振動(dòng)固井技術(shù)

《振動(dòng)固井技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、振動(dòng)固井技術(shù)內(nèi)#摘要：振動(dòng)固井是在下套管、注灰、頂替和候凝的過程中，采用機(jī)械振動(dòng)、液壓或空氣脈沖、水力沖擊等手段，產(chǎn)生振動(dòng)波作用于套管、鉆井液和同井液來提高同井質(zhì)量的一項(xiàng)新技術(shù)。實(shí)踐證明，振動(dòng)可以提高水泥石強(qiáng)度，，提高頂替效率，消除水泥中的氣泡，形成完好的水泥環(huán)，還可以縮短候凝的時(shí)間，防止固井后的油、氣、水混竄，有利于提高一、二界面的膠結(jié)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：振動(dòng)固井同井質(zhì)S脈沖成諧振器一、概述國外在60年代就開始這方面的研宂工作，主要以前蘇聯(lián)和美國為代表。前蘇聯(lián)己有5個(gè)油田近百口井成功地使用了這項(xiàng)技術(shù)，有效地提高了固井質(zhì)量，獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)在這一領(lǐng)域開始進(jìn)行系統(tǒng)研究,1992年大慶鉆井研究所

2、對振動(dòng)同井技術(shù)進(jìn)行探索性研究,1994年大慶鉆并技術(shù)服務(wù)公司與大慶石油學(xué)院合作，研究并設(shè)計(jì)了一種水力脈沖振動(dòng)套管鞋。從室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果看，它的振動(dòng)作川是比較明顯的,但還沒有真正應(yīng)用到現(xiàn)場。1998年遼河油田鉆井二公司和航天工業(yè)總公司606研宂所電子儀器廠協(xié)作研制成功了井下水力脈沖振動(dòng)發(fā)生器，并進(jìn)行了17口井的現(xiàn)場試驗(yàn)，合格率為100%,優(yōu)質(zhì)率為94%,取得良好效果。動(dòng)態(tài)振動(dòng)固井是在常規(guī)振動(dòng)固井技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn),動(dòng)態(tài)振動(dòng)式相對于傳統(tǒng)同定位置條件下的振動(dòng)而言的，是指振動(dòng)器一邊在套管中自上而下運(yùn)動(dòng)，一邊在套管中振動(dòng)，并在一定范圍內(nèi)傳動(dòng)振動(dòng)波。固井施工過程中，在注水泥，頂替和候凝時(shí)，采用自

3、發(fā)振動(dòng)的激振器讓振動(dòng)波對套管，鉆井液和水泥漿產(chǎn)生作用，提高固井質(zhì)量。通過激振器在企井階段中的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)套管柱的阻尼共振效應(yīng)，全而激活界而、鉆井液和水泥漿，改善流體流動(dòng)性，提高頂替效率、水泥石強(qiáng)度和界面膠結(jié)質(zhì)量，防止活躍地層流體侵入環(huán)空，從而達(dá)到提高固井質(zhì)量的目的。二、振動(dòng)固井技術(shù)1、振動(dòng)對固井質(zhì)量的作用振動(dòng)能提髙水泥石強(qiáng)度：前蘇聯(lián)烏發(fā)石油研宂院科技人員通過室內(nèi)試驗(yàn)，證實(shí)Y這樣一種結(jié)論，即對水況漿建立振動(dòng)場，不論振動(dòng)場強(qiáng)或弱，均可提高水泥石的強(qiáng)度。振動(dòng)能降低鉆井液粘度并提高固井頂替效率：試驗(yàn)表明，在頻率為20?45Hz的振動(dòng)場中,鉆井液的粘度將下降20%?30%,有利于清除套管外壁的鉆井液膜

4、和井壁的濾餅。在此振動(dòng)頻率范圍內(nèi)，只需5?15s就可完全清除巖石試樣表面的濾餅。在頻率20?100Hz時(shí),套管上未被替凈的鉆井液減少了二分之一。振動(dòng)可以縮短水泥漿的候凝時(shí)間：試驗(yàn)證明，當(dāng)振動(dòng)頻率在20?170Hz范圍內(nèi)變化時(shí)，水泥漿的初凝時(shí)間縮短10%?15%,終凝時(shí)間縮短了30%?40%。振動(dòng)能使水泥漿靜切力大大降低：在水泥漿候凝過程屮，振動(dòng)水泥漿有助于破壞其顆粒間的粘結(jié)，減小或消除靜切力，使水泥漿幾乎保持其總液柱壓力，防止地下流體進(jìn)入環(huán)空，避免竄槽和破壞膠結(jié)質(zhì)量。振動(dòng)增加界面的膠結(jié)程度：實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)把水泥漿放入不同尺寸的同心管之間,一組振動(dòng)一組不振動(dòng)，待水泥漿固化后，分別在二組試驗(yàn)裝置的上

5、部用水加壓。在未振動(dòng)的-?組中，當(dāng)壓力加至2107MPa時(shí)，水泥與管子的膠結(jié)面開始滲漏。在振動(dòng)的一組中，當(dāng)壓力加至1615MPa時(shí)，膠結(jié)面才產(chǎn)生滲漏，說明振動(dòng)確實(shí)增加了界面的膠結(jié)強(qiáng)度。2、常用的固井振動(dòng)裝置及作用原理聲頻振動(dòng)固井裝置:水泥流動(dòng)時(shí)，聲音振蕩器產(chǎn)生的聲能作用于套管柱上，聲音順著管柱傳播，作用于套管底部，使水泥均勻地充滿套管外環(huán)空，同吋對氣泡、鐵銹和套管表曲上的其他臟物起著良好的釋放作用，從而使水泥和套管良好地膠結(jié)。環(huán)空脈沖式振動(dòng)裝置：這種振動(dòng)固井裝置，在地面把壓縮空氣或壓縮液體通過振蕩發(fā)生器后，直接作用于環(huán)空，使環(huán)空內(nèi)液柱也發(fā)生振蕩，產(chǎn)生彈簧效應(yīng)，作用于底部的水泥漿,提高固井質(zhì)量。

6、機(jī)械式振動(dòng)固井裝置：活化水泥增強(qiáng)水泥石強(qiáng)度，調(diào)節(jié)候凝過程，增強(qiáng)-、二界面膠結(jié)強(qiáng)度，增加密封能力。水力脈沖式振動(dòng)器：這種類型的振動(dòng)器作為套管串一部分隨套管下入井內(nèi)，通過液體的流動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。它所起的作用主要體現(xiàn)在降低鉆井液的粘度和提商頂替效率,同時(shí)對水泥漿充分混合，也起到一定的消除氣泡作用。對固井中淸洗、注灰和頂替這些環(huán)節(jié)具有積極的作用。3、各種振動(dòng)裝置的特點(diǎn)(1)機(jī)械式井口振動(dòng)器和聲頻井口振動(dòng)器安放位置均在井口,操作起來簡單可以隨機(jī)選擇振動(dòng)時(shí)間，不受常規(guī)固井操作的限制，對于全部同井環(huán)節(jié)都有益處。聲頻振動(dòng)器應(yīng)用效果好,而且對于正常固井及其他設(shè)備不造成影響，所以其應(yīng)用價(jià)值較大。(2)機(jī)械式管內(nèi)振動(dòng)器

7、和振動(dòng)棒以及磁致伸縮式振動(dòng)器和壓電陶瓷式振動(dòng)器都能在管內(nèi)靈活使用,如果添加必要的輔助沒備如:鉆桿、振動(dòng)內(nèi)管、電纜等，可重復(fù)利用，可減少成本投入。(3)環(huán)空脈沖振動(dòng)裝置在水泥的候凝過程施加振動(dòng)，增加了一、二界而的膠結(jié)強(qiáng)度，對于提高固井質(zhì)量具有重要意義,而且設(shè)備簡單，成本低廉，其應(yīng)用價(jià)值較大。(4)水力脈沖式振動(dòng)器振動(dòng)效果很好,在國內(nèi)外已有多項(xiàng)研宄成果，機(jī)構(gòu)的設(shè)汁都已進(jìn)入較成熟的階段?？傊?各種振動(dòng)方