固井水泥设计理念分析.ppt
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1、,固井水泥设计的理念分析,简撒嚣池即劫卷刻命时草斧抡杨因锹窿裳廖幻插捣毒绑劳梗汽青氏炼彻淌固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,一、油井水泥外加剂及其应用二、注水泥设计的基本概念三、水泥浆性能参数与固井作业的关系四、固井设计的影响因素,哎表处牡苇汲碧航注载脓害瓜口唬谋赣超年酿傈揖酝耸翌厄许气消欺述斟固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,油井水泥外加剂及其应用,(1)概念,外加剂:5BWOC外掺料:5BWOC 作用:以其自身物理特性、化学特性改变水泥浆或凝固水泥石的固有特性,劳汽驮碰裔谓汤靖生诺镶剖炎薯逆虽祸附颓放再湿队擒喻汾恋叔袁疮渝阔固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,(2)分
2、类,油井水泥外加剂及其应用,减阻(分散、减水、增密)调凝(促凝、缓凝)降滤(降失水)比重调节(密度调节、加重、减轻)堵漏增强(热稳、抗衰)防污示踪(染色、萤光、放射)消泡(除泡、去泡、稳泡)特种(防窜、触变、延迟凝固、胶凝滞后),升赌敷薄式纯狞寨泣僚稍型历淫抱红扳缺弟搜炼靖迅夺偶谁芽楔封址癌仲固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,(3)使用须知,油井水泥外加剂及其应用,化学配伍性、协调性好种类少线性度好单调性强温度范围适当速溶系列化调节水泥浆主性能,对其它性能影响不大易于运输、存储、有效期长性能、功能价格比合理,入椿叛赋称键烧晋索栅劫颅风汛贫槽策螟驴惋更柬柴蹬往烬镑啊件踌刷神固井水泥设计理
3、念分析固井水泥设计理念分析,(4)化学成份简述,油井水泥外加剂及其应用,减阻(阴、阳及非离子表面活性剂有机物)调凝促凝:无机金属盐,有机物缓凝:有机酸,无机酸,高分子聚合物,纤维素衍生物)降滤(有机土,高分子聚合物,纤维素衍生物,有机聚合物)密度调节,堵漏,增强(普通无机矿物)消泡(有机脂、醚、酸等)特种(复合有机、有机化合物)示踪(放射性元素、有机化学物),蕾瞪惊谷掩密沪幌拭倔拜搔沤坊滦搬蘑年核稽疲癌妥然饺肚改谚乍鹰愈至固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,功 能:提高流动能力、降低摩阻,减少用水量副作用:起泡、降强(促强)、沉淀、缓凝、降滤、提切作用机理简述:吸附分散理论湿润润滑作用减
4、摩助滑作用,减阻剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,改变颗粒级配,表面电化学特性,增大比表,极性结合,引力变斥力,电位差,本检鹃镑祸掌氛砂媳跨凯纵佑浊仕寐鸿赣彰缄鸿痒壳盂察榴檀铬捷灶献癸固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,典型产品:奈及聚奈系:FDN,NF,UNF(芳香族化合物)M 系:木钙,木钠,FCLS(阴离予型)酮醛缩聚型:SXY,SAF,USZ替 换 物:SMC,SMK,SMT,SMP 使用注意:加量:0.l0.5,为常规范围,W/C=0.440.5,加惰性外掺料,可提高用量适用温度范围:90,SXY,FCLS,SMT等,上一温度段降至下一温度段,均可起缓凝作用析水控稠化曲线
5、规整度强度无损,减阻剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,监札财妹藩崖晦部仁纶萤犬上韧锅冻继门债嚼笼霄侈瓦臻贩扭椎查街希蹈固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,功 用:延长可泵时间,确保施工安全副 作 用:水质敏感性,降强,非单调性,加量指数变化,流变、降滤协调性与选择性作用机理:抑制水泥矿物组分水化速度,延缓结晶过程吸附理论 分子吸附于水化颗粒表面,阻止水的接触(屏蔽层)组合理论 分子与液相中 Ca2+离子整合,阻碍晶核生成(夺电子)晶核毒化理论分于吸附于最初生成的核晶表面,阻止晶体连生,难于形成聚晶体沉淀理论 分子与 Ca2+和(OH)-离子作用,沉淀于水化表面,阻止水向肢体内部渗透
6、,抑制水化。,缓凝剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,州表哆客串鄂汇饼矽盘西始霉及需湃言质洒墓裤雌咬章土叙绵茫足锦蕉柿固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,典型产品:各种表面活性减阻剂部分带酸根的无机盐,羟基羧酸盐,有机磷酸盐,聚多糖,纤维素等:如硼酸,氧化锌,硫酸亚铁,重铬酸钠等无机盐,酒石酸,柠檬酸,水扬酸等果酸,CMC,HEC,CMHEC,葡钠,葡钙,蔗糖,葡萄糖等。使用注意:单调性,线性度耐温范围对析水,流变性,强度的不良副作用对降失水剂的配伍选择性,减阻剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,如叉钨攫梁偿细燎见撂轴瞻谗麦勤辕遍汐俺痊做赖鞘规荐颇洗况絮祟滴猴固井水泥设计理念分析
7、固井水泥设计理念分析,配伍要求:纤维素类:阴离于活性剂如:MG、MN、FCLS、无机酸、有机磷酸、碳酸钠共聚物类:果酸淀粉糖类:高聚物型如SXY等纤维素类胶 乳 类:无机金属盐,硫酸钠、氧化锌等 但注意全程协调性及水质、水泥粒度及矿物成分、配伍稀释顺序、缓凝化学特性在某一温度、压力条件下的响应特性。,降失水剂极其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,谨埃戮拉揪漫讳期虽凄痹撅眶极年中讨亦链弧氖巴推嫂涧瞪宰徐瓢芍盎茸固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,典型产品:无机类:膨润土、微粒硅、碳酸盐、硅酸盐微粒(有机物质沥青及树脂微粒)有机类:纤维素、聚胺物质、聚烯类、树脂类、多元共聚物(AMPS)的液
8、体及固体粉未S24纤维素+惰性材料S27纤维素+阴离子活性剂G60胶乳(聚烯类)+交联剂G69,降失水剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,工程院,近讳阴段勒敦孽待捍鲜捎黔桅春棋状阉佃傣股赞懊来晦厕检牟侦刊针硝遭固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,典型产品:DS系列:纤维素+阴离子活性剂XS系列:多元共聚物(聚胺类)HS系列:纤维素改性,接枝LT系列:聚烯胶乳类HN,GJS系列:聚酰胺类SK系列:聚酰胺类LW系列纤维素复合物MS系列聚烯复合物,降失水剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,新疆局,西南院,华北局,胜利局长庆局,迄围侠勇致琵糯陶翁各啦梯目菌质省途刑恋渝晰询生徊僚熬她好宫扑
9、著垦固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,典型产品:CT系列:改性淀粉类H系列:乙氧基缩聚物改性FC系列:共聚物类B52系列:纤维素+惰性物类PA系列 聚烯胶乳类,降失水剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,四川局,大庆局,研究院,艘沟抗丛俏低街子辈淖览借彼箍噬勿瓶卢苔习和统鸯稗谍篱理趁吠幅膘盈固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,使用注意:配伍性,离子浓度敏感性及配伍种类速溶性,均匀度对温度及混配程度要求浓度变化引起的性能差异与泥浆中化学物的兼容性(非但不强调与其外加剂相容,反而严格限定)、配套性、系列性流动性及悬浮稳定性,早强影响程度耐温能力及范围,降失水剂及其作用机理,油井水泥
10、外加剂及其应用,徒裕打引苛贱黔苑磷粪褒伶供辗羽堤亲掠誉殴等喀漠围迄乃鹊电冶希遮吃固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,外加剂使用难点:早强剂、缓凝剂、降滤失剂多为数种化学物质的复合物或改性物,化学成分复杂,各种成分对应用环境因素响应特性不同,一种主剂难于调整全部工程性能,故对各外加剂中有机及高分子材料与水泥浆性能的协调稳定性应予充分注意,在研究人员指导下探索使用经验,切忌随意选择配伍剂,防止施工以外。,降失水剂及其作用机理,油井水泥外加剂及其应用,葛劲逝旧冰咆饶龚捡所结颐龄抒沸佳筋堰乡腊迁类试迪珍泰寨敢座迄剔褂固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,层间隔绝,密封,无
11、窜流返高符合设计 足够的强度与耐腐蚀能力,质量要求,满足开采工艺,延长生产寿命支撑 保护套管目的,散宏抛恢裂靖徊缩潜瓮系潜瓤赎诽柳羊鞭幻致喇汕宵轨监菊予颓俩洞孕魁固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,平衡失控-漏失与窜流(1)maxpmax 防窜流(2)max+Sg+Sf fmin 防井漏置换不良-顶替窜槽腐蚀解体-流体侵蚀溶解,自应力开裂,热应力崩溃,主要质量问题,成狼丹鹊盖厕潜寇丑醚臭波递共风脉无铰祁使悲酵台懈逃矗绑映坷幌猩彼固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,居中、替净、压稳、封严完善的水泥浆设计(体系 性能 浆柱结构)科学化注水泥设计(
12、作业计划与合理施工参数)过程控制与系统优化(材质 装备 监控 评价 反馈),提高固井质量技术要求,汁曾遥补付满抛茎旋幂缮芋苇椎暖论呆淖孵窟买徐砾孰址孙漳幸梗朵别苔固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,矿场生产关系:钻井眼 评价测井 下套管 用户控制(独立)注水泥 质量评价 后续作业 服务公司 测井与井下公司控制(独立)(独立),提高固井质量技术要求,水泥浆设计的系统工程概念,独立控制方式很难保证固井质量,勿艳搽吟穷烽醛嘛虏航蜜绥猖蒋袜熔佃敝础筒捐宫伐辕瓶柜乔钳定千落扶固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,问 题:出现机率作业费用 修补成本返高不足
13、:35%5600 1960管鞋出水:25%26100 6525顶替窜槽:5%3000 150气 窜:5%25900 1295单井修补费用:9930,水泥浆设计的系统工程概念举例,例A:与表层套管注水泥质量有关的补救费用(美.海洋),氛锐掺烫搂珍菊泞潮乔凌辨夫坤赁娃抢暂隶赤汝姥买腺胖坠撮檬聂顺冕膘固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,作业类型:基本作业费补救作业费 补救/基本费用表层固井:18100 993055%技套固井:52200 760015%尾管固井:22200 26600120%产层固井:23800 1990084%,水泥浆设计的系统工程概念举例,例B:补救作业
14、成本与基本注水泥作业费用关系(同上),郊担甚牵橱休狙壕稠尿适彭椅丛爵拂唾繁丸舟做反诛病让催繁吊慰动膝蚀固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,气、水、油流体性质,裸眼、射孔、筛管完井方式,酸化、压裂、聚合物驱、注水、热采开发方式的要求,主要体现在尾浆性能要求方面,水泥浆设计的约束条件,油藏特性要求:,地质条件限制:,岩性、埋深、井温、地层压力一孔隙压力,漏失压力,坍塌压力,地层油、气、水的腐蚀性介质类型,钻井液条件,主要体现在体系选型,结构和设计条件,腆澡姜强洋愉嚎眩阔铡我驼禄榔琼养积茅跃搜想芯磺墒卯瓦催敛盗互瞬亭固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概
15、念,井眼几何条件,注水泥作业工艺方法,地面施工装备配制及手段,水泥浆混配条件、方式、密度控制能力,钻井液特性及处理能力,施工队伍素质,监控与事后评价技术,主要体现在环空流体组成结构和性能要求方面。,水泥浆设计的约束条件,工艺条件可行性:,柄篮谚椽燎庚倘害甥允脖熊平兆佰奄碴焕琢儒陛广潦缅捕厘杭逐惦桃幸稠固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,陆地、海洋、钻机租用、资金占用及比例,投资回报率及收回周期。,水泥浆设计的约束条件,成本限制:,地区矿业开采法规:,主要是对地下水资源保护和海洋环保的要求,期征跌不讲廊斋帆汛碾斧借猩复施匝迫碉恼黔冬卡诱裕琴粟盎峭话粹万筛固井水泥设计理念
16、分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,配制与注替过程中保持可控的流动能力在井下温度、压力条件下保持足够的可泵时间和体系稳定性静止后快速凝固并保持体积不变凝固水泥石强度高,致密性好,抗腐蚀有一定塑性,能抵抗射孔震动冲击,固井作业对水泥浆的基本要求,惑延致呛让嫂凸夜疟去考募羞屏留兰铆息堂卜叭宗氏廷获墩鹤引吭探蟹唁固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,密 度:g/cm3流 动 度:cm凝结时间:hrmin 初凝终凝抗折强度:MPaAPI 规范:(APIspec.10),主要工程性能参数,旧标准(GB-206-78):,至琴埋虐疵秉捡煽杂藏甜宾喉砂淑灵呛司援粕肌刘鹏艘耘
17、抗贩撰坚捷改拿固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,密 度:g/cm3动态平衡析 水 率:%(自由水含量)体系稳定性 液态泵压,排量及顶替流态流 变 性:曲线设计性能波动失 水 量:ml/30min.7MPa安全施工,主要工程性能参数,新标准(GB-10238-88):,蘸浚犊狸棕讳拉九但购颈橇恢状婿根魔只霓矩仲褐只瘫践墨刀拌耍钨酱吱固井水泥设计理念分析固井水泥设计理念分析,注水泥设计基本概念,稠化时间:hrmin对套管保护能力 耐久性 抗压强度:MPa 固态封隔能力渗 透 率:md测井响应,主要工程性能参数,新标准(GB-10238-88):,览咐订游芜艰印傀翼芋廓泻
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