07固井与完井

四、井身结构设计中所需要的基础数据
1、地质方面的数据 岩性剖面及其故障提示 地层孔隙压力剖面 地层破裂压力剖面
美 国：Sb或Sg取0.06 抽吸压力与激动压力允许值（ 抽吸压力与激动压力允许值（Sb或Sg） 中原油田：S =0.05～0.08；S =0.07～0.10 中原油田： b ～ ； g ～
3）最大井内压力梯度ρB ）最大井内压力梯度 为了避免将井段内的地层压裂， 为了避免将井段内的地层压裂，应求得最大井内压力梯 在正常作业时和井涌压井时， 度。在正常作业时和井涌压井时，井内压力梯度有所不 同。 （1）正常作业情况 ） 最大井内压力梯度发生在下放钻柱时，由于产生激动压 最大井内压力梯度发生在下放钻柱时， 力而使井内压力升高。如增高值为Sg， 力而使井内压力升高。如增高值为 ，则最大井内压力 梯度ρBr为： 梯度 为 ρBr=ρmax+Sg （5） ） （2）发生井涌情况（关封井器并加回压） ）发生井涌情况（关封井器并加回压） 为了平衡地层孔隙压力制止井涌而压井时，也将产生最 为了平衡地层孔隙压力制止井涌而压井时， 大井内压力梯度。 大井内压力梯度。压井时井内压力增高值以等效密度表 示为Sb， 最大井内压力梯度等效密度ρBk为： 示为 ，则最大井内压力梯度等效密度 为 ρBk=ρmax+Sk （6） ）
第七章 固井与完井技术
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 井身结构设计 套管柱设计 水泥及注水泥 完井方式 试 油
第一节 井身结构设计
一、套管柱类型及作用
图3-8-1-1 套管类型 ；（b） （a）正常压力井；（ ）异常压力井 ）正常压力井；（
二、井眼中的压力体系
在裸眼井段中存在着地层孔隙压力、泥浆液柱压力、 在裸眼井段中存在着地层孔隙压力、泥浆液柱压力、地层破裂压 地层孔隙压力 力。 三个压力体系必须同时满足于以下情况： 三个压力体系必须同时满足于以下情况：

根据中间套管鞋D2处的地层破裂压力当量密度ρf2 ，求出继续向下钻 进时裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度：
pper f 2 Sb S f
D31 D2
Sk
用试算法求D31。试取一个D31，计算出ρpper ，与D31处的实际地层压 力当量密度比较，若计算值与实际值接近，且略大于实际值，则确定 为尾管下深初选点；否则，另取D31进行试算 。
2、套管柱
由同一外径、不同钢级、不同壁厚的套管用接箍连接组成的管柱。特 殊情况下也使用无接箍套管柱。
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二、套管柱受力

套管柱在井内所受外载复杂。在不同时期（下套管过程中、注水泥 时、后期开采等过程中）套管柱的受力也不同。 在分析和设计中主要考虑基本载荷：轴向拉力、外挤压力及内压力。

轴向拉力：自重、弯曲应力、注水泥附加 拉力、动 载、摩阻等。 井下套管柱的 受力 内压力：地层流体压力、压裂及注水等压力。 外挤压力：管外液柱压力、地应力等
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1、套管轴向拉力的计算
在常规的套管柱设计中，轴向拉力一般按套管的重力计算。其它轴 向载荷，如弯曲应力引起的附加拉力、动载荷、注水泥引起的附加 拉力、摩阻力等，一般考虑在安全系数之内。 套管自重产生的轴向拉力，自下而 上逐渐增大，在井口处达到最大。 国内在套管设计中，轴向拉力一般 按套管在空气中的重力计算。但在 考虑轴向拉力对套管抗挤强度的影 响时，按套管的浮重计算。
一、套管的分类及作用
1、表层套管 2、生产套管（油层套管 3、中间套管（技术套管） 4、尾管（衬管）
2
第一节 井身结构设计
一、套管的分类及作用
1、表层套管
封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层； 安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。

ρ d ≥ ρ p max + S b
（ρ d max − ρ p min） × Dp min × g ≤ Δp N ( ΔpA ) 防井涌 防压差卡钻 防井漏 ≤ ρ fc1 防关井井漏
ρ d max + S g + S f ≤ ρ f min ρ d max + S f + S k ×
Dp max Dc1
第七章 固井和完井
Chapter 7 Well Cementing and completion
固井：下套管+注水泥 井身结构设计; 套管柱设计; 注水泥技术; 固井质量的核心问题就是套管柱的强度和环形 空间的密封及胶结质量问题。 完井 钻开生产层; 完井井底结构; 完井井口装置。
1
第一节 井身结构设计
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注水泥过程
冲洗液+隔离液+下胶塞+水泥浆+ 上胶塞+顶替液
打前置液
注水泥浆
顶胶塞
替钻井液
碰 压 27
一、油井水泥
油井水泥是一种硅酸盐水泥。 对油井水泥的基本要求： （1）水泥能配成流动性良好的水泥浆，且在规定的时间 内，能始终保持这种流动性。 （2）水泥浆在井下的温度及压力条件下保持性能稳定； （3）水泥浆应在规定的时间内凝固并达到一定的强度； （4）水泥浆应能和外加剂相配合，可调节各种性能； （5）形成的水泥石应有很低的渗透性能等。
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1、油井水泥的主要成分
（1）硅酸三钙3CaO·SiO2（简称C3S） 水泥的主要成份，一般的含量为 40％～65％。对水 泥的强度，尤其是早期强度有较大的影响。 （2）硅酸二钙2CaO·SiO2（简称C2S） 含量一般在24％～30％之间；水化反应缓慢，强度增 长慢；对水泥的最终强度有影响。 （3）铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A） 促进水泥快速水化；是决定水泥初凝和稠化时间的主 要因素；对于有较高早期强度的水泥，其含量可达15％。 （4）铁铝酸四钙4CaO2·Al2O3·Fe2O3（简称C4AF） 早期强度增长较快，含量为8％～12％。 除了以上四种主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等。

多学科交叉融合
未来固井、完井与试油技术的发展将更加注重多学科交叉 融合，包括地质学、物理学、化学、材料科学等领域，为 解决技术难题提供更多思路和方法。
谢谢观看
利用数字化技术，实现远程控制和智能化操作，提高试油效率。
环保试油技术
在试油过程中，注重环境保护，减少对地层和周边环境的污染。
04
固井、完井与试油的关 系
三者之间的相互影响
01
固井对完井的影响
固井是完井的基础，固井质量的好坏直接影响到完井的顺利进行。固井
的目的是封隔地层，防止地层流体互相渗透，为完井提供良好的基础。
固井的工艺流程
下套管
将套管下入井眼，并固定在预 定深度。
候凝
等待水泥浆凝固，期间需进行 加压、循环等操作，以确保水 泥浆充分凝固。
钻井准备
在钻达设计深度后，进行通井、 洗井等作业，确保井眼畅通无 阻。
注水泥浆
将水泥浆注入套管和井壁之间 的环形空间，以固定套管并封 隔地层。
起出套管
待水泥浆完全凝固后，将套管 起出井眼。
试油前的准备
包括钻井、测井等 前期工作，确保井 筒干净、无阻。
诱流
通过加压等方式， 使油、气、水层中 的流体流入井筒。
封堵
对已测试的层位进 行封堵，确保其他 层位不受影响。
试油技术的发展趋势
高压、高温、高含硫化氢等复杂油气藏的试油技术
针对复杂油气藏，发展相应的试油技术，提高测试成功率。
数字试油技术
完井技术的发展趋势
智能化完井
环保型完井
利用物联网、大数据等技术手段，实现完 井过程的智能化监测与控制，提高生产效 率和安全性。
注重环境保护，采用低毒、环保的化学剂 和材料，降低对环境的污染和破坏。