固井工艺技术

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。

中国石油天然气集团公司固井技术规范中国石油天然气集团公司工程技术分公司2008 年第一章总则............................................................... .1..第二章固井设计............................................................ 1..第一节设计依据和内容................................................... 1.第二节压力和温度......................................................... 1.第三节管柱和工具、附件................................................... 2.第四节水泥浆和前置液..................................................... 4.第五节注水泥和技术措施.................................................. 5.第六节施工组织和应急预案................................................. 6.第三章固井准备............................................................. 6.第一节钻井设备........................................................... 7.第二节井口准备........................................................... 7.第三节井眼准备........................................................... 7.第四节套管和工具、附件................................................ 9.第五节水泥和外加剂.1.1第六节固井设备 (12)第七节仪器仪表 (13)第四章固井施工 (13)第一节下套管作业 (13)第二节注水泥作业........................................................ 1.4第三节施工资料整理 (14)第四节施工过程质量评价 (15)第五章固井质量评价........................................................ 1.6第一节基本要求.......................................................... 1.7 第二节水泥环评价........................................................ 1.7第三节质量鉴定 (18)第四节管柱试压和井口装定 (18)第六章特殊井固井.......................................................... 1.9第一节天然气井........................................................... 1.9 第二节深井超深井. (21)第三节热采井 (22)第四节定向井、大位移井和水平井 (22)第五节调整井 (23)第六节煤层气井 (24)第七章挤水泥和注水泥塞 (24)第一节挤水泥 (24)第二节注水泥塞 (26)第八章特殊固井工艺 (27)第一节分级注水泥 (27)第二节尾管注水泥 (27)第三节内管法水泥 (29)第九章附则 (29)中国石油天然气集团公司固井技术规范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决定性作用。

固井工艺流程一、引言固井是一项关键的油田钻井工艺，旨在确保井壁的完整性，防止地层流体泄漏，并提供井眼稳定性。

固井工艺流程是一个复杂而精密的过程，需要严格的操作和监控，以确保固井质量和井口安全。

二、固井工艺流程概述固井工艺流程包括准备、设计、施工和质量控制等步骤。

下面将详细介绍每个步骤的内容和重要性。

1. 准备阶段准备阶段是固井工艺流程的首要步骤。

在这一阶段，需要进行井筒清理、排水、装填固井材料和准备固井设备等工作。

井筒清理是为了清除井眼内的杂质和废弃物，保证固井质量。

排水是为了排除井眼内的水分，防止固井材料受潮。

装填固井材料是为了填充井眼，固定套管并提供井壁稳定性。

准备固井设备是为了确保施工过程中的顺利进行。

2. 设计阶段设计阶段是固井工艺流程中的关键步骤之一。

在这一阶段，需要根据地层条件、井眼尺寸、井口压力等因素，合理选择固井材料、固井液和固井方式。

固井材料包括水泥和固井添加剂，用于填充套管与井眼之间的空隙。

固井液是一种特殊的液体，用于输送固井材料和控制井眼压力。

固井方式有多种选择，如常规固井、套管充填固井和封隔固井等，根据实际需要选择最合适的方式。

3. 施工阶段施工阶段是固井工艺流程中最关键的步骤之一。

在这一阶段，需要将固井材料和固井液输送到井眼，填充套管与井眼之间的空隙，并形成固体固井体。

具体操作包括注水泥、压裂、固井材料计量和固井液循环等。

注水泥是将水泥浆注入井眼，填充套管与井眼之间的空隙。

压裂是通过注入高压液体，使井壁产生裂缝，增加油气流通性。

固井材料计量是为了保证固井质量和固井效果。

固井液循环是为了保持井口压力稳定，防止井壁塌陷。

4. 质量控制阶段质量控制阶段是固井工艺流程中不可或缺的一环。

在这一阶段，需要对固井过程进行实时监控和数据记录，以确保固井质量。

具体措施包括压力监测、温度监测和流量监测等。

压力监测是为了控制井口压力，防止井壁塌陷或泄漏。

温度监测是为了控制固井材料的凝固时间，保证固井效果。

固井工艺技术与施工流程刍议固井工艺技术是石油钻探和采油工业中非常重要的环节之一。

在井口区域内，通过对钻井套管和高压水泥混凝土的浇注，可以将井壁完全封闭，使得井筒的承载能力增强，避免潜在的井下危险和环境污染风险的出现。

本文将重点探讨固井工艺技术与施工流程的相关内容。

固井技术的分类：有效的固井技术应该具有以下特点：在环境安全、钻井效率、水泥膜强度、耐高温、稳定性等方面都有较高的优势。

通常情况下，固井技术可以分为以下几种，如粘土固井液返排法、泡沫水泥固井法、高压水泥固井法和膨润土固井法等。

高压水泥固井工艺：高压水泥固井技术是当前石油工业中最常用的固井技术，其工艺流程主要包括以下几个环节：高压水泥混凝土配料、钻管清洗、钻井套管浸洗、套管下钻、水泥浆注入、水泥硬化等。

经过该流程处理后，浇注于井壁套管内的高压水泥混凝土可起到稳固井筒结构、防止漏油等作用。

固井施工流程：1. 钻探准备在进行固井的前期准备工作中，需考虑到岩层勘探和钻探方案的选择、为固井所需的水泥、沙子、水、缓凝剂和加速剂等材料的准备等问题。

2. 钻井套管设置固井的关键工艺环节之一是钻井套管的设置。

要在正确的位置选择合适的套管尺寸，并掌握好其设置的深度，以确保井壁结构的安全性。

3. 钻井套管浸洗处理在设置好钻井套管后，需要进行浸洗处理，以确保套管外表面的清洁。

同时，在进行钻孔操作时，可能会在井底发现泥浆液体等错误物质污染，此时需要通过漂白等处理，准确控制固井材料的浓度和水泥的应用量等。

4. 水泥浆注入目前固井工程最常用的水泥是采用高压水泥浆注入。

此类水泥具有优异的抗变形特性和耐化学腐蚀性，适用于各种恶劣的井下环境条件。

在注入水泥浆的过程中，需根据油井深度和井底温度，准确控制泥浆的化学需求量以充分反应。

5. 水泥硬化完成水泥浆的注入后，需要等待水泥充分硬化。

在该过程中，需严格控制水泥浆的温度、环境条件以及水泥与基岩的反应时间，以确保水泥固井材料的质量和成型效果。

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;4、固井的方法1. 内管柱固井把与钻柱连接好的插头插入套管浮箍或浮鞋的密封插座内, 通过钻柱注入水泥进行固井作业,称为内管柱固井;内管柱固井主要用于大尺寸16″~30″导管或表层套管的固井;2. 单级双胶塞固井首先下套管至预定井深后装水泥头、胶塞顶塞和底塞,循环水泥,打隔离液,投底塞,再注入水泥浆,然后投顶塞,开始替泥浆;底塞落在浮箍上被击穿;顶底塞碰压,固井结束;3. 尾管固井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上,首先坐封尾管悬挂器,然后开始注水泥、投钻杆胶塞顶替、钻杆胶塞剪断尾管胶塞后与尾管胶塞重合,下行至球座处碰压,固井结束;==井深结构==1、井身结构的概念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的一组套管与水泥环的组合;2、组成及作用井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成;1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管;其作用是保持井口附近的地表层;2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管,一般为几十至几百米;下入后,用水泥浆固井返至地面;其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层;3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管;是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管,其层次由复杂层的多少而定;作用是封隔难以控制的复杂地层,保持钻井工作顺利进行;4.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管;油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法;一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100~150米;其作用封隔油气水层,建立一条供长期开采油气的通道;5.水泥返高：是指固井时,水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离;3、相关术语1.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完成时钻头所钻井的最后位置之间的距离;2.套管深度：从转盘上平面到套管鞋的深度;3.人工井底：钻井或试油时,在套管内留下的水泥塞面叫人工井底;其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离;==固井方法==1、内管柱固井如上图所示,把与钻柱连接好的插入头插入套管浮箍/鞋的密封插座内,然后通过钻柱注水泥进行固井作业,称为内管柱固井;内管柱固井主要用于大尺寸16″~30″导管或表层套管的固井,其优点为：在无大尺寸胶塞、水泥头的情况下,可对大尺寸套管进行固井；通过钻柱注水泥、顶替,可大大减少对水泥浆的污染；减小水泥浆的浪费,有效保证固井质量; 2、单级双胶塞固井单级双胶塞套管固井是海上钻井最常用的固井方法,它是采用双套管胶塞顶、底塞进行固井的,其工艺流程如图所示;一般地,自升式平台或导管架上的固井使用普通套管胶塞,而浮式平台上的固井使用SSR胶塞;在使用单级双胶塞固井时,套管柱附件主要由浮鞋、浮箍、扶正器和胶塞等组成,各附件的功能在以后的章节里会讲述;3、尾管固井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上,然后开始注水泥作业的固井方法;尾管悬挂器可分为机械式和液压式两种类型,我们通常使用的是液压式尾管悬挂器,其固井工艺流程如上图所示;4、注水泥塞要处理井漏、弃井、回填枯竭层位、侧钻和隔绝地层等作业时,就需要注水泥塞技术,平衡水泥塞是最常用的方法;注水泥塞时,首先将钻具下至注水泥塞设计深度的顶部,注水泥并替出水泥浆要保证管内水泥面高于环空水泥塞面高度,然后慢慢起出钻具离开水泥塞顶面,循环冲洗干净管柱,使水泥塞留在原位置如上图示;5、挤水泥挤水泥是用液压迫使水泥浆进入裸眼或经套管或尾管孔眼进入地层中的注水泥作业,典型挤水泥作业如上图所示;==固井水泥浆==油井水泥是一种水硬性胶凝材料,它与水按一定的比例混合便形成水泥浆,并在井下硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石;1 水泥水化过程油井水泥的水化是放热反应,按其水化速度和结构的形成,大致可分为四个过程：起始期、迟缓期、凝结期和硬化期;A、起始期;在水泥干粉与水混合的几分钟时间内,迅速发生水化反应,有大量水化热生成,在水泥矿物表面上形成一层水化硅酸钙凝胶,因这种作用最初仅在水泥颗粒表面进行,只消耗一部分水,其余的水份充满于水泥颗粒之间,水泥浆具有流动性能;B、迟缓期;由于最初在水泥矿物表面生成的水化硅酸钙凝胶渗透率非常低,阻止了矿物进一步水化,而使水化速度明显变慢,此期,水泥浆的流动性能相对比较稳定,水泥浆的泵送入井应在这一时期完成;这一段时间可延续数十分钟到数小时;C、凝结期;随着水化继续向水泥颗粒的深处发展,矿物表面的水化硅酸钙凝胶胀开,水化过程又加速进行,产生的水化物交互生成网状结构,失去了流动性能,水泥浆进入了凝结时期,这段时间大约需几十分钟;D、硬化期;随着水化物继续沉积,大量晶体析出,体系的孔隙度、渗透率逐渐降低,强度逐渐增加,硬化成微晶结构的水泥石;这一段时期,随着水泥石渗透率的不断降低,水化反应速度逐渐变慢,但持续时间很长,可达数十天,甚至数年;硬化期的明显特征是强度增长,这也是固井所期求的;2 油井水泥常用外加剂由于井下环境比地面条件恶劣得多,为了使水泥浆广泛地用于油田钻井、完井、修井等作业中,对水泥浆密度、稠度、稠化时间和抗压强度等都具有更高的要求,采用纯水泥已远远不能满足工艺技术要求,必须依靠外加剂来调节其使用性能;目前,常用外加剂的种类主要有：缓凝剂、降失水剂、分散剂、消泡剂、促凝剂、抗高温强度稳定剂、减轻剂等等,其主要作用如下：缓凝剂：主要是延长水泥浆稠化时间或凝结时间;促凝剂：主要是缩短水泥浆稠化时间以及增大水泥石的早期抗压强度;降失水剂：主要用以防止水泥浆急剧失水,保护油气层;减轻剂：主要是降低水泥浆密度,防止水泥浆在低压漏失层发生漏失;分散剂：用以改善水泥浆的流动性能,有利于水泥浆在低泵速泵压下进入紊流状态;消泡剂：防止和避免溶解水起泡,稳定水泥浆密度;抗高温强度稳定剂：在深井、高温情况下,加入硅粉,防止水泥石抗压强度出现热衷退现象;==浮鞋与浮箍==1、浮鞋与浮箍油田开发早期用的是承托环阻流环,又称为浮箍,其作用是注水泥时用来控制胶塞的下行位置,以确保管内水泥塞长度、防止水泥浆倒流;但它靠金属与尼龙的密封,密封效果差、承压能力低,因此逐渐被淘汰;浮鞋或浮箍是能产生浮力的套管引鞋或接箍;引鞋是用来引导套管柱沿井筒顺利下到井内,防止套管脚插入井壁岩层,减少下井阻力;浮鞋除具有引鞋的作用—外回流;在下套管过程中,使环空钻井液保持流动; 浮箍也具有防止水泥浆回流的作用,同时还具有在固井时胶塞碰压、限制人工井底的深度和套管柱下底脚水泥塞的高度的作用,从而保证油层套管底部的封固质量; 出于浮鞋或浮箍耐高温、密封性和可钻性好,连接方便因而可代替引鞋、套管鞋等;分类按套管下井时钻井液进人方式的不同,浮鞋浮箍可分为普通型和自灌型；按回压装置的工作方式又可分为浮球式扣舌板式等; 浮箍用于承接胶塞组,使箍鞋间有一段水泥塞,并容纳套管内壁附着的杂质等,确保水泥浆柱不被替空, 从而保证套管鞋外的固井质量;同时可作为防止水泥回流的备用;浮箍是用来控制套管柱内水泥塞的高度,它两端都有扣,可以连接于任意两套管之间,而浮鞋只是一端有母扣,只能位于套管的最前端;浮箍和浮鞋有水泥式的和金属的,浮鞋一般在套管的最下端,而浮箍一般在浮鞋上端一点,在双级注水泥的时候也会加个浮箍,基本作用就是用来防止注水泥时水泥浆倒返;==套管==1、套管分类1.隔水导管或导管,包括锤打入桩管2.表层套管3.技术套管中间套管或保护套管4.生产套管或尾管;2、各种套管作用1.导管导管主要用来隔离海水,引导钻头入井和井内泥浆从井口返回泥浆池,封隔海底面以下的疏松易塌地层,用以支承表层、技术和油层套管的重量;2.表层套管表层套管用来封隔上部不稳定的松软地层和水层及浅层气,安装井口装置以控制井涌井喷,同时支承技术套管和油层套管或尾管的重量;3.技术套管或中间套管技术套管主要用来封隔难以控制的复杂地层以保证钻井工作顺利进行下去;4.生产套管生产套管主要用来把生产层和其他地层封隔开,把不同压力的油、气、水层封隔开来,在井内建立一条油、气通路,保证长期生产,并能满足合理开采油、气和酸化压裂等增产措施的要求;3、尾管柱按功能为为钻井尾管、生产尾管、回接尾管等1.钻井尾管：钻井尾管功能相当于技术套管的尾管称为钻井尾管;2.用钻井尾管的意义封隔漏失层、高压层等；节约钻井成本；满足使用复合钻具要求；控制套管磨损满足后期回接;3.生产尾管生产尾管功能相当于生产套管的尾管称为生产尾管;4.使用生产尾管的意义：封隔油、气、水层；节约钻井成本；满足使用复合油管要求；5.回接尾管：回接尾管主要用于修复尾管以上套管,回接套管至井口或回接套管至上层套管内任何深度;6.常见套管串结构插入式/内管固井套管串结构常用套管尺寸: 30”、20”、13-3/8”；单级固井套管串结构,常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”；双级固井套管串结构,常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”；尾管管串结构,常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”、5”、4-1/2”；==固井设备==1、固井设备基本构成2、其它设备单撬泵批混罐3、固井泵工作原理1基本结构：固井泵主要包括泵缸、活塞、吸水阀和排水阀等基本部件;2工作原理：吸入过程：当活塞从左图所示的极右位置向左移动时,活塞右侧腔室的容积增大,其中压力降低;吸入口的液体就在大气压力和泵缸内压力的压力差作用下,沿吸入管上升,推开吸入阀进入泵缸;此时,排出阀处于关闭状态;排出过程：活塞在到达终点后,活塞即开始由左向右移动,工作腔室的容积逐渐减小,进入泵缸中的液体受到活塞的挤压,使压力迅速增高推开排出阀,将液体排出;此时,吸入阀处于关闭状态;3、水泥浆混合装置4、ADC混合系统5、水泥缓冲罐工作原理：容积缓冲: “蓄水池”作用,平衡平台灰罐输灰的压力和出灰量的波动;二次气化:气化气通过气化囊的纤维网孔流入罐内水泥,进行第二次气化第一次在平台灰罐内,把水泥变成灰气混合物;气灰分离:灰下沉,气上浮至灰罐顶部,通过罐内排气管和平衡阀排出舷外;恒压出灰:平衡阀自动调节排气阀的开口大小,使得缓冲罐顶部的压力恒定在6～9PSI;A处的压力＝顶部B处气压6~9PSI＋干灰水泥的压力高度乘密度;==套管附件==1、水泥头1套管水泥头释放下胶塞时,旋转退出释放下挡销,下胶塞在重力和泵送液体推动下离开下胶塞所在内腔释放指示销有显示,并沿套管内壁被驱替至套管浮箍上;放上胶塞时,旋转退出释放上挡销,上胶塞在重力和顶替液的推动下,离开上胶塞所在内腔释放指示销有显示,驱替水泥浆并清刮套管内壁直到与下胶塞重合、碰压为止;2尾管水泥头尾管水泥头用于尾管固井;尾管水泥头由提升短节、本体、旋转轴承机构、钻杆塞挡销机构、投球机构、钻杆联接短节和阀门管汇等部分组成,如图所示;尾管水泥头主要用于尾管固井,提升短节和旋转轴承机构的作用同钻杆水泥头的对应机构相同;坐挂尾管悬挂器时,旋转投球机构的手柄,顶杆便将球从投球机构内腔顶出,球在重力和泵送液体的推动下,沿钻杆内腔落到悬挂器球座上,在泵压的作用下使尾管悬挂器实现坐挂;释放尾管胶塞时,旋转钻杆塞挡销机构的手柄,使挡销从钻杆塞内腔收回,钻杆塞便在泵送液体的推动下离开钻杆塞所在内腔,沿钻杆内壁落到尾管胶塞座上,在泵压的作用下剪切释放尾管胶塞;胶塞2、循环头循环头用于下套管或尾管中途连接下入套管、顶驱或地面高压管汇上,建立循环的井口工具;3、插入接头插入接头与插入式浮鞋或浮箍配套使用,主要用于大尺寸套管的内管固井作业,有直插式和旋转插入式;4、SSR平衡阀SSR平衡阀与钻杆水泥头配套使用,主要作用是：平衡SSR水下释放系统管内外压差,避免胶塞非正常释放;三维动画 | 固井工程设计==固井质量==1、注水泥质量要求1、水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定油气层固井,设计水泥返高应超过油气层顶界150米,实际封过油气层顶部不少于50米;其中要求合格的水泥环段,对于浅于2000米的井不少于10米,深于2000米的井不少于20米;2、为了保证套管管鞋封固质量,油层套管采用双塞固井时,阻流环距套管鞋长度不少于10米,技术套管或先期完成井,一般为20米,套管鞋位置应尽量靠近井底;3、油气层底界距人工井底管内水泥面,浮箍位置不少于15米,主要是为了满足采油方面的需要;4、其中第二条是为了防止上胶塞下行时所刮下的套管内表面上的液膜浆体污染水泥浆,而影响套管鞋附近的水泥封固质量;2、水泥环质量鉴定目前我国水泥环质量鉴定一般以声幅测井CBL,也称水泥胶结测井为准;声幅相对值在15%油田现场有的也采用10%以内为优等,30%为合格；声幅超过30%的井段则视为水泥封固不合格;声幅测井一般在注水泥后24小时到48小时内进行,但对特殊井如尾管固井、采用缓凝水泥固井等声幅测井时间可依具体情况而定,现在变密度测井VDL也在逐渐普及;1、井温测井水泥的水化反应是放热反应,其凝结过程中所放出的热量通过套管传给套管内液体,可使井内温度上升一定数值,如6℃~20℃;而环空中没有水泥的井段,井内温度为正常温度;利用这一特性,可以测定水泥浆在环空中的返高位置,即水泥顶部深度;2、声幅测井水泥胶结测井声幅测井是根据声学原理所进行的测井;在井下,从测井仪声波发射出声波,声波向四周以近似球形的波阵面发散,通过不同的介质和路线后传播到接收器;最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波叫套管波所产生的折射波,其次是传到地层后又传播回来的地层波,尽管在钻井液内声波的传播距离最短,但由于在钻井液内声速相对较低,所以钻井液波泥浆波到达最迟;声幅测井记录的是最先到达的套管波的首波幅度;套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量,即声幅要衰减降低;套管波的衰减程度和套管内外介质性质及期分布有关;因为管内钻井液的分布及性质是不变的,因此向管内散失的能量为恒定值;在此基础上的套管波的衰减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况;实验证明,在其它条件不变的情况下,套管首波幅度的对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间存在线性关系,即与套管胶结的水泥越多,所接收的声幅越上,而当管外全为钻井液时,所接收的声幅最大;由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比例的电压大小,加以记录;沿井深由下而上进行测试,就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅测井曲线;应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过相对幅度进行的以环空内全为钻井液的自由套管段的声幅值为基准;相对幅度=目的段声幅曲线幅度/自由套管段声幅曲线幅度100%;3、声波变密度测井声幅测井测量记录的是套管首波幅度;声波变密度测井VDL,简称变密度测井是用接收器将套管波、地层波等声波幅度按到达时间先后全部测量记录,再用一定的方法显示,以评价水泥环质量的测井方法;当进行变密度测井时,同时进行声幅测井;变密度测井因为能够测量记录地层波,因此能够反映出水泥与地层俗称第二界面有胶结情况;将变密度测井结果与声幅测井结果对比分析,可以全面地评价水泥环质量;三维动画 | 固井技术==固井技术的现状及发展==1、概述固井作业是油气井钻井工程中最重要的环节之一,其主要目的是封隔井眼内的油层、气层和水层,保护油气井套管、增加油气井寿命以及提高油气产量;自1903年开始固井以来经过近100年的努力,国内外固井技术有了很大的的进步;主要表现在:油井水泥的扩充与完善,油井基本水泥由一两种发展到13种；油井水泥外加剂已发展到14大类200多个品种；普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控,注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化方向发展;复杂的地层固井技术日趋完善,研究开发了适应高压气井、低压易漏失井、多压力系统以及深井超深井高温固井配套技术;小井眼固井、水平井固井、分支井固井和大位移固井等特殊工艺井固井技术；研制开发了尾管悬挂器、双级多级注水泥器以及扶正器等；固井计算机模拟、仿真与监控技术,提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性;2、国内外固井技术进度情况1 油井水泥与外加剂研究1、基本水泥;基本水泥增加了酸溶水泥、高细度水泥、波特兰水泥与高炉矿渣混合物、可储存液体水泥和合成树脂水泥;2、外加剂应用油井水泥外加剂已成为解决各种复杂固井问题、提高固井质量和保护油气层的主要技术手段;据美国统计,固井外加剂的用量占油田化学剂的38％;油井水泥外加剂主要进展:研制开发了适应更宽温度和密度范围、抗盐和抗高温的高性能降失水剂用于深水固井的特殊外加剂泡沫水泥浆外加剂改善水泥石性能的外加剂满足特殊地质条件下的水泥外加剂2 固井技术1、CemCRETE固井技术为解决异常压力固井问题,道威尔—斯伦贝谢公司于1998年底研究开发了CemCRETE技术;该技术基于混凝土水泥浆技术,利用颗粒级配原理,通过优化水泥及外掺料颗粒直径分布PSD,优选3种以上不同直径的颗粒,使单位体积内固相颗粒增加,尽量降低水泥浆水灰比,提高水泥石的抗压强度和降低水泥石的孔隙度和渗透率;CemCRETE固井技术应用密度为cm3的低密度水泥浆,24h抗压强度大于14MPa,水泥石的渗透率和孔隙度明显小于常规水泥浆阿曼石油开发公司PDO采用密度为 cm3的高密度水泥浆技术成功地解决了Sarmad 油田井深为4800m的深井膏盐层的高压固井问题;2、泡沫固井技术哈里伯顿公司应用泡沫水泥浆替代常规漂珠低密度水泥浆固井取得了良好的现场应用效果;泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成;国内通过研究,在水泥和配浆水中分别加入两种发泡剂,在混浆时发生化学反应生成氮气,通过稳泡剂使之形成稳定且相互独立的泡沫水泥浆,化学泡沫水泥浆在国内很多油田应用取得了较好的效果;3、防窜固井技术人们对环空气水窜的形成原因、影响因素、气窜的物理过程、预测方法及防气窜水泥浆体系做了大量的研究工作,先后研究开发了膨胀水泥、延缓胶凝水泥、触变水泥、可压缩水泥和非渗透乳胶水泥等多种防窜水泥浆体系;在防气窜水泥浆性能评价与预测研究方面,国内外有许多评价和预测水泥浆防气窜性能的模式与方法,它们考虑气井气层压力、浆体结构、水泥浆密度、返深等因素;可以有效地指导防气窜固井设计;4、钻井液转化水泥浆MTC固井技术。

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。

漏失井固井工艺（一）概念漏失井是指钻井过程中发生钻井液漏失的井以及固井过程中环空静液柱压力与流动阻力之和超过地层破裂压力梯度的井。

（二）漏失井分类及工艺措施漏失井可分为三类：裂缝、溶洞性漏失井及渗透性漏失井。

不同的漏失在钻井及固井施工过程中应采取不同的施工措施。

应依据漏失情况，进行注水泥前对漏层的处理，处理后进行平衡压力固井设计。

常规注水泥防漏措施包括增大较低密度的前置液、控制水泥封固段长度、采用低密度水泥浆体系、封隔器固井工艺等。

常用的低密度水泥浆体系有：粉煤灰水泥浆体系、泡沫水泥浆体系、充气水泥浆体系、微珠水泥浆体系、搬土粉水泥浆体系、火山灰水泥浆体系等。

（三）漏失井注水泥工艺技术1、低密度水泥及其综合防漏措施（1）确切掌握漏失层位深度及漏失压力；（2）钻进或下套管中发生漏失，要采取钻井液堵漏措施；（3）控制套管下放速度，平稳开泵，注水泥前充分循环钻井液，降粘降切；（4）进行平衡压力固井设计，采用低密度水泥浆体系；2、注水泥过程中发生漏失的防漏及处理技术措施（1）注水泥前应对井漏做好完善处理，使注水泥在无漏失情况下进行。

（2）设计必须按可能漏失情况进行设计。

在设计中应尽可能降低环空液柱压力，使之小于地层破裂压力。

设计与施工措施有：① 控制水泥上返高度，或经甲方同意降低水泥上返高度，或选择分级注水泥方案；② 降低水泥浆密度；③ 增加冲洗液与隔离液数量，尤其是紊流冲洗液；④ 加入分散剂，使水泥浆在较小排量下达到紊流，从而降低环空液柱压力。

（3）已发生漏失情况下的措施选择① 按防漏施工措施进行施工，包括降密度、降排量等措施；② 注水泥前往井内加入堵漏剂，然后注入冲洗液与隔离液；③ 先导水泥浆中加入堵漏材料。

最常用的是颗粒状材料，堵塞岩层表面或内部形成桥塞，一般不选择用长纤维堵漏材料；④ 控制注替排量，尾随水泥浆采用触变性水泥浆体系。

（四）封隔器、分级箍防漏固井工艺措施1、裂缝及溶洞性漏失井（1）封隔器--分级箍注水泥工艺对井径规则的井，采用封隔器--分级箍注水泥工艺（见图16），在漏层上部加封隔器和分级箍，固井前胀开封隔器，并打开分级箍，有效封固封隔器以上地层。

固井的工艺包括啥
固井是石油、天然气和地热开采过程中的一个关键环节，用于封闭或固定井筒，防止井内油气外泄，同时保证井的稳定性和安全运营。

固井的工艺包括以下步骤：
1. 井壁准备：对井筒表面进行清洗和涂层处理，以确保固定剂能够与井壁良好结合。

2. 钻井液处理：清除井眼附近的钻井液，以减少固井剂粘附和降低井眼的污染。

3. 固井剂搅拌：将水、胶黏剂、胶凝剂、填充料等固井剂配制成固井浆液，并通过搅拌设备进行均匀混合。

4. 浆液泵送：使用高压泵将固井浆液注入井眼，确保固井剂能够进入井壁裂缝和空隙中。

5. 固井稍压：在固井剂注入后，稍微增加井压，推动固井剂更深入井眼，填充更多空隙。

6. 固井剂硬化：固井剂在井筒中逐渐硬化、凝固，形成坚实的固体结构。

7. 固井质量测试：通过固井质量检测和评估，确保固井剂硬化后能够满足安全和可靠的要求。

8. 填充井孔：在固井剂硬化后，使用下部水泥浆将井眼剩余空隙填满。

9. 防漏栓装置：在井顶设置防漏栓装置，以防止井内压力溢出和油气泄漏。

固井的工艺可以根据不同的井筒结构、地质条件和开采需求进行调整和优化。

固井的工艺包括哪些
固井是一种用来加强井壁、防止井漏和控制井内压力的工艺，在油田钻井中广泛应用。

固井的工艺流程包括以下几个步骤：
1. 预备工作：包括准备固井液、准备固井材料和设备，检查井口设备等。

2. 清洗井眼：使用水、酸液或其他化学溶液清洗井眼，去除杂质和附着物。

3. 填充井眼：将固井液注入井眼中，填充井眼空间。

固井液的选取通常根据地层、井深、井温、钻井液性质等因素来确定。

4. 钻井液调整：在固井过程中，需要对钻井液的性质进行调整，以确保固井过程的顺利进行。

5. 注水泥浆：注入水泥浆体来加固井眼，形成固定的井壁。

水泥浆体的配比和注入压力需要根据地层、井深、井眼直径等因素进行调整。

6. 注贯入剂：注入贯入剂来提高水泥浆体的密实性和可靠性。

7. 静置固井：注入水泥后，需要静置一段时间，待水泥完全凝固和固化。

8. 检验固井质量：通过进行固井强度和密实性的检验，来确保固井质量。

9. 放空固井：完成固井过程后，需要将井内的气体和固井液压出，恢复井内正常压力。

10. 封井：完成固井后，进行封堵井底的作业，确保井口安全。

以上是典型的固井工艺流程，实际操作中可能会根据具体情况进行调整和补充。

固井施工技术措施固井施工技术措施是指在井下工程中，为了保持地层稳定，防止井筒坍塌和漏失泥浆等情况，采取的一系列技术措施。

固井施工技术的主要目的是确保井筒的稳定和安全，保证井眼的通畅，以便顺利进行井下作业。

下面将详细介绍固井施工技术措施。

一、固井施工前的准备工作在进行固井施工之前，首先要做好准备工作。

这些准备工作包括：确定固井设计方案、准备好所需的固井材料和设备、核对井下工作情况、清理井眼，确保井筒通畅等。

确定固井设计方案是固井施工的第一步，固井设计方案包括井眼设计、固井材料选择、固井方法等内容。

设计方案要综合考虑井下地层情况、井筒结构、施工工艺等因素，确保固井效果符合要求。

准备好所需的固井材料和设备是固井施工的基础。

固井材料主要包括水泥、沙子、混凝土等，固井设备主要包括搅拌设备、注浆设备、固井管道等。

这些材料和设备的准备要充分，确保在固井过程中能够及时使用。

核对井下工作情况是为了了解井下地层情况和井筒结构，为固井设计方案的制定提供依据。

清理井眼是为了确保井筒通畅，避免在固井过程中发生堵塞等情况。

1.井下地层分析在进行固井施工之前，要对井下地层进行分析，了解地层性质、岩石类型、地质构造等情况。

这样可以帮助确定固井设计方案，选择合适的固井材料和设备。

2.井筒清洗在进行固井施工之前，要对井筒进行清洗，清除井眼中的杂物和粉尘，确保井筒通畅。

这样可以避免在固井施工过程中发生堵塞等情况。

3.固井套管在进行固井施工之前，要安装固井套管，用于支撑井筒和防止井筒坍塌。

固井套管可以起到支撑井壁、防漏失泥浆的作用。

4.固井材料搅拌在进行固井施工时，要将固井材料（水泥、混凝土等）与水进行搅拌，形成均匀的浆液。

这样可以保证固井材料的质量和均匀性，在固井施工过程中起到良好的固井效果。

5.注浆固井在进行固井施工时，要将搅拌好的固井材料注入固井管道，通过固井管道将固井材料注入井筒。

注浆固井是固井施工的主要方法之一，可以确保固井效果符合要求。

固井工艺流程
《固井工艺流程》
固井是一项重要的油田钻井工艺，用于确保钻井井筒的安全和稳定。

一个成功的固井工艺流程可以有效地保护油田环境，提高油井的产能和寿命。

固井工艺流程通常包括以下几个步骤：
1.设计固井方案：在开始钻井之前，固井工程师需要根据井眼的地质情况、井筒尺寸和井底条件等因素设计固井方案。

这个过程包括选择固井材料、固井液和固井设备等。

2.井眼处理：在开始固井之前，需要对井眼进行清洁和处理，以确保固井液能够有效地封隔井眼。

3.固井液循环：在固井过程中，需要不断地循环固井液，以清除井眼中的碎屑和其他杂质，并保持井底的稳定。

4.注浆：在井眼内注入固井材料，以封隔井眼和加固井筒。

这个过程需要根据井眼的深度和地质条件选择合适的固井材料和注浆工艺。

5.固井封隔：一旦注浆完成，需要进行封隔测试，以确保固井效果合格，并保证井眼的安全和稳定。

固井工艺流程是一个复杂而严谨的工程，需要团队协作和精密
的操作。

只有严格遵循固井工艺流程，才能保证油田钻井的安全和效率。