第七章固井工艺
固井就是设法使水泥浆充满套管与井眼之间的环空。水泥硬化后，在井眼内形成承受一定液压的封隔能力，以防止环空内地层液体互窜。注水泥技术在整个钻井和完作过程中是极为关键的一步。因为因井施工只有一次成功的机会，所以对固井应精心设计和施工。
7.1 固井技术内容
表7-1 固井设计考虑的因素
1）根据地质及工程所提出的固井目的和要求，并依据已知井下条件的预计的参数，进行初步方案设计，包括初算水泥量、替浆量、预定水泥浆配方的流变性试验以及压力计算。
2）获取井径资料、电测地层及产层数据、实际钻井液性能、地层孔隙压力和破裂压力、确定的套管下深和套管结构排列数据、水泥应封隔位置。这样就能完成注水泥设计。
3）最后的作业质量评价包括测井温、声幅及变密度测井的套管试压。具体施工时，应随井下情况变化而及时修改设计方案。
2、注水泥参数的确定
1）套管下深
根据钻井设计与地质目的而定。而固井工艺设计所应考虑的是套管些所在位置，岩性状况，应避免下在坍塌地层中、大井眼段和过于松软的地层内。确保封过油层底界长度，满足阻流环至管鞋间长度和试油开发需要的人工口袋长度，钻井工艺要求这个距离越短越好。
2）套管设计
主要考虑选用套管附件的连接和配置相适应的强度，以及容量计算。套管强度设计又设计工程师依据标准提供设计结果。
3）环空水泥充填体积
实际注水泥时要依据电测井径资料来计算。掌握井下环空容积及注水泥浆的动态数据记录，通过电测井径计算水泥的附加量，最后计算环空水充填体积。
4）井眼条件
（1）钻井液性能：钻井液是影响固井质量和注水泥作业的最重要因素之一，因此要求取得钻井液性能参数。
（2）地层破裂压力梯度：全井设计的钻井液、前置液、水泥浆静液柱压力和其他流动阻力所形成的总压力应小于破裂压力。
（3）漏失问题：如果已知井下存在自然裂缝，钻进时发生循环漏失就应当进行堵漏处理，处理后才能进行注水泥作业。
（4）异常高压地层：异常压力固井是水泥浆设计应当慎重考虑的一个问题，尤其当钻井液当量密度超过1.35-1.6g/cm3以上时，在注水泥设计上应着重解决可能的气窜问题。在方案选择上，可采用具有封隔器的尾管结构，或在水泥中加入气阻剂。
（5）特殊岩性：一般指膏盐层，控制好岩盐层的影响，首先要保持水泥与岩盐层的胶结质量，设计时应采取高密度水泥浆，从而控制塑性流动。
（6）井下温度和压力是影响水泥浆的两个主要设计参数，温度尤为重要。
5）材料和套管附件的选择
（1）水泥及外加剂的选择：当水泥性能满足不了井下温度条件时，要加入外加剂来完成水泥浆的设计。
（2）水泥浆混配方式：主要是喷射混合，批量混合及再循环方式，其中以批量和再循环混合的水泥浆质量较好。
（3）常规注水泥井下管串附件的选择：一般情况下套管附件有引鞋（套管鞋或浮鞋）、浮箍、井壁刮泥器、套管扶正器；其他情况下还可能使用套管鞋封隔工具、水泥伞以及分接箍和套管外封隔器等。
7.2注水泥工艺方法
7.3 固井工艺
7.3.1内管注水泥方法
内管注水泥方法主要用于大尺寸套管固分。大口径套管注水泥，易在管内发生水泥浆窜槽，而顶替量大，不能有效地保证施工质量，需要采取内管注水泥。这种方法就是当大尺寸套管下至预定深度后坐定，在套管内再下入注替水泥的内管的方法，见图7-1。内管没水泥常用于l 33/8”~26”的套管，某些特殊井使用的尺寸已达48”~144”，也获得了成功。
图7-1内管注水泥方法
①井眼准备
应修整井壁，消除台肩，条件允许时用相当管径的钻具扶正器通井。必要时用2~3根套管试下。保持优质钻井掖，控制较小的泥饼摩阻系数。
②技术要点
大尺寸套管的特性是刚性大，因此，井斜方位变化大、台肩及小间隙是管拄下入的主要障碍。首先，应有合理的间隙尺寸，即套管尺寸、井眼尺寸、深度三者合理的配合关系。
套管下至设计深度后，使管柱在井口(一般坐定于导管上)固定，于套管内下入钻杆(或
油管)，插入特制管鞋的引座内，通过钻杆(称为内管)注替水泥．当替泥浆结束后上提内管，特制管鞋上的回压凡尔关闭，以控制套管外水泥浆倒流。
注水泥环空主要采用塞流方式，并依靠密度差提高顶替效率，其次一股使用低水化热水泥，主要有坝土水泥，火山灰等高水灰比水泥。套管下并应注意漂浮。亡项，应进行平衡计算和安装井口回压统制装置。
4.3.2尾管固井
尾管工艺是深井固井中最常用的一种方法，见图7-2。
图7-2尾管注水泥
特点是：具有较好的经济价值，改善管拄轴向受力载荷条件及改善钻井水力条件，尤其在低压薄弱地层固井能大幅度降低环空流动阻力，因此，尾管技术日益广泛地被采用。在先期完成井，还可采用尾管回接技术解决套管磨损的问题。同时，漏失严重的井，可从喇叭口进行挤水泥补救，常用于深井复杂条件井施工，回接同一尺寸或小一级尺寸的尾管。
?尾管悬挂装置
尾管作业质量的重要标志之一是，尾管悬挂器应具有良好的悬挂性能。良好尾管挂机构应当是“下得去，挂得住，倒得开”。具体性能要求是，悬挂较大载荷，不损伤外层套管，送入机构可靠并可回收，悬挂操作简单，送下钻具倒开起出容易、安全等。针对上述要求和并下条件的差异，目前已有各种结构类型的尽管悬挂装置。从悬挂方式上可分为两大类，即机械式和水泥悬挂式，后者由于具有较小的安全性能，一般不再发展。机械式发展较快，不但有液压式，而且还有可提动旋转机能的尾管挂装置。悬挂器种类主要有以下四类：
生产尾管（采油尾管）：目的是做完井尾管，可节约套管，增大产能。
技术尾管（钻进尾管）：作用是加深的技术套管，可节约套管，改变钻井液密度，留有回接可能，不改变钻进程序，具有机动性。
保护尾管：作用是修复套管，只需很短的一段套管，但要求很好的悬挂和注水泥质量。
回接尾管：回接到井口做完井套管，覆盖损坏套管做完井或技术套管，可提高油井质量，耐内压、外挤能力，具有完井作业的机动性。
?典型悬挂器的结构及作用机理
①卡块式悬挂器
作用原理是，上层套管顶装有带标号的特殊承挂接箍，卡块经弹簧片作用，卡块进入台阶凹槽而悬挂，当销钉剪断，即完成作业程序。
②“J”形榴悬挂器
这种悬挂器的作用原理是，悬挂器下至设计深度，上提0.3~0.5m，依靠弹簧片与外层套管内壁的摩擦力，反时针方向转动，使J形槽内导向销钉由J形槽的短槽进入长槽，此时下放送入钻具，卡瓦于锥套处外张卡挂于外层套管内壁上。
③轨道式卡瓦悬挂器
作用原理是，当下至设计深度，此时导向销钉处于轨道短槽内，上提距离大于1.05m 时，依靠弹簧片摩擦力，由导向转圈使导向销钉通过转环进入长槽，下放送入钻具，卡瓦可行至锥套处而与外层套管卡紧，然后倒扣并控制中心管在密封环以下，即进行注替水泥．此种结构应注意在送下尾管的过程中，一定要控制上提距离，否则导向销钉进入长轨道槽而发生中途卡挂，应当保持销钉一直处于短轨道内。
④改进式的轨道悬挂器(7”×5”I A型)
属轨道式类型，加设反螺纹套、花键轴和止推轴承的倒扣机构，当倒扣中和点找不准时，给轴承3~5t压力，即可倒开反扣。
⑤95/8”×7”I A型悬挂器
是目前油田较为常用的悬挂器之一，其主要特点是：轨道式操作，悬挂简单；没有双排卡瓦，满足重载荷尾管的悬挂，并在卡瓦与滑套间设计了一个随动机构；没有花键轴和止推轴承的倒扣机构，容易找中和点，倒扣方便；反螺纹为45度锯齿形，相当于一个锥形离合器，下尾管过程不易倒开，较安全；滑套—卡瓦系统，其工件原理是，滑
套下端装有滑套帽，帽内装的转环和导向销并在短轨道内，弹簧片与外层套管内壁的摩擦使滑套与轨道管之间产生相对泣移，导向销钉在短轨道内时，滑套上端不压缩销环，从而，销套、推杆卡瓦系统被锁在下死点位置。当导向销钉交换到长轨道内时，滑套上移压缩销环，钢球处在滑套头部的凹槽内，锁套可以被滑套上推，使卡瓦沿各自锥块活动，卡瓦张开实现悬挂。当锁套到达下死点时，固定环被锥体台肩挡住，当滑套继续下移时，锁环在弹簧力作用下伸出，锁住钢球，滑套和锁套脱离。由于滑套和锁套之间的联接是通过钢球来实现的，因此，当滑套相对于轨道管发生转动时，卡瓦不转动。
⑥液压式悬挂器(95/8”×7”I型)
工作原理是，依靠水力作用推动环形活塞，卡瓦上行卡紧悬挂。尾管下至设计井深后，方钻杆的方余应与当尾管被悬挂后送入钻具的回缩距一致。井口投球，憋起卡瓦并坐挂，然后，例扣注水加。
⑦贝克公司的尾管挂
工作原理是，悬挂头结构本体有两排卡瓦，卡瓦下端有三个压缩弹簧。液缸机构接在伸缩接头以下，液缸伸出后由卡簧卡住不能缩回，指环也不上移，悬挂头卡瓦便可伸出，当下放送入钻具后便可坐挂尾管，尾管下至设计深度时，投球憋压坐卡瓦，用伸缩接头找中和点，倒开反扣，注水泥、替泥浆、碰压、提出送入工具。
⑧RP型尾管悬挂装置
它是一种较新型的结构，可上下活动及转动尾管注水泥。其关键装置是RP型安放器及旋转水泥接头，可使尾管有6m的上下活动范围，下部配合TIW—J型机械尾管悬挂器。其接法是，尾管加剪切释放接头+J型悬挂器及配合接头+具有安放接箍的RP花键接头。安放接箍承受器已预先安好安放器，下湍接有反式抽子组合器及中空胶塞。按常规方式下尾管至设计井深后，上提9.2m，左转尾管三圈，下放，使卡瓦受1.4t左右的压力。在注水泥过程中活动6m的范围或慢转动。替泥浆后期应停止活动，下放加压9t剪断销钉，旋转爪脱出承转花键，安放器减载，然后加压1.2~1.4t于尾管上，倒扣，转速控制在16~40r/min。
?技术关键
尾管固井的技术关键主要是相关控制数值及设计系数的选择，如下：
尾管鞋距井底按规定要求控制一定值，为判明悬挂情况，其间距值应大于钻具回缩距，一般为3~4m，液压式可控制为2~3m。
重叠长度一般为30~50m，为保持喇叭口水泥密封性能，通常总在100~150m左右。
水泥浆量正规设计应返至喇叭口，考虑接触时间可适当加量，按电测值的井径附加5~10%。如设计原则采用“计划挤水泥法”，不进入重叠段，附加数控制在5%左右。
循环温度的计算应按尾管注水泥条件API RP10B执行。尾管作业要求冲洗喇叭口以上多余的水泥浆，其稠化化时间应比一次注水泥常规要求增加1.5~2.5h。
水泥环的最小厚度。即尾管与井眼的最小间隙不小于15.875mm(5/8”)。实践表明，只有20mm以上的水泥环厚度才能获得水泥石的胶结强度。
隔离液与冲洗液的设计。原则与一次注水泥相同，但尾管总是用单塞注水泥并采用冲洗液。要求是：亲水表面活性剂的水基冲洗液；良好的相容性；控制环空高度200m （尾管与外层套管问的高度）；进行内外压力的平衡计算，一般应保持管外静液柱压力太于管内1~2MPa。
控制失水的要求较高，高压失水应控制在60~150m1。
需要对坐卡瓦位置外层套管的抗内压强度进行校核，尤其是当重载荷尾管下入时，校核点的内压载荷包括：投产后气柱在该探度产生的内压力、层管轴向载荷在卡瓦上形成的内压力。
防止弹簧片磨损和防止压漏地层，控制下放速度。上层套管内每一立柱下放时间不应少于 1.0~1.5min，尾管出套管段后，在裸眼段不少于 1.5~3.0min，立柱下放速度为0.2~0.3m/s。
其它设计系数相同于一次注水泥。
7.3.3 分级注水泥
分级注水泥是在一次注水泥方法的基础上，用分级接箍将环空水泥分成两段或三段封固。常用于长水泥段固井、漏失条件的固井以及水泥量情况下的固井。
?一次注水泥
设计要结合各油田的地区条件，应有其特定设计系数和规定的参数值；设计应遵循部颁以扑技术条例或技术规定；设计程序是为使施工人员能正确、有效地进行注水泥作业设计和施工。在现有条件下，选挥最佳设备、工具．材料，并核算其经济准；设计程序是为使工序流程在设计内容：标难化，并对系数、密度、压力、排量、处理剂及时间要求旦体化，从而提供质量保证。一次注水泥方法见图7-3
图7-3 一次注水泥方法
①工艺要点
井眼准备：阻卡井段划眼，油气尼并段泥饼清除。生产层会管下入前，井深应钻够，以保证套管鞋至井底、人工井底至油层底界有足够的长度。
调整钻井液性能达到注水泥要求。保持井壁及井壁清洁、井内泥浆适当的低粘、低切，达到要求的n’及k’值。按替浆排量对井下承压能力进行试验。调整钻井液密度至满足平衡孔隙压力的要求。
确定采用引鞋(或浮鞋)、浮箍、阻流环深度。依据井下条件选择扶正器、刮泥器型式，并对其位置进行设计计算。
冲洗液、隔离液、先导水泥浆、尾随水泥浆的次序、数量及性能的设计和选挥，主要依据替水泥浆流型进行注入液的程序设汁。
顶替流型有宾汉塑性流体（紊流、塞流）和假塑性流体（紊流）。如因环空流动阻力过大，或因设备限制及地层承压能力限制，设计不能采用紊流顶替时，可考虑塞流顶替，但需要满足四个条件：使用小于水泥浆密度并大于钻井液密度0.24~0.12kg/m3；水泥浆上返流速应小于0.45m/s；隔离液静切力大于钻井液静切力至少达9.576Pa；按接触时间为5~7min，环空高度控制隔离液数量200~300m。
其它有关规定：依据电测井径曲线讨算水泥量，并按地区经验考虑附加系铁水泥稠
化时间应长于施工时间加1小时；双塞注水泥及确定套管活动方式的设计及计算；满足
平衡压力要求的水泥候凝条件及套管内压控制规定；井口套管的装定设计及套管内压力试验规定。
②一次注水泥常规设计及计算
水泥量的计算：
水泥浆总量：
V c＝V c1十V c2
式中：V c——注入水泥浆总量，L；
V c1——环空水泥浆量，L；
V c2——管内水泥塞用量，L；
环空水泥浆V c1计算
方法一：按裸眼段平均井径D的计算公式计算：
V c1＝[0.7854（D2-d2）H]K
式中：V c1——裸眼段环空水泥浆容积，L；
D——裸眼段的乎均平径，cm；
d——套管外径，cm；
H——环空裸眼水泥段长度，m；
K——水泥容积附加系数，一般取1.1~1.4，主要依据地区经验资料面定。
方法二：用两层套管之间的环形容积计算公式计算：
V c1＝[0.7854（D2-d2）H]
式中：V c1——环空水泥浆量，L；
D——外层套管内径，cm；
d——内层套管外径，cm；
H——一水泥环长度，m。
方法三：用考虑井径扩大后的计算公式计算
V c1＝0.7854（K12D2-d2）H
式中：K1——井径扩大系数；
D——井眼直径，cm。
管内水泥量：
V c2＝0.7854 d i2×h
式中：V c2——管内水泥塞的容积，L；
d i——套管内径，cm；
h——水泥塞长度，m。
水泥量：
Q c＝V c/q
式中：Q c——水泥袋数；
V c——总水泥浆量，1；
q——每袋水泥配成水泥浆后的容积。
配浆用水量：
V H＝Q c m
式中：V H——理论用水量，m3；
m——水灰比；
Q c——总水泥量，t。
井场实际备水量应再附加150~200%。
外加剂用量的计算，采取加入配浆水中的方式时，应按并场储备水量V c作计算依据，公式如下：
q n=V c Z/m
式中：q n———加入总水量V c中的外加剂，kg；
Z——外加剂加入水泥中的重量百分比；
m——水灰比。
替泥浆量计算：
V u＝0.7854K（l1d12+l2d22+…l n d n2）
式中：V u——替泥浆总量，L；
l1…l n——不同壁厚段套管长度，m；
d1…d n——不同壁厚段套管内径，cm；
K——压缩系数，一般取1.03。
注水泥流动阻力的计算：
注水泥井口压力为压力表指示的数值，它包括管内外的循环流动阻力及管内外静液柱压差。注水泥替泥浆的最大压力，还包括胶塞接触阻流环碰压时的突增压力。经验数据为，地面管汇流动阻力取0.5MPa，碰压突增压力取3.0~5.0MPa。
管内外流动阻力的计算
方法—：
套管注水泥，井深H<1000m时，P＝0.000981H+0．8。井深在1000~5000m时，P ＝0.000981H+1.6，P为套管内外循环流动阻力，MPa；H为套管下深，m。
方法二：
P＝0.0015H+1.2
方法三：考虑流速及流体密度因素的流动阻力
管内压力降：P1＝0.00981h fγ
式中：P1——管内压力降，MPa；
h f——管内流动水力损失高度，m；
h f =∑λl n V n/2gd n
式中：λ——流体摩阻系数，取值0.025~0.0 30；
l1…l n——不同壁厚管段长度，m；
d1…d n——不同壁厚段套管内径，习惯上取平均值，cm；
V1…V n——不同内径段流速，习惯上取平均值，m/s；
γ——流体密度，kg/l；
g——重力加速度，9．8m/s2。
环空压力降：P2＝0.00981h f’γ
式中：P2——环空流动阻力，MPs；
γ——环空流体密度，kg/L；
h f’——环空流动压力损失高度，m。
h f’=λ[H1V12/2g（D1-d）- H2V22/2g（D2-d）
式中：λ——流体摩阻系数，取值0.025~0.0 30
H1——裸眼井段长度，m；
H2——外层套管段长度，m；
D1——裸眼井段平均井径，m；
D2——外层套管内径，m；
V1——裸眼段环空平均流速，m/s；
V2——双层套管环空平均流速，m/s；
g——重力加速度，9.8m/s；
d——套管外径，m。
静液柱压差的计算，基于不同流体密度所在套管内外形成的套管内外压差，形成如下基本公式：
P3=0.00981H（γc -γu）
式中：P3——静液柱压差，MPa；
γc——管外水泥浆平均密度，kg/l；
γu——顶替泥浆密度，kg/l；
H——管外水泥浆高度，m。
注水泥最高泵压及其校核
P max＝P1+P2+P3+3~5MPa
式中：P max——最高泵压，MPa；
P1——管内流动阻力，MPa；
P2——环空流动阻力，MPa。
3~5MPa 是指碰压突增载荷。为了控制最高泵压，现场施工在顶替泥末期，往校降低泵入排量，这样可有效降低P2值，保持施工安全。对计算值进行校核，当P2加上环空静液柱压力小于地层的破裂压力，则设计完成。
注水泥流变参数的计算
剪切应力：
τ=μ（-dv/dγ）
式中：μ——流体粘度，Pa·s；
dv/dγ——剪切速率
流体的流变性能是通过dv/dγ及τ的坐标关系曲线来描述的。关系曲线反映出有三种基本流体特性，相应的三种数学模式如下：
牛顿模式，τ与dv/dγ成正比，数学模式为：
τ=μ（-dv/dγ）
宾汉塑性模式，有塞流、层流和紊流三种流态，μp在层流状态下为常量，称塑性粘度。当外力增加到屈服值，流体开始流动，此力为宾汉屈服值，记做τv，数学模式为：
τ=τy+μp（dv/dγ）
假塑性流体模式（幂拌流体），剪切应力的对数值与剪切速率的对数值成正比关系，有层流及紊流两种流态，数学模式为：
τ=K’（dv/dγ）n’
式中：K’——稠度系数，Ns/m2；
n’——流型指数。
通过试验分析水泥浆在环空的流态，从而选择最佳顶替流型，并定量计算流动阻力。当前，为提高水泥环质量，除保持套管居中、活功套管及配浆均匀外，掌握流体特性和对水泥浆的流变设计，以及通过流变计算，加入对水泥流动性能有所改善的外加剂，已是科学注水泥工艺的重要部分。
流体包括有：塞流，线速度<27m/min，颗粒直线流动；塞流与层流过渡的流态；层流，线速度>27 m/min，N Re<3000，颗粒直线流动；)层流与紊流过渡的流态；紊流，N Re>3000，颗粒呈环形涡流流动。
影响顶替效率的主要因素有：密度和浮力效应、环空几何形状、胶凝强度、水泥浆的顶替流变性能和流态。水泥浆顶替泥浆时，接流动特性进行设计和计算，可取得良好的顶替效率。
水泥浆驱替泥纸一般以紊流或在条件限制下采用塞流最好。流变设计总的要求是按紊流来考虑，紊流顶替仅仅是要求与泥浆接触的前置液（指隔离液、仲洗液或先导水泥浆）达到紊流，而不是整个环空水泥浆柱均处于紊流状态。同时，设计紊流的临界流速是按紊流最差条件来计算的，即采用最大的井下当量直径。
井眼尺寸过大，获得紊流需要大排量而设备功率达不到时，则应考虑塞流顶替；井下有低压渗透层或漏失层时，紊流的大排量形成较大环空流动阻力，为防止压裂漏失，需考虑塞流顶替；注替水泥浆，当克服不了U型管效应时，则不具备塞流顶替的条件；水泥浆没有较长的稠化时间，限制塞流顶替的可能性；塞流顶替需要的隔离液与泥浆密度差不能满足0.012~0.12 Kg/m3，则应考虑紊流顶替；塞流管径比值d/D大于或等于0.8时，可采用塞流顶替；控制环空流速在0.45m/s以内，才能实现塞流流态；塞流顶替要求隔离液的静切力比泥浆大9.6Pa。
水泥浆流变参数的测定要按照API规定方法配浆，搅拌，预置，测六速，计算出τ、μp或K’、n’，并绘制流变曲线。
y
?双级注水泥工艺
①正规式（非连续式）双级注水泥程序
注水泥程序同一次注水泥方法相似，完成一级注水泥。一级项塞碰压（一级水泥返至分级箍位置的以下深度），由于浮鞋、浮箍及碰压塞卡簧的三级密封，此时井口水泥头放压回零后即可投入打开塞。持打开塞自由下落至分级箍，打开塞胶锥面与下内套密合，井口加压使下内套销钉剪断后下移，露出注水泥孔，恢复井下循环，按设计可进行二级注水泥，方法见图7-4。
图7-4正规双级注法
一般情况下，当注入水泥浆的最后0.5~1.0m3提前置入关闭塞，注水泥浆结束立即替泥浆，当关闭塞行至分级箍的上内套时碰压，此时剪断上内套销钉，内套下移，露出进液孔，从而推动关闭套，关闭注水泥孔，二级注水泥工序完成，井口可放掉管内压力侯凝。打开孔压力及上内滑套关闭销钉剪断压力分级箍产品系列均明确给出。
②连续式双级注水泥工序
连续式双级注水泥法（见图7-5）同一次注水泥方式一样进行一级注水泥，水泥设计量返至分级箍位置。按间隔量置入打开塞，一级碰压(或留有余员)。按间隔量和分级箍位置决定，打开塞置入后，立即尾随水泥浆或是继续替入泥浆，但常规情况是由水泥浆推动打开塞。二级水泥浆量注完立即贸入关闭塞，开始替泥浆，直至碰压分级箍关闭，施工结束。
图7-5 连续式双级注水泥法
非连续式及连续式在附件上的差别主要是在打开塞不同，前者是重力式，置入后在泥浆中自由下落至分级箍位置；后者由水泥浆推替至分级箍位置。
?三级注水泥程序
主要是在管串中设置两个分级箍。下分组箍的内滑套较上分接箍的孔径更小，一级注水泥使用有旁通作用的底塞、顶塞一般不碰压，靠控制替浆量掌握水泥塞高度。下分级箍的打开采取连续式打开塞，在二级水泥注替完，关闭下分级箍后，投入重力塞打开上分级箍注水泥孔，进行第三级注水泥。
分级注水泥的技术关键主要有
①井斜问题。采用重力型打开塞受井斜的影响，因此分级箍安置位置井眼要直，控
制井斜角小于3度，否则，打开塞不易与下内套密合，大斜度井宜选择连续式分级注水泥方法。同时管外地层应致密，最好定放在上层套管内。下入过程要防止分级箍本体上的任何硬性挤压。
②分级箍注水泥孔打开后的一级水泥倒流问题。要求浮鞋、浮箍质量可靠，如回压密封失灵，则会影响二级注水泥的正常进行，尤其在采取连续式方法时，因此，在进行一级注水泥设计计算时，管内外静压差不宜过大，必要时可以加重顶替泥浆。
③套管扶正器的使用。在双级注水泥工艺中，套管居中更为必要，在分级箍位置上下应找中扶正，必须安置扶正器。同时，二级注水泥，该段环空钻井液不易充分处理调整，应加入足够数量的扶正器，防止套管偏粘井壁，造成水泥窜。
④分级箍型号的选择。依据分接箍安置深度、钻井液密度和产层压力情况及由此产生的轴向载荷和内外压力载荷选择合适的型号，尤其应注意分级箍的最大外径，应与井下条件相适应。质量合乎标准的分级箍，必须有永久关闭套，当钻掉分级箍上下内套后，关闭套满足抗内压及外挤要求。因此，正规作业钻至分级箍以下0.3~0.5m后进行密封试压。
分级注水泥设计及操作要点：
①分级箍类型选择及平衡设计。
分级箍的国外产品由贝克、哈里伯顿、道威尔等公司生产，国内目前已有仿贝克公司及道威尔分级箍。
依据工程及地质目的和井下条件，选择连续式或非连续式方法。平衡设计原则仍然是平衡孔隙压力，防止油、气、水上窜，同时环空静液拄压力加上环空流动阻力小于地层破裂压力。
②套管井口抗拉安全系数值
由于关闭循环注水泥孔要求有较高的关闭压力，从而产生过大附加轴向载荷，应对井口段薄弱点进行分级注水泥的抗拉校核。
③采用正规式(非连续式)方法注意事项
一级水泥返深的选择，一般宜低于分级箍位置200~300m。一级施工结束，井口放压观察浮鞋、浮箍的可靠性，放压回零则可打开井口，置入重力型的打开塞。不回零应关井候凝一段时间，防止水泥浆回流进入套管内。正常情况下，第二级注水泥宜选择在一级水泥环已具有一定胶凝强度后再开始作业。
7.3.4大斜度井与水平井固井技术
最大井斜大于55°~60°时称为大斜度井，井斜达到85°~90°的井，并在目的层有水平延伸的井段，称为水平井。在很多场合都间接地应用了水平并技术。水平井与目的层位、油藏持征、地层流体类别和特性以及整个油田的开发计划均有联系。相对于直井或小斜度井而言水平井可提高油气产量。由于水平井中产层出露面积较长，使得其产量平均达到直井的4倍。不仅提高了产油能力，而且提高了总产油量。直井的流场压力降径向集中。而水平井的流场压力降是分布平行均匀的。
?根据其造斜率大小，可分为三类：
长曲率半径水平井（剖面图见图7-6）。曲率半径范围为914~305m，井斜变化0.66 ~0.97°/m，水平井段长度大于610m。长曲率半径的水平井一般用在薄油层、裂缝油藏、大面积储层，能提高采收率，也可用于注水、汽井，采用常规定向井钻井工艺进行，成本约为直井的1.2~4倍。长曲率半径的水平并可采用常规定向井钻井工艺进行。其造斜率范围为10～25°／100m，根据水平位移来确定分二段或三段造斜。长曲率半径并，其水平段可以相当长，如图４-1，自造斜点增斜到40～50°的井斜角，而后进入长的稳定斜段，最后增斜到水平段井进人油层，井眼上下位移控制在5m以内。
图7-6长曲率半径水平剖面图
中曲率半径水平井。曲率半径的范围为213~28m，井斜变化0.26 ~1.64°/m，水平井段长度457~610m。中曲率半径水平井适用于小型油田，可使用转盘钻或在造斜点下用井下动力钻具，成本约为直井的2倍。
短曲率半径水平井。曲率半径的范围为12~6m，井斜变化5 ~10°/m，水平井段长度91~122m。短半径的水平井主要用以开发低渗透、自然裂缝的油藏或边缘油井，通常采用在同一垂直井中侧钻多个水平井眼，约为直井成本的1.4~3倍。短曲率半径水平井需要高度专业化的工具，一般由动力钻具与带活节的钻杆加钻铤组成，一般不进行注水泥作业。超短半径水平井是靠安装在定向柔性钻杆下端的高压喷嘴的喷射作用而完成的，又称做星状散射井（图7-7）。
图7-7星状散射井示意图
由于水平井井身结构的特点，从初始造斜点开始增斜至最大井斜而开始进入目的层的窗口井段，一般先下入技术套管，这时的注水泥作业属大斜度井注水泥，在水平延伸井段下套管，则属于水平井注水泥。为形成一定形式的封闭，在计划对多层段油层进行连续蒸汽驱或蒸汽吞吐时或是钻进到接近气顶或底水而预知将会产生起的产层需要补注水泥以防止气成水锥时，水平井完井须下入套管。
目前大多数水平井水平井段完井没有注水泥，通常悬挂割缝尾管、钻网眼尾管。这类井的地层岩性必须完整，以防止井塌或岩层脱落。上部的技术套管，通常斜度很大，一定要封固好。第二种方法是对管进行多层封隔，并局部下入割缝尾管或局部射孔完井。此时，管外封隔器可补充注水泥作业。第三种方法是在裸眼段下入尾管而不注水泥完井，目的是为了防止油层不断枯竭，裸眼段地层将发生坍塌。
井下轨迹的影响使得下入的套管可能承受地层纵向下榻应力，因此，水泥环支撑作用更为重要。另外，在水平井生产层出水，还是侵人水，还是环空窜通引起出水是难以判别的，因此，对水平井注水泥有以下要求：封隔注水泥井段内各组产层和其它渗透性岩层，防止层间窜通；形成连续而又坚固的水泥环，支撑和保护套管柱；为射孔提供均勾的环空间隙及充填良好的中间介质；支撑住不稳固的砂岩层；控制地层压力。
?井下的特殊问题及技术关键主要有：
①为了稳固井壁常采用高密度钻井液，这使水平井段、大斜度井段水泥浆顶替钻井液很困难，为了有效地清除井筒岩屑，避免出现岩屑床问题使用高粘切钻井液，产生的顶替效率问题。
②由于井下特点，为减少井壁摩阻和扭矩常采用以油润湿井壁岩的油基钻井液类型，产生了如何在油湿环境下，保证水泥与地层及管柱的胶结强度问题。为解决胶结质量进行化学冲洗，恢复水润湿性，使用隔离液的工艺问题。
③大排量循环高粘密度钻井液，引起循环漏失，使漏失段、高渗透地层井壁出现质量问题，对套管顺利下人与水泥胶结质量造成不良影响。
④大斜度井段形成的键槽和椭圆形井眼，易形成岩屑床，造成井眼低侧水泥环的窜槽问题。
⑤水泥浆在大斜度及水平井中凝固时，由于重力作用，易在井眼上侧形成游离液通
道，引起油、气、水窜问题。
?大斜度与水平井注水泥的技术关键在于两个方面：
一是如何保证套管或尾管结构能够克服阻力成功下至设计井深，并设计有合理强度的套管柱；二是在大斜度或在水平井段环空如何充填水泥。关键性技术问题在于以下五个方面：
①套管的下入。套管能否顺利下入大斜度及进人水平井段，这涉及到钻井问题，关系到井身剖面质量，轨迹以及钻井液性能，固井方面则应在管柱强度设计、管串结构设计来适应这类特殊井的需要，尤其尾管下入的中途加压下入与冲洗循环技术问题需要解决，还包括使用可提放旋转套管的注水泥工艺和水平井保持套管必要的居中度等技术问题。
②由于存在椭圆形井眼和岩屑床，清除岩屑床以及岩屑槽的沉屑和固相颗粒是提高大斜度及水平井顶替效率关键技术之一。
③防止水泥浆凝固过程，井壁上侧形成游离水通道是提高水泥环密封质量的又一关键技术。
④套管在自重作用下，易形成严重向下偏心，降低了水泥浆的顶替效率。
⑤地层的垂直应力直接作用套管柱，造成套管挤扁、变形而破坏的强度设计问题以及水泥环保护作用问题。
?固井设计与工艺技术
①井眼准备
保持井径、井眼轨迹规则，不应有不符合设计要求的全角变化率井段；避免形成键槽；凡钻进循环漏失，均应作好漏失处理。确定环空注水泥的最佳条件，从而可指导实施的注水泥设计，包括起下钻、测井、下套管条件模拟。验证水泥浆设计方案，在该种钻井流体条件下，水泥浆流动型式及其顶替钻井液的可靠性，即顶替效率验证。地面模拟测井质量评价，提供注水泥方案的可行性。也可应用注水泥软件，来模拟设计方案条件及水泥、钻井液试验数据，找出可能的限制条件，使后续实施设计更接近实际、完善和可靠。
②套管下入的摩阻计算：
套管对井壁摩擦阻力F的计算：
F=Pμ
式中：P——管柱对井壁的法向力
μ——摩擦系数，在套管内取0.2~0.3，裸眼井段取0. 3~0.6。
上提套管柱时，其有效合成轴向拉力W u为：
W u=W b+F>=P t / S t
式中：W b——套管柱设计合成拉力，kN；
P t——抗拉强度，kN；
S t——抗拉安全系数，取1．8。
如W u >P t / S t，则应以较低转速转动套管慢慢上提。
③套管柱的附件选择
套管串上主要附件包括：
引鞋及浮箍，为达到双保险，使用浮鞋与浮箍其回压阀应是加压弹簧结构的自动回位，而浮鞋应是流线型在大斜度下有更小的阻力，为了防止遇阻压碎，可设计用高强度铝合金结构。
套管扶正器，依据地层、井斜与井径变化，选择刚性与弓形弹簧扶正器，尤其在大斜度斜井段使用螺旋刚性扶正器，保证套管居中度在67％以上。
尾管悬挂器系列应使用可上下活动及旋转的尾管挂系列。
套管外封隔器：解决气窜与增强扶正效果，应选用具有加强层膨胀元件的封隔器，胶体长度可达3m，亦可用水泥充填胶筒，膨胀后可承受高的压差，且对套管有扶正作用。
④水泥浆设计
对于大斜度井与水平井固井，水泥浆设计需要达到的几项要求：水泥浆在井底条件下游离液为零，尽可能将环空上端积水带控制到最小；控制水泥浆固相颗粒的沉降，上、中、下密度差不大于0.059g/cm3；高温高压的水泥浆失水量应控制在小于40mL/30min 以内；水泥浆静切力与动切力，在满足紊流顶替条件下，其值应比钻井液高；直角稠化，凝结到硬化的时间短；提高水泥浆在高温条件下的稳定性；与前置液以及隔离液具有适应性与统一性，在密度上要求水泥浆>隔离液>钻井液，但密度基本应相近，密度差设计应有0.02~0.03 g/cm3；隔离液游离液在井底循环压力、温度条件下应趋近于零，且不沉降。
⑤隔离液设计
设计隔离液体系要依据水平井钻井液类型（油基或水基钻井液），以便选择较好的表面活性剂与钻井液相混时，能获得一个亲水环境，从而使水泥与地层和套管胶结有更好的强度。
采用再混拌的配浆装置，进一步加速水化，使浆体更加均匀，提高对游离水控制及降失水，充分发挥外加剂效能，加强与提高水泥浆体的稳定性，控制与改善沉降。充分利用预冲洗液与低密度流动性好的先导水泥浆特点，必要时候加入分散剂，以达到8~10min紊流接触时间。在有条件情况下，于冲洗液与隔离液之间使用隔离刮塞，防止隔离液污染，进一步提高顶替效率。当有气层或高压层存在，为控制气窜、防止大斜度井水泥充填质量不易保证的问题，设计在层间加设水泥充填的“加强”套管外封隔器，从而提高水平井注水泥及防气窜质量。
7.3.5高温井固井工艺
固井公司认为：地层温度在163~218℃，为高温条件的固井。正常的地温梯度是2.734℃/100m，习惯上按33m深度增温1℃处理，结合实际地表温度，当钻井进尺达到一定数值后，将面临高温条件的固井。在一般情况下，可以高温井固井当作深井固井问
固井工艺简 井深结构图 固井按井深结构可分为：1·表层套管固井 2·技术套管固井 3·油层套管固井 4．回接套管固井 1表层套管固井：一般通俗指20 ”133/8”或95/8”套管的固井，其目的是为了封固松软，易垮塔地层，为下部继续钻进作准备。 固井工艺一般采用单级固井或内插管固井 A)单级固井指一次性注完设计水泥浆并按设计替浆到位。 B)内插管固井指用专用工具内插管插入插入座后，注浆按设计 量返出后，按设计量替浆，起钻循环 固井工序
2技术套管固井 一般通俗指7”133/8”或95/8”套管的固井，其目的是为了封固下部复杂地层，为下部钻开油气层，做好准备。 固井工艺一般采用单级固井，双级固井，悬挂固井。 A)单级固井与表层单级固井相同。 B)双级固井：指由于所封固地层的地层压力相差较大或由于封 固断较长所采用的一种特殊固井工艺。采用分级箍分两次注浆的固井工艺。
C)悬挂固井：指由于封固段较长，所下套管悬重较大或由于钻 井成本考虑。所采用的一种特殊固井工艺，采用固井专用工具－悬挂器与上层套管下部的连接达到技术固井的目的 固井工序
3油层套管固井 一般通俗指7”，5”，51/2”或41/2”套管的固井，其目的是为了分隔下部各油气层或油水层，为下部分层开采做好准备。 固井工艺一般采用单级固井，双级固井，悬挂固井。 其固井工艺过程与技术套管固井相同，但技术措施不同。 4回接固井 一般川内常见的是7”回接，其目的是为满足下部油气层开发所需要的套管强度。其固井过程采用固井专用工具－插入筒插入到回接筒内，在固井时必须上提套管建立循环通道。按设计注浆，替浆完后下放套管插入回接筒形成密封。 固井工序
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 固井施工过程井控应急措 施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-8275-93 固井施工过程井控应急措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一、固井施工过程中井涌、井喷的应急措施。 1、注前置液时发生井涌或井喷，立即停止注前置液，并向钻井队工程技术员汇报，有钻井队根据井涌情况决定是否关井并进行压井处理措施，确保压稳地层后重新组织固井施工。 2、注入水泥过程中发生井涌、井喷时根据具体情况采取以下措施： （1）、注放水泥量少时，由钻井队根据井涌情况决定是否关井，如果关井，要节流循环出注入的水泥浆并采取压井措施。压稳地层后重新组织固井施工。 （2）、已经开始注尾桨时出现井涌或井喷时，由钻井队实施关封井器后节流注水泥作业，抢压胶塞、节流顶替。同时启动固井工程公司井控应急预案。 二、尾管固井井控措施
1、尾管固井封固井段短，要计算前置准的使用量，仔细核算地层压力和环空静液柱压力，实现平衡压力固井。 2、固完尾管后要求将钻具起到安全位置，循环出多余水泥浆。在进行循环泥浆时水泥浆正处于失重时期，地层流体容易窜入到水泥浆中。因此，在起钻过程中一定要注意灌泥浆作业，防止起钻过快造成抽吸现象，降低套管内液柱压力后地层流体窜入到水泥浆中造成固井质量不好，防止环空静液柱压力降低后诱发井涌或进喷。 三、注入水泥过程中，水泥车出现不正常情况。 在注入低密度水泥浆阶段： 1、泥浆泵出现凡尔卡住现象，要判断准确，是哪个凡尔卡住，及时停泵排除。 2、发动机出现供油不畅，能在（10-15分钟）内排除的，排除后继续施工。如不能排除时，换车继续施工。 3、出现高能混合器堵塞现象，停泵检查排除，
（二）插入法固井工艺 插入法固井工艺一般用于大直径套管固井，是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间，同时水泥浆可提前返出从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。 1. 插入法固井工艺流程 插入法固井工艺套管结构为：插入式浮鞋+套管串（也可以为：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。钻杆串结构为：插头+钻杆扶正器+钻杆串。插入法固井工艺流程:注入前置液→注入水泥浆（见图）→替入钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆（见图）。 注水泥 水泥浆 钻井液 钻杆 套管 扶正器 插座式浮鞋
下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环 2．插入法固井的有关计算 （1）套管串浮力计算 大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力F f 必须小 于套管串的重量G t 。 套管串所受的浮力F f 的计算公式： F f = S w Hρ s g×10-7 (1) 式中 F f —套管串所受的浮力，kN S w —套管外截面积，cm2 H—浮箍深度，m ρ s —水泥浆密度，g/cm3 g—重力加速度。 套管串重量G t 的计算公式： G t = qH×10-3+ S n Hρ n g×10-7 (2) 式中 G t —套管串重量，kN q—每米套管重量，N/m H—浮箍深度，m S n —套管内截面积，cm2 ρ n —套管内泥浆密度g/cm3 g—重力加速度。 要保证套管串不被浮起，需满足G t ≥F f 。若计算后G t ≤ F f ，必须加重钻 井液，即加大ρ n 的值，以提高套管串的重量G t ，使G t ≥F f 后方可施工。因此， 必须进行钻井液“临界密度”ρ min 的设计。“临界密度”是指替钻井液结束时， 套管串所受的浮力F f 与套管串的重量G t 相等时套管内钻井液的密度。计算方法 是把（1）和（2）式整理后（g取10）即可得出。 “临界密度”ρ min 的计算公式： ρ min =（S w ρ s －q×10-3）/ S n (3) 式中ρ min —临界密度 g/cm3 在做固井设计时，设计替入泥浆的密度ρ s 要大于临界密度ρ min ，实际应 用中，一般按： ρ s =ρ min +（0.1～0.2） （2）钻柱坐封压力的计算 由于插入法固井内管（钻柱）和浮箍的连接是通过插入接头和浮箍插座用插入的方法连接的，所以若不在密封球面与承压锥面之间施加一定的压力，在施工中就会在反向压力的作用下钻具产生“回缩”，造成密封球面与承压锥面之间“脱开”，而失去密封作用。因此，在设计中进行坐封压力的计算是非常必要的。 坐封压力F z 的计算公式为： F z =P max S m ×10-3 (4) 式中 F z —密封球面与承压锥面之间施加的压力（坐封压力） kN
固井工艺技术 常规固井工艺 内管法固井工艺 尾管固井工艺 尾管回接固井工艺 分级固井工艺 选择式注水泥固井工艺 筛管（裸眼）顶部注水泥固井工艺 封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺 注水泥塞工艺 预应力固井工艺 挤水泥补救工艺技术 漏失井固井技术 高压井固井技术 大斜度井固井技术 深井及超深井固井技术 长封固段井固井技术 小间隙井固井技术 糖葫芦井眼固井技术 气井固井技术
（一）常规固井工艺 常规固井工艺是指在井身质量较好,且井下无特殊复杂情况,封固段较短的封固要求下,将配制好的水泥浆，通过前置液、下胶塞（隔离塞）与钻井液隔离后，一次性地通过高压管汇、水泥头、套管串注入井内，从管串底部进入环空，到达设计位置，以达到设计井段的套管与井壁间的有效封固。套管串结构：引鞋+旋流短节+2根套管+浮箍+套管串。 施工流程：注前置液→注水泥浆→压碰压塞（上胶塞）→替钻井液→碰压→候凝。 保证施工安全和固井质量的基本条件： （1）井眼畅通。 （2）井底干净。 （3）井径规则，井径扩大率小于15%。 （4）固井前井下不漏失。 （5）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h。 （6）套管居中，居中度不小于75%。 （7）套管与井壁环形间隙大于20mm。 （8）钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下，应保证低粘度、低切力、低密度，具有良好的流动性能。 （9）水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。 （10）水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0.2。 （11）下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低
压管汇等，性能满足施工要求。 （二）内管法固井工艺 内管法固井工艺是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间。用该工艺进行表层时，水泥浆可提前返出，从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。该工艺一般用于大直径套管固井。 套管串结构：插入式浮鞋+套管串（或：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。 钻杆串结构：插头+钻杆扶正器+钻杆串。 工艺流程:注入前置液→注水泥浆→替钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆。 (三)尾管固井工艺 尾管固井是指不延伸至井口的套管固井，这段不到井口的套管称做尾管。较短的尾管可座于井底，但绝大部分必须要求实施尾管悬挂，这样管柱不至于大幅度弯曲，利于保证固井质量，便于进行增产作业。悬挂器装在尾管顶部，尾管由尾管悬挂器悬挂于上层套管内壁。尾管固井的主要目的有：经济性；满足使用复合钻具或复合油管；改善钻井或注水泥环空水力条件等。 最常用的尾管悬挂器是液压式尾管悬挂器。
目录前言 第一章固井概论 第一节固井概念 第二节固井的目的和要求 第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范 第二节固井工具、附件 第三节固井材料 第三章固井工程技术基础 第一节固井工艺 第二节固井水泥浆 第三节注水泥施工程序
第一章固井概述 一、固井概念 为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。因此固井包括了两部分：下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。 固井作业 固井作业是通过固井设计，应用配套的固井设备、辅助设备及工具，将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后，通过固井泵泵注入井，并顶替到预定深度的井壁与套管、（套管与套管）的环形空间内，使套管与井壁、（套管与套管）之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图 二、固井目的和要求 1、固井的目的 一口油井深达数千米，在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况，影响正常钻进，严重时甚至导致井眼报废。遇到上述情况就应下套管固井，封隔好复杂地层后，再继续钻进，直到建立稳定的油气通道为止。因此,为了优质快速钻达目的层，保证油气田的开采，就要采用固井，固井工程的主要目的为： 1）、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层，巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
（如图1-1所示），当从A 点钻进至B 点，如果在A 点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达B 点所用泥浆密度在A 点产生的压力就会大于A 点地层破裂压力，造成A 点地层破裂，发生井漏。同理，当从B 点钻进至C 点，如果在B 点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达C 点所用泥浆密度在B 点产生的压力就会大于B 点地层破裂压力，造成B 点地层破裂，发生井漏。 2）、封隔油、气、水层，防止层间互窜。 固井工程不仅关系到钻进的速度和成本，还影响到油气田的开发。（如图1-2所示），如果油、气层与水层间水泥固结不好，层间互相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。当油、气层压力大于水层压力时，油、气便会窜入水层内，既污染了水层又影响到油气的产 量；当水层压力大于油、气层压力时，水便会 图1-1 下套管固井原理示意图 图1-2 固井防止层间流体互窜示意图
附件 中国石油天然气集团公司 固井质量检测管理规定 （试行） 二〇〇六年五月
编制说明 为了规范固井质量检测程序，提高固井质量评价结果的客观性，使固井质量检测更好地为油气勘探开发服务，中国石油天然气集团公司特制定《中国石油天然气集团公司固井质量检测管理规定（试行）》。 长期以来，集团公司绝大多数探井、评价井和生产井都采用CBL测井，积累了丰富的评价经验，目前这些仪器仍是固井质量评价的主要测量工具。SBT测井与CBL测井原理相同。因此本规定中的附录C只详细规定了CBL/VDL和SBT 资料采集的质量控制要求，另外本规定第五章“固井质量评价”中引用了SY/T6592《固井质量评价方法》，该标准规定了基于CBL/VDL和SBT测井资料的固井质量评价方法。 对于超声反射回波测井仪CET，USI，PET，CAST和俄罗斯声波及伽马密 度- 套管壁厚组合测井仪器，由于国内应用较少，积累的经验少，只作推荐使用。
目录 第一章标准的引用 第二章测井要求 第三章测井准备 第四章现场施工 第五章固井质量评价 附录A 固井质量检测仪器参考信息附录B 固井质量测井作业通知单附录C 固井质量测井资料质量要求
第一章标准的引用 第一条固井质量检测应执行的相关技术规程SY/T5131 石油放射性测井辐射防护安全规程SY/T5132 测井原始资料质量要求 SY/T5600 裸眼井、套管井测井作业技术规程SY/T5633 石油测井图件格式 SY/T5726 石油测井作业安全规程 SY/T5880.1 石油测井仪器刻度总则 SY/T6030 水平井测井作业技术规范 SY/T6413 数控测井数据采集规程 SY/T6499 固井质量检测仪刻度及评价方法SY/T6592 固井质量评价方法 第二章测井要求 第二条测井项目设计要求
常规注水泥 注前置液：为提高水泥泵顶替钻井液的效率，保证水泥环质量，在钻井液与水泥浆之间注入一段“液体”，这种特殊的液体称为前置液，按其性质分为冲洗液和隔离液，在顶替钻井液过程中起到冲洗、稀释和隔离钻井液作用，从而提高水泥浆的顶替效率。 注水泥浆：指按封固井段内井眼与套管之间环荣大小计算用水泥数量，通过固井专用设备将干水泥和配浆水混合成一定密度的水泥浆，并通过套管注到井内。 压胶塞：指注水的水泥数量到达设计要求时，将胶塞压入井内。起作用是有效地隔离顶替液与水泥浆，并刮下套管壁上的水泥浆，同时与管串上的浮配合，起到控制替钻井液量的作用。 为防止先期注入的水泥浆在套管内与钻井液发生混窜，有时还在注前置液之后加入一个下胶塞，这是一个空心只有一层特殊隔膜的胶塞。起作用时组织水泥浆在套管内狱卒阿宁也混攒。当水泥浆充满套管时，下胶塞坐在浮攒上，压力达到一个较小的值时，隔膜被破坏通道打开，保证后续施工正常进行。 钻替井液：指用顶替液推动胶塞，将套管内的水泥浆替到套管外的环形空间，到达封固的层的过程，这是固井工作的重要环节。由于常用的顶替液为钻井液，故称替钻井液。 碰压：当顶替液的数量达到套管串浮箍以上的容积时，胶塞将坐在浮箍上，流体通道封闭，使套管内压力突然升高，这一现象称为碰压。它标志着浮箍以上的套管内的水泥浆全部被顶替到环空。 套管试压：碰压后，为了验证套管串的密封情况而进行的压力试验。具体做法是将套管内压力提高到某一规定的数值，经一定时间后而不下降为合格。说明整个管串的密封性很好，符合油气井投产的使用条件。如果在一定时间内套管内压力下降，则说明管串密封有问题，需查找原因进行处理。有些油田规定在水泥浆侯凝之后进行套管试压。 侯凝：试压结束后，将套管内的压力释放掉，使套管处于不变形的状态下侯凝，保证固井质量。此时，应注意浮箍、浮鞋的密闭性，如发生倒流现象，则需根据水泥浆与泥浆的压差值，确定一个回憋压力。此压力不宜过高，以免套管变形，一般在套管内外静压差基础上附加1-2Mpa. 分级注水泥 分级注水泥是利用连接在管串上的可以打开和关闭的特殊接箍，将一口井的注水泥作业分两次或三次完成的注水泥工艺。 分级注水泥技术可以降低环空液柱压力，减少注水泥作业井漏的发生，从而降低了施工压力，保证施工的安全。同时还可以防止或减少水泥浆失重造成的油气水上窜，有利于提高固井质量。除此之外，还可选择最佳的水泥封固段，节约水泥，降低固井成本。 简单的说可分为两种：正规非连续式双级注水泥和非正规连续式双级注水泥。 正规非连续式双级注水泥：注一级前置液—注一级水泥浆—压第一级胶塞—替顶替液—碰压—敞压—投入打开塞—打开分级箍通道—循环洗井侯凝—注二级前置液—注二级水泥浆—压入关闭塞—替顶替液—碰压—关闭分级箍通道—结束。 非正规连续式双级注水泥：注一级前置液—注一级水泥浆—投一级胶塞—替顶替液—投打开塞—注二级前置液—注二级水泥浆—投关闭塞—替顶替液—一级胶塞碰压二级通道打开—关闭塞坐封通道关闭—施工结束。 尾管注水泥 步骤：在接好注水泥管线并试压后，将前置液通过钻杆泵入，随后注入水泥浆（通过钻杆），注水泥结束后，压入钻杆胶塞并进行顶替，当钻柱内水泥浆被顶替完后，钻杆胶塞与尾管胶塞重合闭锁，压力上升到某一定值（尾管胶塞剪断压力）时，由钻杆胶塞和尾管胶塞组成的
第二部分固井基础知识 第一章基本概念 1、什么叫固井？ 固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。 2、什么叫挤水泥？ 是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。 3、固井后套管试压的标准是什么？ 5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过 0.5MPa，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0.5MPa。 4、什么叫调整井？ 为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。 5、什么叫开发井？ 亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。 6、什么叫探井？ 在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。 7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？ 有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。 8、什么叫表外储层？ 是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。 9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？ 固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。 10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？ 调整井按质量标准井斜不大于3度。探井按质量标准井斜不大于5度。
11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少？ 调整井井底最大水平位移是40米。探井井底最大水平位移80米。 12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？ （1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井 13、目前大庆油田形成几套固井工艺？ （1）多压力层系调整井固井工艺技术。 （2）水平井固井工艺技术。 （3）斜直井固井工艺技术。 （4）小井眼固井工艺技术。 （5）深井及长封井固井工艺技术。 （6）欠平衡固井工艺技术。 14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种？（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。 15、5 1/2″水泥头销子直径为多少毫米？ 5 1/2″水泥头销子直径为24mm。 16、常用的套管有哪些规格？ 5″、5 1/2″、7″、7 5/8″、8 5/8″、9 5/8″、10 3/4″、12 3/4″、13 3/8″、20″等。 17、简述技术套管及油层套管的作用？ 技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。 油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。 18、常用扶正器的规格有哪些？ 5×5 1/4，5 1/2×7 1/2，5 1/2×8 1/2，5 1/2×9 3/4，9 5/8×12 1/4，13 3/8×17 3/4。 19、上胶塞的作用是什么？ （1）在管内隔开水泥浆和泥浆或清水；
固井技术基础（量大、多图、易懂） 概述 1、固井的概念 为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的 作业，称为固井工程。 2、固井的目的 1. 封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行； 2. 提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池； 3. 封隔油、气、水层，防止不同压力的油气水层间互窜，为油气的正常开采提供有利条件； 4.保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染； 5.油井投产后，为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利的条件； 3、固井的步骤 1. 下套管 套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。 2. 注水泥 注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。 3. 井口安装和套管试压 下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各层套管的顶端都挂在套管头，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。注平衡液等作业。 4. 检查固井质量 安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。探套管水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）
什么是固井 一、固井：在已钻出的井眼中下入一定尺寸的套管，并在套管与井壁或套管与套管之间的环形空间内注入水泥的工艺过程。 二、井身结构包括以下几方面的内容：所下套管的层次、直径、各层套管下入的深度、井眼尺寸（钻头尺寸）、各层套管的水泥反高等。 三、设计井深的主要依据：地层压力、地层破坏压力和坍塌压力。 四、套管的类型：⒈导管；⒉表层套管；⒊技术套管；⒋生产套管；⒌尾管。 五、井深结构设计的原则：①能有效的保护油气层，使油气层不受钻井液的损害；②能够避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，保证全井顺利钻进，使钻井周期达到最短；③钻达下部高压地层时所用的较高密度的钻井液产生的液柱压力，不至于把上一层套管鞋处薄弱的裸露地层压裂；④下套管过程中，钻井液液柱压力和地层压力之间的压差，不至于造成卡阻套管。 六、套管柱的受力：轴向压力、外挤压力和内压力。 七、套管柱的附件：⒈引鞋（套管鞋、浮鞋）；⒉回压法；⒊套管扶正器；⒋磁性定位套管； ⒌联顶节。 八、水泥熟料主要成分：①硅酸三钙（C3S）；②硅酸二钙（C2S）；③铝酸三钙（C3A）；④铁铝酸四钙（C4AF）。 九、水化作用：油井水泥与水混合后，水泥中各种矿物分别与水发生水解和水化反映，某些水化产物还能发生二次反映。 十、水化反映的不断进行水泥浆形成水泥石可分为三个阶段：①胶溶期；②凝结期；③硬化期。 十一、稠化时间：指油井水泥浆在规定压力和温度条件下，从开始搅拌至稠度达100Bc所需要的时间。 十二、稠度：水合水泥混合后会逐渐变稠，变稠的速率。 十三、注水泥的设备：水泥车、水泥混合漏斗、水泥分配器、水泥头、胶塞、储灰罐。 十四、碰压：胶塞被推至浮箍时，泵压突然升高。 十五、注水泥主要工序包括：循环和接地面管汇→打隔离液→顶胶塞→碰压→候凝。 十六、提高泥浆的顶替效率：⒈紊流顶替；⒉打前置液；⒊活动套管；⒋调整完井液和水泥浆的性能；⒌使用扶正器。 十七、引起油、气、水窜的原因：水泥浆在凝固过程中的失重是导致油、气、水窜的主要原因，井壁存在泥饼、水泥硬化过程体积收缩也是造成油、气、水窜的原因。 十八、水泥浆失重：指水泥浆柱在凝固过程中对其下部或地层作用的压力逐渐减小的现象。十九、防止油、气、水窜的措施：①采用两用水泥；②分级注水泥；③减小水泥浆返高；④环空憋压候凝；⑤使用特种水泥。 二十、特殊固井技术：习惯上把除了常规一次注水泥技术方法。 二十一、特殊固井技术的种类：⑴、内管注水泥；⑵、尾管固井工艺；⑶、分级注水泥技术。二十二、完井：指从打开生产层到把井交付给采油生产期间的全部生产过程。 二十三、完井包括：打开生产层、下油层套管固井、射孔到试采的全部工艺过程。 二十四、井下复杂情况：钻井作业过程中，由于钻井液的类型与性能选择不当及井身质量较差等原因造成井下钻具的遇阻遇卡、钻进时严重憋跳钻、井漏、井喷等现象，不能维持钻进与其他钻井作业正常进行。 二十五、钻井事故：由于检查不周到，违章操作，处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意而造成的钻具折断、顿钻及井喷失火等恶果。
固井复杂问题 固井作业不仅关系到油气井能否顺利完成，影响投产后油气井质量的好坏、油气井寿命的长短及油气井产量的高低，而且其成本在整个钻井工程中也占有很大的密度（占20%～30%）。固井技术发展的目标一直围绕如何进一步提高固井质量及减少固井事故等。固井又是一个系统工程，影响因素复杂多样，具有其特殊性，主要表现在以下几个方面： （1）固井作业是一个一次性工程，如质量不合格，即使采用挤水泥等补救方法也难以取得良好的效果。 （2）固井作业是一项系统工程、隐蔽性作业，涉及到材料、流体、化学、机械、力学等多种学科，施工时未知因素多，风险大。 （3）固井作业施工时间短，工作量大，技术性强，费用高。 因此，要求固井作业要精心设计、精心准备、精心施工，并要有较完备的预防固井复杂情况的预处理方案，确保优质高效地完成固井作业。 固井作业涉及套管、水泥浆浆体性能设计、注水泥现场施工、水泥胶结质量等方面，为此，固井复杂问题和事故也可以分为以下几类。第一类：套管及下套管复杂情况，包括下套管阻卡、套管断裂、套管泄漏、套管挤毁、套管附件和工具失败、下套管后漏失或循环不通等。 第二类：水泥浆浆体性能事故，包括水泥浆闪凝、水泥浆触变性、水泥浆过度缓凝等。
第三类：注水泥现场施工复杂情况，包括注水泥漏失、环空堵塞、注水泥替空等复杂情况和事故。 第四类：水泥胶结质量复杂情况，包括油气水层漏封、水泥胶结质量差、环空气（水）窜等。 下面就上述固井复杂情况及事故发生的主要原因及预防、处理方法分别加以论述。 1、下套管复杂情况 1、1套管阻卡 套管阻卡一般可分为以下三类：一是套管粘吸卡，二是井眼缩经卡，三是井眼坍塌或砂桥卡。 1）管阻卡的原因及影响因素 1.套管粘吸卡是由于套管的外径往往大于钻杆的外径，套管与井壁的接触面积大于钻杆的接触面积，上扣时间要大于钻杆的上扣时间，且下套管时又难以旋转，因此，卡套管的发生机率较大。 2.井眼缩径卡套管是由于井眼不稳定，特别是钻遇蠕动性岩盐层或由于钻井夜性能不好形成较厚的假泥饼，导致井眼缩径，造成缩径卡套管事故。 3.井眼坍塌或砂桥卡套管是在下套管过程中或下套管结束后发生井眼坍塌或形成砂桥造成卡套管事故。 4.下套管前没有认真通井，对缩径段没有很好地划眼，易造成卡套管事故。 5.下套管作业没有认真准备（包括组织、工具等），造成下套管时间
固井工艺技术 常规固井工艺内管法固井工艺尾管固井工艺尾管回接固井工艺分级固井工艺选择式注水泥固井工艺筛管（裸眼）顶部注水泥固井工艺封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺注水泥塞工艺预应力固井工艺挤水泥补救工艺技术漏失井固井技术高压井固井技术大斜度井固井技术深井及超深井固井技术长封固段井固井技术小间隙井固井技术糖葫芦井眼固井技术气井固井技术
(一) 常规固井工艺 常规固井工艺是指在井身质量较好，且井下无特殊复杂情况， 封固段 较短的封固要求下，将配制好的水泥浆，通过前置液、下胶 塞(隔离塞)与钻井液隔离后，一次性地通过高压管汇、水泥头、 套管串注入井内，从管串底部进入环空，到达设计位置，以达到设 计井段的套管与井壁间的有效封固。套管串结构：引鞋 +旋流短节 +2根套管+浮箍+套管串。 施工流程：注前置液7注水泥浆7压碰压塞(上胶塞)7替钻井液 保证施工安全和固井质量的基本条件: 井眼畅通。 井底干净。 井径规则，井径扩大率小于15% 固井前井下不漏失。 套管居中，居中度不小于 75% 钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下，应 保证低粘度、低切力、低密度，具有良好的流动性能。 (9)水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。 (11 )下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管 钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于 10m/h 。 (7) 套管与井壁环形间隙大于 20mm (8) (10)水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于 0.2。
汇等，性能满足施工要求。 （二）内管法固井工艺 内管法固井工艺是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间。用该工艺进行表层时，水泥浆可提前返出，从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。该工艺一般用于大直径套管固井。 套管串结构：插入式浮鞋+套管串（或：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。 钻杆串结构：插头+钻杆扶正器+钻杆串。 工艺流程：注入前置液T注水泥浆T替钻井液（替入量比钻杆内容积少 0.5m3）T放回压检查回压凡尔是否倒流T上提钻杆循环出多余的水泥浆。 （三）尾管固井工艺 尾管固井是指不延伸至井口的套管固井，这段不到井口的套管称做尾管。较短的尾管可座于井底，但绝大部分必须要求实施尾管悬挂，这样管柱不至于大幅度弯曲，利于保证固井质量，便于进行增产作业。悬挂器装在尾管顶部，尾管由尾管悬挂器悬挂于上层套管内壁。尾管固井的主要目的有：经济性；满足使用复合钻具或复合油管；改善钻井或注水泥环空水力条件等。 最常用的尾管悬挂器是液压式尾管悬挂器。 套管串结构：引鞋+1根套管+ 浮箍+1根套管+浮箍+1根套管+球座短节（含托篮）+尾管串+尾管悬挂器总成+送入钻杆。 工艺流程:按作业规程下入尾管及送入钻杆到设计位置T开泵循环 7投球7憋压剪断座挂销钉悬挂器座挂7倒扣7憋压剪断球座销 钉循环钻井液T注前置液T注水泥浆T释放钻杆胶塞T替钻井液 7碰压7上提中心管循环出多余的水泥浆7起钻候凝。 （四）尾管回接固井工艺
. . . ... 固井技术基础（量大、多图、易懂）概述 、固井的概念1为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。 、固井的目的2封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行； 1. 2. 提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池；，为油气的正常开采提供有利条件；油气水层间互窜 3. 封隔油、气、水层，防止不同压力的保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染； 4.进行增产措施创造了先决有利的条件；油井投产后，为酸化压裂 5.、固井的步骤3下套管1. 套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。根据用途、地层预测压力和套管下入深度设。使用壁厚，钢级和丝扣类型计套管的强度，确定套管的注水泥2. 注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。井口安装和套管试压3. 下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各层套管的顶端都挂在套管头，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。套管头还是防喷器、
油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。注平衡液等作业。检查固井质量4. 安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。探套管水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）.. .. z. . . . ... 声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情检验，用地层压裂试验。生产井要做水泥环的质量要做。固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。况、固井的方法4管柱固井1. 通过钻柱注入水泥进行固井作业，把与钻柱连接好的插头插入套管浮箍或浮鞋的密封插座，″）导管或表层套管的固井。16″~30称为管柱固井。管柱固井主要用于大尺寸（ 2. 单级双胶塞固井，循环水泥，打隔离液，投底塞，再（顶塞和底塞）首先下套管至预定井深后装水泥头、胶塞上被击穿。顶底塞碰压，固井结束。注入水泥浆，然后投顶塞，开始替泥浆。底塞落在浮箍 尾管固井3. 尾管固井是用钻杆将尾管送至悬挂设计深度后，通过尾管悬挂器把尾管悬挂在外层套管 后与尾顶替、钻杆胶塞剪断尾管胶塞上，首先坐封尾管悬挂器，然后开始注水泥、投钻杆胶塞处碰压，固井结束。球座管胶塞重合，下行至 ====井深结构、井身结构的概念1井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合
浅谈固井施工中常见问题及处理方法 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
浅谈固井施工中常见问题及处理方法固井施工是开采油气前的一项重要性准备工作，施工质量的好坏决定着油气井的寿命长短，关系着后续的开采量和开采效益。在固井施工中，由于工程的特殊性，决定着固井技术容易发生质量问题。本文就对固井施工中的常见问题及处理方法做个探讨。 固井工程是一项复杂的工程，施工时间段、工序复杂、作业量大枪、技术性强，施工质量的好坏直接影响着后续油气开采，而且，固井施工是在井下作业，不易观察和判断，因此，质量的控制就显得尤为重要。 固井施工的主要工序分为下套管、注水泥、候凝和检测评价。其中，注水泥的过程是最容易出现问题的工序，涉及到材料、流体、机械、力学等多种因素的影响，也受到水泥性能、底层结构、施工工艺等影响，导致注水泥过程失败。在笔者多年的施工经验总结来看，固井施工中的问题主要有：套管阻卡、水泥浆过快或过慢凝结、注水泥漏失、灌香肠、注水泥替空、油气水层漏封等问题。下面，就主要从这几个问题进行一一分析。 1.套管阻卡的问题分析
1.1.定义：套管阻卡指的是层套管和井眼之间的配合缝隙不够，导致套管无法深入井下进行作业。 1.2.原因：发生套管阻卡的原因有很多。一是套管粘吸时卡住，就是套管外径比钻杆的外径要打，或者上扣的时间比钻杆的时间长，在下管的时候难以转动，导致卡管。二是在下管套前的准备工作不充分，没有仔细通井，容易导致套管阻卡。三是下套管过程过长，停滞不前，容易发生。四是钻井液不符合质量要求，导致摩擦系数大，容易发生。五是在初期遇到阻卡时，没有及时纠正，在继续下压过程中卡死。 1.3.措施：一是在下管前应该认真通井，特别是对缩径段一定要反复划眼，确保不在该段卡住。二是在下管前要对钻井液的性能进行检测，保证合理的粘度。三是在下管过程中遇到特殊情况时，应该马上拔出套管，等情况处理完后重新下管。四是下套管是遇到卡管，不得用力继续下压，防止卡死。 2.水泥浆过快或过慢凝结的问题分析 2.1.定义：在注水泥的过程中，因为水泥稠度等发生变化，导致水泥浆的凝结快于或者慢于设计凝结时间。
固井技术基础 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
固井技术基础（量大、多图、易懂） 概述 1、固井的概念 为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。 2、固井的目的 1. 封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行； 2. 提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池； 3. 封隔油、气、水层，防止不同压力的油气水层间互窜，为油气的正常开采提供有利条件； 4.保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染； 5.油井投产后，为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利的条件； 3、固井的步骤 1. 下套管 套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。 2. 注水泥 注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。 3. 井口安装和套管试压 下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。注平衡液等作业。 4. 检查固井质量 安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）要
中国石油天然气股份有限公司企业标准 Q／SY 73—2003 固井质量评价 Evaluation for cementing quality 2003—01—27发布 2003—05—31实施 中国石油天然气股份有限公司发布 目次 前言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ) 1 范围……………………………………………………………………………………… (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义……………………………………………………………………………………… …1 4 固井质量基本要求 (1) 4．1 水泥封固……………………………………………………………………………………… 1
4．2 水泥返深和人工井 底 (1) 4．3 套管柱和井口装 置 (2) 5 水泥环胶结质量评 价 (2) 5．1 测井要求……………………………………………………………………………………… 2 5．2 声幅测井(CBL) (2) 5．3 声波变密度测井 (VDL) (2) 5．4 CBL／VDL综合解 释 (3) 6 套管柱试压……………………………………………………………………………………… …3 表1 水泥环胶结质量声幅测井评价标 准 (2) 表2 常规水泥浆固井水泥环胶结质量CBL／VDL综合解 释 (3) 表3 低密度水泥浆固井水泥环胶结质量CBL／VDL综合解 释 (3) 前言 本标准由中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司提出。 本标准由中国石油天然气股份有限公司勘探与生产专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司石油勘探开发科学研究院廊坊分院、中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司、中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司。 本标准主要起草人：高彦尊、齐奉中、刘爱平、刘大为、白亮清。 1 范围 本标准规定了固井质量基本要求及固井质量评价方法。 本标准适用于油气勘探开发生产过程中的固井质量评价。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，
编号：HJGJS-CB6FB-5-7″ CB6FB-5井Ф177.8mm套管 固井工程方案 设计人：郑新强 审核人： 批准人： 中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司 2015年12月22日
一、基本数据 1.井号：CB6FB-5井 2.井别：开发井 3.井型：定向井 4.施工井队：胜利八号 5.井身结构 6.井底静止温度66℃，循环温度：53℃ 二、固井施工设计 1. 固井方式：常规固井(双塞) 2. 管串结构： （1）套管串结构（自下而上） （2）扶正器安装位置及数量（Ф241.3×177.8双弓弹性扶正器） 扶正器加法：油层段 (浮箍-1400m)扶正器加法：每根套管加1只弹性扶正器；其余井段每3根套管加1只弹性扶正器，表层套管鞋处加2只弹性扶正器，加完为止。共计Ф241.3×177.8弹性扶正器 50只。 3.水泥浆体系设计
7. 固井施工泵压计算： 施工压力：循环压力：3 MPa，静压差：6MPa，替浆压力：9MPa，碰压：12 MPa 顶压：15 MPa 三、材料准备 四、固井要求 1、井眼准备 1）下套管通井前，技术科、固井队技术员及工具服务人员及时到平台，进行完井作业指导。
2）钻完设计井深后，调整好钻井液性能，采取短起下钻的方法把井眼搞畅通，正常后起钻电测。 3）电测期间钻台、井口要有专人值班，预防电测期间事故的发生。 4）收集齐全有关测井数据，为固井作业做好准备。如：井斜、井径、声波、自然伽玛的ASC码数据，油顶、油底、油层井段、测井异常井段、井底温度等。 5）电测完进行通井，通井时根据电测井径认真进行扩划眼作业，对下钻遇阻井段、井眼曲率变化大的井段要处理畅通，并检查计算好通井井深。 6）通井根据实际情况确定循环排量、时间、泥浆性能，在保证井下安全的前提下，尽量降低粘切，降低含砂量，使之具有良好的稳定性和流变性，要求粘滞系数<0.1，粘度降至45~50s；起钻前根据井眼具体情况确定加适量的润滑剂以减少下套管摩阻，必要时用稠泥浆封井。 7）对于存在漏失的井段，应用堵漏剂进行堵漏，可能的情况下并按固井工况做地层承压试验。 2、设备及工具准备 1）检查、准备下套管及固井工具工具：吊卡（3只）、大钳（2把）、套管钳（1套）、水泥头、灌泥浆管线等下套管工具，数量满足施工策划要求，质量满足标准要求。2）特殊工具（对扣器）及附件（浮箍、浮鞋、扶正器、水泥头、胶塞、固井闸门、三通等）准备齐全。 3）下套管前对所有设备、仪表全面检查，保证安全可靠，运转正常。两台泥浆泵均上水良好，高压管汇无刺漏，处于良好的备用状态，保证替浆的连续性和所需的泵压及排量。检查固井泵、压风机、供水泵等固井设备，对固井泵按施工时的最大压力和排量进行负荷试运转。 4）在下套管前，所有短套管按上扣扭矩要求紧扣。 5）为保证替量准确，应检查循环罐连通阀，开关到位，关闭时无泄露。 3、套管准备 1）套管到井后检查套管的钢级、壁厚，是否符合施工策划要求。 2）对全部套管进行外观检查、清点、丈量、编号、记录、计算。 3）所有套管用标准通径规逐根进行通径（包括短套管）、丝扣清洗干净。不合格套管单独放在不合格区。 4）套管数据计算准确，符合地质要求。 4、下套管作业 1）正确连接套管串下部结构。套管串结构：浮鞋+1根套管+弹簧浮箍+套管串+联顶节＋水泥头。 2）套管上钻台时要戴好护丝，严禁碰撞，防止套管上钻台过程中碰坏套管金属密封面。3）对扣时使用专用的套管对扣器，以免碰坏金属密封面。 4）按编号顺序下套管，使用专用套管密封脂，底部6根套管要涂锁箍脂。 5）出339.7mm表层套管鞋后，要控制下放速度，下放速度要均匀，每根套管下放时