固井基础知识教学教材

固井基础知识

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 0.5MPa，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0.5MPa。

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。

14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种？（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。

15、5 1/2″水泥头销子直径为多少毫米？

5 1/2″水泥头销子直径为24mm。

16、常用的套管有哪些规格？

5″、5 1/2″、7″、7 5/8″、8 5/8″、9 5/8″、10 3/4″、12 3/4″、13 3/8″、20″等。

17、简述技术套管及油层套管的作用？

技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。

油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。

18、常用扶正器的规格有哪些？

5×5 1/4，5 1/2×7 1/2，5 1/2×8 1/2，5 1/2×9 3/4，9 5/8×12

1/4，13 3/8×17 3/4。

19、上胶塞的作用是什么？

（1）在管内隔开水泥浆和泥浆或清水；

（2）刮掉管内壁上的泥浆和水泥浆混合物。

（3）传递替泥浆终止信号。

（4）进行油层套管试压。

20、实际施工时间和稠化时间的关系？稠化时间所规定的稠度值一般取多少BC？

实际施工时间再加1个小时或1个半小时即稠化时间，稠化时间所规定的稠度值一般取50—70BC。

21、大庆长垣由北向南包括几个三级构造？

自北向南依次为顺序为：喇嘛甸、萨尔图、杏树岗、高台子、太平屯、葡萄花、敖包塔等七个构造。

22、大庆油田中部含油组合的油层组有哪些？

大庆油田共有10个油层组，依次是萨零组、萨一组、萨二组、萨三组、葡一组、葡二组、高一组、高二组、高三组、高四组。

23、大庆油田的标准层是指哪一段，岩性是什么？

标准层是指嫩二段底部的一层劣质油页岩。

24、大庆油田的断层属于哪一类型？

主要属于断距不大，延伸不太长的正断层。

25、扶正器作用是什么？目前使用类型有几种？

套管能下至预定井深并促使套管位于井眼中心。

目前使用的扶正器类型有弓形扶正器，弹性限位扶正器，刚性扶正器，旋流扶正器。

26、A级水泥使用深度及温度是多少？

A级水泥使用深度范围0—1828.8井深，温度至76.7℃。

27、G级水泥使用深度及温度是多少？

G级水泥使用深度范围0—2440米井深，温度至93℃。

28、固井后，出现水泥塞的可能原因有哪些？

（1）钻井液性能不好，石粉沉淀，出现假塞现象；

（2）套管长度与实际长度不符；

（3）浮箍、浮鞋失灵，敞压时管内回流水泥浆；

（4）替泥浆时，泥浆中混有水泥浆。

29、什么叫水泥浆“失重”现象？

固井后，水泥浆在凝固过程中由于胶凝和桥堵原因，其液柱压力降低的现象称为水泥浆“失重”。

30、什么叫多级注水泥固井？

根据井下条件，需利用双级箍实现两次或多次注水泥的特殊工艺固井方法。

31、使用封隔器的作用是什么？

（1）密封技术套管，防止下部灵敏地层受泥浆和水泥浆污染。

（2）防止高压层间的相互沟通。

（3）可隔离循环漏失层，减轻水泥对地层的压力。

（4）双级注水泥时，不必等待一级凝固时即可注入第二级水泥。

32、尾管固井有哪些特点？

（1）水泥浆稠化时间的确定：从混配水泥浆起至多余水泥浆完全循环出井口为止。考虑一定安全系数。

（2）对尾管悬挂器及短方钻杆等工具，要进行认真全面检查。

（3）下井钻杆要认真通内径。

（4）对下井套管内径要用通径规检查。

（5）尾管与套管重叠段选150-300米，对尾管挂进行悬挂能力校核。

（6）对钻具长度，钻杆收缩距，要认真计算。

（7）要进行流变学设计。

（8）在注水泥施工结束时，要保持回压、以防管外水泥浆倒返。

33．U型管效应是怎样形成的？

答：所谓U型管效应即固井时套管内出现的真空现象，一般这种情况是由于水泥浆密度大于泥浆密度，由于密度不同在注水泥时造成管内外的静压差，当管内外的静压差大到一定值，使这个值足够克服整个流体的沿程阻力之和时，管内流体便会产生自由落体运动。随着自由落体运动速度的增大，泵入的流体不能填满管内便形成一真空段，即发生了U型管效应。

34．生位到井底是如何规定的？为什么？

答：生位到井底这段距离一般约为每1000米井深为10米，这主要是为了替泥浆时胶塞刮掉套管内壁泥饼存于此而定的，一般认为1000米的管内泥饼约需10米的套管内容积。

35．高压异常地层（憋压层）会给固井质量造成一定的影响，目前常见的憋压层类型有哪些？

答：常见的憋压层类型有：（1）透镜体型（2）砂岩层尖灭型（3）渗透率变化型（4）断层遮挡型（5）套断型（6）复合型（7）堵水型。

36．易漏井有哪几种施工工艺技术？

答：主要是应用双级注注水泥工艺技术、双密度注水泥工艺技术，施工时主要是控制水泥密度和泵压、泵速。

37．固有高压层的井，主要有何种措施？

答：主要是考虑使用套管外封隔器，使用抗窜的特种水泥和外加剂，隔离液要适当减少，水泥浆密度控制好。

38．流动阻力主要受哪几种因素影响？

答：影响流动阻力的主要因素有：流体的流速、密度和流度参数，以及流体通过的当量直径等。

39．隔离液的设计应注意哪些？

答：隔离液的设计首先要考虑充分隔离开水泥浆和钻井液另外还要考虑隔离液的使用，因其一般密度较低，会对环空液柱压力造成一定影响，影响压稳。

40．有碰压显示，试不住压怎么办？

答：即有碰压显示，说明已碰压，在排除假碰压可能的情况下，检查地面管汇和泵车管汇，看是否有短路部分，如果有整改后重新试压，确保地面无问题，可判定为套管串有短路部分，应停止试压活动。

第四章固井设计知识

固井设计包括套管柱设计和注水泥施工设计

一、套管柱设计

套管柱设计的目的在于保证套管安全下入，使套管柱满足注水泥作业和后期完井作业需要。因此要求入井套管必须有足够的强度（但不浪费），合适的居中度。

（一）套管强度计算方法

套管柱强度包括：抗拉强度、抗挤强度、抗内压强度

中油集团公司颁布的“固井技术规定”中要求，在设计套管柱时，抗拉强度必须大于1.6—1.8（技套、表层1.6以上）；抗挤强度大于1.125；抗内压强度大于1.1。

1、套管的轴向拉力及拉抗强度

F0=Σql×10-3

F0—套管承受的轴向拉力，KN

q—套管单位长度的各义重力，N/m

l—套管段长，m

上式计算为井口处套管所承受的轴向拉力。

实际上在一口井上，井口套管承受的轴向力最大，在抗拉强度设计中，井口最为关键。

在实际下套管过程中，套管要受到钻井液的浮力，因此套管上各处所受的拉力要比在空气中小，考虑浮力时，井口套管所受的拉力F m，为

F m=Σql(1-ρd/ρs)×10-3

式中：ρd—钻井液密度，g/cm3

ρs—钢材（套管）密度（取7.8）g/cm3

我国在对套管设计时，一般不考虑浮力的减轻作用。通常用套管在空气中的重力来考虑轴向拉力，认为浮力被套管柱与井壁之间摩擦抵销。

在定向井及水平井中，套管弯曲会引起附加应力。

当注入水泥浆量较大，在水泥浆未返出套管底部时，管内液体较重，将对套管产生一个附加接应力，F c

F c=h(ρc-ρd/1000)·d2cin·π/4

式中：F c—注水泥产生的附加力，KN；

h—管内水泥浆高度，m

ρc、ρd—水泥浆、钻井液密度，g/cm3

d cin—套管内径。

当注水泥过程中，流动套管时，应考虑该力。

其它附加力：下套管过程中的动载，如上提时附加力；注水泥时泵压变化等。这些附加力很难计算。

抗拉安全系数S t计算

S t=F/F0

F为双套管理论上能承受的最大拉伸力（接头拉伸强度），KN；

F0—计算点以下井段套管在空气中重力。

2、套管承受的外挤力及抗挤强度

套管承受的外抗压力，主要来自管外液柱压力，地层中流体压力，高塑性岩石的侧向力及其它作业时产生的压力。

一般情况下，在常规套管设计中，外抗压力按最危险的情况考虑，即按套管内全部掏空；套管承受钻井液柱压力计算，其最在外挤压力为：

P oc=9.81×ρd×D×10-2

P0c—套管承受的外挤力。MPa

ρd—管外钻井液密度

D—计算的井深,m

从式中可以看出，套管底角所受的外挤力最大，井口处最小。

套管的抗挤强度：指套管在外挤力作用下，失圆、挤扁时的最大外挤压力数值，一般从甲方手册查阅。

在有轴向载荷时的抗挤强度

在轴向力作用下，套管能够承受外挤或内压能力是会发生变化的，或者说，是与地面做的抗挤或抗内压强度是不一样的。

假定套管自重引起的轴各拉应力为σZ，由外挤或内压引起的圆周向应力为σr。因套管为薄壁管，σr比σt小得多，可忽略不计，因此可只考虑轴向拉应力σZ和周向应力σt二维应力，按照第四强度理论，套管发生破坏的强度条件为：

σ2Z+σ2t-σZσt=σ2s

σs为套管钢材屈服强度，Mpa

（σZ/σs）2-σZσt/σs+（σt/σs）2=1

即为椭圆方程：σZ/σs为横轴，σt/σs为纵轴，为画出应力图轴为双轴应力椭圆。

考虑轴向拉应力时，套管的抗挤强度计算为近的采用下式：

P cc=P c(1.03-0.74F m/F s)

式中:P cc—存在轴向拉力时的最大允许抗外挤强度，Mpa

P c—原轴向力时的套管抗外挤强度（手册P160-177）

F m—轴向拉力，KN

F s—套管管体屈服强度（手册P160—177）

E式在0.1≤F m/F s≤0.5范围内计算误差与理论计算值在2%以内。

抗挤安全系数

S c=P c（或P cc）/P0c

3、套管承受的内压力及抗内压强度

套管承受的内压力来源：①地层流体（油气水）进入套管产生的压力；②生产中特殊作业（压裂、酸化、注水）时的外来压力。

当井口敞开时，套管内压力等于套管内流体产生的压力；

当井口关闭时，内压力等于井口压力与流体压力之和。

通常井口内压力有三种确定方式：

（1）假定套管内完全充满天然气，则井口处内压力近似表示为： P i=P gas/e1.1155×10-4GL

式中：P i—井口内压力，Mpa

P gas—井底天然气压力，Mpa

L—井深，m

G—天然气与空气密度之比，一般取G=0.55

（2）以井口防喷器能承受的压力作为井口内压力。

（3）以套管鞋处的地层破裂压力值决定井口内压力。

P i=L(G f+ΔG f)

G f—套管鞋处地层破裂压力梯度，MPa/m

ΔG f—附加系数，一般取0.0012MPa/m。

在上述三种方案中，一般采用套管内完全充满天然气时的井口处内压力来计算。即第一种情况。

套管的抗内压强度指套管在内压力作用下发生爆列时的内压值。

套管的抗内压安全系数：

S i=P理/P i

P理—套管最小屈服强度下的抗内压力，MPa；

P i—计算点处实际承受的内压力。

（二）套管柱强度设计方法

1、等安全系数法：基本思路是各危险载面上的最小安全系数等于或大于给定的安全系数。

设计时，先考虑下部套管抗挤（通常水泥面以上磁管外应考虑双轴应力，再考虑上部套管应满足抗拉及抗内压要求）。

2、边界载荷法（拉力余量法）：此法抗挤强度设计与等安全系数法相同。抗拉强度采用：以抗拉设计的第一段套管的可用强度=抗拉强度/安全系数；边界载荷（拉力余量）=抗拉强度-可用强度。

以抗拉设计的第二段套管的可用强度=抗拉强度-边界载荷以各段均按同一个边界载荷来用可用强度。

优点：套管各段边界载荷相等，套管受拉时，各段拉伸余量相等，避免浪费。

3、最大载荷法：基本思路是将套管按表层、技套、油层分类，每一类套管按其外载性质大小进行设计。其方法为：

先按内压力筛选套管，再按有效外挤力及拉应力进行强度设计。

4、AMOCO法，独特之处：抗挤考虑受拉影响（双轴），计算外载时考虑按箍处受力，计算内压时考虑抗应力影响。

5、BEB法：图解法，计算外挤内压时考虑拉力的影响，拉应力按浮重计算，并考虑浮力作用在套管鞋底部截面上使底部受压应力。

6、前苏联设计方法：该方法比较繁琐，一般不常应用，略。

目前，我国常采用等安全系统法和BEB法。

（三）套管伸长与回缩

1、套管在外力作用下伸长

ΔL=FL/AE

F—外力，N；

L—套管总长，m；

A—套管截面积，m2；

E—套管钢材的弹性模量，E=206×106Kpa=206×109Pa

2、套管在自重作用下的伸长

Δl=WL2/2AE

W—单位长度套管所产生的重力，N/m

3、套管在泥浆中（下入井后）的伸长——经验公式

Δl=7.854-ρm/4×L2×10-7

ρm—钻井液密度，g/cm3

4、套管在热应力作用下，伸长（缩短）量

Δl r=L·ζ·ΔT

ζ—为钢材料的热膨胀系数；ζ=12.1×10-6m/m·℃

ΔT—套管变形前后的温差，℃

在井眼中，由于温度变化作用，套管伸缩量

Δl=Σl iΔT iζ

5、固井后套管回缩距计算

固井后，由于下部封固段水泥的凝固，使井口套管承受的自重明显减少，原来已拉伸的套管会由于受力的减少而回缩，因此要求从井口斜放套管回缩的距离，以保证套管不致于被拉段。

套管回缩距计算，公式：

ΔL=L自/10E（L固ρ钢-L总ρm）

ΔL—套管回缩距，m；

L自—自由段套管长度，m；

L固—封固井段套管长度，（封固段长）m；

L总—套管总长，m；

ρ钢—钢的密度，g/cm3；

ρm—泥浆密度，g/cm3；

E—钢的弹性模量，2.06×108KPa。

钻井测试手册P350页也提供了一套经验公式：

ΔL=7.854-ρm/2L固l×10-7

ρm—泥浆密度，g/cm3；

L固—封固段套管长度，m；

l—自由套管长度，m

（四）定向井套管强度设计

在弯曲井段，套管弯曲应力对套管抗拉抗内压强度影响较大。

1、定向井中套管管体允许的弯曲半径，推荐使用下式：

R=ED/200Y P K1K2

式中：R—允许的套管弯曲半径，cm

E—钢材弹性模量，206×106Kpa

D—套管外径，cm

Y P—钢材的屈服极限，KP a,甲方手册P206表3—18

K1—抗弯安全系数，取1.8

K2—螺纹联接处的安全系数，K=3

井眼曲率K与井眼轨迹半径R0关系

R0=5730/K

R0—井眼轨迹半径

K—曲率（°/100.m）

要想使套管安全入井，必须满足：R

2、套管弯曲应力

σ弯=DE/200R0=DEK/1146000

σ弯—定向井套管产生的弯曲应力

K—井眼曲率（全角变化率），°/100m

3、定向井内允许的套管轴向当量载荷

Q=W+σ弯A

Q—套管柱上的轴向当量载荷，KN；

W—弯曲套管以下所有套管重点，KN；

A—套管壁截面积，cm2。

4、定向井眼上提套管时的摩擦阻力

F=fw i sina

F—摩擦阻力，KN；

W i—套管段重，KN；

f—摩擦系数，裸眼取0.6,套内取0.3

a—段井斜角

5、上提套管安全系数

S=套管抗拉强度/合成提力+累计摩擦力

二、注水泥设计

（一）压稳

压稳设计的目的在于固井时和固井后水泥浆侯凝过程中，环空液柱压力大于地层压力，小于地层孔隙压力，保证既能压稳地层（尤指高压层），防止发生油气水窜入水泥环；又能有效地杜绝压漏地层。

1、压稳设计应考虑的因素

（1）环空钻井液密度及钻井液柱压力；

（2）前置液、密度、隔离段长及液柱压力。

（3）水泥浆柱的分段密度、段长，液柱压力。

（4）流动阻力；

（5）地层孔隙压力（高压层）；

（6）地层破裂压力。

2、压稳设计满足条件

（1）高压层井段

环空液柱压力>地层孔隙压力

（2）欠压易漏井及

环空液柱压力<地层破裂压力

在高压层与漏失层在一口井同时存在的情况下，固井设计必须以压稳为前提条件。

（二）流体方案设计

1、水泥浆方案

（1）水泥浆密度。水泥浆密度必须满足地层防漏要求和封固井段的特点要求。

（2）水泥浆配方。水泥浆配方的选择以确定的水泥浆密度、井深、井温和地层水、气特点来选择。一般来说，按照井深和地层水特点来选择油井水泥级别（A级运用于0--1828m，G级适用于0--2440m），根据井底温度选择抗高温外加剂，包掺料，根据地层压力、渗透性确定水泥浆的防窜、防渗性能。目前，在大庆地区，一般调整井、开发井均采用A级水泥，井深大于1800m的探井，采用G级油井水泥，深井（3000m以上）全部采用G级混石英砂抗高温水泥浆体系。

（3）水泥浆主要性能要求

稠化时间：满足施工要求，一般情况下要求不低于施工时间加1小时30分钟。

流动度：要求≥220mm。

失水：根据油藏特点不同而不同，一般低渗油藏对油层保护要求较高时，采用低失水水泥浆，失水量控制在300ml以下，有特殊要求的按要求调节水泥浆失水量。

初始稠度：要求水泥浆必须有较低的初始稠度（≤15Bc）。

抗压强度：为满足完井期间射孔、酸化压裂等作业要求，水泥石必须有足够的抗压强度。对常规水泥浆，要求水泥石的抗压强度：24小时

18MPa，48小时20MPa；对低密度水泥浆，24h抗压强度应大于

12MPa，48h抗压强度大于14MPa。

2、前置液方案

使用前置液的目的在于有效冲洗附着在井壁和管壁上的残余钻井液，隔离钻井液和水泥浆，并适应调节环空液柱压力，为替净和压稳创造条件。前置液包括冲洗液和隔离液。

（1）前置液方案选配依据

选配前置液方案主要依据钻井液类型，关键时确定冲洗液。一般来说，使用油基钻井完井，附着在井壁及管壁上的油膜难以冲洗，要求冲洗液必须对油膜有较强的乳化冲洗效果。而一般的水包油钻井液体系则易于冲洗，因而对冲洗液选择条件较为宽松。

（2）前置液的性能要求

与钻井液和水泥浆具有良好的相容性；

冲洗液密度满足压稳要求。

3、顶替液

顶替液设计的关键在于平衡施工过程中管内外压差，降低施工压力，保证施工安全。在地面设备许可的条件下，应尽可能采用较低密底的钻井液或者采用清水做顶替液，以减少或避免固井后钻井液中固相沉淀而出现的假水泥塞。

（三）注水泥施工参数设计

1、井眼容积

V w=∑πD i2ΔH i/4

式中V w为封固段井段容积；ΔH i、D i2分别为第I井段段长及对应的井径。

2、套管外容积

即封固段内由套管外所围的圆柱所占的体积。

V c=πD i2H/4

式中V c为套管外容积，D c为套管外径，H为封固段长度。

3、环形容积

井壁和套管之间环空所占的体积。

V a=V w-V c

4、水泥塞体积

指碰压座（浮箍、承托环、阻流板等）到井底之间的一段套管内容积，固井后，这里充满水泥。

V s=π(D c-2t)2（L-L s）/4

式中V s为水泥塞体积，t为套管壁厚，L为井深，L s为碰压座下深。

5、设计水泥体积

V cem=V a+V s+V f

式中，V f为水泥浆附加量，附加系数依据地区注水泥经验系数而定。

6、干水泥用量

M=V cem/q

式中M为干水泥用量，q为单位水泥造浆体积。

造浆量q因水泥浆配方、性能要求不同而不同。一般常规水泥浆（A、G级原浆）每袋水泥造浆量可用下式表示：

q=15.873+(50-15.873P c)/(ρc-1)

式中ρc为设计水泥浆密度。

7、替钻井液量

V t=∑v i l i

v I、l I分别表示生位以上不同壁厚管柱的每米内容积和段长。

8、用水量计算

总用水量=注隔离液用水+注水泥浆用水+顶替用水+洗车用水

9、施工泵压计算

P P=（P HA-P Hc）+ΔP

式中P P表示施工最高压力；P HA表示环空液柱最高压力，P HC表示管内液柱压力，ΔP为流动阻力，可用下式表示为：

ΔP=0.2LV2fρ/D

L—套管长度，m；

ρ—流体密度，g/cm3；

V—流速，m/s；

D—套管直径，cm；

f—流体范围摩抗系数，f=0.00454+0.644R e-0.70

当R e=2100时，f=0.00758

ΔP也可以用以下经验公式表示：

ΔP=0.00098L+（3-4）MPa。

式中L为井深。

10、井底循环温度计算

T=T0+108L/168

式中，T为井底循环温度（℃），T0为循环出口温度（℃），L 为井深。

第五章常见固井事故应急预案

循环洗井阶段

1、循环洗井压力过高怎么办？

理论上讲，循环压力只应是沿程阻力作用的结果。如果由于①洗井不充分，泥浆中固相含量过高；②泥浆粘度以及切力过高；③井壁坍塌脱落造成环空不畅等原因，应加大洗井排量或处理泥浆性能后使压力降至正常值以后方可施工。

如果是由于环空间隙过小，导致环空流速过快，应适当降低洗井排量，以防止冲毁井壁或坍塌。

2、在洗井过程中发现泥浆中有油气显示应如何处理？

固井工艺技术

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。

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

固井技术基础

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）

固井

固井 第一章概述 一、固井工程的概念 利用水泥充填套管与井壁环形空间的作业。 图1 固井注水泥作业示意图 二、固井的目的 1、加固井壁，保证继续安全钻进。 2、封隔油气水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采过程中合理的油气生产。 三、固井的起源和发展 1、美国1903年在加里福尼亚劳木波斯油田使用水泥浆封堵井

内油层上部的水层，法兰克和联合石油公司把50袋硅酸盐水泥混合好后，用捞沙筒送到井内，28天以后把井内的水泥钻掉，再钻完油层后完井。 2、中国则在1200年前则在顿钻打成的井中用桐油加石灰（CaO）加固环隙，用以开采天然气。 1910年可以在600—900米深的井内进行固井。 3、657年前（1937年）API（美国石油学会）标准化委员会成立。 4、此后产生了固井专用设备水泥车，化验设备和水泥外加剂。发展了各种条件下的固井工具和固井工艺。 5、科学化固井 固井是钻井工作的最后一道工序，它的成功与否意义非常重大，轻则造成成本浪费，重则造成开采失败，因此各采油国都十分重视固井工作的研究。它是一门多学科组成的应用科学，是地质、石油、机械、化学、流体力学和电子学科等科学水平的集中体现。 第二章套管设计 一、套管柱类型 套管类型见图2。正常压力系统的井通常仅下三层套管：导管、表层套管和生产套管。异常压力系统的井，至少多下一层技术套管。尾管则是一种不延伸到井口的套管柱。

（三） 导管 导管的作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来。这一层管柱其长度变化较大，在坚硬的岩层中仅用10～20m ，而在沼泽地区则可能上百米。 （四） 表层套管 表层套管下入深度一般在30～150m ，通常水泥浆返至地表．用来防护浅水层污染，封隔浅层流砂、砾石层及浅层气．同时用来安装井口防喷器以便继续钻进，它也是井口设备（套管头及采油树）的唯一支撑件，以及悬挂依次下入的各层套管（包括采油管柱）载荷。 （五） 技术套管 技术套管用来隔离坍塌地层及高压水层，防止井径扩大，减 (b) (a) 套管类型 (a)正常压力井；(b)异常压力井

固井工艺简介

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

固井工程技术基础复习过程

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

固井工艺技术

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

. . . ... 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 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

固井技术基础精编版

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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

复杂性固井工具

克拉玛依职业技术学院毕业设计论文（复杂性固井工具）●系部：石油工程系 ●专业：钻井技术 ●姓名： ●学号：11031158 ●设计题目：复杂性固井工具 ●设计地点：克拉玛依职业技术学院 ●指导教师：

摘要 在现在的钻探过程中,由于地层的复杂性，所以必须针对特殊的地层进行复杂性固井。在复杂性固井过程中,必须采用特殊的工具进行特殊的固井工具。其中有分级固井中所用的分级箍,尾管固井所采用的尾管悬挂器，还有选择性固井所采用的尾管悬挂器和TAM工具管外分隔器联合使用的选择性固井……针对其工具进行了解,其中包括零部件的示意图，分级箍和悬挂器的现场工作程序及注意事项还有用到的数据计算，使用工具在井下作业时遇到问题的应急处理预案。关键词：分级箍,悬挂器

目录 一、摘要 (1) 二、分级箍、悬挂器、送入工具的运输及现场保管 (4) 三、分级箍现场的使用方法 (4) 四、分级箍现场工作程序及注意事项 (5) 五、分级箍TOP-CO210型，DQVIS778MC和778－MC-3S机械式及 液压777HY型有关工作数据 (7) 六、 Baker(贝克)悬挂器现场组装程序 (14) 七、 Baker(贝克)悬挂器现场使用及注意事项 (14) 八、 Baker(贝克)悬挂器现场操作程序 (15) 九、尾管悬挂器有关计算及数据 (16) 十、悬挂器在井下工作中遇到问题的应急处理预案 (21) 十一、结论 (22) 十二、参考文献 (23) 十三、致谢 (24)

二﹑分级箍、悬挂器、送入工具的运输及现场保管 1、悬挂器、送入工具、分级箍出库必须包装完好。送入工具轴承、 反扣及键槽部分，中心管及其细扣均应有包装进行包装保护。 空心胶塞、钻杆胶塞、铜球应交由运输司机转交钻井队工程师 保管。 2、任何一件产品在运输中均应捆死在车槽内，产品不能在车槽内 自由晃动，更不能被其他重物挤压。 3、卸车时必须采用吊装工具从车槽内卸出，禁止从车槽内直接滚 下。 4、现场存放应在完好的包装箱内，并应用油布或其他物品将其盖 严。防止风砂侵入或在雨水与泥浆污物中长期存放。 三﹑分级箍现场使用方法 1、开箱后应检查外观是否完好，有无缺陷或缺少稳定螺钉。附件 箱内的一级胶塞、二级开孔塞、关孔塞及承托环等是否齐全。 2、清洗公母丝扣并检查公母丝扣有无损坏。公母扣连接时应使用 专用套管密封脂。 3、现场工程师必须测绘分级箍的开孔环、关孔环、开孔弹、关孔 弹有关尺寸。这些尺寸和标准尺寸是否相符，否则不能入井。 4、分级箍最好在场地连接到套管母接箍内。与套管连接时必须严

预应力固井工艺技术优点及必要性

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

固井流程

钻井、固井联合办公会议要求 一、资料收集（如实收集以下资料，但不限于）： 1、地质资料：地层岩性、地层压力、易垮易漏易缩径层位、漏失层及其漏失压力、油气水界面、周边注水井情况等 2、井身结构：钻头尺寸、上层套管尺寸钢级壁厚等 3、电测资料：井径、井斜、井温，特别是井径扩大率等 4、钻井资料：钻井进度与钻井工程简况(有无井漏、井涌、气测值)、钻井参数、钻具组合、钻井液体系性能、漏失情况、垮塌与缩径、地破试验、钻井过程中出现事故与复杂情况、钻井提升能力、钻井水储存能力、泥浆储备情况等。 5、固井附件的检查、丈量、合扣，管串的排列等； 6、固井添加剂到井数量、型号、类别； 7、其它相关资料。 以上资料的收集应积极要求钻井、泥浆、地质及其它相关方给予以配合，现场办公中出现疑问的及时向相关方请示，并要求解决。 二、固井协调会 1、在完钻前，由钻井公司组织召开办公协调会，参加人员包括：井队钻井工程师、固井工程师、地质、录井工程师、钻井液工程师等； 2、了解地质、工程、油气水及特殊地层情况； 3、提出固井要求，商讨固井方案； 4、明确固井作业中的各方责职，协调需要解决的问题。 5、安排固井日程及准备工作。 三、固井设计编制及审批 1、固井施工作业应编制固井施工设计； 2、固井施工设计应按规定的程序审批； 3、固井施工设计审批人应出具书面审批意见，并附在固井施工设计书内； 4、无固井施工设计或固井设计没有经过审批，不得进行下套管作业。 四、设备准备 1、注替设备 注替设备主要包括以下几个部分： a）钻井队动力系统：柴油机、发电机、配电系统等； b）钻井队循环系统：钻井泵、循环罐、循环管线、水龙头等； c）固井队配注系统：供水车、压风机、配浆车、批混车、注浆车、管线、闸门、流量计等； d）备用替浆系统：钻井队循环系统、固井队配注系统及连接管线等。 2、井控设备 固井作业时，封井器的闸板应与套管配套，按井控细则要求进行试压合格。 3、工具与材料准备 a）工具与材料准备主要包括：套管、套管附件及固井工具、套管密封脂及水泥和外加剂等，b）所有材料在作业前按设计规格与数量送井，现场检查、登记 c）固井附件在到井后完成检查、尺寸测量、草图绘制、合扣等工作。 d) 中途循环工具、供浆管线、二级循环排污管线的准备。 4、下套管工具的准备 吊卡、B型钳、垫叉、专用吊带、灌浆装置、防掉落物装置、回接作业还应准备长吊环。 五、井眼准备 a）高压油、气、水井，下套管前必须压稳。当地层漏失压力和孔隙压力差值很小容易发生井漏时，对于气井固井应控制油气上窜速度小于15m/h，油井固井应控制油气上窜速度小于25m/h； b）套管与井眼环空间隙一般应不小于19mm时，必要时宜采取扩眼等相应措施； c）下套管前应对不规则井段（小于钻头直径井段；起下钻遇阻、遇卡井段；井斜变化率或全角变化率超过规定的井段），存在积砂和砂桥井段）或油气层、重点封固井段用标准钻头原钻具对不规

固井基础知识

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。

固井基础知识

固井基础知识 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

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、51/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过，7英寸，95/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过；103/4—133/8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。 14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。 15、51/2″水泥头销子直径为多少毫米 51/2″水泥头销子直径为24mm。 16、常用的套管有哪些规格 5″、51/2″、7″、75/8″、85/8″、95/8″、103/4″、123/4″、133/8″、20″等。 17、简述技术套管及油层套管的作用 技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。 油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。 18、常用扶正器的规格有哪些 5×51/4，51/2×71/2，51/2×81/2，51/2×93/4，95/8×121/4，133/8×173/4。

固井基础-注水泥工艺

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。

固井工程技术基础

固井工程技术基础 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

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

2021年固井工程技术基础

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