双级固井技术

HD28井超深井低密度水泥浆固井技术HD28井是塔里木油田塔北项目部沙雅县境内的一口评价井，该井二开中完井深6365米，井底静止温度122℃，采用Φ200.03mm套管双级固井工艺，固井作业面临裸眼封固段长（一级封固3365米）、压力窗口窄、地层易漏、施工压力高等一系列问题。

介绍了HD28井基本情况，分析了技术难点，采取一系列的技术措施如一级领浆和二级使用漂珠低密度水泥浆体系，现场应用良好，经声幅测井解释固井质量优质，取得了较好的应用效果。

标签：超深井；长封固段；低密度水泥浆；双级固井HD28井是塔里木油田在新疆阿克苏地区沙雅县境内的部署的一口评价井，二开中完井深6365米。

该区块地层压力低、承压能力低，属于低压易漏井固井。

研究出一套在高溫高压条件下不分层、不沉降、流变性良好、强度达到要求的低密度水泥浆体系及配套的固井相关技术，是保障固井施工安全、提高固井质量的关键。

1 HD28井基本概况完井采用200.03mm套管双级固井工艺。

钻井液为聚磺钻井液体系，密度1.27g/cm3，漏斗粘度45s，失水 2.8ml，塑性粘度20mpa·s。

易漏失井段在4495-4695m，地层当量密度为1.35g/cm3。

该井最大井斜24.74°，裸眼井段平均井径256mm，平均井径扩大率6.43%。

2 技术难点2.1施工工艺难点①二叠系地层承压能力低，下套管及固井施工中存在井漏的风险；②斜井斜度大，套管不宜居中，有套管贴边的风险，对固井质量造成影响；③裸眼段长，循环阻力大，施工压力高，存在易漏地层，施工排量受限不容易实现紊流顶替。

2.2 技术措施①合理设计分级箍位置及水泥浆浆柱结构，采用合适的施工排量，减少地层漏失的风险；②优化扶正器的加放，确保套管居中度；③采用平衡压力固井，優化设计施工排量，保持施工的排量和压力稳定，确保施工及候凝整个过程的压力平衡，防止井漏等复杂情况的发生。

3 水泥浆体系设计3.1 难点分析长封固裸眼段对低密度水泥浆性能要求极高，采用Landy-30S漂珠作为减轻材料，由于大量外掺料的掺入，致使水泥浆密度的降低和水泥浆性能发生矛盾，突出表现在：①由于水泥浆中减轻材料的存在，其与水泥浆颗粒比重相差较大，容易产生沉降分层，这样会破坏水泥浆柱的整体均持性，导致水泥石产生疏松凝结，影响水泥石胶结质量。

固井技术现状及发展趋势一、国内外固井技术（一）油井水泥及油井水泥外加剂油井水泥及油井水泥外加剂发展速度突飞猛进，国外基本水泥共有十三类水泥，油井水泥外加剂共有13大类200多个品种。

为适应向API水泥标准的转化，我国油井外加剂也发展到10大类100多个品种。

1、基本水泥目前国外BJ、福拉斯马斯特、道威尔、哈里伯顿和诺斯科等五大能源技术服务公司都生产基本水泥，我国只生产一类油井水泥（波特兰水泥）。

基本水泥共有十三类：波特兰水泥、高铝水泥、市售低密度水泥、市售膨胀水泥、微细波特兰水泥、微细波特兰水泥和微细高炉矿渣混合物、高细度水泥、高炉矿渣、微细高炉矿渣、波特兰水泥和高炉矿渣的混合物、可储存的液体水泥、酸溶水泥、合成树脂水泥。

2、油井水泥外加剂外加剂只能改变水泥浆的物理性能而不能改变其化学成分，水泥浆只不过是外加剂的载体。

国外油井水泥外加剂主要以哈里伯顿、BJ、休斯、德莱塞、道威尔、西方五家公司的产品为代表，我国油井外加剂也发展很快，水泥外加剂品种比较多，主要分为13大类。

包括：促凝剂、缓凝剂、降失水剂、分散剂、消泡剂、减轻外掺料（减轻剂）、加重外掺料（加重剂）、防漏外掺料（防漏剂）、防止水泥石高温产生强度退化的外掺料、触变水泥、隔离液和冲洗液、清除钻井液污染剂、特种外加剂。

（二）国外固井技术1、新型“钻井”固井液技术美国壳牌石油公司及几个其它石油公司的一批科研开拓者，在多功能钻井液（UF）性能、胶凝浆特性、泥饼固化、界面胶结等方面作了大量的实验（剪切胶结，激活剂的扩散实验，水平井大型井筒顶替模拟试验），研制出新型“钻井”固井液技术，只是在原有钻井液配方的基础上，添加不多的高炉淬厂渣或其它可水化材料，基本上不影响钻井液的其它性能。

新型“钻井”固井液技术采用UF钻井、MTC固井提高了钻井液和固井液的相溶性，有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相溶问题，从而实现了第一、二界面的良好分隔和胶结强度，特别是提高第二界面的胶结质量，减少和阻止油气、水流体的层间窜通，而且由于激活剂的扩散和渗透，使泥饼形成了固化的致密泥浆，阻止循环漏失和水泥浆液柱回落。

四川地区深井超深井复杂情况下固井技术姚勇中石化石油工程西南有限公司固井分公司摘要：随着石油勘探开发深度的加大，深井超深井数量增加，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。

在四川川西及川东地区深井超深井固井中，面临长封固段固井、窄安全压力窗口、固井漏失、套管下入困难、水平井侧钻井、小井眼小间隙固井、高温高压、防气窜、高含硫等固井难题。

因此加强对深井超深井技术的探讨与研究，对加快四川地区油气勘探进度和勘探效益具有重要意义。

关键词：四川深井超深井固井序言由于目前我国经济的高速发展，对石油、天然气资源产生了巨大需求和依赖，为了保证国家经济和能源安全的需要，石油勘探开发力度加大，转向埋深更深地层，深井超深井数量不断增加。

深井超深井目的层埋藏深，地质条件复杂，钻井勘探深度的加大，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。

四川地区主产天然气，深井超深井井眼条件复杂，深井超深井裸眼井段长，地层压力系统不统一；地层压力高，一般下技术套管和油层套管前，泥浆密度都要加重，而且许多井地层压力平衡关系敏感，泥浆稍高则发生井漏，低则发生井喷；地层裂缝多、断层多，易破碎；泥页岩水敏性强，易坍塌，井眼极不规则，井径扩大严重，大肚子井眼和糖葫芦井眼普遍存在；川东北地区深层高含H 2S及CO2，根据四川气井固井经验，各层套管水泥均要求返至地面，导致固井封固段长；地层倾角大，软硬变化多，井斜角大；油气层多且分布段长，地层压力高、气层活跃；随着油田的深一步勘探开发，钻井向深井定向井、侧钻井、水平井等发展。

因此在四川深井超深井固井中，通常面临下述固井复杂问题：1) 套管下入困难；2) 长封固段固井技术难题；3) 小井眼、小间隙固井难题；4) 窄安全压力窗口、固井漏失及防气窜问题；5) 深井超深井水平井固井难题；6) 不规则井眼条件下固井质量问题。

二十世纪八十年代以来，我们在四川进行了大量的固井工程作业，针对四川深井气井、复杂地层固井难点，完成了《川东北深井复杂条件下固井工艺研究》、《川西地区高压气井固井技术研究》、《川西中高压浅层气防气窜固井技术研究》、《提高川西深层固井质量技术研究》、《川西地区深井固井技术研究》等多项科研课题。

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。

井控技术措施（一）表层固井1、钻井队表层钻深必须进入稳定层50米以上，保证下部表套水泥环与地层的胶结质量。

2、要高度重视表层固井施工，确保表层固井质量。

固表层套管前要认真核对表层井深和表层套管下入深度，确保表层套管按钻井设计要求下到位置。

3、认真做好表层固井设计，确保表层固井灰量足够，按照固表层作业要求做好现场施工，打好水泥浆密度，油井留10-15米水泥塞，并做好固井表层施工记录。

4、要求钻井队固完表层后必须保证水泥候凝8小时后才能二开钻进。

5、固完表层后，对由于井漏而导致水泥未返到地面的井，井队要技术及时回填井口。

（二）完井固井1、要求钻井队下套管前必须先换好相应尺寸的防喷器闸板芯子后下套管。

2、认真做好完井固井设计，进行平衡压力计算。

3、钻井液密度异常的井，要求钻井队处理时必须坚持加入稀释剂稀释钻井液的原则，不得采用大量加清水处理钻液的办法。

4、对出油、出气的井，必须要坚持先稳定底层后固井的原则，做好固井后的关井工作。

5、钻井队下套管过程中必须按下套管技术要求井行灌泥浆作业，下完套管给套管内灌满泥浆后能接方向杆循环泥浆，循环1-2周，循环处理好泥浆后进行固井作业。

6、完钻发生漏失的井必须先堵漏后固井。

防止下套管过程中或固井过程中发生漏后环空液柱压力降低后诱发京涌。

7、一次上返固井和双级固井的一级固井过程中发生漏失的井，候凝期间要认真观察井口，发现溢流现象要立即关井。

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。

文章编号:1004—5716(2005)12—0079—03中图分类号:TE25719　文献标识码:B煤层气井完井技术探讨齐奉忠,申瑞臣(中国石油勘探开发研究院廊坊分院完井所,河北廊坊065007)摘要:我国的煤层气资源十分丰富,但开发利用刚刚起步。

煤储层与一般的油气层相比,埋藏浅,微孔隙和裂缝发育。

煤层的机械强度和孔隙度低,易坍塌、易污染。

介绍了煤储层及煤层气井的特点、煤层气的完井方式、国内目前煤层气完井技术的现状及存在的问题,并探讨了以后国内煤层气井完井所要研究解决的问题。

关键词:煤层;煤层气;完井;固井;低密度水泥浆 煤层气(煤层甲烷Coalbed Methane)是在煤层中自生自储的一种非常规天然气,以吸附或储集方式存在于煤层孔隙与裂缝中。

我国的煤层气资源十分丰富,预测全国有39个含煤盆地、67个聚煤单元,2000m以浅的煤层气资源量约为22.5×1012m3。

加快煤层气的勘探与开发,对于改善能耗结构,缓和能源紧张状况,减少环境污染,保障煤矿井下安全都具有重大意义。

与天然气储层不同,煤储层具有双重功能,煤层既是甲烷气的生气层又是储集层,因此决定了煤储层比常规油气层更容易受到损害。

煤层的渗透性低,孔隙压力低,钻井和完井过程中煤层极易受到伤害,受到伤害后而且很难消除。

煤层气开发时,如果对完井技术不重视,采取的措施不当,煤层气产能很低。

据报道,恰当的完井方法可使气产量增加到原来的3～5倍。

1　煤储层及煤层气井的特点与常规天然气储层不同,煤层埋藏浅,一般在300～1500m 之间,井底温度及压力低,远远小于油气井的井底温度与压力。

与常规油气储层相比,煤储层与煤层气井具有以下特点:(1)存在状态不同。

煤层气主要呈吸附状态存在于基岩孔隙的内表面上(70%～95%),只有少量以游离状态(10%～20%)或溶解状态存在于煤层的孔隙与裂缝中,其储集方式和以游离态为主的石油、天然气有根本的不同。

(2)保存方式不同。

固井工艺技术（张明昌）第一章概念：常用固井方法，固井的主要目的，固井的重要性。

第二章各套管的作用：表层套管，技术套管，油层套管第三章常用注水泥工艺一、常规固井工艺[一]概念[二]常规固井基本条件[三]水泥量的计算[四]环空液柱压力的计算1.静液柱压力计算;2.动液柱压力计算3.固井压力平衡设计的基本条件[五]下套管速度的计算[六]地面及井下管串附件（常规注水泥的~附件表）二、插入法固井工艺[一]概述[二]插入法固井工艺流程[三]插入法固井的有关计算：1.套管串浮力计算；2.钻柱做封压力的计算三、尾管固井工艺[一]概述[二]尾管悬挂器类型[三]尾管固井工艺流程（以液压式尾管悬挂器类型为例）[四]尾管送入钻杆回缩距的计算：1.回缩距计算公式 2.方余的计算[五]各类尾管的特点及使用目的[六]常用尾管与井眼和上层套管尺寸的搭配[七]提高尾管固井质量的主要技术措施13条[八]尾管的回接固井工艺；1.回接套管贯串结构；2尾管回接固井工艺流程。

四、分级固井工艺[一]概述[二]分级箍分类[三]分级固井适用范围[四]分级固井工艺分类[五]双级固井工艺流程：1.非连续打开式双级注水泥工艺；2.连续打开式双级注水泥工艺：(1)机械式分级箍（用打开塞或重力塞）;(2)压差式分级箍。

3.双级连续注水泥工艺：(1)机械式分级箍；(2)压差式分级箍。

[六]分级固井注意事项五、预应力固井工艺[一]概述[二]热应力计算[三]预应力计算[四]预拉力计算[五]套管伸长的计算[六]预应力固井的水泥及材料[七]预应力的固件方法及特点[八]预应力固井的技术要点六、外插法固井工艺：[一]概述[二]特点七、先注水泥后下套管固井工艺：[一]概述[二]特点八、反注水泥法固井工艺：[一]概述[二]特点九、选择式注水泥固井工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。

十、筛管顶部注水泥固井工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。

十一、封隔器完井及水泥填充封隔器工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。