义182井固井技术
摘要：随着胜利油田的进一步滚动勘探和开发，钻井难度的加大，在钻井过程中会遇到超高压油气层、复杂多变的岩层、地层。合理的钻井液体系是解决这一难题的关键方法，而精确的固井设计，优良的密度水泥浆体系的选择则是确保完井的有效措施。
关键词：固井技术难点前置液环空憋压
胜利油田是我国油气资源的重要产能建设基地之一，随着胜利油田的进一步勘探和开发，表明其下部地层具有可以开采、并且具有商业价值的油气流。义182井是胜利油田勘探公司一口重点探井，该井位于济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷义17断阶带较高部位，完钻层位在沙四段。在钻井的过程中，出现多套压力体系共存、钻遇多套复杂层位、安全压力窗口低、后效明显、完钻钻井液密度较高，这为后期的固井完井作业及井下作业带来一定的困难。
一、基本数据
义182井完钻井深3560m，完钻层位沙四段，在钻至3550m处，后效达到39.52m/h，钻井液比重1.88 g/cm3，井径扩大率4.2%，固井完井方式为采用筛管顶部注水泥，水泥浆设计返高为2600m，完井数据表如下表所示：
二、固井技术难点
1、高温、高压井，在下套管的过程中有提前打开分级箍的可能，导致无法循环。
2、循环压力高，扶正器下入的数目难以保障。
价值工程 表2雁木西油田目的层地层含盐情况地层含盐量碳酸盐含量 Esh K 7.65％11.56％ 6.78％ 5.83％表1盐膏层成份分析 成份Mg 2+Ca 2+ Na +、K +Cl -SO 42-HCO 3-总矿化度钻井液滤液成份mg/l 170～486600～ 220080950～16970367750～117150961～80481224～3060138860～2225151雁木西油田地质特征雁木西油田目的层位于1200－1620m ，完钻井深一般在1700～1800m 。第三系(N1t 、Esh)600—1500m 井段为盐、膏、硝、泥的复合地层，含盐量在7%～11%之间，盐类型主 要是NaCL ，其中含石膏5%，氯化物50%左右，硝8%，层 多且薄，岩性变化大，由薄层盐岩、盐膏、石膏、芒硝，以盐 为胶结的角砾岩、 残余混合盐、含盐泥盐、碎泥盐、碎泥与盐的结合物组成的地层。泥岩层理裂隙发育，软泥岩易水 化膨胀分散，总矿化度达130000mg/l 以上。 从上表看出：雁木西油田盐膏总矿化度达13万到23万mg/l ；主要成分是Cl -和Na +、K +，盐类型主要是NaCl 。该油田存在两套油层Esh 、K1s ，分别位于1590～1640m 和1800m 左右，该层从上到下分别为油层、油水同层、水层，层间太薄甚至没有明显的隔层。近几年由于油田采取注水开发，地层压力系统遭到严重破坏，地层压力系数由原来的0.85-0.95上升到现在的1.75。2固井技术难点雁木西油田盐膏层发育、矿化度高，又受到注水影响，地层压力受到严重破坏，固井难度比较大。 2.1雁木西油田盐膏矿化度高达1.3×105～2.3×105mg/l ，固井过程中水泥浆极易受到污染，导致水泥浆流动性差，施工压力高，有时造成憋泵； 2.2受盐溶的影响，封固段存在众多“糖葫芦”段，井径极不规则（见图1），最大井径； 从上图可以看出雁6-58井最大井径538mm ，最小井径216mm ， 平均井径271mm ；最大井径环容212L/m ，最小井径环容21.32L/m 。2.3受注水影响，井下压力系统被严重破坏，井底压力1年时间内由原来的0.85上升到1.75，而且井下流体 比较活跃，严重影响固井质量； 2.4目的层埋深比较浅，完钻井深在1700m 左右，由于受井深条件限制，组合液柱压力比较困难，很难通过液柱压力实现平衡。 3技术对策3.1水泥浆技术在盐膏层固井，解决水泥浆受污染，防止水泥浆流变性受影响是其先决条件，在雁木西油田采用的是G33S 抗盐水泥浆体系， 其具备以下特点：3.1.1具备有很好的抗盐性在水泥浆中加入氯化钠常常是有益处的，盐水水泥浆及钻井液和某些类型的地层较相容， 如盐层和易塌的页岩井段。然而，加盐到水泥浆中会使大多数降失水剂失效。对于G33S 而言，虽然加盐会使失水量略有增大，但适当加大掺量便能很好地控制失 水。G33S 具有很好的抗盐性， 适用于各种浓度的NaCl 盐水水泥浆。图2显示：对于欠饱和盐水，抗盐水泥浆G33S 同样可以很好的控制失水；1.5％加量的G33S ，不论是10％或—————————————————————— —作者简介：樊天朝（1979-），男，湖北钟祥人，现任西部钻探吐哈 钻井公司固井工程公司经理，研究方向为固井技术。雁木西盐膏层调整井固井技术探讨 Discussion on Yanmuxi Salt Paste Layer Adjustment Well Cementing Technology 樊天朝FAN Tian-chao ；丁团峰DING Tuan-feng ；王靓WANG Liang ；杨丹YANG Dan （西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司，吐鲁番838200） （Western Drilling Engineering Company Limited Tuha Drilling Company ，Turpan 838200，China ） 摘要：雁木西油田地层富含盐膏层，矿化度高达130000mg/l 以上，近几年由于油田采取注水开发，地层压力系统遭到严重破坏，地层压力系数由原来的0.85-0.95上升到现在的1.75，给固井带来了诸多难题；本文详细论述了在雁木西盐膏层调整井固井中运用的 抗盐水泥浆技术、 洗井顶替技术、地质技术、平衡固井措施和振动固井技术，以及应用效果；分析了原因，提出了对策。Abstract:Yanmuxi oilfield strata is rich in salt paste layer,salinity is as high as above 130000mg/l.In recent years,due to adopting water injection development in the oilfield,formation pressure system was severely damaged,and formation pressure coefficient rises to current1.75from original 0.85-0.95,which brings many problems;This paper discusses resistance to salt mud technology,wash well replace technology,geological technology,balanced cementing measure and vibration cementing technology which are applied in Yanmuxi salt paste layer adjustment well cementing in detail,as well as the effect of application;The reasons were analyzed and countermeasures were proposed. 关键词：雁木西油田；盐膏层；调整井；固井；振动固井 Key words:Yanmuxi oilfield ；salt paste layer ；adjustment well ；cementing ；vibration cementing 中图分类号：TE2文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0094-03·94·
需要钻井单位配合内容 1）井底发生漏失的井，固井前进行堵漏作业，堵漏后要求做地层承压试验，满足水泥浆上返要求； 2）井队提供真实地破试验数据，钻进过程中发生漏失和堵漏情况，下套管前按照工程设计要求做地层承压试验； 3）严格按照规范进行通井、下套管、循环洗井等工作，为固井提供一个良好的井眼； 4）为保证固井套管居中度，177.8mm技术套管要求目的层每3根安放一个弹性扶正器，非目的层每10根安放一个弹性扶正器；139.7mm套管目的层每3根安放一个树脂扶正器，非目的层段每10根安放一个弹性扶正器。由于2019年测井新添SBT测井项目，对套管居中度要求较高，因此井队严格按照要求加放扶正器； 5）下套管过程及中途循环过程发生漏失、遇阻等复杂情况，井队记录好套管下入位置，漏失情况，及时汇报； 6）固井前循环期间，若发生漏失，钻井队及时请示甲方下一步施工方案；若无法建立循环的井，经甲方批准后采取正注反挤技术措施，井队提供不少于30m3的泥浆，用于大排量冲刷目的层井段； 7）固井前循环要求：套管到位后，小排量低泵压顶通，0.3-0.5m3/min小排量循环出环空泥浆量，泵压和排量稳定的情况下逐步提升排量,达到循环泥浆上返速度不低于1.2m/s，原则上循环时间不低于2个循环周，循环过程中调整钻井液性能，在保证钻井液密度波动在±0.02g/cm3基础上，降低粘度至45-50s，钻井液循环均匀，循环压力稳定，振动筛无泥饼、岩屑后进行固井施工； 8）固井前，井队保证备水充足，满足固井施工要求，备好多余泥浆罐收集固井返出的泥浆和水泥浆； 9）按设计要求生产套管固井，替浆采取清水替浆，井队提前清洗泥浆罐，做好备水准备，按设计排量替浆，若井队因泥浆罐无法单独隔离储备清水，导致无法实现大泵替清水，需提前告知固井队，经固井队更改固井方案，经甲方审批后采用双车替浆； 10）固井期间，井队电工现场值班，保证供电连续；
完井技术国内外发展现状分析 第1章前言 1.1 现代完井技术发展现状 完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。完井设计水平的高低和完井施工质量的优劣,对油气井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性的影响。 近十多年来,国内外完井均有了较快发展,并已发展成为独立的学科。除常规井完井技术日益完善外,其他特殊井完井也得到了很大发展,如水平井完井、复杂地质条件下的完井、小井眼完井、分支井完井、深井超深井完井、现代智能完井、膨胀管完井等。国内在完井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,完井技术还有很大差距,特别是在不同储层选择合适的完井方式、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井,从而影响了油气井的产量及经济效益。 1.2 本文的主要研究内容 1．查阅现代完井技术方面的文献，对各种完井技术现状进行综合性分析： (1)射孔完井技术； (2)割缝衬管完井技术； (3)砾石充填完井技术； (4)膨胀管完井技术； (5)封隔器完井技术； (6)智能完井技术。 2. 调研国内外最新完井技术现状，重点分析国内外现代完井技术现状、最新进展、应用成果以及发展趋势等,并对国内完井技术方案实施的可行性和完井技术的研究方向作初步预测和探讨。
第2章常规完井技术 完井方式的选择主要是针对单井而言。虽单井属于同一油藏类型，但是所处构造位置不同，所选定的完井方式也不尽相同，如油藏有气顶、底水，若采用裸眼完成，技术套管则应将气顶封隔住，再钻开油层，而不钻开底水层。若采用射孔完成，则应避射气顶和底水。又如油藏有边水，套管射孔完成时，油田开发要充分利用边水驱动作用，避射开油水过渡带。下面主要介绍常用的几种常规完井方式[1]。 2.1 裸眼完井技术 裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式三种。 先期裸眼完井方式（如图2-1）是钻头钻至油层顶界附近后，下套管柱水泥固井。水泥浆上返至预定设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井身完井。 复合型完井方式（如图2-2）是指适合于裸眼完井的厚油层，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段。 后期裸眼完井方式（如图2-3）是不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。固井时，为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层，通常在油层段垫砂或者换入低失水、高粘度的钻井液，以防水泥浆下沉。 图2-1 先期裸眼完井示意图 1—表层套管 2—生产套管 3—水泥环 4—裸眼井壁 5—油层
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。
固井技术规 （试行） 中国石油天然气集团公司 2009年5月
目录 第一章总则1 第二章固井设计1 第一节设计依据和容1 第二节压力和温度2 第三节管柱和工具、附件3 第四节前置液和水泥浆5 第五节下套管和注水泥6 第六节应急预案和施工组织8 第三章固井准备8 第一节钻井设备8 第二节井口准备9 第三节井眼准备9 第四节套管和工具、附件11 第五节水泥和外加剂13 第六节固井设备及井口工具14 第七节仪器仪表16 第四章固井施工17 第一节下套管作业17 第二节注水泥作业18 第三节固井过程质量评价20 第五章固井质量评价20
第一节基本要求21 第二节水泥环评价22 第三节质量鉴定23 第四节管柱试压和井口装定24 第六章特殊井固井25 第一节天然气井25 第二节深井超深井27 第三节热采井28 第四节定向井、大位移井和水平井28 第五节调整井29 第七章挤水泥和注水泥塞30 第一节挤水泥30 第二节注水泥塞32 第八章特殊固井工艺34 第一节分级注水泥34 第二节尾管注水泥35 第三节管注水泥37 第九章附则38
中国石油天然气集团公司固井技术规 第一章总则 第一条固井是钻井工程的关键环节之一，固井质量对于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。为提高固井管理和技术水平，保障作业安全和质量，更好地为勘探开发服务，依据有关规定制定本规。 第二条固井工程应从设计、准备、施工和检验环节严格把关，采用适应地质和油气藏特点及钻井工艺的先进适用固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。 第三条固井作业应严格按照固井设计执行。 第二章固井设计 第一节设计依据和容 第四条应以钻井地质设计、钻井工程设计、实钻资料和测井资料为基础，依据有关技术规定、规、标准进行固井设计并在施工前按审批程序完成设计审批。 第五条进行固井设计时应从井身质量、井眼稳定、井底清洁、钻井液和水泥浆性能、固井施工等方面考虑影响施工安全和固井质量的因素。 第六条固井设计中至少应包含以下容： （1）构造名称、井位、井别、井型、井号等信息。 （2）实钻地质和工程、录井、测井资料等基础数据。
调整井固井技术在吉林油田的研究与应用 李广华冷雪车宏飚董海玉王金凤 （吉林石油集团钻井技术服务公司研究所吉林松原） 摘要吉林油田随着勘探开发事业的迅速发展，调整井的大量开发和新增产措施的不断实施，给固井工作带来了新的问题和提出了更高的要求。由于油井开发过程中大量注水，使地下情况更为复杂、地下流体分布更难以掌握，地下水气窜问题严重影响了固井质量和后继采油、强化采油等后期作业。LG早强防窜水泥浆具有流动性好、失水低、凝结时间短、形成的水泥石渗透率低、早期强度高、水泥与地层和套管两界面胶结良好的优点，同时采取了配套使用冲洗液、紊流顶替等施工工艺，适合于吉林油田调整井固井作业，在现场应用中，该技术固井施工顺利，固井质量大幅度提高，解决了固井调整井的技术难题。 主题词：调整井、防窜、水泥浆体系、固井质量、早强防窜水泥浆 吉林油田每年有几百口调整井，是吉林油田增产创效的重要力量，这些井井深都在500-1500米，井底温度较低，由于在长期注水开采，地下情况十分复杂，地下流体分布难以掌握，地下水气窜问题严重影响了固井质量和后继采油、强化采油等后期作业，严重者甚至造成固井失败，造成无法弥补的经济损失。因此急待解决固井水泥浆防窜问题。 根据老区调整井完井的要求和特点，特别是易水窜地区，要提高固井质量，最主要的问题是必须使水泥浆具有良好的防窜能力，这就要求水泥浆在良好的流动性具有失水低、凝结时间短、形成的水泥石渗透率低、早期强度高、水泥与地层和套管两界面胶结良好的优点，因此在调整水泥浆性能时往往要加入好几种外加剂，如改善流动性的分散剂、提高强度的早强剂、降低失水量的降失水剂，这些加入多种外加剂的方法往往带来许多新的矛盾和问题，具体表现在：1）外加剂间配伍性和相溶性差。2）外加剂间相互副作用。3）现场施工繁琐、不易掌握、性能能以保证和调节。4）明显增加固井成本，使实际应用受到极大的限制。这些因素导致水泥浆体系难以有效的封窜和提高固井质量。 因此，研究应用一种新型水泥浆外加剂来形成早强抗窜水泥浆体系，应用高分子聚合物的化学、物理原理，水化膨胀机理和链交接机理，从多方位来控制地层水气窜，同时采用恰当的施工工艺，以提高固井质量。 其意义和技术经济价值在于：使用一种水泥外加剂使水泥浆具有高流动性、低失水、早强、低渗、微膨等特性，使水泥浆和地层及套管2界面良好胶结，实现有效封窜，同时便于现场施工和掌握，易于推广应用。该技术应用以来共固井43口，合格率100%，优质率78.81%，有了极大的提高，该成果是一项崭新的技术，具有相当高的经济效益和社会效益。 室内研究 1、作用机理探讨 a、减阻分散作用机理：LG改变水泥颗粒的表面性质和胶体的电动特性及形成洛 合物，拆散了水泥浆体系的网状结构和阻止了聚合物分子自身的桥联，释放出被包裹的拌和水并束缚在水泥颗粒的表面，随水泥颗粒表面一起流动，使
编号：AQ-JS-02867 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 侧钻井钻井液施工技术规范Technical specification for sidetracking drilling fluid construction
侧钻井钻井液施工技术规范 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 一、基本情况 套管开窗侧钻是老油田盘活报废井，提高采收率的重要手段。侧钻井与常规石油钻井相比，有如下特点：1．辅助时间长，纯钻时间短；2．开窗后即进入深部地层，没有快速钻进；3.受钻井液泵功率及钻具内径影响，钻井液排量仅为常规钻机泵排量的l/3-1/4左右；4．一般采用31/2”钻杆施工，钻杆柔性大，限制了钻压、转盘转速的提高，机械钻速较低。泥浆公司从2005年开始和原大港油田井下作业公司进行侧钻井技术服务，到目前为止，在油区内共完成侧钻井180口。公司通过近几年的现场施工，逐渐摸索出了一套适合大港油区的侧钻井钻井液技术措施 二、施工技术措施 2.1钻井液准备 开窗前首先要进行钻井液准备，可以用2种方法：
2.1.1配浆 配方：清水+4-6%膨润土+0.5%纯碱 循环系统按标准要求安装完毕后进行配浆作业，基浆配好并充分水化后按设计要求补充各类处理剂，把钻井液性能调整到设计范围之内（粘度应走设计上限，以便开窗时能有效携带铁屑）。 2.1.2倒运回收浆 若现场不具备配浆条件，可从公司倒运回收浆。泥浆上井后开启固控设备清除固相，使坂含和固相控制在设计要求之内，然后按补充各种处理剂，使钻井液性能达到设计要求。 2.2开窗钻进 2.2.1开窗时钻井液粘度应维持在设计上限，以便能有效携带铁屑，钻井液出口槽处应放一块强磁铁吸附铁屑。 2.2.2开窗后地层若是明化镇地层，泥浆粘度应逐渐降低到设计的中下限，以利于冲刷井壁；在馆陶组及以下地层，泥浆粘度应控制在设计的中上限，以利于保护井壁稳定、防止井塌。 2.2.3定向过程中保证钻井液中含油量达到3-5%，加入适量的
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
固井技术规定 第一章总则 第一条固井是钻井工程的关键环节，其质量好坏不仅关系到钻井工程的成败和油气井的寿命，而且影响到油气田勘探开发的整体效果。为保证固井工程质量，特制定本规定。 第二条固井工程必须从设计、准备、施工、检验四个环节严格把关，采用适合地质特点及各种井型的先进固井工艺技术，确保质量，达到安全、可靠、经济。 第三条固井作业必须按固井设计执行，否则不得施工。 第二章固井设计 第一节设计格式与审批 第四条固井设计格式按勘探与生产分公司发布的《xx井xx套（尾）管固井设计》要求执行。 第五条固井审批程序按勘探与生产分公司发布的《中油股份公司勘探与生产工程技术管理办法》执行。 第二节套管柱强度要求 第六条套管柱强度设计方法SY/5322-2000执行。其中，在高压气井和超深井的强度设计时，必须考虑密封因素。 对安全系数的要求见下表数据。 系数名称安全系数 抗挤安全系数≥1.125 抗内压安全系数≥1.10
抗拉安全系数管体屈服强度≥1.25 螺纹连接强度直径244.5mm及以上套管≥1.6 直径244.5mm以下套管≥1.8 第七章套管柱抗挤载荷计算在正常情况下按已知产层压力梯度、钻井液压力梯度或预测地层孔隙压力值计算。遇到盐岩层等特殊地层时，该井段套管抗挤载荷计算取上覆地层压力梯度值，且该段高强度套管柱长度在盐岩层段上下至少附加50m 第八条套管柱强度设计应考虑热采高温注蒸汽过程中套管受循环热应力的影响。 第九条对含有硫化氢等酸性气体井的套管柱强度设计，在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。有关压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求，应由采油和地质部门在区块开发方案中提出，作为设计依据。 第三节冲洗液、隔离液和水泥浆要求 第十条冲洗液及隔离液 1、使用量：在不造成油气侵及垮塌的原则下，一般占环空高度的300～500m。 2、性能要求：冲洗液和隔离液能有效冲洗、稀释、隔离、缓冲钻井液，与钻井液及水泥浆具有良好的相容性，并能控制失水量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度。 第十一条水泥浆试验按SY/T5546-92执行，试验内容主要包括：密度、稠化时间、滤失水、流变性能、抗压强度等。
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
浅析我国石油固井技术进展及面临的问题 现阶段我国社会经济发展速度较为稳定，并且现阶段我国所处的时代是一个知识经济的时代，各项科学技术发展和应用的速度比较快，各个领域中的相关企业在崭新的发展机遇之下得以快速发展，从而就从数量和质量这个层面上对能源提出了更高的要求，在上文中提及到的这种情况之下，石油开采企业只有对固井技术进行研究，才能够满足社会提出的能源方面的要求，在巨大的市场压力的促进下，我国石油固井技术取得了长足的发展，但是还是存在着一些问题有待解决，作者依据实际工作经验首先对石油固井技术现状进行分析，然后再对现阶段我国石油固井相关工作进行的过程中面临的问题进行分析。 标签：石油固井；技术；进展、问题；现阶段 1 概述 固井是油气井建设的过程中涉及到一个极为重要的环节，也是联结钻井和采油工程的一个较为独立的系统性工程，固井质量水平的高低，不单单是会对石油井生产相关工作的顺利开展造成一定程度的影响，也是会对石油井寿命和油气储藏量造成一定程度的影响的。为了能够满足勘探开发复杂深层油气藏。高酸性油气藏以及稠油油气藏等油田的过程中提出的要求，在经过了过年的技术攻关之后，在固井材料、固井工具以及与之相对应的固井工艺技术上取得了长足的进步。 2 現阶段我国石油固井技术的实际情况 2.1 固井液技术得到的发展和在石油固井工作进行的过程中的实际应用情况 固井液技术是以以往石油固井工作进行的过程中使用到的钻井液的配方为基础的，在钻井液调配工作进行的过程中添加不多的高炉淬渣或者其它的水化材料，在使用固井液技术调配钻井液的过程中基本上是不会对钻井液其它方面的性能造成影响的。固井液技术研发工作进行的过程中使用到了UF钻井、MTC固井技术原理，从而使得钻井液和固井液之间的相互融合性得到了一定程度的提升，使得以往石油固井相关工作进行的过程中面临着的固井液和钻井液不相容这个问题得到了有效的解决，从而就能够使得第一二界面之间的胶结程度得到一定程度的保证，尤其是能够使得第二界面的胶结质量得到一定程度的提升，最大限度的组织油气、水流体等在各个层面之前的流动，并且因为激活剂是能够起到一定程度的扩散和渗透作用的，从而就会使得泥饼逐渐演变为固态的密度比较高的泥浆，以此为基础在石油固井相关工作进行的过程中，循环漏失以及水泥浆液柱回落这些问题出现的几率就比较低了。将固井液和普通油井固井相关工作进行的过程中使用到的水泥浆进行一定程度的相互比较，调配工作进行的过程中使用到的外加剂是比较便宜的，与此同时也具有失水量低、强度提升快以及沉降稳定性强等特点，固井液技术的出现使得以往石油固井工作进行的过程中需要使用到的顶替机理和顶替技术逐渐被人们遗忘，并且也使得以往石油固井工作进行的过程
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
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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 固井设备总体示意图 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。
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。 图1-1 下套管固井原理示意图
中海油在海上油田开发中的钻完井技术现状和展望 姜伟 中国海洋石油总公司 摘要：本文总结中国海洋石油总公司在海上油田勘探、开发和生产中，结合海上油田开发的需要和特点，通过不断的探索和实践，逐步的掌握了在中国近海开发油田的关键技术及其特点。同时根据目前国外的开发技术发展现状，结合中海油自身的特点，针对海上油田开发的具体不同的需求。经过改革开放20多年来的不断努力，中海油已经掌握并形成了一整套的海上油气田开发的钻完井工程技术。并且形成了以海上油田开发为目标的优快钻完井技术体系；大位移钻井技术体系；稠油开发钻完井技术体系；海上丛式井和加密井网钻完井技术体系；海上疏松砂岩油田开发储层保护技术体系；海上平台模块钻机装备技术体系等八大技术特色和体系；在海上油田的开发和生产中发挥了巨大的作用，同时也在为海洋石油未来的发展产生了积极的推动作用。 关键词：海洋石油海上油气开发技术挑战钻完井工程关键技术体系 中国海洋石油工业的发展源于上世纪60年代初期，进入到上个世纪80年代初期，随着中国的改革开发，海洋石油总公司成立28年来，海洋石油工业在对外合作开发海上油气资源的过程中，遵循一条引进、消化、吸收、再创新的道路，并且成功的实现了由浅水向深水、上游向下游、单一的勘探开发向综合能源公司发展的三个跨越。并且逐步形成和建设了一个现代化的海洋石油工业体系。 1．中国海上油气开发的概况和挑战 在中国近海开发油气资源，在技术、资金、自然环境等方面面临诸多的困难和挑战，对于钻完井工程而言，我们主要面临三大挑战： 首先是海洋环境的挑战，在海上钻井，除了我们通常的地下各种工程地质问题以外，海洋自然环境条件大大的增加了我们工作的难度。北冰南风是我们要面临的海洋开发的自然环境条件中的最大难题和挑战。 第二个挑战是海上油田开发，钻完井工程投资高、风险大，昂贵的海上开发费用和海上钻完井作业成本与经济有效的开发海上油田的挑战。 第三个挑战是以渤海稠油开发、南海西部高温高压地层的钻探、南海东部深水生产装臵周边油田的经济开发为代表的海洋钻完井技术的和安全风险控制的挑战。
收稿日期:2005-06-09 作者简介:孙莉(1973-),女,工程师,1994年毕业于四川外语学院英语专业,现从事科技情报调研和编辑工作。地址:(618300)四川广汉市,E -mail :Flybird -sl @https://www.doczj.com/doc/733395282.html, 钻井工艺 国内水平井固井技术及发展 孙 莉,黄晓川,向兴华 (四川石油局钻采工艺技术研究院) 摘 要:受水平井客观条件的影响,水平段的套管扶正问题,水平井的水泥浆体系设计问题,都是水平井固井的最大难点,也是影响水平井固井最关键的因素。国内水平井固井技术在“八五”研究成果的基础上,理论研究和施工技术方面又有一些拓展和完善,形成了一套较为成熟的水平井固井综合配套技术。对国内外水平井固井工艺技术进行了全面、细致的调研,介绍了国外水平井和大斜度井固井工艺、水平井和大斜度井水泥浆参数设计、井眼清洁、套管扶正、固井新技术、新工具等,以及现场应用和效果,可供现场工程技术人员借鉴,以提高国内水平井固井工艺技术和整体效益。 关键词:水平井固井;关键技术;套管居中;扶正器;水泥浆体系 中图分类号:TE 24312 TE 256 文献标识码:B 文章编号:1006-768X (2005)05-0023-04 一、国内水平井固井的关键技术 1.水平井固井套管设计 长半径水平井和某些中半径水平井可以下套管固井。在水平井套管设计中的主要问题是套管是否安全地穿越弯曲井段。1.1 套管强度设计 水平井套管受力情况复杂,在套管下入过程中,承受轴向弯曲载荷、超压常的上提和下压载荷。因此,水平井套管设计较常规直井(或定向井)套管设计强度要高一等级,如直井用钢级J 55壁厚7.72mm 套管,水平井则用钢级N80壁厚7.72mm 套 管,抗拉强度设计,除计算正常轴向载荷外,还应计算弯曲附加轴向载荷,上提最大吨位,抗拉强度安全系数不低于1.80,上提最大吨位时的套管抗拉安全系数不低于1.5。 1.2 套管下入过程中各种阻力计算 套管下入过程中的阻力主要由两部分组成,其一是通过急弯时的局部阻力,由井眼条件决定,主要影响因素是该井的最大全角变化率;其二是套管与井壁的摩阻力,由相当于水平位移长度的套管重力和套管与井壁的摩擦系数决定。套管能否顺利下入,取决于套管自重力(浮重)是否大于上述两部分阻力。仅靠套管自重力下入套管时,在靖安油田,垂深1900m ,水平井位移可达到600m ,套管能顺利 入井。利用地锚增加轴向下压力则能大大增加水平段的长度。 套管一次性下到设计井深,是固井施工的前提,在四川,下套管之前,采用理论设计和模拟通井技术,很好地解决了下套管问题,具体做法如下。1.2.1 套管可通过最大井眼曲率的计算 在水平井中,由于井眼曲率较高,套管能否下入是一个重要的问题,必须对套管管体允许的弯曲半径进行计算,而且套管允许的弯曲半径应小于井眼实际的弯曲半径,否则应重新校核。 大斜度井、水平井套管管体允许的弯曲半径应用下式进行计算。 R = ED 200Y p K 1K 2 式中:R —允许的套管弯曲半径,cm ; E —钢材弹性模量,2.1×106 kPa ;D —套管的外径,cm ;Y p —钢材的屈服极限,kPa ;K 1—抗弯安全系数,推荐K 1=1.8;K 2—螺纹连接处的安全系数,推荐K 2=3。 根据罗家11H 井资料数据代入上式经过计算套管管体允许的弯曲半径小于150.99m ,而该井的井眼设计的弯曲半径为180.48m 。通过最大井眼曲率这一条件来权衡,套管能下入井底。1.2.2 通井
预应力固井工艺技术优点及必要性 一、预应力固井技术： 预应力固井概念:预应力固井就是给套管施加一定强度的拉应力，使套管在此状态下被水泥凝结，当温度升高时，就可抵消一部分套管受热产生的压应力。从而提高套管的耐温极限，减缓或避免注蒸汽造成的套管破坏。 预应力固井技术是国内外稠油开采普遍采用的技术。由于注蒸汽热采，随着温度变化，套管内的应力亦反复变化，致使本体与螺纹联结受到破坏。在中原内蒙油田稠油开采条件下，油层套管所受热应力都在550Mpa以上，所施加的预应力就是要部分抵消注蒸汽后套管所产生的巨大热应力（压应力），保持套管处于弹性受力范围内，而不发生塑性变形而损坏。 管柱由于温度变化其压缩应力是2.482Mpa/℃,应力计算的经验 公式如下: σ压=2.482ΔT; 式中:σ压-----因温度增加形成的压应力,Mpa； ΔT——增加的温度，℃
现在国内胜利油田、辽河油田和新疆油田均采用一次地锚提拉预应力固井技术。 二、稠油热采井预应力固井优点及必要性 注蒸汽热采是开发稠油的主要手段，在注蒸汽井中，套管需要承受300--350℃的高温，而N80套管允许的温度变化只有222℃，P110套管允许温度变化值为305℃。在干度较高的情况下，井底温度更高，特别是油层部位的套管直接裸露在热蒸汽中，严重影响套管寿命。温度引起轴向载荷以及形成弯曲破坏是套管柱方面的主要问题，温升超过套管的耐温极限就能使套管产生弯曲变形及错断。解决方法是应尽可能保持管外水泥返地面。在套管选择方面，使用具有较大拉力强度的梯形螺纹，同时采用预应力固井施工。 另外，套管受热伸长，在套管与水泥石之间产生间隙，破坏水泥环质量，形成窜槽段，致使地层封隔不严，增大热损失，加剧套管损坏，严重降低油井的使用寿命，并会影响稠油产量，增加油田成本。 应用预应力固井技术可以减缓套管的损坏速度，延长油井的使用寿命，提高稠油产量。所以预应力固井技术是稠油热采中必不可少的关键技术。预应力可抵抗高温的变化，减少热应力及套管的蠕动（由于套管和水泥环受热膨胀率不同，套管变形大时易对水泥环造成破坏，形成窜槽），保护套管和水泥环不受破坏。河南油田泌浅67区块2004年至2005年投产88口井，其中预应力施工43口，没有进行预应力