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固井技术（油气井钻井工程中的环节）引言：一、固井前的准备工作1.确定井口注入液体的类型：根据不同的井口情况和需要达到的效果，选择合适的固井液体类型。
一般来说，常用的固井液体有水泥浆、聚合物浆料等。
2.准备固井液体：按照井口注入液体的类型，准备相应的固井液体。
这其中包括水泥、添加剂等。
二、固井工艺的选择与设计1.固井方式的选择：根据井眼的地质情况、井深、钻井环境等因素，选择适合的固井方式。
常见的固井方式有单胶囊固井、双胶囊固井以及二级固井等。
2.固井设计：根据地层情况、井口注入液体类型以及固井目的，设计固井方案。
固井设计需要考虑井深、井眼直径、地层特征等因素。
三、固井液体的注入与硬化1.液体注入：将准备好的固井液体注入井口，注入过程需要通过压力控制保证注入效果。
2.硬化过程：固井液体在注入井口后，会发生硬化过程。
这个过程将使固井液体逐渐变硬，形成固体胶体，从而形成固定的井壁。
四、固井质量的控制与评估1.固井质量的控制：通过监测井口注入液体的压力、流量等指标，控制固井的质量。
一般来说，压力和流量的变化可以体现固井质量的好坏。
2.固井质量的评估：固井完成后，通过各种方法对固井质量进行评估。
例如，可以使用超声波传感器对固井质量进行检测，判断是否存在裂缝、空洞等问题。
五、固井后的后续工作1.固井封堵：对已经固化的固井液体进行封堵处理，以保证井壁的密封性。
这个过程中需要根据固井质量评估的结果，采取相应的措施。
2.固井记录与分析：对固井过程进行记录和分析，以便今后类似井口的固井作业有所借鉴。
总结：固井技术在油气井钻井工程中起着至关重要的作用。
固井工作需要进行充分的准备工作，选择合适的固井工艺，并在液体注入与硬化过程中进行控制与评估。
固井工作完成后，需要进行后续的封堵和分析工作。
通过合理的固井技术，能够保证井壁的稳定性，防止地层流体泄漏，从而提高油气采收率，并保护地下水资源的安全。
油井钻井技术中的固井材料研究及应用固井材料在油井钻井技术中起着至关重要的作用。
它们被用于封堵油井井筒，防止地下水与不同地层之间的交叉污染，并且能够提供稳定的孔隙壁支撑。
固井材料的研究和应用对于确保钻井过程的安全和油井的正常生产具有重要意义。
本论文将深入探讨固井材料的不同种类、特性以及在油井钻井过程中的应用。
首先，固井材料可以根据其主要成分的不同分为两大类：水泥类和非水泥类。
其中，水泥类固井材料是最常用的，主要由水泥和其他辅料混合而成。
水泥类固井材料具有良好的强度和耐高温的特性，因此非常适合在油井钻井过程中使用。
非水泥类固井材料则常常使用聚合物和树脂等材料代替水泥，有一些特殊的应用场景需要使用。
在固井材料的选择过程中，需要根据井壁的性质、井深、地层气体含量等因素来确定。
此外，固井材料的设计和应用也需要考虑到是否需要添加特殊材料来改善其性能。
例如，为了防止水泥固井材料的收缩，可以添加膨胀剂来增加固井效果。
在固井材料的研究中，科学家们不断探索材料的改良方法和新材料的开发。
例如，一些研究人员致力于开发碳纳米管增强水泥浆体，以提高其机械性能和稳定性。
此外，还有研究人员尝试使用纳米颗粒来增强固井材料的黏结力和抗高温性能。
在固井材料的应用中，关键是确保其良好地与井壁接触并提供稳定的孔隙壁支撑。
因此，固井材料的充填过程和施工工艺非常重要。
充填过程中需要密封井壁的所有缺陷，并保证充填材料充满井筒。
施工工艺则需要控制固井材料的流变性能，以确保其在注入过程中能够流动和铺展，并在达到固化时间后迅速固化。
固井材料的研究和应用还需要考虑到环境和经济方面的因素。
例如，在环保方面，固井材料的选择应尽量避免对环境造成污染，同时需要考虑固井材料与地下水的相容性。
在经济方面，固井材料的选择也需要考虑到成本和效益的平衡，以确保固井过程的可持续发展。
综上所述，固井材料在油井钻井技术中起着至关重要的作用。
其研究和应用对于保证钻井过程的安全和油井的正常生产具有重要意义。
深井小井眼钻井液技术艾贵成;王宝成;李佳军【摘要】为解决玉门青西油田深井开窗侧钻(或加深钻井)的钻井液防塌、抗高温、润滑、抑制和油层保护问题,经过对抑制剂、防塌剂、成膜剂的优选,应用"理想充填理论"对封堵粒子进行了优选复配,形成了阳离子-正电胶-有机(硅)醇抗高温深井钻井液体系,在玉门青西油田4口井侧钻、加深施工中应用了该技术.现场应用表明,井壁稳定,井径规则,井径扩大率小于8%,复杂损失率为0,岩心渗透率恢复值大于90%,产油量提高70%,很好地满足了深井小井眼钻井施工和油层保护的需要.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2007(029)003【总页数】3页(P86-88)【关键词】深井;小井眼;钻井液;防塌;抗高温;青西油田【作者】艾贵成;王宝成;李佳军【作者单位】吐哈国际钻井公司,甘肃玉门,735200;玉门油田勘探事业部,甘肃酒泉,735000;中国石油集团钻井技术研究院战略规划所,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TE254随着玉门青西油田开发的深化，在原Ø177.8 mm套管内用Ø149.2 mm钻头进行开窗侧钻或加深钻井成为节约开发成本、优化井网分布、提高采收率的重要开发方案。
由于油藏埋藏深，加深井段多在4500～6000 m,目的层为白垩系下沟组,为裂缝发育良好的硬脆性易塌易掉地层，因此，井塌的预防与处理、深井钻井液的携带、高压油气层的保护和控制成为钻井液的难点。
应用阳离子—正电胶—有机(硅)醇钻井液良好的抑制性、润滑性、防塌性和抗盐、抗钙、抗高温能力和油层保护能力，成功完成了Q2-12X井、窿2-X井、窿104井、Q2-14井的侧钻、加深施工，并获得了良好的工业油流，创造了较好的经济效益。
1 主要钻井液性能的控制1.1 抑制性与防塌能力良好的抑制性能有效预防泥页岩过度水化膨胀、分散而引发的缩径、井塌,适当的密度、较低的高温高压失水、良好的抑制性是防塌的关键。
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）要做地层压裂试验.生产井要做水泥环的质量检验,用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情况.固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。
玉门油田深井固井技术肖华段保平殷洋溢陈杰（吐哈石油开发指挥部工程技术研究院）摘要：玉门油田勘探开发领域拓展，青西和酒东区块是目前玉门油田主要勘探开发的主战场。
青西、酒东区块深井普遍存在着高温、高压、膏层与盐水层、井深结构复杂等问题，需要长封固段封固，给固井工艺技术提出了挑战，通过对难点的分析，优选水泥浆体系、优化固井工艺技术和套管附件，形成了一套玉门油田深井固井技术。
关键词：深井水泥浆固井固井质量一、前言玉门油田深井主要分布在青西区块和新勘探开发的酒东区块。
这两个区块都具有油层埋藏深、裸眼段（封固段）长、温度高、油气活跃和井眼复杂等特点。
近两年来，青西区块的生产井逐步由三层井身结构简化为两层井深结构，下入复合套管，由于套管附件存在质量问题。
替量超过了设计量，胶塞不能下行到阻位导致不能碰压，致使Q2-38、Q2-39套管脚替空。
由于石膏层的蠕动，酒参1井、长101井、、长2井套管过早挤毁变形，针对这两个区块的固井难度，开展了大量的技术调研和室内研究、现场试验，取得了较好的成绩。
二、玉门油田深井固井技术难点1、温度高，水泥浆配方设计困难玉门地区恒温层深度为25m，地表年平均温度为7.3℃。
由青西等井储层实测温度计算，窟窿山构造地层温度梯度为2.51～2.75℃/100m，静止温度在140℃左右；酒东地区长沙岭构造地层温度梯度为3.18～3.52℃/100m，静止温度在175℃左右。
由于井底静止温度与循环温度高，给固井水泥浆外加剂的选择与水泥石抗高温性能带来一定难度。
2、高压给固井带来的影响“高压”即高压水层，由于高压水层的影响，酒东区块完井钻井液密度基本在1.9-2.1g/cm3，因此要求水泥浆密度相对应在2.1-2.25g/cm3；多个高压水层之间的压力系数不同，固井及候凝过程中容易造成水层之间、油层与水层之间窜槽。
3、石膏层与盐水层带来的影响酒东地区柳沟庄组地层（3300m左右）含石膏，长2井3250m石膏含量41.2 %，且下部4800m左右存在高压盐水层，施工时石膏层与盐水层污染水泥浆，使水泥浆性能变坏，易造成固井施工事故。
酒东地区中沟组地层存在套管挤毁现象套管损坏时间距套管下入时间在300～400天。
套管挤毁破坏时间：（酒参1井：309天；长101井：341天；长2井：368天）；4、长裸眼、长封固段难点◆长裸眼套管下入困难◆长封固段造成水泥底部与顶部温度差值大，易出现顶部水泥浆超缓凝的现象；◆封固段长，要同时穿过不同压力层系的地层；水泥浆失重明显，容易引起窜流。
5、井身结构复杂油层套管串采用177.8mm+139.7mm复合套管，其特点是套管与井壁环空间隙下大上小，对原始井眼的质量和下完套管的环空净化要求更高，否则极易在替浆过程中环空堵塞，造成固井失败。
套管附件的选择困难。
三、深井固井技术研究与形成的技术系列1、高温水泥浆技术研究（1）高温稳定剂优选加砂水泥是指在G级油井水泥中加入一定量石英砂的混合物，使水泥石具有防止高温衰退的特性。
配方：夹江G级（HSR）+石英砂+降失水剂+减阻剂+缓凝剂表1 石英砂掺量对水泥石强度的影响25.93%，无论硅粉的加量是多少，水泥石都不具备抗高温强度衰退的性能。
玉门油田目前所用的加砂水泥是在夹江G级（HSR）水泥中加入38%硅粉混合而成的混合物。
1）常规高温水泥浆性能及其体系评价表3 水泥浆高温下稠化时间评价满足青西油层固井需要。
温度大于110℃时使用高温缓凝剂TW306L。
2）抗盐高温水泥浆性能及其体系评价抗盐降失水剂可在很大的温度范围内使用，适用温度为30～180℃，掺量一般为2.0～6.0%BWOC ，API 滤失量通常小于100mL 。
较高温度时通常要求掺量加大一些以达到相同的滤失量。
对于玉门油田的盐膏地层与盐水层来说，温度范围在80～120℃，所以一般选择抗盐降失水剂的加量在2.5%，失水可控制在100ml 以内，对于水平井等特殊井，抗盐降失水剂的加量在3.0%。
0306090120150A P I 失水量（m L ）温度（℃）图3 水泥浆失水随温度的变化备注：夹江G 级（HSR ）水泥+ 抗盐降失水剂+硅粉，密度1.87g/cm3，130℃以上另加缓凝剂3.0%BXR 。
表4 加有抗盐的不同配方水泥浆高温下性能表注：外加剂及外掺料加量均为占水泥重（BWOC ）。
2、高压固井技术研究（1）高密度水泥浆固井技术研究由于需要有效封隔酒东区块高压盐水层与油层的需要，开展了加重水泥浆技术研究，分别选用了铁矿粉与重晶石粉进行了大量的试验。
表5 密度为2.12g/cm3 抗盐加重水泥浆性能左右，配方密度在2.25 g/cm3左右，而2.10-2.2左右密度时，水泥浆体是非常理想的。
表6 污染试验（21）防气窜控制剂的发气原理及性能评价作为水泥浆的发气材料品种很多，如铝粉、锌粉、双氧水以及漂白粉都可以作为发气材料，但是从效果、来源以及成本等综合考虑，铝粉是较理想的材料。
铝粉在水泥浆中的化学反应式为:2AL+Ca(OH)2+2H2O→Ca(ALO2)2+3H2↑国内使用的防气窜剂KQ是用氧化剂与铝粉发生化学反应制成。
化学作用使铝粉表面生成一层薄而致密的保护膜，保护膜的特性决定了水泥浆的初发和持续发气时间，调节缓蚀剂含量，反应时间等不同因素，就可得到不同初发时间的气窜控制剂，形成用于不同井深的系列产品。
防气窜剂KQ分为A型、B型、C型及D型4种，D型发气速度最慢，B型发气速度次之，C型最快，其初发时间分别大于45min、40min、30min和20min，不同井深条件下注水泥作用。
加量一般在0.3～1.5%范围内。
合理的加量应根据井深、井温、地层压力、水泥浆密度和水泥石的收缩率来确定。
表7 充气水泥浆与原浆的水泥石特性21～26%和9～13%。
一般水泥浆都具有收缩特性，而充气水泥浆即使在压力作用下，仍具有膨胀和孔隙压力变化不大的特点，这有利于防止水泥浆在凝固过程的油、气、水窜问题。
3、长封固段固井技术研究（1）双级固井工艺◆解决了封固段长大灰量施工问题◆解决了高压层与漏失层的共存固井问题。
◆分级箍选择原则与要求采用常规非连续式双级注水泥工艺，选用重力式双级固井工具，要求开孔、关孔压力较低，开关孔可靠，玉门油田引进TOP-CO、Weatherford公司的分级箍，满足深井作业条件。
（2）低密度水泥浆固井技术玉门油田的持续开发，对低密度水泥浆提出了更高要求，长封固段、低压油层固井需要的水泥浆密度更低。
针对这些油田深井长裸眼段固井的特点和难点，为提高固井质量，开发出一套稳定性好、强度高、其他性能满足施工要求的低密度高强度水泥浆体系。
密度可控制在1.20~1.50g/cm3之间，有效降低作业压力与静液柱压力。
低密度固井明显提高了玉门油田长封固段固井的一次成功率，提高固井质量，延长油气井寿命，给原油稳产增产提供了有力的保障。
满足填充段固井低密度水泥浆性能要求见表8满足油层段固井低密度水泥浆性能要求见表9（3）采用双凝水泥浆体系采用双凝水泥浆体系既能使环空液柱压力降低，起到保护油气层的作用，又能使油气层段水泥浆先凝，有效地封固油气层。
4、固井工艺技术措施（1）优化固井附件复合工具从中心杆、胶腕、尺寸上做了优化设计，改进后成功率达100%。
（2）压稳固井工艺技术◆完钻过程压稳。
从完钻电测、通井到固井这一过程，井筒处于静止的时间相对较长，盐膏层盐水层容易进入井筒浓集，发生侵污甚至井涌，都将会改变井眼系统平衡状态，所以做到完钻一次成功，实施该过程压稳，降低含盐量，减轻污染程度十分重要。
◆固井过程压稳。
在洗井、注替过程中，要设计合理的液相密度组合和水泥浆体系，使其当量压力梯度能平衡住盐层压力。
◆候凝过程压稳。
采用注多凝水泥浆、超高密度水泥浆和井口加回压等技术，弥补水泥浆胶凝“失重”造成的压力损失，防止出现欠平衡造成水泥浆被盐水稀释的不良后果，影响胶结质量。
（3）紊流顶替技术根据井眼尺寸、套管尺寸、钻井泵参数、注水泥参数，利用固井模拟软件，合理设计冲洗液、隔离液、前导浆的流变性能，使其在顶替排量范围内达到紊流状态，并通过冲洗液、隔离液、前导浆的量，使得目的层段的紊流接触时间达到10min 以上，保证目的层段的胶结①②③质量。
四、现场应用及效果1、柳9井现场应用情况井号：柳9井井深：设计井深6000米，完钻井深5850米技术套管下深： 4850米，是玉门技术套管下深之最，套管重量达320吨，同时裸眼长3300多米，套管下入风险很大，套管下入前优化下套管措施，从套管柱力学分析、钻机承载能力等方面进行了论证，制定了全面详细的下套管和固井施工方案，固井施工顺利完成，固井质量合格。
尾管井深： 5848米，玉门油田最深的井，井底循环温度在110℃，是高温水泥添加剂中、高温的过渡区间，实验的重复性差，温度提高或降低5℃，稠化时间就有缩短或增长1倍，因此优化水泥浆配方非常重要，经过大量的实验，优选高温水泥浆配方，采用双凝水泥浆（高温加砂水泥浆+低密水泥浆）固井，固井施工顺利。
2、Q2-32井现场应用情况Q2-32井，完钻井深4500m,油层套管下深4498m，封固段长2800m, 青西区块为有效保护油气层，防止油气层被压死，全井要求1.45g/cm3低密度水泥浆固井。
优选加砂低密高强水泥浆配方，采用双凝水泥浆（加砂低密高强水泥浆+常规低密水泥浆）固井，固井施工顺利。
该项技术在青西区块所有的开发井推广应用12井，取得了好的效果，固井质量合格率100%。
3、长3井现场应用情况长3井，技术套管下深4275.50m，封住3500m石膏层，封固段长2200m, 优选抗盐水泥浆配方，采用双凝水泥浆（抗盐加砂水泥浆+抗盐水泥浆）固井，固井施工顺利。
用216mm钻头三开，三开后钻遇高压盐水层，完钻井深5050m，完钻钻井液密度高达1.87g/cm3，封固段长2500m,为防止套管被挤毁，采用177.8 mm + 152.4 mm（厚壁高抗挤）+139.7mm 复合油层套管。
做好通井措施，保证套管的顺利下入，优选高密度（2.05g/cm3）加砂抗盐水泥浆配方，采用双凝水泥（抗盐高密度加砂水泥浆+抗盐水泥浆）固井，固井施工顺利，固井质量优质。
该项技术在酒东区块推广应用9口井，取得了好的效果，固井质量合格率100%。
五、结论与认识1、有效解决了石膏层与盐水层固井难题；2、解决了长封固段固井难题；3、有效的保护了油气层4、形成了形成了一套适合于玉门油田深井固井工艺技术参考文献{1} 吴达华，高密度抗盐水泥浆，.固井技术研讨会论文集，2004{2} 郭小阳，提高复杂井固井质量关键因素探索，.固井技术研讨会论文集，2004第一作者简介：肖华，2003年毕业于江汉石油学院石油工程专业，助理工程师，从事固井工艺技术研究及现场技术服务工作，通讯地址：新疆鄯善火车站镇吐哈油田吐哈石油工程技术研究院，邮编838202，E-mail地址，xiaohzc@。
