艺艺艺基基基基本本本本上上上上与与与与套套套套管管管管枪枪枪枪正正正正压压压压射射射射孔孔孔孔相相相相同同同同，只只只只是是是是射射射射孔孔孔孔前前前前将将将将井井井井筒筒筒筒液液液液面面面面降降降降低低低低到到到到一一一一定定定定深深深深度度度度，以以以以建建建建立立立立适适适适当当当当的的的的负负负负压压压压。这种方法主要用于低压油藏。这种方法主要用于低压油藏。这种方法主要用于低压油藏。这种方法主要用于低压油藏。 优优优优点点点点：负负负负压压压压清清清

342、清洗洗洗洗和和和和穿穿穿穿透透透透较较较较深深深深，对对对对地地地地层层层层的的的的伤伤伤伤害害害害减减减减少少少少到到到到最小。最小。最小。最小。 缺缺缺缺点点点点：油油油油气气气气层层层层厚厚厚厚度度度度大大大大的的的的井井井井需需需需多多多多次次次次下下下下枪枪枪枪射射射射孔孔孔孔，因因因因为为为为不不不不能保持以后射孔所必要的负压。能保持以后射孔所必要的负压。能保持以后射孔所必要的负压。能保持以后射孔所必要的负压。 一、射孔工艺一、射孔工艺 278长江大学石油工程学院2)2)油管输送射孔油管输送射孔l l这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将

343、射孔枪这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪这种无电缆油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪下到油层部位射孔，是目前下到油层部位射孔，是目前下到油层部位射孔，是目前下到油层部位射孔，是目前国内外使用最多国内外使用最多国内外使用最多国内外使用最多的一种的一种的一种的一种射孔工艺。射孔工艺。射孔工艺。射孔工艺。 l l油管下部连有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管下部连有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管下部连有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管下部连有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管内只有部分液柱造成射孔负压。油管内只有部分液柱造成射孔负压。油管内只有部分液柱造成射孔负压。油

344、管内只有部分液柱造成射孔负压。 l l定定定定位位位位：油油油油管管管管输输输输送送送送射射射射孔孔孔孔的的的的深深深深度度度度校校校校正正正正一一一一般般般般采采采采用用用用较较较较为为为为精精精精确确确确的放射性校深方法。的放射性校深方法。的放射性校深方法。的放射性校深方法。 一、射孔工艺一、射孔工艺 279长江大学石油工程学院3)3)油管输送射孔联作工艺油管输送射孔联作工艺(Tubing conveyed) (Tubing conveyed) 油管输送射孔和地层测试联作油管输送射孔和地层测试联作 将将油油管管输输送送装装置置的的射射孔孔枪枪、点点火火头头、激激发发器等部件接到单封隔器测试

345、管柱的底部。器等部件接到单封隔器测试管柱的底部。 油管输送射孔与压裂、酸化联作油管输送射孔与压裂、酸化联作 完完井井时时下下一一次次管管柱柱，能能完完成成射射孔孔、测测试试、酸化、压裂、试井等工序。酸化、压裂、试井等工序。一、射孔工艺一、射孔工艺 280长江大学石油工程学院4)4)电缆输送送过油管射孔油管射孔 常规过油管射孔常规过油管射孔常规过油管射孔常规过油管射孔(perforation through tubing) (perforation through tubing) 转轴式（张开式）过油管射孔工艺转轴式（张开式）过油管射孔工艺转轴式（张开式）过油管射孔工艺转轴式（张开式）过油管射孔

346、工艺 过油管深穿透射孔技术过油管深穿透射孔技术过油管深穿透射孔技术过油管深穿透射孔技术 3)3)油管油管输送射孔送射孔联作工作工艺(tubing conveyed) (tubing conveyed) 非自喷井油管输送射孔与测试联作非自喷井油管输送射孔与测试联作非自喷井油管输送射孔与测试联作非自喷井油管输送射孔与测试联作 工工工工作作作作管管管管柱柱柱柱由由由由射射射射孔孔孔孔枪枪枪枪、封封封封隔隔隔隔器器器器、负负负负压压压压阀阀阀阀、自自自自动动动动压压压压力力力力计计计计工工工工作作作作筒筒筒筒、固固固固定定定定阀阀阀阀以以以以及及及及配配配配有有有有特特特特殊殊殊殊空空空空心心心心套套

347、套套筒筒筒筒的的的的逆逆逆逆流流流流射流泵组成。射流泵组成。射流泵组成。射流泵组成。一、射孔工艺一、射孔工艺 281长江大学石油工程学院 常规过油管射孔常规过油管射孔 工艺工艺工艺工艺：首先将油管下入工作层顶部，装好采油树和：首先将油管下入工作层顶部，装好采油树和：首先将油管下入工作层顶部，装好采油树和：首先将油管下入工作层顶部，装好采油树和防喷管，射孔枪和电缆接头装入防喷管内。准备就防喷管，射孔枪和电缆接头装入防喷管内。准备就防喷管，射孔枪和电缆接头装入防喷管内。准备就防喷管，射孔枪和电缆接头装入防喷管内。准备就绪后，打开清腊闸门下入电缆，射孔枪通过油管下绪后，打开清腊闸门下入电缆，射孔枪通

348、过油管下绪后，打开清腊闸门下入电缆，射孔枪通过油管下绪后，打开清腊闸门下入电缆，射孔枪通过油管下出油管鞋，用电缆接头上的磁定位器测出短套管位出油管鞋，用电缆接头上的磁定位器测出短套管位出油管鞋，用电缆接头上的磁定位器测出短套管位出油管鞋，用电缆接头上的磁定位器测出短套管位置，点火射孔。置，点火射孔。置，点火射孔。置，点火射孔。 优点优点优点优点：可降低油管内液面，使之达到负压射孔，减：可降低油管内液面，使之达到负压射孔，减：可降低油管内液面，使之达到负压射孔，减：可降低油管内液面，使之达到负压射孔，减少储层损害，尤其适合于生产井不停产补孔和打开少储层损害，尤其适合于生产井不停产补孔和打开少储层

349、损害，尤其适合于生产井不停产补孔和打开少储层损害，尤其适合于生产井不停产补孔和打开新层位，避免了压井和起下油管作业。新层位，避免了压井和起下油管作业。新层位，避免了压井和起下油管作业。新层位，避免了压井和起下油管作业。4)4)电缆输送过油管射孔电缆输送过油管射孔 一、射孔工艺一、射孔工艺 282长江大学石油工程学院 常规过油管射孔（续）常规过油管射孔（续）常规过油管射孔（续）常规过油管射孔（续） l l缺点缺点缺点缺点：射孔枪的直径受油管内径限制，无法实现高：射孔枪的直径受油管内径限制，无法实现高：射孔枪的直径受油管内径限制，无法实现高：射孔枪的直径受油管内径限制，无法实现高孔密、深穿透（弹尺

350、寸小且射孔枪与套管间隙过大孔密、深穿透（弹尺寸小且射孔枪与套管间隙过大孔密、深穿透（弹尺寸小且射孔枪与套管间隙过大孔密、深穿透（弹尺寸小且射孔枪与套管间隙过大）。一次下枪长度受防喷管高度限制，厚油气层需）。一次下枪长度受防喷管高度限制，厚油气层需）。一次下枪长度受防喷管高度限制，厚油气层需）。一次下枪长度受防喷管高度限制，厚油气层需多次下枪，而以后几枪无法保证负压。就负压本身多次下枪，而以后几枪无法保证负压。就负压本身多次下枪，而以后几枪无法保证负压。就负压本身多次下枪，而以后几枪无法保证负压。就负压本身而言也不能过大，以防射孔后油气上冲而使电缆打而言也不能过大，以防射孔后油气上冲而使电缆打而

351、言也不能过大，以防射孔后油气上冲而使电缆打而言也不能过大，以防射孔后油气上冲而使电缆打结无法取出。结无法取出。结无法取出。结无法取出。 4)4)电缆输送过油管射孔电缆输送过油管射孔 一、射孔工艺一、射孔工艺 283长江大学石油工程学院转轴式（张开式）过油管射孔工艺转轴式（张开式）过油管射孔工艺转轴式（张开式）过油管射孔工艺转轴式（张开式）过油管射孔工艺 转轴枪包括一个控制头和一个射孔枪。控制头用转轴枪包括一个控制头和一个射孔枪。控制头用转轴枪包括一个控制头和一个射孔枪。控制头用转轴枪包括一个控制头和一个射孔枪。控制头用于射孔枪张开。射孔枪由弹架、转轴弹，两个启动杆于射孔枪张开。射孔枪由弹架、转

352、轴弹，两个启动杆于射孔枪张开。射孔枪由弹架、转轴弹，两个启动杆于射孔枪张开。射孔枪由弹架、转轴弹，两个启动杆和连接转轴射孔弹的连接器、导爆索和雷管组成。射和连接转轴射孔弹的连接器、导爆索和雷管组成。射和连接转轴射孔弹的连接器、导爆索和雷管组成。射和连接转轴射孔弹的连接器、导爆索和雷管组成。射孔井段的长度增大。孔井段的长度增大。孔井段的长度增大。孔井段的长度增大。 过油管深穿透射孔技术过油管深穿透射孔技术过油管深穿透射孔技术过油管深穿透射孔技术 改进转轴式过油管射孔工艺，可在油管内下入大改进转轴式过油管射孔工艺，可在油管内下入大改进转轴式过油管射孔工艺，可在油管内下入大改进转轴式过油管射孔工艺，

353、可在油管内下入大直径射孔弹，其装药量达直径射孔弹，其装药量达直径射孔弹，其装药量达直径射孔弹，其装药量达2424克以上，穿深达克以上，穿深达克以上，穿深达克以上，穿深达400400- -800mm800mm，接近套管枪射孔深度。接近套管枪射孔深度。接近套管枪射孔深度。接近套管枪射孔深度。4)4)电缆输送过油管射孔电缆输送过油管射孔 一、射孔工艺一、射孔工艺 284长江大学石油工程学院l l射孔参数优选射孔参数优选射孔参数优选射孔参数优选是指在现有条件下，针对特定储层使井的产能达是指在现有条件下，针对特定储层使井的产能达是指在现有条件下，针对特定储层使井的产能达是指在现有条件下，针对特定储层使井

354、的产能达到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参数的工艺要到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参数的工艺要到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参数的工艺要到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参数的工艺要求。产能比是优选的目标函数。求。产能比是优选的目标函数。求。产能比是优选的目标函数。求。产能比是优选的目标函数。 l l要想获得理想的射孔效果或产能，必须对射孔参数进行优化设要想获得理想的射孔效果或产能，必须对射孔参数进行优化设要想获得理想的射孔效果或产能，必须对射孔参数进行优化设要想获得理想的射孔效果或产能，必须对射孔参数进行优化设计。进行正确而有效的射孔参数优选，取决于

355、：计。进行正确而有效的射孔参数优选，取决于：计。进行正确而有效的射孔参数优选，取决于：计。进行正确而有效的射孔参数优选，取决于： 对各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识对各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识对各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识对各种储层和地下流体情况下射孔井产能规律的量化认识程度；程度；程度；程度； 射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度；射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度；射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度；射孔参数、损害参数和储层及流体参数获取的准确程度； 可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。可供

356、选择的枪弹品种、类型的系列化程度。可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。二、射孔参数优选二、射孔参数优选 285长江大学石油工程学院1)1)射孔优化设计资料准备射孔优化设计资料准备射孔优化设计资料准备射孔优化设计资料准备 包包包包括括括括收收收收集集集集射射射射孔孔孔孔枪枪枪枪、射射射射孔孔孔孔弹弹弹弹基基基基本本本本数数数数据据据据，射射射射孔孔孔孔弹弹弹弹穿穿穿穿深、孔径校正，钻井损害参数的计算等方面。深、孔径校正，钻井损害参数的计算等方面。深、孔径校正，钻井损害参数的计算等方面。深、孔径校正，钻井损害参数的计算等方面。 2)2)射孔参数优化设计方法：

357、射孔参数优化设计方法：射孔参数优化设计方法：射孔参数优化设计方法： 建建建建立立立立各各各各种种种种储储储储层层层层和和和和产产产产层层层层流流流流体体体体条条条条件件件件下下下下射射射射孔孔孔孔完完完完井井井井产产产产能能能能关关关关系系系系的的的的数数数数学学学学模模模模型型型型，获获获获得得得得各各各各种种种种条条条条件件件件下下下下射射射射孔孔孔孔产产产产能能能能比比比比定定定定量关系；量关系；量关系；量关系； 收收收收集集集集本本本本地地地地区区区区、邻邻邻邻井井井井和和和和设设设设计计计计井井井井有有有有关关关关资资资资料料料料和和和和数数数数据据据据，用以修正模型和优化设计；用以

358、修正模型和优化设计；用以修正模型和优化设计；用以修正模型和优化设计；二、射孔参数优选二、射孔参数优选 286长江大学石油工程学院 2)2)射孔参数优化设计方法（续）射孔参数优化设计方法（续）射孔参数优化设计方法（续）射孔参数优化设计方法（续） 调查射孔枪、射孔弹型号和性能测试数据；调查射孔枪、射孔弹型号和性能测试数据；调查射孔枪、射孔弹型号和性能测试数据；调查射孔枪、射孔弹型号和性能测试数据； 校正各种射孔弹的井下穿深和孔径；校正各种射孔弹的井下穿深和孔径；校正各种射孔弹的井下穿深和孔径；校正各种射孔弹的井下穿深和孔径； 计算各种射孔弹的压实损害参数；计算各种射孔弹的压实损害参数；计算各种射孔

359、弹的压实损害参数；计算各种射孔弹的压实损害参数； 计算设计井的钻井损害参数；计算设计井的钻井损害参数；计算设计井的钻井损害参数；计算设计井的钻井损害参数； 计计计计算算算算和和和和比比比比较较较较各各各各种种种种可可可可能能能能参参参参数数数数配配配配合合合合下下下下的的的的产产产产率率率率比比比比和和和和套套套套管管管管抗抗抗抗挤挤挤挤毁毁毁毁能能能能力力力力降降降降低低低低系系系系数数数数，优优优优选选选选出出出出最最最最佳佳佳佳的的的的射射射射孔孔孔孔参参参参数数数数配合；配合；配合；配合； 预测选择方案下的产量、表皮系数。预测选择方案下的产量、表皮系数。预测选择方案下的产量、表皮系数。

360、预测选择方案下的产量、表皮系数。二、射孔参数优选二、射孔参数优选 287长江大学石油工程学院 负负负负压压压压射射射射孔孔孔孔（UnderbalancedUnderbalanced PerforatingPerforating）就就就就是是是是指指指指射射射射孔孔孔孔时时时时射射射射孔孔孔孔液液液液在在在在井井井井筒筒筒筒中中中中造造造造成成成成的的的的井井井井底底底底压压压压力力力力低低低低于于于于油油油油藏藏藏藏压压压压力力力力, ,负负负负压值是负压设计的关键压值是负压设计的关键压值是负压设计的关键压值是负压设计的关键。具体要求具体要求具体要求具体要求： 保保保保证证证证孔孔孔孔眼眼眼眼

361、清清清清洁洁洁洁、冲冲冲冲刷刷刷刷出出出出孔孔孔孔眼眼眼眼周周周周围围围围的的的的破破破破碎碎碎碎压压压压实实实实带带带带中中中中的的的的细细细细小小小小颗颗颗颗粒，满足这一要求的负压称为粒，满足这一要求的负压称为粒，满足这一要求的负压称为粒，满足这一要求的负压称为最小负压最小负压最小负压最小负压； 负负负负压压压压值值值值不不不不能能能能超超超超过过过过某某某某个个个个值值值值以以以以免免免免造造造造成成成成地地地地层层层层出出出出砂砂砂砂、垮垮垮垮塌塌塌塌、套套套套管管管管挤挤挤挤毁毁毁毁、或或或或封封封封隔隔隔隔器器器器失失失失效效效效和和和和其其其其它它它它方方方方面面面面的的的的问问

362、问问题题题题，对对对对应应应应的的的的这这这这一一一一临临临临界界界界值值值值称称称称为为为为最最最最大大大大负负负负压压压压。合合合合理理理理射射射射孔孔孔孔负负负负压压压压值值值值的的的的选选选选择择择择应应应应当当当当是是是是既既既既高高高高于于于于最最最最小小小小负压又不超过最大负压负压又不超过最大负压负压又不超过最大负压负压又不超过最大负压。 二、射孔负压设计二、射孔负压设计 288长江大学石油工程学院射孔质量的检测与评价是整个射孔系统射孔质量的检测与评价是整个射孔系统工程中的重要环节，对工程中的重要环节，对提高完井效率、延长提高完井效率、延长生产井寿命生产井寿命都有极大的意义。这项

363、技术包括：都有极大的意义。这项技术包括：1.射孔器性能的检测评价射孔器性能的检测评价2.射孔引爆的地面检测射孔引爆的地面检测3.井下射孔套管的检测井下射孔套管的检测4.射孔完善程度的试井评价射孔完善程度的试井评价二、射孔质量评价二、射孔质量评价289长江大学石油工程学院 目的：目的：通过在同一客观标准下的试验和检测，评价不同射通过在同一客观标准下的试验和检测，评价不同射孔器的性能特点和相关指标。孔器的性能特点和相关指标。比较不同射孔器的优劣，为现场选择和使用提供依比较不同射孔器的优劣，为现场选择和使用提供依据。据。利用地面实验模拟影响射孔器的各种因素，找出这利用地面实验模拟影响射孔器的各种因素

364、，找出这些因素的定量规律，为射孔优化设计、产能预测提些因素的定量规律，为射孔优化设计、产能预测提供科学的依据。供科学的依据。二、射孔器性能的检测与评价二、射孔器性能的检测与评价290长江大学石油工程学院1.利用混凝土靶评价射孔器系统；利用混凝土靶评价射孔器系统；2.在应力条件下用贝雷砂岩靶评价射孔器；在应力条件下用贝雷砂岩靶评价射孔器；3.模拟井筒条件下岩心靶射孔和流动测试。模拟井筒条件下岩心靶射孔和流动测试。射孔器检测评价的几个重要问题：射孔器检测评价的几个重要问题：291长江大学石油工程学院 地面检测井下射孔发射的方法：地面检测井下射孔发射的方法： 1、利用地面声波检测装置；、利用地面声波

365、检测装置； 2、在射孔枪尾部装上延时爆炸装置。、在射孔枪尾部装上延时爆炸装置。2 2、射孔引爆的地面检测、射孔引爆的地面检测292长江大学石油工程学院3 3、井下射孔套管的检测、井下射孔套管的检测目的目的：确定套管在射孔后有无明显变：确定套管在射孔后有无明显变 形、损坏。形、损坏。方法方法：1、多壁井径仪、多壁井径仪 2、井下电视、井下电视293长江大学石油工程学院第六章 完井液和射孔液完井液和射孔液一、完井液的基本要求二、钻井完井液体系及其应用三、射孔液四、屏蔽暂堵技术五、复杂储层的钻完井液体系294长江大学石油工程学院1 1、控制地层压力，保证正常钻井；、控制地层压力，保证正常钻井；2 2

366、、具有满足钻井工程必须的流变性；、具有满足钻井工程必须的流变性；3 3、稳定井壁；、稳定井壁；4 4、改善造壁性能，提高泥饼质量，防止压、改善造壁性能，提高泥饼质量，防止压 差卡钻差卡钻。 5 5、防止对所钻油气层的伤害。、防止对所钻油气层的伤害。一、完井液的基本要求一、完井液的基本要求295长江大学石油工程学院1 1 1 1）、保持钻井液、完井液的液相与地层的相容性）、保持钻井液、完井液的液相与地层的相容性）、保持钻井液、完井液的液相与地层的相容性）、保持钻井液、完井液的液相与地层的相容性 、与油气层中液相的配伍性、与油气层中液相的配伍性、与油气层中液相的配伍性、与油气层中液相的配伍性 、与

367、油气层敏感性的配伍性、与油气层敏感性的配伍性、与油气层敏感性的配伍性、与油气层敏感性的配伍性 、对油气层润湿性的影响、对油气层润湿性的影响、对油气层润湿性的影响、对油气层润湿性的影响2 2 2 2）、严格按照储层孔喉结构特点，控制钻井完井液中固相）、严格按照储层孔喉结构特点，控制钻井完井液中固相）、严格按照储层孔喉结构特点，控制钻井完井液中固相）、严格按照储层孔喉结构特点，控制钻井完井液中固相 的含量的含量的含量的含量3 3 3 3）、注意防止完井液对钻具、套管的腐蚀作用）、注意防止完井液对钻具、套管的腐蚀作用）、注意防止完井液对钻具、套管的腐蚀作用）、注意防止完井液对钻具、套管的腐蚀作用4

368、4 4 4）、对环境无污染或污染可以消除）、对环境无污染或污染可以消除）、对环境无污染或污染可以消除）、对环境无污染或污染可以消除 5 5）、成本低，应用工艺简单）、成本低，应用工艺简单）、成本低，应用工艺简单）、成本低，应用工艺简单5 5、防止对所钻油气层的伤害（续）、防止对所钻油气层的伤害（续）296长江大学石油工程学院钻开油气层的钻井完井液实际应用时，应根据所钻开油气层的钻井完井液实际应用时，应根据所钻开油气层的钻井完井液实际应用时，应根据所钻开油气层的钻井完井液实际应用时，应根据所钻油层的地层压力、岩石组成结构特点及地层流体情钻油层的地层压力、岩石组成结构特点及地层流体情钻油层的地层压

369、力、岩石组成结构特点及地层流体情钻油层的地层压力、岩石组成结构特点及地层流体情况等不同条件，选择不同类型和不同组成特性的钻井况等不同条件，选择不同类型和不同组成特性的钻井况等不同条件，选择不同类型和不同组成特性的钻井况等不同条件，选择不同类型和不同组成特性的钻井完井液。按其使用成分及作用原理大体可以分为三大完井液。按其使用成分及作用原理大体可以分为三大完井液。按其使用成分及作用原理大体可以分为三大完井液。按其使用成分及作用原理大体可以分为三大类：类：类：类： 气基类气基类气基类气基类：空气、雾、泡沫、充气钻井液等；：空气、雾、泡沫、充气钻井液等；：空气、雾、泡沫、充气钻井液等；：空气、雾、泡沫

370、、充气钻井液等； 水基类水基类水基类水基类：无固相清洁盐水钻井液、无粘土有固相完：无固相清洁盐水钻井液、无粘土有固相完：无固相清洁盐水钻井液、无粘土有固相完：无固相清洁盐水钻井液、无粘土有固相完 井液和改性钻井液等井液和改性钻井液等井液和改性钻井液等井液和改性钻井液等； 油基类油基类油基类油基类：油基钻井液、油包水乳化钻井液等。：油基钻井液、油包水乳化钻井液等。：油基钻井液、油包水乳化钻井液等。：油基钻井液、油包水乳化钻井液等。二、钻井完井液体系及其应用二、钻井完井液体系及其应用297长江大学石油工程学院钻遇低压油气层（一般压力系数小于钻遇低压油气层（一般压力系数小于钻遇低压油气层（一般压力系

371、数小于钻遇低压油气层（一般压力系数小于1 1）时，为了对油气层）时，为了对油气层）时，为了对油气层）时，为了对油气层不产生过大的压差，避免油气层伤害，不能采用常规的水基钻井不产生过大的压差，避免油气层伤害，不能采用常规的水基钻井不产生过大的压差，避免油气层伤害，不能采用常规的水基钻井不产生过大的压差，避免油气层伤害，不能采用常规的水基钻井液和油基钻井液。在地层条件允许的情况下，应采用气基类钻井液和油基钻井液。在地层条件允许的情况下，应采用气基类钻井液和油基钻井液。在地层条件允许的情况下，应采用气基类钻井液和油基钻井液。在地层条件允许的情况下，应采用气基类钻井完井液。完井液。完井液。完井液。1

372、1）空气钻井液是指由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成的）空气钻井液是指由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成的）空气钻井液是指由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成的）空气钻井液是指由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成的循环循环循环循环 流体、常用以钻漏失层、地层敏感性强的油气层和低压生产流体、常用以钻漏失层、地层敏感性强的油气层和低压生产流体、常用以钻漏失层、地层敏感性强的油气层和低压生产流体、常用以钻漏失层、地层敏感性强的油气层和低压生产层等，它的使用常受到井深、地层出水、井壁不稳定等问题的限层等，它的使用常受到井深、地层出水、井壁不稳定等问题的限层等，它的使用常受到井深、地层出水、井壁不稳

373、定等问题的限层等，它的使用常受到井深、地层出水、井壁不稳定等问题的限制。制。制。制。2 2）雾雾雾雾是由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组成的循环是由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组成的循环是由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组成的循环是由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组成的循环流体。流体。流体。流体。 在负压下钻井，对生产层的影响很小。在负压下钻井，对生产层的影响很小。在负压下钻井，对生产层的影响很小。在负压下钻井，对生产层的影响很小。3 3）充气钻井液充气钻井液充气钻井液充气钻井液是将空气注入钻井液内来降低流体液柱压力。是将空气注入钻井液内来降低流体液柱压力。是将空气注入钻井液内来降低

374、流体液柱压力。是将空气注入钻井液内来降低流体液柱压力。4 4）泡沫液泡沫液泡沫液泡沫液是钻进低压产层常用而有效的工作液。是钻进低压产层常用而有效的工作液。是钻进低压产层常用而有效的工作液。是钻进低压产层常用而有效的工作液。1 1、气基类钻井完井液、气基类钻井完井液298长江大学石油工程学院2 2、水基类钻井完井液、水基类钻井完井液 这是目前国内外使用最广泛的一大类钻井完井液体系，它这是目前国内外使用最广泛的一大类钻井完井液体系，它这是目前国内外使用最广泛的一大类钻井完井液体系，它这是目前国内外使用最广泛的一大类钻井完井液体系，它是一种是一种是一种是一种以水为分散介质以水为分散介质以水为分散介质

375、以水为分散介质的分散体系，常用有三大类：的分散体系，常用有三大类：的分散体系，常用有三大类：的分散体系，常用有三大类：1 1 1 1）无固相清洁盐水钻井完井液）无固相清洁盐水钻井完井液）无固相清洁盐水钻井完井液）无固相清洁盐水钻井完井液 消除固相对油层的污染，工作液中完全不含固相而又能满消除固相对油层的污染，工作液中完全不含固相而又能满消除固相对油层的污染，工作液中完全不含固相而又能满消除固相对油层的污染，工作液中完全不含固相而又能满足保护油气层及钻井工艺两大要求。足保护油气层及钻井工艺两大要求。足保护油气层及钻井工艺两大要求。足保护油气层及钻井工艺两大要求。2 2 2 2）无粘土有固相钻井完

376、井液）无粘土有固相钻井完井液）无粘土有固相钻井完井液）无粘土有固相钻井完井液 在盐水中加入一些可以加重钻井完井液又有利于形成泥饼在盐水中加入一些可以加重钻井完井液又有利于形成泥饼在盐水中加入一些可以加重钻井完井液又有利于形成泥饼在盐水中加入一些可以加重钻井完井液又有利于形成泥饼而控制失水的固体粒子，使体系加重和失水控制变得比较容易，而控制失水的固体粒子，使体系加重和失水控制变得比较容易，而控制失水的固体粒子，使体系加重和失水控制变得比较容易，而控制失水的固体粒子，使体系加重和失水控制变得比较容易，由此形成的钻井完井液体系（暂堵型完井液体系）。由此形成的钻井完井液体系（暂堵型完井液体系）。由此形

377、成的钻井完井液体系（暂堵型完井液体系）。由此形成的钻井完井液体系（暂堵型完井液体系）。3 3）改性钻井完井液）改性钻井完井液）改性钻井完井液）改性钻井完井液299长江大学石油工程学院特点特点特点特点：热稳定性好，密度范围大、流变性易于调整、热稳定性好，密度范围大、流变性易于调整、热稳定性好，密度范围大、流变性易于调整、热稳定性好，密度范围大、流变性易于调整、能抗各种盐类污染、对泥页岩有很强的抑制性、稳定能抗各种盐类污染、对泥页岩有很强的抑制性、稳定能抗各种盐类污染、对泥页岩有很强的抑制性、稳定能抗各种盐类污染、对泥页岩有很强的抑制性、稳定井壁、防腐等。井壁、防腐等。井壁、防腐等。井壁、防腐等。

378、由于滤液是油相，避免了油层的水敏作用，对油由于滤液是油相，避免了油层的水敏作用，对油由于滤液是油相，避免了油层的水敏作用，对油由于滤液是油相，避免了油层的水敏作用，对油层产生的伤害很低。既能满足各种作业要求，又能有层产生的伤害很低。既能满足各种作业要求，又能有层产生的伤害很低。既能满足各种作业要求，又能有层产生的伤害很低。既能满足各种作业要求，又能有效地保护油层。可以广泛地应用于钻开油层、扩眼、效地保护油层。可以广泛地应用于钻开油层、扩眼、效地保护油层。可以广泛地应用于钻开油层、扩眼、效地保护油层。可以广泛地应用于钻开油层、扩眼、射孔、修井等作业，也可以用于低压油层的砾石填充射孔、修井等作业，

379、也可以用于低压油层的砾石填充射孔、修井等作业，也可以用于低压油层的砾石填充射孔、修井等作业，也可以用于低压油层的砾石填充液。液。液。液。2 2、油基类钻井完井液、油基类钻井完井液300长江大学石油工程学院三、射孔液三、射孔液射孔液是指在射孔液是指在射孔液是指在射孔液是指在射孔施工过程射孔施工过程射孔施工过程射孔施工过程中采用的工作液，它也可中采用的工作液，它也可中采用的工作液，它也可中采用的工作液，它也可以用于以用于以用于以用于完井完井完井完井时的作业。时的作业。时的作业。时的作业。射孔孔眼穿入油层一定深度，有时它的不利影响甚至射孔孔眼穿入油层一定深度，有时它的不利影响甚至射孔孔眼穿入油层一定

380、深度，有时它的不利影响甚至射孔孔眼穿入油层一定深度，有时它的不利影响甚至比钻井液更为严重。要保证最佳的射孔效果，必须筛选出比钻井液更为严重。要保证最佳的射孔效果，必须筛选出比钻井液更为严重。要保证最佳的射孔效果，必须筛选出比钻井液更为严重。要保证最佳的射孔效果，必须筛选出适合于油气层及流体性质的优质钻井液。适合于油气层及流体性质的优质钻井液。适合于油气层及流体性质的优质钻井液。适合于油气层及流体性质的优质钻井液。要求要求要求要求：保证与油层岩石和流体配伍，防止射孔过程中：保证与油层岩石和流体配伍，防止射孔过程中：保证与油层岩石和流体配伍，防止射孔过程中：保证与油层岩石和流体配伍，防止射孔过程中

381、和射孔后对油层的进一步伤害，满足射孔施工工艺要求，和射孔后对油层的进一步伤害，满足射孔施工工艺要求，和射孔后对油层的进一步伤害，满足射孔施工工艺要求，和射孔后对油层的进一步伤害，满足射孔施工工艺要求，成本低，配置方便。成本低，配置方便。成本低，配置方便。成本低，配置方便。301长江大学石油工程学院 、射孔液固相颗粒的伤害、射孔液固相颗粒的伤害、射孔液固相颗粒的伤害、射孔液固相颗粒的伤害采用有固相射孔液时，固相颗粒在正压差的作用下将进入射孔孔道或采用有固相射孔液时，固相颗粒在正压差的作用下将进入射孔孔道或采用有固相射孔液时，固相颗粒在正压差的作用下将进入射孔孔道或采用有固相射孔液时，固相颗粒在正

382、压差的作用下将进入射孔孔道或微裂隙而将孔眼堵塞甚至填满，较小的固相颗粒还会穿过孔壁而进入油层微裂隙而将孔眼堵塞甚至填满，较小的固相颗粒还会穿过孔壁而进入油层微裂隙而将孔眼堵塞甚至填满，较小的固相颗粒还会穿过孔壁而进入油层微裂隙而将孔眼堵塞甚至填满，较小的固相颗粒还会穿过孔壁而进入油层引起深部伤害。引起深部伤害。引起深部伤害。引起深部伤害。 、射孔液滤失造成的伤害、射孔液滤失造成的伤害、射孔液滤失造成的伤害、射孔液滤失造成的伤害1 1、引起粘土矿物膨胀、剥落或运移；、引起粘土矿物膨胀、剥落或运移；、引起粘土矿物膨胀、剥落或运移；、引起粘土矿物膨胀、剥落或运移；2 2、与油气层矿物或流体不配伍，产

383、生化学沉淀或结垢；与油气层矿物或流体不配伍，产生化学沉淀或结垢；与油气层矿物或流体不配伍，产生化学沉淀或结垢；与油气层矿物或流体不配伍，产生化学沉淀或结垢；3 3、射孔液与油层中的原油生成粘性乳状液，增大油流阻力。、射孔液与油层中的原油生成粘性乳状液，增大油流阻力。、射孔液与油层中的原油生成粘性乳状液，增大油流阻力。、射孔液与油层中的原油生成粘性乳状液，增大油流阻力。 、射孔液的速敏伤害、射孔液的速敏伤害、射孔液的速敏伤害、射孔液的速敏伤害在正压差较大且油层渗透率较高时会导致射孔液的滤失速度增大，油在正压差较大且油层渗透率较高时会导致射孔液的滤失速度增大，油在正压差较大且油层渗透率较高时会导致

384、射孔液的滤失速度增大，油在正压差较大且油层渗透率较高时会导致射孔液的滤失速度增大，油层中固相颗粒或射孔液带入的外来固相颗粒在高滤失速度下可能产生颗粒层中固相颗粒或射孔液带入的外来固相颗粒在高滤失速度下可能产生颗粒层中固相颗粒或射孔液带入的外来固相颗粒在高滤失速度下可能产生颗粒层中固相颗粒或射孔液带入的外来固相颗粒在高滤失速度下可能产生颗粒间的强烈干扰并行成间的强烈干扰并行成间的强烈干扰并行成间的强烈干扰并行成桥拱桥拱桥拱桥拱而堵塞孔喉，在速敏严重的油层，必须控制压差而堵塞孔喉，在速敏严重的油层，必须控制压差而堵塞孔喉，在速敏严重的油层，必须控制压差而堵塞孔喉，在速敏严重的油层，必须控制压差或提

385、高射孔液粘度。或提高射孔液粘度。或提高射孔液粘度。或提高射孔液粘度。1 1、射孔液的伤害机理、射孔液的伤害机理 302长江大学石油工程学院2 2、常用射孔液体系及其选择和使用、常用射孔液体系及其选择和使用、无固相清洁盐水射孔液、无固相清洁盐水射孔液、聚合物射孔液、聚合物射孔液、油基射孔液、油基射孔液、酸基射孔液、酸基射孔液、乳化液射孔液、乳化液射孔液303长江大学石油工程学院由各种盐类及清洁淡水加入适当的添加剂配制而成。由各种盐类及清洁淡水加入适当的添加剂配制而成。由各种盐类及清洁淡水加入适当的添加剂配制而成。由各种盐类及清洁淡水加入适当的添加剂配制而成。保护油气层的机理保护油气层的机理保护油

386、气层的机理保护油气层的机理： 利用体系中各种无机盐及其矿化度匹配，液体中的无机盐改利用体系中各种无机盐及其矿化度匹配，液体中的无机盐改利用体系中各种无机盐及其矿化度匹配，液体中的无机盐改利用体系中各种无机盐及其矿化度匹配，液体中的无机盐改变了体系中的离子环境，降低了离子活性，减少了粘土的吸附变了体系中的离子环境，降低了离子活性，减少了粘土的吸附变了体系中的离子环境，降低了离子活性，减少了粘土的吸附变了体系中的离子环境，降低了离子活性，减少了粘土的吸附能力。在滤液侵入油层后，油层中的粘土颗粒仍然保持稳定，能力。在滤液侵入油层后，油层中的粘土颗粒仍然保持稳定，能力。在滤液侵入油层后，油层中的粘土颗

387、粒仍然保持稳定，能力。在滤液侵入油层后，油层中的粘土颗粒仍然保持稳定，不易发生膨胀运移，尽可能地避免油层中敏感性粘土矿物产生不易发生膨胀运移，尽可能地避免油层中敏感性粘土矿物产生不易发生膨胀运移，尽可能地避免油层中敏感性粘土矿物产生不易发生膨胀运移，尽可能地避免油层中敏感性粘土矿物产生变化。变化。变化。变化。 射孔液中无固相颗粒，不会发生外来固相侵入油层孔道的问射孔液中无固相颗粒，不会发生外来固相侵入油层孔道的问射孔液中无固相颗粒，不会发生外来固相侵入油层孔道的问射孔液中无固相颗粒，不会发生外来固相侵入油层孔道的问题。题。题。题。特点特点特点特点：成本低、配制方便，使用安全；对于裂缝性地层、渗

388、透：成本低、配制方便，使用安全；对于裂缝性地层、渗透：成本低、配制方便，使用安全；对于裂缝性地层、渗透：成本低、配制方便，使用安全；对于裂缝性地层、渗透率较高且速敏效应严重的油层不宜使用。率较高且速敏效应严重的油层不宜使用。率较高且速敏效应严重的油层不宜使用。率较高且速敏效应严重的油层不宜使用。无固相清洁盐水射孔液无固相清洁盐水射孔液2 2、常用射孔液体系及其选择和使用、常用射孔液体系及其选择和使用304长江大学石油工程学院聚合物射孔液聚合物射孔液主要应用于可能产生主要应用于可能产生主要应用于可能产生主要应用于可能产生严重漏失严重漏失严重漏失严重漏失（裂缝）（裂缝）（裂缝）（裂缝）或滤失或滤失

389、或滤失或滤失（高渗透）（高渗透）（高渗透）（高渗透）以及射孔压差较大、速敏较严重的油层以及射孔压差较大、速敏较严重的油层以及射孔压差较大、速敏较严重的油层以及射孔压差较大、速敏较严重的油层。它是在无固相盐水射孔液的基础上，根据需要添加不同性它是在无固相盐水射孔液的基础上，根据需要添加不同性它是在无固相盐水射孔液的基础上，根据需要添加不同性它是在无固相盐水射孔液的基础上，根据需要添加不同性能的高分子聚合物配置而成。能的高分子聚合物配置而成。能的高分子聚合物配置而成。能的高分子聚合物配置而成。加聚合物的主要目的是调整流变加聚合物的主要目的是调整流变加聚合物的主要目的是调整流变加聚合物的主要目的是调

390、整流变性和控制滤失量性和控制滤失量性和控制滤失量性和控制滤失量。聚合物类型和浓度的选择主要是根据滤失量和滤液损害率聚合物类型和浓度的选择主要是根据滤失量和滤液损害率聚合物类型和浓度的选择主要是根据滤失量和滤液损害率聚合物类型和浓度的选择主要是根据滤失量和滤液损害率来确定，来确定，来确定，来确定，总的要求是滤失量小，对油层的伤害小总的要求是滤失量小，对油层的伤害小总的要求是滤失量小，对油层的伤害小总的要求是滤失量小，对油层的伤害小。2 2、常用射孔液体系及其选择和使用、常用射孔液体系及其选择和使用305长江大学石油工程学院油基射孔液油基射孔液采用采用原油或柴油原油或柴油加入一定量的加入一定量的添

391、加剂添加剂作为射作为射孔液。孔液。油基射孔液的滤液为油相，避免了油层油基射孔液的滤液为油相，避免了油层的水敏作用的水敏作用。2 2、常用射孔液体系及其选择和使用、常用射孔液体系及其选择和使用306长江大学石油工程学院酸基射孔液酸基射孔液由由由由醋酸或稀盐酸醋酸或稀盐酸醋酸或稀盐酸醋酸或稀盐酸加入适合不同要求的加入适合不同要求的加入适合不同要求的加入适合不同要求的添加剂添加剂添加剂添加剂配置而成。配置而成。配置而成。配置而成。醋酸或稀盐酸本身具备一定的溶解岩石矿物或杂质的能力，醋酸或稀盐酸本身具备一定的溶解岩石矿物或杂质的能力，醋酸或稀盐酸本身具备一定的溶解岩石矿物或杂质的能力，醋酸或稀盐酸本身

392、具备一定的溶解岩石矿物或杂质的能力，可使射孔后孔眼中以及孔壁附近压实带物质得到一定的溶解，可使射孔后孔眼中以及孔壁附近压实带物质得到一定的溶解，可使射孔后孔眼中以及孔壁附近压实带物质得到一定的溶解，可使射孔后孔眼中以及孔壁附近压实带物质得到一定的溶解，从而预防射孔后压实带渗透率降低及残留颗粒堵塞孔道。一般从而预防射孔后压实带渗透率降低及残留颗粒堵塞孔道。一般从而预防射孔后压实带渗透率降低及残留颗粒堵塞孔道。一般从而预防射孔后压实带渗透率降低及残留颗粒堵塞孔道。一般采用采用采用采用1010左右的醋酸溶液或左右的醋酸溶液或左右的醋酸溶液或左右的醋酸溶液或5 5左右的盐酸溶液对油层进行处左右的盐酸溶

393、液对油层进行处左右的盐酸溶液对油层进行处左右的盐酸溶液对油层进行处理。理。理。理。注意的问题注意的问题注意的问题注意的问题：1 1、防止酸与岩石或油层流体反应生成沉淀和堵塞；、防止酸与岩石或油层流体反应生成沉淀和堵塞；、防止酸与岩石或油层流体反应生成沉淀和堵塞；、防止酸与岩石或油层流体反应生成沉淀和堵塞；2 2、要考虑设备和管线的防腐问题。、要考虑设备和管线的防腐问题。、要考虑设备和管线的防腐问题。、要考虑设备和管线的防腐问题。2 2、常用射孔液体系及其选择和使用、常用射孔液体系及其选择和使用307长江大学石油工程学院乳化液射孔液乳化液射孔液采用表面活性剂将水包柴油做成采用表面活性剂将水包柴油

394、做成密度约密度约0.89g/cm3的的乳状液作为射孔液，耐温可达到乳状液作为射孔液，耐温可达到160度不破乳，射孔后用密度不破乳，射孔后用密度约度约0.78g/cm3的轻的轻质油质油替出投产。即从射孔开始到投产过程不再替出投产。即从射孔开始到投产过程不再使用水基射孔液与油层接触，以减少完井液对使用水基射孔液与油层接触，以减少完井液对油层的油层的伤害伤害。2 2、常用射孔液体系及其选择和使用、常用射孔液体系及其选择和使用308长江大学石油工程学院存在的问题：存在的问题：解决的思路：解决的思路： 在实际钻开储层时，钻井液中的高固相含量及固相粒子的在实际钻开储层时，钻井液中的高固相含量及固相粒子的在

395、实际钻开储层时，钻井液中的高固相含量及固相粒子的在实际钻开储层时，钻井液中的高固相含量及固相粒子的多级分散，对油层的高压差、长时间浸泡等伤害油层的因素总多级分散，对油层的高压差、长时间浸泡等伤害油层的因素总多级分散，对油层的高压差、长时间浸泡等伤害油层的因素总多级分散，对油层的高压差、长时间浸泡等伤害油层的因素总是无法避免的，即对油层的伤害因素总是存在的。是无法避免的，即对油层的伤害因素总是存在的。是无法避免的，即对油层的伤害因素总是存在的。是无法避免的，即对油层的伤害因素总是存在的。 针对油层高压差、长时间浸泡，高固相含量钻井液钻开针对油层高压差、长时间浸泡，高固相含量钻井液钻开针对油层高压

396、差、长时间浸泡，高固相含量钻井液钻开针对油层高压差、长时间浸泡，高固相含量钻井液钻开储层时对储层的伤害等问题，国内外已经研究出很多技术，储层时对储层的伤害等问题，国内外已经研究出很多技术，储层时对储层的伤害等问题，国内外已经研究出很多技术，储层时对储层的伤害等问题，国内外已经研究出很多技术，改性钻井液的屏蔽式暂堵技术就是一种能够解决这个问题的改性钻井液的屏蔽式暂堵技术就是一种能够解决这个问题的改性钻井液的屏蔽式暂堵技术就是一种能够解决这个问题的改性钻井液的屏蔽式暂堵技术就是一种能够解决这个问题的行之有效的技术。行之有效的技术。行之有效的技术。行之有效的技术。四、屏蔽式暂堵技术基础四、屏蔽式暂堵

397、技术基础309长江大学石油工程学院 以油藏物性为基础，在充分认识油藏岩石的矿物组成，敏以油藏物性为基础，在充分认识油藏岩石的矿物组成，敏以油藏物性为基础，在充分认识油藏岩石的矿物组成，敏以油藏物性为基础，在充分认识油藏岩石的矿物组成，敏感性矿物的组分、含量、沉积状态以及油层的孔隙结构、孔隙感性矿物的组分、含量、沉积状态以及油层的孔隙结构、孔隙感性矿物的组分、含量、沉积状态以及油层的孔隙结构、孔隙感性矿物的组分、含量、沉积状态以及油层的孔隙结构、孔隙度、渗透率、温度、地层水成分等之后，提出的一项对钻井作度、渗透率、温度、地层水成分等之后，提出的一项对钻井作度、渗透率、温度、地层水成分等之后，提出

398、的一项对钻井作度、渗透率、温度、地层水成分等之后，提出的一项对钻井作业和钻井液无特殊要求的油层业和钻井液无特殊要求的油层业和钻井液无特殊要求的油层业和钻井液无特殊要求的油层保护保护保护保护技术。技术。技术。技术。技术要点：技术要点：技术要点：技术要点：利用钻井液中已有固相粒子对油层的堵塞规律，人为地在利用钻井液中已有固相粒子对油层的堵塞规律，人为地在利用钻井液中已有固相粒子对油层的堵塞规律，人为地在利用钻井液中已有固相粒子对油层的堵塞规律，人为地在钻井液中加入一些与油层孔喉的堵塞机理相匹配的钻井液中加入一些与油层孔喉的堵塞机理相匹配的钻井液中加入一些与油层孔喉的堵塞机理相匹配的钻井液中加入一些

399、与油层孔喉的堵塞机理相匹配的架桥粒子架桥粒子架桥粒子架桥粒子、填充粒子填充粒子填充粒子填充粒子和和和和可变形的封堵粒子可变形的封堵粒子可变形的封堵粒子可变形的封堵粒子，使这些粒子快速地在井壁周围，使这些粒子快速地在井壁周围，使这些粒子快速地在井壁周围，使这些粒子快速地在井壁周围10cm10cm以内形成有效的、渗透率几乎为零的屏蔽环，阻止钻井以内形成有效的、渗透率几乎为零的屏蔽环，阻止钻井以内形成有效的、渗透率几乎为零的屏蔽环，阻止钻井以内形成有效的、渗透率几乎为零的屏蔽环，阻止钻井液中的固相和液相进一步侵入油层。液中的固相和液相进一步侵入油层。液中的固相和液相进一步侵入油层。液中的固相和液相进

400、一步侵入油层。四、屏蔽式暂堵技术基础四、屏蔽式暂堵技术基础310长江大学石油工程学院 、适用于各类砂岩油气藏，成本低、工艺简单，对钻井液、适用于各类砂岩油气藏，成本低、工艺简单，对钻井液、适用于各类砂岩油气藏，成本低、工艺简单，对钻井液、适用于各类砂岩油气藏，成本低、工艺简单，对钻井液 和钻井工艺无任何特殊要求，易于推广。和钻井工艺无任何特殊要求，易于推广。和钻井工艺无任何特殊要求，易于推广。和钻井工艺无任何特殊要求，易于推广。 、把钻井时造成油气层伤害的正压差这个不利条件转化为、把钻井时造成油气层伤害的正压差这个不利条件转化为、把钻井时造成油气层伤害的正压差这个不利条件转化为、把钻井时造成油

401、气层伤害的正压差这个不利条件转化为 有利条件。有利条件。有利条件。有利条件。 、反排时油层渗透率的恢复值高，可达到、反排时油层渗透率的恢复值高，可达到、反排时油层渗透率的恢复值高，可达到、反排时油层渗透率的恢复值高，可达到80808080。 、消除了固井时水泥浆对油气层的伤害，提高了固井质量。、消除了固井时水泥浆对油气层的伤害，提高了固井质量。、消除了固井时水泥浆对油气层的伤害，提高了固井质量。、消除了固井时水泥浆对油气层的伤害，提高了固井质量。四、屏蔽式暂堵技术基础四、屏蔽式暂堵技术基础311长江大学石油工程学院复杂储层的钻井完井液体系的复杂储层的钻井完井液体系的复杂性复杂性取取决于两个方面

402、：决于两个方面：1、井下地层对、井下地层对安全钻进安全钻进带来的复杂问题。带来的复杂问题。2、敏感性储层的保护问题敏感性储层的保护问题将进一步增加将进一步增加其技术难度，而且复杂的钻井问题与储层保其技术难度，而且复杂的钻井问题与储层保护问题相交织会使问题更加复杂。护问题相交织会使问题更加复杂。五、复杂储层的钻完井液体系五、复杂储层的钻完井液体系312长江大学石油工程学院1 1、易漏易塌井的钻井完井液、易漏易塌井的钻井完井液 要求：要求： 合理的钻井液密度合理的钻井液密度 提高钻井完井液的抑制性，这是井壁稳定的需要提高钻井完井液的抑制性，这是井壁稳定的需要 必须提高钻完井液体系的造壁能力和封堵能

403、力必须提高钻完井液体系的造壁能力和封堵能力 堵漏与屏蔽暂堵相统一堵漏与屏蔽暂堵相统一 必须采取适当的钻井措施必须采取适当的钻井措施 五、复杂储层的钻完井液体系五、复杂储层的钻完井液体系313长江大学石油工程学院 2 2、调整井的钻井完井液、调整井的钻井完井液 一般有一般有两种情况两种情况： 注水后，有的层见到注水效果，压力异常高于注水后，有的层见到注水效果，压力异常高于其他各层，这种情况下钻调整井过程中，其他各层，这种情况下钻调整井过程中，若钻井液若钻井液密度过高可能要漏失，若过低又会发生井涌井喷密度过高可能要漏失，若过低又会发生井涌井喷 。 对于溶解气驱开采和多轮次的蒸汽吞吐开采井，对于溶解

404、气驱开采和多轮次的蒸汽吞吐开采井，油层压力异常油层压力异常低，在钻调整井过程中，会经常出现低，在钻调整井过程中，会经常出现钻井液大量漏失。钻井液大量漏失。五、复杂储层的钻完井液体系五、复杂储层的钻完井液体系314长江大学石油工程学院3 3、定向井、水平井的钻井完井液、定向井、水平井的钻井完井液必须解决三大难题三大难题：携带岩屑问题大斜度井段，水平井段的井眼稳定题润滑降摩阻问题五、复杂储层的钻完井液体系五、复杂储层的钻完井液体系315长江大学石油工程学院l l目前最常用的完井方法有哪些？目前最常用的完井方法有哪些？目前最常用的完井方法有哪些？目前最常用的完井方法有哪些？ （书面作业）（书面作业）

405、（书面作业）（书面作业） l l对出砂地层，为什么要防砂？对出砂地层，为什么要防砂？对出砂地层，为什么要防砂？对出砂地层，为什么要防砂？ l l理想的完井方法要满足哪几个条件？理想的完井方法要满足哪几个条件？理想的完井方法要满足哪几个条件？理想的完井方法要满足哪几个条件？ （书面作业）（书面作业）（书面作业）（书面作业） l l完井的定义是什么？完井的定义是什么？完井的定义是什么？完井的定义是什么？ （书面作业）（书面作业）（书面作业）（书面作业） l l简述如何优选完井方法？简述如何优选完井方法？简述如何优选完井方法？简述如何优选完井方法？ l l合理的完井方法应该力求满足哪些要求？合理的完

406、井方法应该力求满足哪些要求？合理的完井方法应该力求满足哪些要求？合理的完井方法应该力求满足哪些要求？ l l从大的方面可将完井方法分为哪两大类？从大的方面可将完井方法分为哪两大类？从大的方面可将完井方法分为哪两大类？从大的方面可将完井方法分为哪两大类？ （书面作业）（书面作业）（书面作业）（书面作业） l l产出砂的种类是什么？防砂的判据是什么？产出砂的种类是什么？防砂的判据是什么？产出砂的种类是什么？防砂的判据是什么？产出砂的种类是什么？防砂的判据是什么？ （书面作业）（书面作业）（书面作业）（书面作业） l l防砂型完井具体有哪些种类？防砂型完井具体有哪些种类？防砂型完井具体有哪些种类？防砂型完井具体有哪些种类？l l井口装置的组成是什么？井口装置的组成是什么？井口装置的组成是什么？井口装置的组成是什么？ 思考题：316长江大学石油工程学院317长江大学石油工程学院