固井工程技术基础
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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。
图1-1 下套管固井原理示意图
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
窜入油气层内，造成油田开发早期出水，严重时会水淹破坏整个油气田。因此，必须
确保固井质量，对地层内不同类型的流体有效封隔。
3）、支撑套管和井口装置，建立油气通
道。
钻完井工艺要求固井后套管与地层间在水泥
作用下应具有良好的胶结，因为固井后水泥环不
仅要支撑套管的重量，而且要承受安装在套管上
井口装置的重量，准备下一次开钻或完井投产
（如图1-3所示）。若水泥封固质量差，则会导
致套管下沉或井口装置的不稳定，影响正常作业
或油气通道的建立。
4）保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中
图1-3套管固井后井口连接示意图油、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条件；
2、固井的要求
套管在一口井的总成本中，往往是各单项成本中最高的一项。而固井工程是钻
井工程中最关键复杂的作业，是百年大计。固井质量的好坏关系到油井能否正常投
产和油田寿命的长短。固井质量的关键所在就是下入井内的套管柱的强度和环形空
间的密封问题。因此对于固井的要求必须作到以下几个方面：
1、套管柱的设计必须保证该套管串的任何部位在相应的井段有足够抗拉、抗
挤、抗内压强度，以保证下入井内的套管不断、不裂、不变形；
2、套管柱的连接必须保证用规定的上扣扭矩上紧丝扣，保证套管连接的密封
性；
3、环形空间的水泥环要求均匀和连续封固到预计的深度，且要求水泥环与井
壁及套管之间胶结和密封良好，以保证环形空间不窜、不漏，满足油气井
正常生产和分层作业的要求。
第二章套管、固井工具、附件和材料
一、API套管标准和规范
1、长度标准：
API套管钢级标准的分类是以套管材质的最小屈服强度为依据的。API标准允许7种级别的钢材用作油井套管材料。这7种钢材分别是H－40、J－
55、C－75、N－80、C－95、P－110、Q－125、V－150。（它们的最
小屈服强度分别是40,000psi、55,000psi、75,000psi、80,000psi、
95,000psi、110,000psi、125,000psi、150,000psi。
PSI是磅/英寸2的代号。1psi＝1磅/英寸2＝公斤/厘米2＝。因此,换算成公制单位时,它们的最小屈服强度分别是公斤/厘米2、公斤/厘米2、公斤/厘米
2、公斤/厘米公斤/厘米2、公斤/厘米2、公斤/厘米2。）
API套管钢级代号及其最小屈服强度列表如下：
API管材钢级的物理机械性能
3、API套管丝扣规范：
API套管分为有接箍套管和无接箍套管（代号XCSG）两种。
API有接箍套管丝扣分为长圆扣（LCSG）、短圆扣(SCSG)、梯形扣(BCSG) 工具接头扣（TJ）即偏梯扣、VAM扣即梯形扣（同一尺寸的套管，梯形扣接箍外
径比VAM扣接箍外径大，但扣型相同，可以互换）。此外还有RL－4型扣、LS 型扣、LS－2型扣、LS－2HP型扣等等。
API无接箍套管丝扣分为奥米加扣型、管端平坦线扣型（无接箍套管扣，英文为EXTREME－LINE FORM）等。
4、API套管标记：
1）、API钢级代号和颜色标记
钢级
代号颜色标记
H－40 J－55 K－55 C－75 N－80 C－95
P－110 H
J
K
C－75
N
C－95
P
无颜色
一条浅绿色环带
二条浅绿色环带
兰色，特殊情况接箍为兰色，且中间有一黑色环带
一条红色环带
兰色（棕色特殊情况用），特殊情况接箍为兰色，且中
间有一黑色环带
白色（离接箍0.6米处）
2）、API扣型代号
扣型长圆扣短圆扣梯形扣无接箍代号LCSG SCSG BCSG XCSG
3)、套管识别标记
图2-1套管识别标记圆螺纹套管标记（示范）
API直连型螺纹套管标记（示范）
.API套管VAM扣（示范）
厂家用途钢级接箍涂色厂家用途钢级接箍涂色
新日铁深井用NT-95DS 白色夹褐色环
住友
深井用SM-150G 紫色夹白色环深井用NT-125DS 白色夹黄色环高抗挤毁SM –95T 茶色夹红色环深井用NT-150DS 白色夹粉红色环抗挤抗硫SM-95TS 茶色夹蓝色环高抗挤毁NT-95HS 粉红色夹褐色环低温井用SM-80L 红色夹黄色环高抗挤毁NT-110HS 粉红色夹白色环低温井用SH-95L 茶色夹黄色环抗硫化氢NT-80SS 黄色夹红色环
日本
钢管
一般井H55 黑色
抗硫化氢NT-85SS 黄色夹紫色环防硫J55 草禄色
抗硫化氢NT-90SS 黄色夹橙色环一般井K55 禄色
抗硫化氢NT-95SS 黄色夹褐色环防硫C75-2 蓝色
低温井用NT-80LS 青色夹红色环高强度N-80 红色
低温井用NT-95LS 青色夹褐色环高强度C-95 褐色
低温井用NT-110LS 黄色夹白色环高强度P-110 白色
住友抗硫化氢SM-80S 红色夹白色环防硫NK-AC80 红色夹蓝色
抗硫化氢SM-90S 橙色夹蓝色环防硫NK-AC85 红色夹蓝白色环抗硫化氢SM-95S 茶色夹蓝色环防硫NK-AC90 红色夹蓝色环2条深井用SM-95G 棕色夹白色环防硫NK-AC95 褐色夹蓝色环
深井用SM-125G 天蓝色夹白色环高抗拉NK-T95 褐色夹白色环
二、固井工具、附件
井口工具通常包括：套管水泥头、尾管水泥头、钻杆水泥头、快速接头、循环头等
一）、固井工具
1、水泥头
水泥头是注水泥施工过程的井口联接装置，用于联接套管（或钻杆）和注水泥管汇；水泥头还用来安装胶塞，通过胶塞释放
挡销机构控制胶塞的释放，并根据胶塞释放指示销判断胶塞是否释放。
1）、套管水泥头
套管水泥头：在套管固井时用于连接套管及地面固井管线，同时提供容纳1-2个套管胶塞空间配有相应释放机构。
2）、尾管水泥头
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2-4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
图2-4 尾管水泥头示意图
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。
3）钻杆水泥头
钻杆水泥头：在半潜式钻井平台常规套管固井时使用，主要功能是连接井口送入工具与固井管线，并提供容纳钻杆胶塞及/或剪切球的空间，配有相应释放机构。
2、快速接头：用于连接套管与套管水泥头。通常快速接头下段为对应套管扣，上端为快速扣。
3、内管扶正器：内管固井或其类似固井作业中用于扶正钻具在套管内居中度。常为单弓型
4、循环头
循环头是在下套管或尾管中途连接于下入套管或尾管柱上建立循环的井口工具，（如图2-5所示）。
当套/尾管下入中途或下入套/尾管过程中遇阻时，将循环头下端的套管扣或分体短节连接于套管顶部，循环头上端的接头连接于钻台至泥浆泵的管线上，建立泥浆循环。
5、内管注水泥插入头
内管注水泥插入头主要用
于钻井过程中大尺寸表层套管固井作业的工具。
（如图2-6所示），内管注水泥插入头主要由插入头、密封圈和钻杆连接扣等部分组成。当表层套管下到设计井深后，在钻柱底部连接内管注水泥插入头，下钻并插入与之配合的套管鞋密封插座内，便可准备固井。
图2-6 内管注水泥插入头示意图
采用快速接头联接的套管循环头
钻杆扣×套管扣循环头
1502扣×套管扣循环头
图2-5常用循环头结构示意图
6、双级固井分级箍
图2－6双级固井分级箍示意图
分级箍母扣端
分级箍本体
关闭滑套的剪切销钉
关闭滑套的锁紧螺丝
循环孔
6个3/8" 剪切销钉–用于液压方式打开分级箍
(标记为 A1, A2, A3, A4, A5, A6)
2个3/4"剪切销钉 - 用于机械方式打开分级箍
(标记为“B”)
2 个打开滑套的锁紧螺丝
(标记为“C”)
2 个 3/8"机械打开滑套的锁紧螺丝
(标记为“D”)
公扣端
提升短节 防砂罩
7、尾管悬挂器
c 、密封总成：由密封外壳和密封芯子组成。
d 、回接筒
f、球座总成
g、浮箍、浮鞋
图2-7尾管悬挂器图组
工作原理：SYX-A型Φ×Φ（95/8"×7"）尾管悬挂器为液压式，采用投球憋压的方式实现坐挂。使用时配合专用的送入工具，将尾管悬挂器及尾管下入到井内设计深度。投球，当球到达球座后憋压，压力通过悬挂器本体上的传压孔传到液缸内，压力推动活塞上行，剪断液缸剪钉，再推动推杆支撑套，并带动卡瓦上行，卡瓦沿锥面涨开，楔入悬挂器锥体和上层套管之间的环状间隙里，当钻具下放时，尾管重量被支撑在上层套管上。继续打压，憋通球座，建立正常循环。然后进行倒扣、注水泥、替浆作业。最后将送入工具和密封芯子提离悬挂器并循环出多余水泥浆，起钻，候凝。
二）、套管附件
1、浮鞋、浮箍
套管浮鞋装在套管柱底部引导套管柱入井，防止套管柱底部插入井壁后遇阻；套管浮箍装在浮鞋以上2～3根套管处，为胶塞提供碰压位置，当上胶塞到达浮箍时，泵压会突然升高，这时候说明胶塞已碰压，固井替浆结束。不管浮鞋/箍，两者都具有一
个单流阀机构（图4-24），该阀可防止固井结束后套管环空内的流体进入套管内，同时，在管串入井时还可减少大钩载荷。
单回压阀浮鞋双回压阀浮鞋可插入工具式浮箍（内管固井）浮鞋浮箍单流阀
单回压阀浮箍 可插入工具式浮箍 2、胶塞
1）、套管胶塞 套管胶塞（图4-25）主要用于自升式平台和导管架上的套管固井，底塞（红色）用来隔离水泥浆与前置液，防止前行水泥浆在出套管浮箍前受污染；顶塞（黄色）用来把顶替液与水泥浆隔开，防止后面的水泥浆受顶替液的污染，同时顶塞还用来碰压，指示固井替浆结束。
2）、尾管胶塞组 尾管胶塞（图4-27）连接在尾管送入工具中心管下端的接箍上，钻杆胶塞通过尾管水泥头进行投放，刮去钻杆内的水泥浆并与尾管胶塞复合后，剪切释放尾管胶塞。尾管胶塞下行顶替水泥浆至球座后碰压。
3
、套管扶正器
套管扶正器（图4-28）有弹性和刚性之分，它们的作用是扶正套管，提高套管在井眼中的居中度，使套管与井壁环空的水泥浆充填均匀，保证固井质量。套管扶正器通常安放在油层、水层上下，井径不规则处，浮鞋、浮箍的上下，尾管重叠段等位置。
图4-25 套管胶塞顶、底
塞
刚性
弹性
图4-27 尾管胶塞组
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，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）
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术（部分） 编制：李光远 编制日期：2002年9月9日 注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！！！
一、定向井基本术语解释 1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。 K= v a SIN l l a 2*22 ?? ? ????Φ+??? ???? 式中： 均值 相邻两点间井斜角的平际长度 相邻两测点间井段的实的增量相邻两测点的增量相邻两测点----?--?Φ--?v a l a 方位角井斜角 2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。 3）αA ：A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 4）ΦA ：A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 5）S B ’：B ’点的水平位移，即井口到B ’点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。单位为“米”； 6）ΦS ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。单位为“度”； 7）L A ：A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。单位为“米”； 8）H A ：A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。 H A 也是A 点的H 坐标值。同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到A 点的N 和E 坐标值。 9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异； 10）造斜点：在定向钻井中，开始定向造斜的位置叫造斜点、通常以开始定向造斜的井深来表示； 11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点； 12）高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。井底圆上的最高点称为 高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。高边方向上水平投影的方位称高边方位，即井底方位； 13）工具面：造斜工具面的简称。即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的 那个平面； 14）工具面角：工具面角有两种表示方法： A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具
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。
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
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
. . . ... 固井技术基础（量大、多图、易懂）概述 、固井的概念1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。 、固井的目的2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； 1. 2. 提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池；，为油气的正常开采提供有利条件；油气水层间互窜 3. 封隔油、气、水层，防止不同压力的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； 4.进行增产措施创造了先决有利的条件；油井投产后，为酸化压裂 5.、固井的步骤3下套管1. 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。使用壁厚，钢级和丝扣类型计套管的强度，确定套管的注水泥2. 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。井口安装和套管试压3. 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，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。检查固井质量4. 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）.. .. z. . . . ... 声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情检验，用地层压裂试验。生产井要做水泥环的质量要做。固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。况、固井的方法4管柱固井1. 通过钻柱注入水泥进行固井作业，把与钻柱连接好的插头插入套管浮箍或浮鞋的密封插座，″）导管或表层套管的固井。16″~30称为管柱固井。管柱固井主要用于大尺寸（ 2. 单级双胶塞固井，循环水泥，打隔离液，投底塞，再（顶塞和底塞）首先下套管至预定井深后装水泥头、胶塞上被击穿。顶底塞碰压，固井结束。注入水泥浆，然后投顶塞，开始替泥浆。底塞落在浮箍 尾管固井3. 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 后与尾顶替、钻杆胶塞剪断尾管胶塞上，首先坐封尾管悬挂器，然后开始注水泥、投钻杆胶塞处碰压，固井结束。球座管胶塞重合，下行至 ====井深结构、井身结构的概念1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
固井技术基础 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
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
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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
固井工程技术基础
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
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
轨 道 设 计 一． 井身轨道设计方法 (一) 定向井/水平井两维剖面设计方法和设计类型选择 1．前言： 常规定向井/水平井剖面类型有十一种，每一种类型的设计方法又很多。过去大多数文献介绍的剖面类型不全面、设计方法也很单一，公式复杂，不利于编制计算机程序和实际设计工作。本章介绍了各种剖面类型和各种设计方法的统一的数学模型，具有系统性、全面性，简洁、明了，对于研究定向井/水平井的剖面设计和实际编程应用都具有积极的指导意义和实际价值。 2．剖面设计方法： 把最具有一般性的无段制剖面作为基本剖面，在此基础上，选择和改变一些参数，可变成多种剖面类型。下面就介绍各种剖面的选择和设计方法。 如图（2）在地质给定的靶点坐标和井口坐标，确定和计算如下基本剖面参数： H 1---第一靶点垂深，m V 1---第一靶点水平位移，m H 2---第二靶点垂深，m V 2---第二靶点水平位移，m H e ---降斜终点垂深，m （一般选择在第一靶点上30~50m ） L---稳斜段长度，m R 1---第一增斜段曲率半径，m R 2---第二增斜段曲率半径，m H z --造斜点垂深，m α1---第一增斜段终点井斜角，° 最终井斜角α2 ，单位° 降斜终点位移V e 规定：当H 2=H 1时，H e =H 1，V e =V 1，H e -H z =ΔH 2 122121 22)()(V V H H H H -+--=α1 21211) )((H H V V H H V V e e ----=2 1R R R +=
(1) 选择H z 、R 1、R 2，求α1、L 令： 解剖面方程得： （2）选择R 1、R 2、α1，求：H z 、L 解剖面方程得： （3）选择R 1、R 2、L ，求：H z 、α1 解剖面方程得： 令： 则： 2 21cos αR R V A e --=A R R A B B arctg --+-=2 2212α2 2sin αR H B +?=1 1cos sin ααB A L +=1 2121112211)cos (cos )cos 1() sin (sin sin αααααααtg R R V R R H H e e z -+----+-=1 12211sin )cos (cos )cos 1(αααα----=R R V L e 2 21cos αR R V C e --=2 2cos αR H D e +=
第二部分固井基础知识 第一章基本概念 1、什么叫固井？ 固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。 2、什么叫挤水泥？ 是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。 3、固井后套管试压的标准是什么？ 5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过?，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa 和8MPa，30分钟不超过；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超。 4、什么叫调整井？ 为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。 5、什么叫开发井？ 亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。 6、什么叫探井？ 在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。 7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？ 有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。 8、什么叫表外储层？
是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。 9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？ 固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。 10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？ 调整井按质量标准井斜不大于3度。探井按质量标准井斜不大于5度。 11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少？ 调整井井底最大水平位移是40米。探井井底最大水平位移80米。 12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？ （1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井 13、目前大庆油田形成几套固井工艺？ （1）多压力层系调整井固井工艺技术。 （2）水平井固井工艺技术。 （3）斜直井固井工艺技术。 （4）小井眼固井工艺技术。 （5）深井及长封井固井工艺技术。 （6）欠平衡固井工艺技术。
定向井基本知识 98024
第九章定向井和水平井钻井技术 第一节定向井井身参数和测斜计算 一．定向井的剖面类型及其应用 定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。 定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为：
常规定向井井斜角＜55° 大斜度井井斜角55～85° 水平井井斜角＞85°（有水平延伸段） 二．定向井井身参数 实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。 1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。 2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。 3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角 或真方位＝磁方位角一西磁偏角 公式可概括为“东加西减”四个字。 方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图 9－3所示。 4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。 5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。 6．闭合距和闭合方位 （l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。 （2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。
1.现场水泥浆稠化时间试验温度主要取（井底循环温度）。 2.实际施工时间与稠化时间的关系是稠化时间=现场施工时间+（60~90min）。 3.高温条件下会造成水泥石强度的衰退，采取加入硅粉的办法，控制强度衰退， 硅粉，石英砂被称为（热稳定剂）。硅粉的加入量一般控制在（25%~30%）之间。 4.固井作业，注水泥前所选用的前臵液，要具有良好（相容性）。 5.注水泥顶替过程中，可能发生（U型管）效应。 6.什么是U型管效应？ U型管效应再某种程度上由于注入的水泥浆密度大于钻井液密度，形成套管内外静液柱差，当这种压差超过管内外沿程流动阻力损失时在管内形成了“液柱”的自由落体。 7.使用内管注水泥方法的好处 可以防止注水泥及替泥浆过程在管内发生窜槽。 解决顶替泥浆量过大，时间长问题。 可以防止产生过大的上顶力，防止套管向上移动。 可以保证使水泥返出地面。 节省固井成本，节约水泥用量。 8.正规非连续式注水泥程序？ 第一级按正常套管注水泥方法，注完水泥并碰压后，井口卸压，证实下部浮鞋浮箍工作可靠，水泥浆不回流。则再投入打开塞，打开分级箍注水泥孔眼，可进行第二级注水泥工作。注水泥前可调整处理井下钻井液性能。二级注水泥结束后臵入关闭塞，碰压并使注水泥孔永久关闭。
9.正规非连续式注水泥第一级水泥返深一般距分级箍（200m）。 10.打开塞的下落速度现场一般按照（1m/s）计算。 11.注水泥塞的目的？ 处理钻井过程中的井漏。 定向井的侧钻和造斜。 堵塞报废井及回填枯竭层位。 提供衬管测试工具的承座基础。 隔绝地层。 12．固井后，出现水泥塞的可能原因有哪些？ 钻井液性能不好，石粉沉淀，出现假塞现象； 套管长度与实际长度不符； 浮箍、浮鞋失灵，敞压时管内回流水泥浆； 替泥浆时，泥浆中混有水泥浆。 13. 施工哨子有几声？分别是怎样规定的？ 施工哨子有五声。第一声哨，循环准备哨。参加施工的人员全部到位，注水泥车开始循环，下灰车开始充气；第二声哨，注水泥开始；第三声哨，注水泥结束；第四声哨，替钻井液开始；第五声哨，替钻井液结束。 14.注水泥施工时间、可泵时间、侯凝时间的关系是：施工时间<可泵时间<侯凝时间 15.表层固井的作用？ 1封隔上部不稳定的松软地层和水层 2安装井口装臵，控制井喷 3支撑技术套管与油层套管的重量 4保护淡水。
注水泥（固井技术） 第一节. 注水泥设计和计算的基本条件和参数 1. 注水泥设计的主要条件与参数: (1)井所在区域; (2)海域水深, 转盘到海平面高度, 转盘到泥线高度; (3)设计井深(测量井深和垂直井深); (4)井眼轨迹, 造斜点, 最大井斜角; (5)井的性质, 探井还是生产井; (6)油气层估计深度; (7)薄弱地层的破裂压力值, 高孔隙地层压力; (8)井底 (9)钻井液类型及主要性能; (10)套管资料； (11)套管程序; (12)其它条件； 2. 通过实验应取得的参数与资料: (1)水泥浆类型; (2)水泥浆密度; (3)流变性能; (4)自由水含量; (5)失水量; (6)可泵时间; (7)稠化时间; (8)抗压强度; (9)混合水需要量; (10)水泥造浆量; (11)添加剂种类及加入量(固体添加剂为重量百分比, 液体添加剂为体积 百分比)。 第二节. 注水泥质量控制和安全措施 1. 根据注水泥设计和计算参数作出完全符合井况和钻井作业要求的固井 设计。 2. 井眼准备必须达到: ①井壁稳定、不垮塌、不漏失; ②通过循环和处理后钻井液性能稳定, 井眼畅通无阻卡; ③岩屑清除彻底; ④地层孔隙压力, 薄弱地层破裂压力准确; ⑤通过循环建立正确的循环压力。 为此,要求在完钻后彻底通井划眼, 大排量循环, 彻底清除岩屑。一般规定,大斜度井固井, 尾管固井, 在电测后至下套管(尾管)前循环通井不少于2～3次。 3. 套管程序必须符合地层情况, 同一井段不得出现两套以上的地层压力,
套管鞋一定要坐在坚硬地层。 4. 海上作业, 一般规定, 浮箍至浮鞋之间不得少于两根套管; 浮箍位于油气层底界以下不少于25米。 5. 水泥返高面必须满足产层和复杂地层的封固要求, 一般应根据目的层性质确定水泥返高面: (1)常压油气层固井, 水泥返到油气层顶界以上至少150米; (2)高压油气层固井, 水泥返到油气顶界以上至少300米; (3)隔水套管、表层套管固井, 水泥必须返到泥面; (4)技术套管固井, 水泥一般返到上层套管鞋内以上100米左右; (5)尾管固井, 水泥返至尾管顶部。 6. 根据油田经验, 确定裸眼容积附加数, 保证产层封固要求。规定如下: (1)隔水管套固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为200％; (2)表层套管固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为100％; (3)技术套管和油层套管, 按钻头直径计算的环空容积附加数为50％; (4)尾管固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为30％; (5)如果采用电测环形容积, 南海西部地区附加数取5％～10％, 渤海地区取30％左右。 7. 保证水泥浆质量: (1)根据井温和地层液体性质选择水泥类别。如果地层液体中含有硫酸盐溶液, 必须选择高抗硫酸盐型油井水泥; (2)根据井底静止温度,确定是否使用防止水泥强度衰退的添加剂。例如井底静止温度达110℃时会导致水泥石强度的热衰退, 因此超过110℃时的井必须在水泥中加入水泥重量的35％～40％的硅粉; (3)根据井底循环温度选用缓凝剂和其它添加剂。井底循环温度预测不准会导致添加剂的错误选择, 以致造成水泥浆闪凝或超缓凝; (4)重视水质检查是保证水泥浆质量的关键因素之一。例如用淡水配水泥浆, 钻井平台的钻井水应作氯根检验, 凡氯根含量超过500 PPm, 必须更换钻井水。海上用泥浆池配混合水时, 一定要将泥浆池清洗干净, 否则, 会因钻井液材料而影响水泥浆质量; (4) 必须保证现场材料与化验用材料的性能和质量的一致性。 8. 水泥浆体系必须符合地层和施工要求。 海上固井作业常用的水泥浆体系有如下几种: (1)普通海水水泥浆体系, 适用于无特殊要求的导管固井和作表层套管尾随水泥浆; (2)低失水水泥浆体系, 适用于技术套管固井作尾随水泥浆; (3)低密度、高早期强度水泥浆体系, 适用于大斜度井固井, 全面提高水泥石强度; (4)触变水泥浆体系, 适用于漏失层固井。当触变水泥浆进入漏失层时, 前缘的流速减慢并开始形成一种胶凝结构。最后由于流动阻力增加, 漏失层被堵塞。一旦水泥浆凝固, 漏失层将被有效地封堵; (5)延迟胶凝强度水泥浆体系, 适用于气层固井。 9. 套管注水泥, 打水泥塞或挤水泥, 都必须进行水泥浆性能试验。 10. 水泥浆主要性能必须满足地层和作业要求: (1)水泥浆密度, 必须大于钻井液密度。在地层承受能力较大的情况下, 对
目录 欧阳光明（2021.03.07） 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
固井设备总体示意图 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。 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 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
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、气与水层,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,控制井口喷与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,就是一次性下入的管材,没有加厚部分,长度没有严格规定。为保证固井质量与顺利地下入套管,要做套管柱的结构设计。根据用途、地层预测压力与套管下入深度设计套管的强度,确定套管的使用壁厚,钢级与丝扣类型。 2、注水泥 注水泥就是套管下入井后的关键工序,其作用就是将套管与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、井口安装与套管试压 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与油层套管的重量,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。套管头还就是防喷器、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 安装好套管头与接好防喷器及防喷管线后,要做套管头密封的耐压力检查,与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